ROZWÓJ UKŁADU NERWOWEGOOskar Korczak, Kamil Kwaśny, Karol Pardela & Artur

NowakowskiU n i w e r s y t e t W a r m i ń s k o – M a z u r s k i w O l s z t y n i e . W y d z i a ł N a u k M e d y c z n y c h .

K i e r u n e k L e k a r s k i .

18/04/2013

Powstawanie neuroektodermy.• Płytka nerwowa.• Rynienka nerwowa.• Cewa nerwowa.• Zamykanie cewy nerwowej. Wady rozwojowe.

Powstawanie pęcherzyków mózgowych.• Rozwój mózgowia.• Pęcherzyki mózgowe pierwotne.• Pęcherzyki mózgowe wtórne.

Zaburzenia w rozwoju układu nerwowego.• Wady wrodzone mózgowia.• Wady strukturalne.• Zaburzenia w procesie różnicowania się komórek nerwowych i glejowych.• Wady metaboliczne.

Plan prezentacji

2

P O W S T A W A N I E N E U R O E K T O D E R M Y

Płytka nerwowa. Rynienka nerwowa. Cewa nerwowa. Zamykanie cewy nerwowej. Wady rozwojowe. Rola grzebieni nerwowych w procesie neurulacji.

Neurulacja – obraz z mikroskopu elektronowego

4

Płytka nerwowaUkład nerwowy rozwija się z ektodermy. Ok 17 dnia rozwoju ektoderma zawarta między węzłem pierwotnym (węzłem Hensena) a płytką przedstrunową w części grzbietowo-przyśrodkowej ulega zgrubieniu i tworzy płytkę nerwową (neural plate)

Rynienka nerwowaProces różnicowania ektodermy w neuroektodermę jest indukowany przez wyrostek struny grzbietowej i mezodermę przystrunową. Brzegi płytki nerwowej unoszą się, a jednocześnie jej część środkowa wzdłuż osi zarodka, zagłębia się i w ten sposób powstaje rynienka nerwowa (neural groove)

Cewa nerwowaOkoło 21 dnia fałdy boczne rynienki nerwowej zbliżają się i łączą tworząc cewę nerwową (neural tube). Okres przekształcania się płytki nerwowej w cewę nerwową nazywa się stadium neuruli. Proces zamykania się rynienki nerwowej zaczyna się w okolicy 4. somitu w środkowej części i postępuje w kierunku głowowym i ogonowym.

Struktury powstające z cewy nerwowej

2/3 odcinka cewy nerwowej od 4. somitu w kierunku

głowowym stanowi zawiązek przyszłego mózgowia

a pozostała 1/3 (część ogonowa) przekształca się w

rdzeń kręgowy.

Zamykanie się cewy nerwowej

Zanim nastąpi całkowite zamknięcie cewy nerwowej w odcinku głowowym i ogonowym istnieją w niej dwa otwory, które mają

połączenie z jamą owodni

Otwór nerwowy przedni, zamyka się około 25 dnia w stadium 18-

20 somitów

Otwór nerwowy tylny, zamyka się około 28 dnia w zarodku z 15

somitami

Grzebienie nerwoweW czasie tworzenia się, a następnie łączenia fałdów bocznych rynienki nerwowej część komórek z brzegów bocznych fałdów oraz przylegającej ektodermy wytwarza przejściową strukturę – grzebienie nerwowe (neural crests). Leżą one między cewą a mezodermą okrywającą.

Struktury powstające z grzebieni nerwowych

Wszystkie zwoje nerwowe: większość zwojów czuciowych nerwów czaszkowych, zwoje współczulne i przywspółczulne

Lemoblasty (komórki Schwanna) w nerwach obwodowych

Komórki wewnątrztorebkowe otorbionych zakończeń nerwowych czuciowych

Skupienia komórek chromochłonnych, z których największe stanowią nadnercza

Komórki barwnikowe skóry (melanocyty)

Komórki ektomezenchymy

Struktury powstające z ektomezenchymy

skóra głowy

opony mózgowe

elementy kostne i mięśniowe niektórych łuków skrzelowych

brodawki zębowe

odontoblasty

13

Neurulacja – animacja

POWTAWANIE PĘCHERZYÓW MÓZGOWYCH

R o z w ó j m ó z g o w i a . P ę c h e r z y k i m ó z g o w e p i e r w o t n e . P ę c h e r z y k i m ó z g o w e w t ó r n e

