การก่อตัวและการปิดของท่อประสาท
การก่อตัวของท่อประสาทเป็นเหตุการณ์ทางสัณฐานวิทยาที่เปลี่ยนแผ่นประสาทที่แบนราบให้กลายเป็นท่อปิดซึ่งสมองและไขสันหลังจะพัฒนาขึ้น ขอบของแผ่นจะยกตัวขึ้นเป็นรอยพับประสาท โค้งงอที่จุดบานพับที่กำหนดไว้ และมาบรรจบกันและหลอมรวมกันตามแนวกลางด้านหลัง การปิดจะเสร็จสมบูรณ์ตามลำดับที่เหลื่อมกันในแต่ละภูมิภาค ทำให้เกิดช่องเปิดชั่วคราว ได้แก่ นิวโรพอร์ส่วนหัวและส่วนท้าย ซึ่งจะปิดเป็นลำดับสุดท้าย
Definition
การก่อตัวและการปิดของท่อประสาทคือกระบวนการที่แผ่นประสาทพับตามจุดบานพับ และรอยพับประสาทที่ประกบกันจะหลอมรวมกันทางด้านหลังเพื่อสร้างท่อประสาทที่ปิดสนิท โดยปิดที่นิวโรพอร์ส่วนหัวและส่วนท้ายเพื่อทำให้การสร้างท่อประสาทปฐมภูมิสมบูรณ์ โดยมีการสร้างท่อประสาททุติยภูมิเพื่อสร้างส่วนท้ายสุด
Scope
บทความนี้ครอบคลุมถึงการสร้างท่อประสาทปฐมภูมิ (การพับและการหลอมรวมของแผ่นประสาท) และการสร้างท่อประสาททุติยภูมิ (การเกิดโพรงในกลุ่มเซลล์ส่วนท้าย) ปัจจัยขับเคลื่อนระดับเซลล์และชีวกลศาสตร์ของการปิด ตำแหน่งการปิดที่แยกจากกัน และพื้นฐานการพัฒนาของความผิดปกติของท่อประสาท เป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษาเกี่ยวกับกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการและไม่ใช่แนวทางทางคลินิก
Key concepts
- แผ่นประสาทและรอยพับประสาท
- จุดบานพับตรงกลางและด้านหลัง-ด้านข้าง
- การหดตัวที่ปลายยอด
- การยืดตัวแบบรวมศูนย์
- นิวโรพอร์ส่วนหัวและส่วนท้าย
- การสร้างท่อประสาทปฐมภูมิเทียบกับทุติยภูมิ
- ตำแหน่งเริ่มต้นการปิด
- การส่งสัญญาณขั้วเซลล์ระนาบ
Mechanisms
ในการสร้างท่อประสาทปฐมภูมิ แผ่นประสาทจะแคบลงและยาวขึ้นผ่านการยืดตัวแบบรวมศูนย์ (convergent extension) ในขณะที่โค้งงอที่จุดบานพับตรงกลางเหนือโนโตคอร์ด และที่จุดบานพับด้านหลัง-ด้านข้างที่จับคู่กัน การหดตัวที่ปลายยอดของเซลล์ประสาทบุผิวช่วยให้รอยพับยกตัวขึ้นและโค้งเข้าหาแนวกลาง ซึ่งเป็นจุดที่พวกมันประกบกันและหลอมรวม การปิดไม่ได้ดำเนินไปเหมือนซิปเดียว แต่เริ่มต้นที่ตำแหน่งเริ่มต้นที่แยกจากกันและแพร่กระจายไปในสองทิศทาง ดังนั้นนิวโรพอร์ส่วนหัวและส่วนท้ายจึงเป็นบริเวณสุดท้ายที่จะปิด การควบคุมที่ประสานกันของการหดตัวของโครงร่างเซลล์ การยึดเกาะของเซลล์ และการส่งสัญญาณขั้วเซลล์ระนาบ (planar cell polarity signalling) เป็นพื้นฐานของการเคลื่อนไหวเหล่านี้ ในการสร้างท่อประสาททุติยภูมิ ท่อประสาทส่วนท้ายสุดจะก่อตัวขึ้นโดยการรวมตัวและการเกิดโพรงของมีเซนไคม์ (mesenchyme) แทนที่จะเป็นการพับ ความล้มเหลวของขั้นตอนเหล่านี้ที่ปลายส่วนหัวหรือส่วนท้ายทำให้ท่อประสาทเปิดอยู่และทำให้เกิดความผิดปกติของท่อประสาทที่สอดคล้องกัน
