Induksi Neural dan Perkembangan Notochord

Induksi neural adalah proses di mana suatu daerah ektoderm diarahkan untuk menjadi lempeng neural, primordium otak dan sumsum tulang belakang. Proses ini didorong oleh sinyal dari organizer dan mesoderm aksial, terutama notochord — batang garis tengah transien yang membentuk pola sumbu tubuh awal dan merupakan struktur penentu kordata.

Definition

Induksi neural adalah spesifikasi nasib lempeng neural pada ektoderm dorsal oleh sinyal dari organizer dan mesoderm aksial; notochord adalah batang garis tengah mesoderm aksial yang berasal dari organizer/node, membentuk pola tabung neural dan somit, serta membentuk kerangka aksial embrionik.

Scope

Topik ini mencakup pembentukan notochord dari mesoderm aksial, pensinyalan induktif di mana organizer dan notochord meneneuralisasi ektoderm di atasnya, model default induksi neural, dan peran notochord dalam pembentukan pola tabung neural dan kerangka aksial. Ini adalah catatan referensi anatomi perkembangan dan tidak memberikan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana notochord terbentuk dari mesoderm aksial?
• Bagaimana organizer dan notochord menginduksi lempeng neural?
• Sinyal molekuler apa yang mendasari induksi neural?
• Bagaimana notochord membentuk pola tabung neural dan jaringan di sekitarnya?

Key concepts

• Organizer (organizer Spemann-Mangold; node pada amniota)
• Notochord dan mesoderm aksial
• Lempeng neural dan neuroektoderm
• Antagonis BMP (noggin, chordin)
• Sonic hedgehog dan pembentukan pola tabung neural ventral
• Sisa notochord (nukleus pulposus)

Key theories

Model default induksi neural

Ektoderm secara intrinsik cenderung ke nasib neural dan dipertahankan dalam keadaan epidermal oleh pensinyalan BMP; antagonis BMP yang berasal dari organizer seperti noggin dan chordin menghilangkan penghambatan ini, memungkinkan nasib neural yang mendasari untuk muncul.

Mechanisms

Organizer (bibir dorsal pada amfibi, node pada amniota) membentuk lempeng prechordal dan notochord, batang mesoderm aksial yang membentang di sepanjang garis tengah embrionik. Organizer dan notochord mensekresikan antagonis BMP — termasuk noggin dan chordin — yang secara lokal menghambat pensinyalan BMP pada ektoderm di atasnya; menurut model default, pelepasan dari penghambatan BMP ini memungkinkan ektoderm untuk mengadopsi nasib neural intrinsiknya dan membentuk lempeng neural, yang kemudian melipat menjadi tabung neural. Notochord terus membentuk pola tabung neural dan somit yang berkembang, sebagian dengan mensekresikan Sonic hedgehog untuk menentukan jenis sel neural ventral dan untuk menginduksi sklerotom. Notochord itu sendiri sebagian besar transien: ia menginduksi badan vertebra dan bertahan di tulang belakang dewasa hanya sebagai nukleus pulposus dari diskus intervertebralis.

Clinical relevance

Gangguan induksi neural dan penutupan tabung neural terkait dengan cacat tabung neural seperti anencephaly dan spina bifida, dan jaringan notochordal yang persisten adalah asal perkembangan kordoma, tumor yang muncul di sepanjang kerangka aksial. Entri ini menjelaskan hubungan perkembangan untuk referensi dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis, konseling pencegahan, atau pengobatan.

Evidence & guidelines

Penjelasan di sini didasarkan pada embriologi eksperimental dan biologi perkembangan molekuler pada model vertebrata, dimulai dengan transplantasi organizer dan diperluas dengan identifikasi molekuler sinyal penginduksi dan pembentuk pola, bersama dengan teks embriologi manusia standar daripada pedoman klinis.

History

Kapasitas organizer dorsal untuk menginduksi sistem saraf ditunjukkan dalam percobaan transplantasi Spemann dan Mangold tahun 1924, yang menunjukkan bahwa jaringan organizer yang dicangkokkan dapat menginduksi sumbu sekunder dengan tabung neural pada inang. Dasar molekuler tetap tidak jelas hingga tahun 1990-an, ketika antagonis BMP yang disekresikan organizer seperti noggin dan chordin diidentifikasi dan induksi neural dibingkai ulang sebagai keadaan default yang terungkap oleh penghambatan BMP.

Debates

Apakah nasib neural adalah keadaan 'default' yang sebenarnya, atau apakah itu membutuhkan instruksi aktif?

Model default menyatakan bahwa ektoderm menjadi neural hanya ketika pensinyalan BMP diblokir, tetapi pekerjaan selanjutnya menunjukkan bahwa sinyal instruktif tambahan (misalnya FGF) berkontribusi, sehingga peran relatif penghambatan versus induksi aktif tetap didiskusikan.

Key figures

• Hans Spemann
• Hilde Mangold
• Ali Hemmati-Brivanlou
• Douglas Melton
• Richard Harland

Seminal works

• spemann-mangold-1923
• smith-1992-noggin
• hemmati-brivanlou-melton-1997

Frequently asked questions

Apa itu induksi neural?

Ini adalah proses di mana sinyal dari organizer dan notochord mengarahkan bagian ektoderm untuk menjadi lempeng neural, prekursor otak dan sumsum tulang belakang, sebagian besar dengan menghambat pensinyalan BMP.

Apa yang terjadi pada notochord pada orang dewasa?

Notochord adalah struktur embrionik transien yang membantu membentuk pola sumbu tubuh; sebagian besar mengalami regresi, dan di tulang belakang dewasa ia hanya bertahan sebagai nukleus pulposus di dalam diskus intervertebralis.