Pierwotne pęcherzyki mózgoweDzięki wysokiej aktywności mitotycznej komórek głowowego odcinka cewy nerwowej, przed zamknięciem przedniego otworu nerwowego, powstają trzy wyraźne rozszerzenia cewy nerwowej, czyli pierwotne pęcherzyki mózgowe:

Tyłomózgowie Rhombencephalon

Śródmózgowie Mesencephalon

Przodomózgowie Prosencephalon

15

16

Wtórne pęcherzyki mózgoweW 5 tygodniu, po dalszych podziałach, z 3 pierwotnych pęcherzyków mózgowych powstaje pięć wtórnych pęcherzyków mózgowych:

Śródmózgowie Mesencephalon

Międzymózgowie Diencephalon

Kresomózgowie Telencephalon

RdzeniomózgowieMyelencephalon

Tyłomózgowie wtórne Metencephalon

17

18

Wtórne pęcherzyki mózgoweMimo różnorodności jaką cechują się poszczególne pęcherzyki, we wszystkich możemy wyróżnić:

W tyłomózgowiu i śródmózgowiu rozdziela je bruzda graniczna.

Grzbietowo – brzuszną płytkę skrzydłową

Brzuszno - boczną płytkę podstawną

19

RdzeniomózgowieMyencephalon. Odcinek między pierwszym nerwem rdzeniowym a zgięciem mostowym. Rozwija się w rdzeń przedłużony. Powiększający się kanał środkowy tworzy komorę czwartą. Blaszki skrzydłowa i podstawna są od siebie wyraźnie oddzielone

20

Rdzeniomózgowie

Blaszka skrzydłowa

•N. VIII, część opuszkowo – rdzeniowa n. V

•Kubki smakowe języka, podniebienia, gardła, nagłośni

•Jądra czuciowe n. X (serce, przewód pokarmowy)

Blaszka podstawna

•Jądra n. XII

•Jądra unerwiające mięśnie powstałe z mezenchymy łuków skrzelowych

•Jądra odśrodkowe n. IX i n. X

21

22

RdzeniomózgowieOkoło 4. miesiąca w okolicach blaszki grzbietowej tyłomózgowia ściana staje się coraz cieńsza, w końcu zanika. Powstałe w ten sposób otwory Luschki i Magendiego pozwalają na swobodny przepływ płynu mózgowo – rdzeniowego między komorami.

23

Tyłomózgowie wtórneMetencephalon. Rozwija się z przedniej części tyłomózgowia. Odcinek zawarty między zgięciem mostowym, a cieśnią tyłomózgowia .Tworzy most i móżdżek

24

MóżdżekPoczątek rozwoju przypada na 40-45 dzień

W części ogonowej wargi tyłomózgowia są od siebie oddalone, ale pod śródmózgowiem stykają się ze sobą w linii pośrodkowej

W wyniku pogłębiania się zgięcia mostowego powstaje poprzeczna płytka, płytka móżdżkowa

W 12 tygodniu składa się ona z zalążka przyszłego robaka oraz dwu zalążków przyszłych półkul móżdżkowych

Bruzda poprzeczna oddziela grudki (z robaka) oraz kłaczek przez co powstaje płat kłaczkowo – grudkowy

Jest to najbardziej pierwotna część móżdżku, odpowiedzialna za równowagę

25

26

27

ŚródmózgowieMesencephalon. Blaszki podstawna i skrzydłowa dobrze rozwinięte i oddzielone bruzdą. Blaszki tworzą dwa skupienia jąder ruchowych• Przyśrodkowo położone jądra n. III i n. IV• Odśrodkowo położone jądro Edingera – Westphala (n. III),

unerwiające mięsień zwieracz źrenicy

•Blaszka podstawna daje początek skupieniom neuronów pokrywy mózgu

•Warstwa brzeżna blaszki podstawnej tworzy podstawę konarów mózgu

•Blaszki grzbietowo – boczne zostają oddzielone od siebie i tworzą wzgórki górne (przednie) i dolne (tylne)

•Jądra wzgórka dolnego odpowiedzialne są za przekazywanie odruchów słuchowych, a jądra wzgórka górnego za korelację odruchów wzrokowych

