Indução Neural e Desenvolvimento da Notocorda

A indução neural é o processo pelo qual uma região do ectoderma é direcionada a se tornar a placa neural, o primórdio do cérebro e da medula espinhal. É impulsionada por sinais do organizador e do mesoderma axial, especialmente da notocorda — uma haste mediana transitória que tanto padroniza o eixo corporal inicial quanto é a estrutura definidora dos cordados.

Definition

A indução neural é a especificação do destino da placa neural no ectoderma dorsal por sinais do organizador e do mesoderma axial; a notocorda é a haste mediana do mesoderma axial que surge do organizador/nó, padroniza o tubo neural e os somitos, e forma o esqueleto axial embrionário.

Scope

Este tópico abrange a formação da notocorda a partir do mesoderma axial, a sinalização indutiva pela qual o organizador e a notocorda neuralizam o ectoderma sobrejacente, o modelo padrão de indução neural e o papel da notocorda na padronização do tubo neural e do esqueleto axial. É um relato de referência da anatomia do desenvolvimento e não fornece orientação clínica.

Core questions

• Como a notocorda se forma a partir do mesoderma axial?
• Como o organizador e a notocorda induzem a placa neural?
• Quais sinais moleculares subjazem à indução neural?
• Como a notocorda padroniza o tubo neural e os tecidos circundantes?

Key concepts

• Organizador (organizador de Spemann-Mangold; nó em amniotas)
• Notocorda e mesoderma axial
• Placa neural e neuroectoderma
• Antagonistas de BMP (noggin, chordin)
• Sonic hedgehog e padronização do tubo neural ventral
• Remanescentes da notocorda (núcleo pulposo)

Key theories

Modelo padrão de indução neural

O ectoderma é intrinsecamente predisposto a um destino neural e é mantido em um estado epidérmico pela sinalização de BMP; antagonistas de BMP derivados do organizador, como noggin e chordin, aliviam essa inibição, permitindo que o destino neural subjacente emerja.

Mechanisms

O organizador (o lábio dorsal em anfíbios, o nó em amniotas) dá origem à placa pré-cordal e à notocorda, uma haste de mesoderma axial que se estende ao longo da linha média embrionária. O organizador e a notocorda secretam antagonistas de BMP — incluindo noggin e chordin — que inibem localmente a sinalização de BMP no ectoderma sobrejacente; de acordo com o modelo padrão, este alívio da inibição de BMP permite que o ectoderma adote seu destino neural intrínseco e forme a placa neural, que então se dobra no tubo neural. A notocorda continua a padronizar o tubo neural e os somitos em desenvolvimento, em parte secretando Sonic hedgehog para especificar tipos de células neurais ventrais e para induzir o esclerótomo. A própria notocorda é em grande parte transitória: ela induz os corpos vertebrais e persiste na coluna madura apenas como o núcleo pulposo dos discos intervertebrais.

Clinical relevance

Distúrbios da indução neural e do fechamento do tubo neural estão ligados a defeitos do tubo neural, como anencefalia e espinha bífida, e o tecido notocordal persistente é a origem do desenvolvimento do cordoma, um tumor que surge ao longo do esqueleto axial. Esta entrada descreve as relações de desenvolvimento para referência e não é uma base para diagnóstico, aconselhamento de prevenção ou tratamento.

Evidence & guidelines

O relato aqui é baseado em embriologia experimental e biologia molecular do desenvolvimento em modelos vertebrados, começando com o transplante do organizador e estendido pela identificação molecular de sinais indutores e padronizadores, juntamente com textos padrão de embriologia humana, em vez de diretrizes clínicas.

History

A capacidade do organizador dorsal de induzir um sistema nervoso foi demonstrada no experimento de transplante de Spemann e Mangold em 1924, que mostrou que o tecido organizador enxertado poderia induzir um eixo secundário com um tubo neural no hospedeiro. A base molecular permaneceu obscura até a década de 1990, quando antagonistas de BMP secretados pelo organizador, como noggin e chordin, foram identificados e a indução neural foi reformulada como um estado padrão revelado pela inibição de BMP.

Debates

O destino neural é um verdadeiro estado 'padrão', ou requer instrução ativa?

O modelo padrão sustenta que o ectoderma se torna neural simplesmente quando a sinalização de BMP é bloqueada, mas trabalhos subsequentes sugeriram que sinais instrutivos adicionais (por exemplo, FGF) contribuem, de modo que os papéis relativos da inibição versus indução ativa permanecem em discussão.

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

O que é indução neural?

É o processo pelo qual sinais do organizador e da notocorda direcionam parte do ectoderma para se tornar a placa neural, o precursor do cérebro e da medula espinhal, em grande parte pela inibição da sinalização de BMP.

O que acontece com a notocorda no adulto?

A notocorda é uma estrutura embrionária transitória que ajuda a padronizar o eixo corporal; a maior parte dela regride, e na coluna madura ela persiste apenas como o núcleo pulposo dentro dos discos intervertebrais.