Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Vývoj NS je formován procesy determinace, diferenciace a indukce Determinace - dána procesem genové exprese Míra determinace různá u různých živočichů.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Vývoj NS je formován procesy determinace, diferenciace a indukce Determinace - dána procesem genové exprese Míra determinace různá u různých živočichů."— Transkript prezentace:

1 Vývoj NS je formován procesy determinace, diferenciace a indukce Determinace - dána procesem genové exprese Míra determinace různá u různých živočichů Vývoj determinovaný (všichni bezobratlí) Nederminovaný (chordata vč. obratlovců)

2 Determinovaný vývoj Už ve fázi zygoty jsou jednotlivé bb embrya předurčeny ve svém vývoji Osud buněk je určován genetickými faktory Malá míra flexibility

3 Vývoj nedeterminovaný Předurčenost buňky k určitému vývoji (daná genomem) je významná, ale Vývoj je ovlivňován vnějšími faktory –(chemický gradient, chemické látky uvolňované sousedními bb, specifickými naváděcími bb, růstovými faktory, elektrickým gradientem embrya atd.)

4 Osud buňky je výsledkem indukce a ne automatickým spuštěním genetického programu, odstranění jedné nebo více bb nemá fatální vliv na osud embrya

5 NS se vyvíjí z ektodermu Indukcí mezodermem Začíná vytvořením –Spermanova organizátoru – amphibia –Hensenovy zóny – ptáci, savci –Produkce růstových faktorů (difusibilní proteiny) –indukují neurální diferenciaci a tvorbu nervové rýhy a nervové ploténky, neurální trubice Neurulace

6 Buňky z okrajů neurální rýhy se oddělují a tvoří neurální lištu Buňky z rýhy migrují na periferii – periferní orgány –dorzální ganglia a –ganglia autonomních nervů Ventrálně vzniká chorda Anteriorně – diferenciace – základy mozku

7

8 Produkce neuronů a glií Zpočátku je N trubice jednovrstevná, později vícevrstevná Dělení probíhá v germinální zóně (vnitřní strana) Během bb dělení jádra složitě migrují –DNA syntéza probíhá na vnějším okraji, –Dělení na vnitřním Během migrace jsou jádra ovlivňována různými cytoplasmatickými faktory Po několika cyklech dceřinné buňky nejsou schopny dalšího dělení a opouštějí germinální zónu

9 Migrace Dceřinné bb migrují Neurony se dále nedělí – bb postmitotické Glie se mohou dělit N trubice se stává 3 vrstevnou –Ventrikulární zóna – proliferační –Šedá hmota – vrstva neuronální prekursorů a migrujících neuronů –Bílá hmota – vrstva neuronálních výběžků

10 Centrální kanál Vnější strana Migrující prekurzory amitotické neurony a glie ventrikulární střední okrajová zóna Neuroektoderm Produkce neuronálních a gliových prekurzorů S M

11 Centrální kanál Pleny Ventrikulární Střední Šedá hmota Marginální Bílá hmota Migrující neurony Mícha Migrace neuronů v CNS

12 Migrace v mozkové části 3 vrstevná stra přetrvává v oblasti míchy a prodloužené míchy V mozkové a mozečkové části neurony migrují periferně a tvoří kortikální ploténky Neurony migrují podél radiálních gliových buněk

13 Komora Migrující neuronyRadiální gliové buňky VZ Budoucí bílá hmota Korová ploténka Purkyň. bb Granul. bb MZ Mozeček Migrace neuronů v CNS

14 Mozek Migrující neurony Komora VZ MZ Bílá hmota Korová ploténka Střední vrstva Migrace neuronů v CNS

15 Radiální gliové buňky Udržují kontakt s vnitřní a vnější stranou NT po celou dobu vývoje Na migraci neuronů se podílí neznámé transportní bílkoviny Po ukončení migrace neuronů zanikají

16

17

18 Migrace buněk neurální lišty Bez pomoci glivých buněk Migrace řízena atraktivními a repulsivními interakcemi –s buněčnými povrchy a –komponentami extracelulárního prostoru (adhesivní faktory) V průběhu migrace se neurony dostávají do různých oblastí - indukce

19 Epidermis Neurální trubice Dermatomy Sklerotomy Chorda F-spondin Anteriorní sklerotom Laminin, fibronektin Posteriorní Sklerotom Anteriorně Posteriorně Migrace buněk neurální lišty DR, autonomní ganglia, Schwann.bb, adrenergní chromafinní bb.

