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Neurulação

Gastrulação•  h(ps://www.youtube.com/watch?v=3AOoikTEfeo

Gastrulação:3asemana

1mm

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Discoembrionáriotrilaminar

Anatomical aspects of early neural development https://www.youtube.com/watch?v=CnPl7Pc_Gx4

Derivadosdaectoderme

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Neurulação•  Inicia-sefinal3asemana

NotocordaMesodermeaxial-processonotocordalCélulas-pré-cordais

Notocorda-fusãoendodermasubjacente

-20odiaprocessonotocordalaPngeextensãomáxima-24odia-tubosólido-núcleopulposodiscosintervertebrais

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•  Estrutural:Agecomoumeixorígidodeapoioparaoembrião

•  EsqueléPco:PrecursordaColunaVertebral(discosintervertebrais)

•  INDUÇÃO:InduzaformaçãodoPLACANEURAL

Funçõesnotocorda

Neurulação:Vistadorsalxtransversal

Placaneural

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50%ectodiferenciaemneuroectoderma16-18odia

18o.diaCrescimentoeixolongitudinal

-AlongamentodiferencialdodiscoeplacasenPdocranial-LinhaenóregridemedegeneramInvaginaçãoplacaneural:sulcoepregasneurais

Iníciodiferenciaçãomesodermaintraembrionário

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Início4asemana

SulcomaisprofundoPregasneuraisseaproximando

Tuboneuralformado–22osemana

Cristasneurais

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Mesodermeparaxial-segmentação-somitos

Visãodorsal:somitosSegmentaçãomesodermaparaxial-somitos-vértebrassemsegmentação-calotacraniana

NotocordaeTN–induzemdiferenciaçãomesodermaparaxial

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24-26odias–FechamentoTN-SNC

Vesículasencefálicas

Malformaçõescongênitas:Defeitosnofechamentodotuboneural-DTN

Migraçãocelscrista-EMTedobramentolateral

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Transiçãoepitélio-mesênquima

Migraçãododorsoparaaregiãoventrolateral

agrupadasemquatrodivisõesnosenPdocrâniocaudal:cranial;vagal;troncoelombossacral.

CélulasdascristasneuraisCranial:arcosbranquiais(face)darãoorigemaestruturasfaciais,taiscomotecidosconjunPvos,incluindocarPlagemeossosdaface;melanócitos;ossículosdaorelhamédia;algunstecidosoculares;neurônioseglia(sistemanervosoperiférico);célulasdasleptomeninges(pia-máterearacnoide);célulasdoPmoeodontoblastos.Troncosediferenciarãonasestruturasdosistemanervosoperiférico(neurônioseglia)dotroncoemembros;célulasdasleptomeninges(aracnóideepiamater)damedulaespinhal;célulasdameduladaglândulaadrenalemelanócitosregiãocardíaca.formarãooseptoaórPco-pulmonar,aparedemusculareconjunPvadasgrandesartériasqueseoriginamnocoraçãoeoendotéliodosarcosaórPcos.,célulasparafolicularesdaglândulaPreoideeascarPlagensdalaringeemelanócitos.

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CélulasdaCrista

vagal-emconjuntocomcélulasdascristasneuraisdaregiãolombossacral-migramparaaparededointesPnoprimiPvo,ondesediferenciarãoemneurôniosdosplexossubmucososemioentéricosdotubodigesPvo.

Apósdobramento

Finalda4a.Semana:

•  TNfechado;•  CélulasdacristamigraramparadiferentesdesPnos•  Embriãopassaasercilíndrico•  Sacovitelino2ariodeixaderecobriroembriãoventral/teepassacomporparteintesPno

•  Cav.AminióPcadeixacobrirapenasaregiãodorsaleenvolvêlocompletamente

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Dobramento:discoparacilíndro

Finalda4asemana-4mmcomprimento

Neurulação

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Neurulação

Comoamorfogênesedotuboneuraléorquestrada?