28

29

30

MiędzymózgowieDiencephalon

• Powstaje z przyśrodkowej części przodomózgowia• Pęcherzyk międzymózgowia ograniczony jest od przodu przez

skrzyżowanie nerwów wzrokowych, zaś z tyłu przez ciała suteczkowate

• Ściana pęcherzyka składa się z blaszek: grzbietowej i grzbietowo-bocznych

• Blaszka grzbietowa tworzy splot naczyniówkowy komory III oraz szyszynkę

31

WzgórzeThalamus

• Na ścianie bocznej komory III powstają trzy zgrubienia oddzielone bruzdami:– wzgórze– podwzgórze– nadwzgórze

• Wzgórze wnika do śródmózgowia tworząc substancję pośrednią i połączenie międzywzgórzowe

32

Nadwzgórze i podwzgórze

• Nadwzgórze powstaje z płytki sklepienia bądź z blaszki grzbietowo-bocznej

• Podwzgórze jest ośrodkiem koordynacji: snu, trawienia, temperatury ciała, emocji

• Największymi jądrami podwzgórza są ciała suteczkowate

• W dnie powstają zawiązki oczu oraz zawiązek części nerwowej przysadki

33

Szyszynka Pineal body

• Zawiązek szyszynki pojawia się ok. 7. tygodnia życia płodowego

• Początkowo wyróżniamy dwie części:– przednią- pochodzi z okolic spoidła uzdeczek– tylną- wywodzi się z zagłębienia międzymózgowia

• Komórki wyściółkowe układają się w sznury, następnie struktury pęcherzykowe, ostatecznie tworzą zraziki szyszynki

• W 6. miesiącu w szyszynce można wyróżnić pinealocyty oraz komórki glejowe

34

Przysadka mózgowaPituitary gland

35

Część gruczołowaRozwija się z nabłonka ektodermalnego pierwotnej jamy ustnej

Część nerwowaPowstaje z neuroektodermalnego dna komory III

Rozwój przysadki mózgowej

36

-Z ektodermy jamy ustnej wytwarza się kieszonka Rathego

-W 5. tygodniu kieszonka łączy się z szypułą

-Około 40 dnia dno komory III zagłębia się tworząc lejek

- Szypuła zanika a kieszonka łączy się z lejkiem

-W 4. miesiącu komórki neurogleju różnicują się w pituicyty

37

a- 35 dzieńb- 42 dzieńc- 60 dzieńd- 12 tydzieńe- noworodek

Kresomózgowie Telencephalon

• Składa się z części środkowej- płytki granicznej oraz dwóch bocznych wypukleń- półkul mózgowych

• Jamy półkul mózgowych łączą się z komorą IV• Początek rozwoju półkul mózgowych przypada na

30-32 dzień• Ściana półkuli ma trzy warstwy komórek:

wyściółkową, płaszczową i brzeżną• Warstwa płaszczowa wpukla się do światła

komory bocznej tworząc ciało prążkowiowe

38

39

Włókna nerwowe przechodzące przez ciało prążkowiowe

Część grzbietowo-środkowaJądro ogoniaste (caudate nucleus)

Część brzuszno-bocznaJądro soczewkowate (lenticular nucleus)

Skorupa Gałka blada

Kora kresomózgowia

W 3. miesiącu w wyniku wywędrowania komórek ze strefy płaszczowej ku powierzchni mózgowia powstaje warstwa korowa:– Kora stara– Kora dawna– Kora nowa- gruba

40

cienka

Całkowitą liczbę neuronów w korze mózgowej noworodka ocenia się na 9-14 bilionów.W życiu pozapłodowy neurony nie dzielą się, wzrasta natomiast liczba komórek glejowych.

41

Płaty mózguPółkule wzrastając tworzą:

– Płat czołowy– Płat ciemieniowy– Płat skroniowy– Płat potyliczny

42

Zakrywają wyspę

Spoidła mózgowe• W 3. miesiącu, w dolnej części blaszki granicznej, pojawiają się

spoidła:– Spoidło przednie- łączy opuszkę węchową i odpowiednie pola

mózgu jednej półkuli z drugą– Spoidło sklepienia- łączy korę hipokampa z ciałami

suteczkowatymi i podwzgórzem• Największym spojeniem jest ciało modzelowate łączące pola nowej

kory• Innymi spoidłami są: spoidła uzdeczek, błona przezroczysta oraz

skrzyżowanie wzrokowe

43

44

Rozwój spoideł mózgowych

ZABURZENIA W ROZWOJU UKŁADU NERWOWEGO

W a d y w r o d z o n e m ó z g o w i a . W a d y r o z w o j o w e z w i ą z a n e z niezamknięciem się otworu nerwowego przedniego & tylnego.