20 Ektoderm Somit Chorda Aorta Střevo Tělní dutina Nadledvinky Sympatická ganglia Smyslová ganglia Naurální trubice Neurální lišta

21 Neurony se po migraci dále nedělí Výjimky tvoří – Interneurony bazálních ganglií Granulární bb mozkové kůry Primární aferentní neurony – čichové Postgangliové neurony autonomního Ns Bb nadledvinek, které tvoří A a NA

22 Mechanismus indukce – vyjádření genotypu U dospělého jedince jsou různé oblasti NS fenotypově odlišné Fenotyp je determinován selektivní expresí genů Během vývoje dochází různými mechanismy indukce k Hierarchicky regulované expresi transkripčních faktorů

23 Enterická parasympatická ganglie Sympatická Ganglia a adrenergní dřeň Forebrain Midbrain Hindbrain

24 Některé geny kontrolují rozhodnutí o tvorbě tělních částí - rhombomer V každém segmentu se neuronální bb diferencují ve stejném rytmu Proces diferenciace je specificky modifikován Hox geny – determinují osud neuronů v každém segmentu Vybírají k expresi ty geny, které jsou třeba v daném segmentu

25 Geny aktivované během ranného vývoje NS Hox geny - osud segmentů Transkripční faktory ( Kreisler, Krox- 20) Receptor tyrosin kináza (Sek-1, Sek- 4,transmembránový protein, ligand = Elf-2)

26 Hox – homeotické geny Nalezeny u Drosophily (mutace - tykadlo místo nohy) Geny zodpovědné za vznik určité struktury Kontrolují podřízené geny a transkripční faktory Exprese hox genů řízena kyselinou retinovou ze Spermanova organizátoru Systematicky organizovaná citlivost receptorů

27 Anterio-posteriorní gradient Kyselina retinová

28 Hox geny – homeotické regulační geny – kyselina retinová (reaguje s receptory v jádrech cílových buněk) Hierarchicky regulovaná exprese transkripčních faktorů

29 NS obratlovců také diferencován ve směru dorso-ventrálním Indukční signály produkované chordou –Produkt „sonic headgehog“ genu –difusibilní protein –kontroluje hox geny Později proužkem specializovaných gliových buněk bazální ploténky na ventrální straně míchy

30 Anterior Posterior Dorzálně VentrálněChorda Dorzo-ventrální gradient Difuzibilní protein Produkovaný Headgehog genem Bazální ploténka

31 Anterioposteriorní a dorsomediální gradienty kontrolují transkripční faktoy a determinují regionální identitu CNS

32 Buněčné linie – vztah mezi narozením neuronů a jejich osudem U obratlovců je obtížné sledovat buněčné linie Techniky vnesení markeru (fluorescenčně označený virus) do prekurzorové bb a sledování výskytu v hotovém NS Vnesení markeru –do retiny nově narozené krysy – označené byly neurony i glie –Do kůry – klony s virem byly jenom buď v gliích nebo neuronech – diferenciace probíhá dříve

33 Retina Epitel Čočka 4-6 týdnů Injekce retroviru kódující  galaktosidázu do prekurzorové buňky  Buněčné linie v savčím CNS

34 Existuje závislost mezi vznikem neuronů a jejich uspořádáním v kůře Injekce radioaktivního thymidinu do dělících se buněk kůry Nejhlouběji jsou ty, co se dřív narodily

35 Počet buněk v jednotlivých vrstvách kůry po injekci 3 H tymidinu Bílá hmota E30E33E39E42E48E56

36 Zapojení neuronů v jednotlivých vrstvách kůry je ovlivňováno lokálními faktory Transplantace neuronů vyvíjející se zrakové kůry do oblasti somatosensorické vedla k indukci neuronálních fenotypů typických pro somatosensorickou kůru i s propojením neuronů

37 Korová ploténka Vnitřní zóna Ventrikulární zóna VZ Bílá hmota Laminární determinace v kůře E29

38 Laminární determinace v kůře Korová ploténka Vnitřní zóna Ventrikulární zóna VZ Bílá hmota P1

39 V dospělém NS může být vývoj pod humorální kontrolou Pěvci – kanáři Samci „high vocal center nucleus“ Zde probíhá turnover neuronů v závislosti na hladině testosteronu –Zvýšení hladiny 2x ročně, jaro, podzim –Po poklesu kontrolovaný zánik neuronů Samice toto centrum nemají, ale po injekci testosteronu je indukováno

40 Hormonální regulace vývoje NS Nadřazené vokální centrum „Robust“ jádro v archistiatu Hlasivky Nové neurony v dospělém mozku -asimilace do složité architektury - substrát pro remodelování chování