Organismos-modeloAnnbio-Xenopus

Gastrulaçãoinicia-senolábiodorsaldoblastóporo-notocorda

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Adescobertadaindução:duplicaçãodolábiodorsalblastóporoan\íbio

•  Tecidodirigeodesenvolvimentodeoutrovizinho•  1924:SpemannandMangold

xenopus

Filmeexperimento

h(ps://www.youtube.com/watch?v=rSIurckMqU

Organizador• Célulasadotamumpadrãoinstruídasporoutrascélulas

• Oqueessascélulassecretam?• Qualanaturezamoleculardessesinal?

•  >70anosdepois,aindanãosecompreendetotalmente

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Organizador–lábiodorsaldoblastóporo

• OqueessetecidosecretaqueINDUZadiferenciaçãoneural?

Embuscadesinais????

SmithandHarland

WehaveclonedacDNAencodinganovelpolypepPdecapableofinducingdorsaldevelopmentinXenopusembryos

NogginNãoéindutordireto-antagonista

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Expressãodenogginechordinefollistatinnolábiodorsaldoblastóporo

www.xenbase.org

•  InibidoresdeBMP.

• BMP?

• Moléculasinal,fatordecrescimento

• BonemorphogenePcprotein

Noggin,chordin,follistatin……

• EntãoBMPéosinal??????

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Transduçãosinal

Superexpressãochordininduzumsegundoeixoneural

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BMP

Epidermal

BMP

Neural

RemoçãodaviadesinalizaçãodeBMP-----FenótipoNeural

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Ausênciadeqqsinal……..

NeuralModelodediferenciaçãoneuralpordefault

Eemoutrosmodelos,éparecido?

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AinduçãoneuraldeavestambémrequerainibiçãodeBMP?

Aexpressãoectópicadechordinnãoinduztecidoneural

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Então,FGFéoindutorneuraldeaves?

InibidordeFGF

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BMPsignalingandspeci\icationofectodermalfate

EScellmurina,humana

ESeiPShumana:2inibidoresviaSmad

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Noggin+inibidorALKreceptor

Oct4+

ESeIPScells

Oct4–pluripotentePax6-neural

Oct4(pluripotencia);PAX6(neural)

Precursorneuronal–tuj1Dopaminérgico-TH(Prosinahidroxilase)

Experimentos elegantes deSpemann revelou fatores deinduçãoneural:--aplicadosemEShumana

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Ectoderma

Epidermal Neural

Rostral-caudal Dorso-ventral

NeuralNeural

Neural

Proliferação Diferenciação

Neural

Indu

ção

Pad

roni

zaçã

o

Sinalizaçãocombinatória• quanPdadedasmoléculassinalizadorasexpressavariaemdiferentesníveis.

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Lumsden, A. & Graham, A., 1995. A forward role for Hedgehog. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.

O tubo neural é posicionado com uma assimetria anatômica Dorsal: Epiderme Ventral: Notocorda

Liem, K.F., Jessell, T.M. & Briscoe, J., 2000. Development 127(22), pp.4855–66. Gilbert Developmental Biology 8th ed.

BMPs / Shh

O tubo neural é posicionado com uma assimetria anatômica Dorsal: Epiderme> BMPs Ventral: Notocorda > Sonic Hedgehog > inbidores de BMP

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Dorsal/ventralSpeci\ication

•  dorsal=sensoryventral=motor

•  Ventralisspecifiedbynotocord,viaSonichedgehog(Shh)

•  DorsalbyectodermviaTGF-βàroofplateàmoreTGF-β

A proporção relativa de Shh vs BMP determinam os destinos neuronais do tubo neural ao longo do eixo DV.

Lumsden, A. & Graham, A., 1995. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.

PADRONIZAÇÃO ROSTRO-CAUDAL DO TUBO NEURAL

O mesoderma subjacente ao ectoderma provê sinais correspondentes a coordenada rostro-caudal.

?

Existem sinais rostro-caudais que se sobrepõe à indução neural? Otto Mangold´s experiment

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controle Ácido Retinoico

Superexposição a ácido retinóico gera mutantes caudais.

Lumsden, A. & Graham, A., 1995. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.