Wady wrodzone rdzenia kręgowegoWiększość z nich powstaje na skutek zakłócenia procesu zamykania otworu nerwowego tylnego. Wady cewy nerwowej należą do wad dziedziczonych wieloczynnikowo.

46

Rozszczep kręgosłupa[Spina Bifida] Wada wrodzona obejmująca różny stopień niedorozwoju łuków i wyrostków kolczystych jednego lub kilku kręgów oraz rdzenia kręgowego.

47

Kręgosłup rozszczepiony zamknięty[Spina Bifida Occulta] Najpoważniejsza i najczęstsza postać rozszczepu kręgosłupa. W danym kręgu nie następuje połączenie łuków, a następnie nie wytwarza się łuk kręgowy. W okolicy tej wady może pojawić się nadmierne owłosienie lub nadmiar tkanki tłuszczowej. Jeżeli dotyczy więcej niż jednego kręgu – do wytworzonego otworu mogą wnikać opony/ rdzeń kręgowy tworząc torbiel (przepuklinę) w okolicy krzyżowo-lędźwiowej torbielowaty rozszczep kręgosłupa.

48

Torbielowaty rozszczep kręgosłupa

49

[Myelocele] Powstaje na skutek niezamknięcia się rynienki nerwowej. Otwarty rdzeń kręgowy razem z wydostającym się płynem mózgowo-rdzeniowym jest na powierzchni ciała.

[Meningomyelocele] Występuje gdy w torbieli znajdują się opony rdzeniowe oraz odcinek rdzenia kręgowego i nerwy. Wada często łączy się z wodogłowiem oraz z przemieszczeniem się móżdżku do kanału kręgowego.

Przepuklina oponowo-rdzeniowa

[Meningocele] Występuje gdy do wytworzonego worka przepuklinowego pod skórą wnikają opony rdzeniowe, ale bez rdzenia kręgowego.

Przepuklina opon rdzeniowych

Przepuklina rdzeniowa

[Syringomeningomyelocele] Występuje gdy na poziomie rozszczepu kanał środkowy rdzenia jest nadmiernie rozszerzony.

Przepuklina oponowo-rdzeniowa z jamistością rdzenia

50

Podział wad wrodzonych mózgowia

W których dochodzi, jak w przypadku fenyloketonurii, do nagromadzenia substancji toksycznych uszkadzających układ nerwowy, co w dalszym rozwoju prowadzi do upośledzenia rozwoju umysłowego.

Mogą wystąpić po napromieniowaniu, znacznych niedoborach substancji odżywczych, witamin. Ujawniają się pod postacią upośledzenia rozwoju umysłowego.

Zaburzenia w procesie różnicowania się komórek

Wynikające z nieprawidłowego rozwoju przedniego odcinka cewy nerwowej

Wady strukturalne

Wady metaboliczne

nerwowych i glejowych

51

Statystycznie wady wrodzone mózgowia

wady wrodzone mózgowia wytępu-jące u żywo urod-zonych noworodkówwady wrodzone móz-gowia wytępujące przy porodach płodów martwychnoworodki bez wykry-tych wad wrodzonych

Wykres przedstawia stosunek noworodków z wadami wrodzonymi do tych u których nie wykryto żadnych wad.

0,5%

3%

96,5%

52

Nieprawidłowy rozwój kości czaszkiDotyczy głównie łuski kości potylicznej, może doprowadzić do ubytku

kości oraz do powiększenia się otworu potylicznego dużego. W zależność od wielkości otworu wnikają do niego opony mózgowe, część tkanki mózgowej lub mózgowie wraz z komorą mózgowia.

MeningocelePrzepuklina oponowa czaszkowa

MeningoencephalocelePrzepuklina oponowa mózgowia

MeningohydroencephalocelePrzepuklina oponowa mózgowia wraz

z komorą mózgowia

53

54

Meningoencephalocele – przepuklina oponowa mózgowia

55

Meningoencephalocele – przepuklina oponowa mózgowia

Brak mózgowia[Anencephalia, Meroanencephalia] Występowanie: u 1/1000 noworodków, częściej u płci żeńskiej oraz u rasy białej. Przyczyna: zakłócenie procesu zamykania się cewy nerwowej w odcinku głowowym. Brak mózgowia można rozpoznać ultrasonograficznie. Wczesne rozpoznanie wady pozwala na przerwanie ciąży.

+ Wielowodzie, powstałe w wyniku zaburzenia w połykaniu płynu.