41 Kmenové buňky High vocal centrum ptáků Hipokampus Čichový lalok savců –z kmenových buněk vnitřní vrstvy laterálních komor – rychle se dělí a dceřinné bb migrují do čichového epitelu a zabudovávají se do stávajících neuronálních okruhů Možnost diferenciace do –Neuronů –Oligodendrocytů –Astrocytů

42 Kontrola fenotypu v periferním NS Kuřecí a křepelčí zárodky Pozice v neurální liště předurčuje typ periferního NS a typ vznikajícího zapojení I na expresi genů periferního NS mají vliv regionální faktory

43 Křepelčí embryoKuřecí embryo Fenotyp v periferním NS

44 Křepelčí embryoKuřecí embryo

45 Výběr mediátoru cílovou tkání Některé buňky během vývoje syntetizují jiný mediátor než v dospělém zapojení Změna metabolismu je indukována látkami cílové tkáně –Potní žlázy, sympatické neurony, norepinephrine – Ach

46 Hladká svalovina žlaz indukuje Cholinergní diferenciaci sympatických neuronů LIF (leukemia inhibitory faktor) Ciliary neurotrophic factor Cardiotropin – 1 Aktivace Ach syntézy v sympatických neuronech

47 Růst neuronálních výběžků Na růstovém vrcholu Amoeboidní pohyb – lamelipodia a filopodia –Přichycují se k substrátu a orientují růstový vrchol –Obsahují vlákna aktinu –Filopodia „chutnají“ prostředí a odpovídají na chemické stimuly Short range stimuly na stěnách sousedních bb Long-range stimuly – v ect – přitahují či odpuzují

48 Růst axonů

49 Aktinová vlákna přichycená k podkladu Mikrotubulus Aktinová filamenta Myosin Myosin posouvá mikrotubuly Filopodia v klidu Vysouvání filopodií Aktinové monomery Aktinová polymerizace Myosin zasouvá mikrotubuly Myosin ATP, Actin-binding-protein Ca, proteinkináza

50 Naváděcí signály – extracelulární adhesní proteiny Short range Na membrány vázané adhesní molekuly –Imunoglobulinové molekuly –Např. populární glykoprotein axonálního povrchu TAG1 (Transiently expressed Axonal surface Glykoprotein) Pomáhá řízenému prorůstání neuronů v míše a způsobuje u jistých axonů změnu směru růstu –Některé působí prostřednictvím specifických receptorů, jiné spojují podobné struktury na sousedních bb

51 Adheze často závisí na Ca ++ Např. N cadherin – spojení buněk v ect tekutině, plasmě, krvi V tkáňových kulturách stimulují adhezi neuronů k podkladu, navzájem a stimulují růst výběžků A adhezi výběžků do primitivních nervů

52 Adhezní extracelulární glykoproteiny Laminin, fibronektin, tenascin, trombospondin Spolupracují s imunoglobuliny Specifické kombinace zajistí, že ve vyvíjejícím se embryu určitá skupina vysílá výběžky do patřičné oblasti Adhezivní interakce působí na malou vzdálenost – 1 mm

53 Adhezivní molekuly Buněčné membrány –Transmembránové proteiny nebo asociované glykoproteiny, extracelulární část podobná imunoglobulinům –N-CAM (neural cell adhesion molecule) –CAM (Ng-CAM, glial cell adhesion molecule) –TAG-1, MAG, DCC Homofilické vazby Heterofilické –N-CADHERIN (Ca-dependentní buněčná adheze)

54 Adhezivní molekuly Extracelulární matrix –LAMININ, –FIBRONECTIN –TENASCIN –CYTOTAXIN

55 Hmyzí NS má své dispečery Fascikliny – vyvíjející se nervové pásce určují směr a dávají příkazy „shlukujte se“ „nerozcházejte se! Pionýrské neurony na větší vzdálenosti Některé smyslové neurony diferencují dřív hledají dráhu do příslušných oblastí a slouží jako orientační základna pro později narozené druhy

56 Navádění axonů na větší vzdálenosti Naváděcí buňky Označují přechodné cíle Většinou nezralé neurony Přechodné synaptické kontakty Po splnění úkolu zanikají

57 Růst axonů

58 Chemoorientace Axon se může orientovat v závislosti na cílové tkáni i nezávisle Axony spinálních motoneuronů se orientují na periferii prostřednictvím interakce různých faktorů Adhezní proteiny – krátké vzdálenosti Delší vzdálenosti –Netrin – chemický gradient (atrakce) –Semaforin – chemický gradient (repulse) –Příklad složitosti procesů navigace – navádění komisurálních interneuronů v dorsální části míchy