FGF, RA, Wnt

PADRONIZAÇÃO ROSTRO-CAUDAL DO TUBO NEURAL

Lumsden, A. & Graham, A., 1995. Current Biology, 5(12), pp.1347–1350.

FGF, RA, Wnt

BM

P

Shh

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Indução Diferenciação Pós-mitótica Padronização

Ectoderma Epiblasto Neurectoderma Progenitores neurais

Neuralinduc=on:oldproblem,newfindings,yetmoreques=onsClaudioD.Stern

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Começandoaentenderacomplexidadedainduçãoneural…….CascadeofsequenPalevents

Bibliogra\iah(p://www.embriologiahumana.com.br/

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Chordin-DeRobertis•  1995,atlast,theconceptofaneuralinducerandtheideaofneuralphenotypeasthedefaultoutcomeofectodermaldifferenPaPoncametogether.DeRoberPsandcolleaguesidenPfiedchordin,anothernewdorsallipproteinthatcoulddirectlyinduceaneuraxis.TheyalsoshowedthatbonemorphogenePcprotein-4(BMP4),agrowthfactorrelatedtoacPvin,inhibitedtheneuralizingacPvityofbothchordinandnoggininXenopusembryos.ThesamegroupsoonfoundthatchordindirectlybindsandinacPvatesBMP4,andHarlandandcolleaguesreportedasimilarfuncPonfornoggin.

•  Thisisnottheendofthestory,however.Recentfindingsindicatethattheneuralectodermisspecifiedintheblastula,beforetheSpemannorganizerevenforms.Fibroblastgrowthfactor(FGF)signallingisrequiredatthisstagetoenablelaterneuraldifferenPaPon.InXenopusatleast,theanterior—butnottheposterior—neuralectodermisspecifiedattheblastulastage,throughamechanismthatalreadyinvolvesnogginandchordin.TheseandotherstudiesarenowelucidaPngthegenesisofthe'default'state.

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•  HemmaP-BrivanlouandMelton,whoreportedin1994thatinhibiPonoftheacPvinIIreceptorcoul

•  DeRoberPsandcolleaguesidenPfiedchordin,

Sinalizadores?•  Fatoresdecrescimento:FGF•  TGF-B:BMP•  Wnt•  Shh

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Comunicaçãocélula-célula

ParacrineFactorGradients

Motorneurons(PNkx6.1andPax6overlap)

DifferenPaPonoftheNeuralTube

• Neuraltubemustmaintaindorsal-ventralpolarity•  Sensoryneurons-dorsal•  Motorneurons-ventral

• Accomplishedby“inducPvecascades”•  Dorsal:BMPsfromepidermisàRoofplatecellsinneuraltubeàTGF-BcascadeàCelldifferenPaPon

•  Ventral:SonichedgehogfromnotochordandrePnoicacidfromsomitesàFloorplatecellsofneuraltubeàshhgradientàCelldifferenPaPon

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Experimentosdedissociaçãocelular1989-GrunzandTacke

O que determina a padronização rostro-caudal?

Resposta embrionária

Ectoderm

Ectoderm

Ectoderm

Explante de Mesoderma

Ectoderm

Rostral

Caudal

Midbrain

Midbrain

Nível RC do segundo eixo

Existem sinais rostro-caudais que se sobrepõe à indução neural? Otto Mangold´s experiment

Modified from Stern, C.D., 2001. Nature reviews. Neuroscience, 2(2), pp.92–8.

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Lupo, G., Harris, W. a & Lewis, K.E., 2006. Nature reviews. Neuroscience, 7(2), pp.103–14.

PADRONIZAÇÃO DORSO-VENTRAL DO TUBO NEURAL

InibiçãodoReceptorBMP•  HemmaP-BrivanlouandMelton,whoreportedin1994-inhibiPonoftheacPvinIIreceptor

TheacquisiPonofaneuralidenPtybyectodermalcellsintheabsenceofinstrucPvesignalingformsthebasisofthe‘neuraldefault’model

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Embryonicstemcellsandthedefaultmodelforneuralinduction

h(p://learningobjectsdev.wesleyan.edu/neurulaPon/animaPon/final_orange.mov