Clinical relevance
การปิดที่ไม่สมบูรณ์เป็นสาเหตุของความผิดปกติของท่อประสาท เช่น ภาวะไม่มีสมอง (anencephaly) (ความล้มเหลวของการปิดส่วนหัว) และภาวะกระดูกสันหลังเปิด (open spina bifida) (ความล้มเหลวของการปิดส่วนท้าย) และช่วงเวลาของเหตุการณ์เหล่านี้ทำให้พวกมันอยู่ในช่วงต้นของการตั้งครรภ์ บทความนี้อธิบายกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการที่อยู่เบื้องหลังความผิดปกติเหล่านี้เพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยรายบุคคล การตัดสินใจคัดกรอง หรือการรักษา
Epidemiology
ความผิดปกติของท่อประสาทเป็นหนึ่งในความผิดปกติทางโครงสร้างที่พบบ่อยที่สุดของระบบประสาทส่วนกลาง และการเกิดของมันถูกปรับเปลี่ยนโดยพื้นฐานทางพันธุกรรมและปัจจัยทางโภชนาการในช่วงก่อนการตั้งครรภ์ โดยสถานะของโฟเลตมีความสัมพันธ์ซ้ำๆ กับความเสี่ยงในระดับประชากร
History
คำอธิบายเกี่ยวกับการยกตัวและการหลอมรวมของรอยพับประสาทมีมาตั้งแต่ยุคคลาสสิกของคัพภวิทยา แต่การตระหนักว่าการปิดเริ่มต้นที่ตำแหน่งที่แยกจากกันหลายแห่งและดำเนินไปในสองทิศทาง และการวิเคราะห์ปัจจัยขับเคลื่อนทางชีวกลศาสตร์และโมเลกุลของมัน เป็นผลงานจากการทดลองและพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตต้นแบบในภายหลัง ซึ่งสรุปไว้ในบทวิจารณ์สมัยใหม่
Debates
- มีตำแหน่งเริ่มต้นการปิดกี่แห่งและมีความคงที่เพียงใด?
- การปิดเริ่มต้นที่ตำแหน่งที่แยกจากกันหลายแห่งแทนที่จะเป็นจุดเดียว แต่จำนวนที่แน่นอนและความสอดคล้องกันระหว่างสปีชีส์ รวมถึงมนุษย์ ได้รับการถกเถียงและปรับปรุงเมื่อมีหลักฐานสะสมมากขึ้น
Key figures
- Andrew J. Copp
- Nicholas D. E. Greene
- Evanthia Nikolopoulou
Related topics
Seminal works
- nikolopoulou-2017
- copp-2013
- greene-2014
Frequently asked questions
- ท่อประสาทปิดเหมือนซิปเดียวจากปลายด้านหนึ่งหรือไม่?
- ไม่ การปิดเริ่มต้นที่ตำแหน่งเริ่มต้นที่แยกจากกันหลายแห่งและแพร่กระจายไปในสองทิศทางจากแต่ละจุด ดังนั้นนิวโรพอร์ส่วนหัวและส่วนท้ายจึงเป็นบริเวณสุดท้ายที่จะปิด
- ความแตกต่างระหว่างการสร้างท่อประสาทปฐมภูมิและทุติยภูมิคืออะไร?
- การสร้างท่อประสาทปฐมภูมิสร้างท่อประสาทส่วนใหญ่โดยการพับและหลอมรวมแผ่นประสาท ในขณะที่การสร้างท่อประสาททุติยภูมิสร้างส่วนท้ายสุดโดยการรวมตัวและการเกิดโพรงของเซลล์มีเซนไคม์โดยไม่มีการพับ