59 Chemo-atraktivní interace Long-rangeClose-range Comisurální neuron Netrin-1 TAG-1 adhezivní molekula Bazální ploténka NrCAM Adhezivní molekula Receptor DCC Exprimov V axonech Jinde a v jiné souvislosti DCC funguje jako buněčná adhezivní molekula

60 Chemo-repulzní interakce Short-rangeLong-range Slit Difuzibilní protein Receptor Robo Netrin-1 Motoneuron Slit Periferie

61 Rozpoznávání cíle Aby NS fungoval jak má a produkoval příslušné chování, musí být spoje specifické Tvorba spojů je geneticky podmíněna a závisí na environmentálních faktorech Neurony se chovají jakoby věděly kam růst Jak poznají cíl?

62 Zrakový systém obojživelníků a ptáků Gangliové bb retiny prorůstají do tekta Z temporální oblasti retiny do anteriorní Tkáňové kultury Chemické naváděcí signály – EPHRINY EPH Receptory v tektu –V retině - naso-temporální gradient receptorů –V tektu - antero-posteriorní gradient ephrinů

63 Pravé oko Levé tektum Specifická inervace Interakce receptor tyrosin kináz (Eph kinázy) a ephrinů - mediují vždy repelenci Ephriny exprimovány na cílových neuronech tekta Eph kinázy exprimovány na axonech ganliových buněk

64 RetinaTektum Nazální Temporální Anteriorní (přední) Posteriorní (zadní) Gradient Eph receptorůGradient Ephrinu

65 Axony gangliových buněk temporární sítnice Posteriorní tektum Eph-receptoryEphrin

66 Naváděcí signály a receptory Short-range (kontaktní) –TAG-1 –Slit –N-CAM –ECM adhezní proteiny –Ephriny Long-range (difusibilní) –Netrin –Semaphorin –Slit NrCAM Robo N-CAM Integriny Eph receptory DCC Neuropiliny ARAARARARAARAR Ca, proteinkinázy modulují

67 Synaptogeneze na nervosvalové ploténce Embryonální svalové vlákno má embryonální Ach receptory rovnoměrně na povrchu Při prorůstání axonu se uvolňuje spontánně Ach – depolarizační potenciál Po kontaktu se tvoří základ synapse Zvyšuje se uvolňování Ach, synapse se dotvoří během minut a receptory se zahušťují pod synapsí Objevuje se acetylcholinesteráza

68 Formování synapse nervosvalové spojení  Embryonické Ach mRNA Dospělé Ach  mRNA Agrin motoneuronů Heparan sulfát Proteoglykan Receptory MUSK Retrográdní signály - laminin

69 Formování synapsí v CNS V CNS na jednom neuronu konverguje mnoho synapsí s různými mediátory I v CNS dochází ke shlukování příslušných receptorů pod příslušnými synapsemi Synaptogeneze a na periferii je shodná

70 Formování synapsí v CNS

71 Principy synaptogeneze Neexistují předem daná místa pro tvorbu synapse Po kontaktu axon indukuje změny v postsynaptickém elementu Trofické změny působí anterográdně i retrográdně Významně působí elektrická aktivita Inervace je źpočátku polyneurální, Počet synapsí je následně upravován kompeticí neuronů o trofické faktory cílové tkáně

72 Kompetitivní interakce během vývoje

73 Po vzniku polyneurální inervace Některé spoje zanikají Dochází k reorganizaci Nadprodukce spojů a následná řízená smrt je charakteristická pro vývíjející se NS

74 Mechanismus, který zajišťuje, aby neuronální vstup odpovídal velikosti inervované cílové tkáně zahrnuje aktivaci genu pro řízený rozpad DNA a syntézu proteolytických enzymů

75 Neuronální aktivita a eliminace synapsí V procesu eliminace spojů má významnou úlohu neuronální aktivita Stimulace vede k eliminaci neaktivních vláken Stimulované spoje tvoří více větvení než nestimulované

76 Přirozená smrt neuronů během ontogeneze Programovaná smrt Selekce programu vlivem mimobuněčných faktorů Součást přirozeného vývoje


Stáhnout ppt "Vývoj NS je formován procesy determinace, diferenciace a indukce Determinace - dána procesem genové exprese Míra determinace různá u různých živočichů."

Podobné prezentace


Reklamy Google