Neurulação

Secção transversal que mostra a progressão de uma placa neural para o sulco neural de baixo para cima.

A neurulação faz parte da organogênese nos embriões vertebrados e é o processo de formação do tubo neural (TN), rudimento do Sistema Nervoso Central (SNC). Quando um embrião está em neurulação é chamado de nêurula. Na formação da nêurula, o ectoderma, situado ao longo da região dorsal do embrião, sofre uma invaginação e origina a placa neural. Essa estrutura levará à formação do tubo neural dorsal, que depois formará todo o sistema nervoso do animal. A formação do tubo neural é o resultado da invaginação da ectoderme que se segue à gastrulação. Este processo é induzido por moléculas sinalizadoras produzida na notocorda e na placa basal.

Existem dois caminhos para a formação do TN: neurulação primária e neurulação secundária. Em aves, anfíbios, mamíferos e na maior parte dos vertebrados, nas porções anteriores do TN ocorre a neurulação primária, e no TN caudal ocorre neurulação secundária. A neurulação em peixes é exclusivamente secundária.

No final da neurulação primária, o ectoderma original acaba por formar três estruturas diferentes: o TN, que formará o cérebro e a medula espinhal; a epiderme posicionada externamente; e as células da crista neural, que irão formar os neurónios periféricos e a glia, os melanócitos e vários outros tipos de células.

As células ectodérmicas da linha média, por sinalização do mesoderma dorsal subjacente, tornam-se colunares, enquanto que as células destinadas a formar a epiderme se tornam mais achatadas. Esse alongamento das células ectodérmicas dorsais, causa a elevação das regiões neurais acima da ectoderma circundante, formando assim a placa neural. As células da ectoderma circundante vão originar epiderme.

A seguir, as bordas da placa neural engrossam e movem-se para cima, como consequência de forças intrínsecas e extrínsecas às suas células, formando as pregas neurais, enquanto a depressão na região média, o sulco neural, em forma de U, aparece no centro da placa, dividindo o embrião em lado direito e esquerdo. Então, as pregas neurais deslocam-se em direção à linha média do embrião, se fundindo e formando o TN. Assim, temos o TN completamente fechado, abaixo do ectoderma sobreposto, e as células da porção mais dorsal se tornam as células da crista neural. A separação entre o ectoderma e o TN é mediada pela expressão de diferentes moléculas de adesão (inicialmente só se expressava E-caderina).

A formação do TN não ocorre de maneira simultânea ao longo do ectoderma. Isso pode ser melhor observado, por exemplo, em vertebrados onde o eixo corporal se alonga antes da neurulação, e nestes casos, a neurulação está mais avançada na região anterior do que na posterior (ainda em gastrulação).

As duas extremidades abertas do TN são o neuróporo anterior e neuróporo posterior, e até a fusão do TN ser completa, as extremidades cefálica e caudal do embrião comunicam-se com a cavidade amniótica por meio dos neuróporos anterior e posterior.

O fechamento do TN nas aves, inicia-se no mesencéfalo, fechando para frente e para trás. Nos mamíferos, o fechamento do TN inicia-se em vários pontos do eixo ântero-posterior e vários defeitos podem ocorrer devido ao não fechamento do TN, como a espinha bífida (porção da medula espinhal  que permanece aberta) e anencefalia (defeito letal; o cérebro fica em contato com o líquido amniótico e degenera). O sucesso no fechamento do TN humano depende basicamente de fatores genéticos (pax3, shh, openbrain) e da dieta (colesterol e ácido fólico). Essas anormalidades não são raras em humanos, tendo uma prevalência de cerca de 1/500 nascimentos viáveis.

A seguir ao fechamento do TN vai ocorrer a diferenciação da medula espinhal e do cérebro.

A neurulação secundária envolve a formação do TN a partir de um cordão sólido de células inserido no embrião, ou cordão medular, que depois sofre subsequente capitação ou esvaziamento interno.

A regulação molecular da neurulação é controlada basicamente pelo fator de crescimento FGF, pela proteína BMP e pelos genes chordin, noggin e follistatin.

• na neurulação primária a placa neural dobra-se para dentro até as pontes entrarem em contacto e se fundirem.
• na neurulação secundária o tubo forma-se ao escavar o interior de um antecessor sólido.

Formação inicial do cérebro

A porção anterior do tubo neural forma as três partes principais do cérebro: o prosencéfalo (prosencéfalo), o mesencéfalo (mesencéfalo) e o rombencéfalo (rombencéfalo). Essas estruturas aparecem inicialmente logo após o fechamento do tubo neural como protuberâncias chamadas vesículas cerebrais em um padrão especificado por genes de padronização anterior-posterior, incluindo genes Hox, outros fatores de transcrição, como genes Emx, Otx e Pax, e fatores de sinalização secretados, como crescimento de fibroblastos fatores (FGFs) e Wnts. Essas vesículas cerebrais se dividem em sub-regiões. O prosencéfalo dá origem ao telencéfalo e diencéfalo, e o rombencéfalo gera o metencéfalo e o mielencéfalo. O rombencéfalo, que é a parte evolutivamente mais antiga do cérebro cordado, também se divide em diferentes segmentos chamados rombômeros. Os rombômeros geram muitos dos circuitos neurais mais essenciais necessários à vida, incluindo aqueles que controlam a respiração e a frequência cardíaca, e produzem a maioria dos nervos cranianos. As células da crista neural formam gânglios acima de cada rombômero. O tubo neural inicial é composto principalmente de neuroepitélio germinativo, mais tarde chamado de zona ventricular, que contém células-tronco neurais primárias chamadas células gliais radiais e serve como a principal fonte de neurônios produzidos durante o desenvolvimento do cérebro por meio do processo de neurogênese.

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Referências

Gilbert, S.E. 2003. Developmental Biology, 5ª ed., Sinauer Associates Inc., Sunderland.

Sadler , T.W. 2010. Langman’s Medical Embryology, 11ª ed., Lippincott Williams & Wilkins Inc., USA.