Tkanka mózgowa w formie bezładnie ukształtowanej masy może znajdować się na powierzchni głowy lub poryta jest skórą.

Często współistnieje brak sklepienia czaszki.

Charakterystyczny kształt – skrócona szyja.

Wytrzeszcz oczu.

56

57

Anencephalia – brak mózgowia

Małomózgowie[Microcephalia] Wada, w której mózgowie i czaszka są zmniejszone, ale twarz jest normalnej wielkości. Zatrzymanie rozwoju następuje w późniejszym okresie ciąży. Wada może mieć podłoże genetyczne lub występuje po napromieniowaniu/ zakażeniu toksoplazmozą. Niemowlęta wykazują cechy upośledzenia umysłowego. Może wystąpić padaczka.

Normal head size

Microcephaly

58

59

Porównanie wielkości mózgu w MRI u pacjenta zdrowego oraz u chorego na małomózgowie.

Wodomózgowie[hydroencephalia] Rzadka wada, w której nie rozwijają się w części lub w całości półkule mózgowe. Budowa ogólna noworodka jest prawidłowa ale rozwój umysłowy znacznie upośledzony. Przyczyna: zaburzenie przepływu krwi przez tętnice szyjne wewnętrzne zaopatrujące odpowiednie okolice rozwijającego się mózgowia.

60

61

Hydroencephalia – wodomózgowie

Wodogłowie[Hydrocephalia] Stan w którym dochodzi do nadmiernego gromadzenia płynu mózgowo-rdzeniowego w komorach mózgowych lub w przestrzeni podpajęczynówkowej (wodogłowie zewnętrzne). Wada dziedziczona recesywnie, związana z płcią. Przenoszona przez kobiety u których się nie ujawnia.

Normal ventricles

Hydrocephalic ventricles

62

63

Przyczyny powstawania wodogłowia:

•Nadmierne wydzielanie płynu mózgowo– rdzeniowego

•Utrudnienia w krążeniu płynu mózgowo– rdzeniowego

•Zaburzenia we wchłanianiu płynu mózgowo-rdzeniowego

Powiększenie

wymiarów

głowy

Poszerzenie

szwów

czaszkowych

Ścieńczenie kości

czaszkiZanik kory mózgowej i

substancji białej mózgu Ucisk zwojów

mózgowych

śródmózgowia

Objawy wodogłowia:

Wady rozwojowe móżdżkuNajczęściej wskutek zaburzeń w rozwoju blaszki grzbietowe j komory czwartej dochodzi do znacznego uszkodzenia móżdżku (powstaje torbiel). W 25% przypadków brak jest robaka móżdżku. W konsekwencji rozwija się zespół Dandy’ego-Walkera.

64

Zanik mostu & móżdżku w zespole Dandy'ego-Walkera

65

Upośledzenie rozwoju umysłowegoWystępuje wskutek:

• Mutacji pojedynczego genu lub chromosomu (zespół Downa),

• Zaburzeń metabolicznych lub zakażeń w okresie płodowym (kiła,

różyczka, toksoplazmoza, cytomegalia, AIDS),

• Wpływu dużej dawki promieniowania X, szczególnie w okresie 8-

16 tyg. ciąży.

66

67

Prof. dr hab. med. Hieronim Bartel. «Embriologia. Podręcznik dla studentów». Wydanie IV zmienione i uzupełnione. Warszawa 2007. Wydawnictwo Lekarskie PZWL

Prof. T. W. Sadler. Zakład Biologii Komórki i Anatomii. Uniwersytet Północnej Karoliny w Chapel Hill. Szkoła Medyczna. «Embriologia lekarska». Wydanie I. Warszawa 1993. Med. Tour Press International.

T. W. Sadler, Ph.D. . «Langman’s Medical Embryology 10th Edition». Wydanie IX. USA 2006. Lippincott Williams & Wilkins.

Prof. dr hab. med. Hieronim Bartel. «Embriologia medyczna. Ilustrowany podręcznik». Wydanie I. Warszawa 2009. Wydawnictwo Lekarskie PZWL

Bibliografia:

68

Autorzy:

Artur Nowakowski artur.nowakowski@lekarski.uwm.edu.pl

Oskar Korczak oskar.korczak@lekarski.uwm.edu.pl

Karol Pardela karol.pardela@lekarski.uwm.edu.pl

Kamil Kwaśny kamil.kwasny@lekarski.uwm.edu.pl