Autonominen sympaattinen hermosto Autonominen parasympaattinen hermosto. Kirsi Sainio

Transkriptio

1 Kirsi Sainio Kertausta varhaisesta kehityksestä Keskushermosto ja ääreishermosto: erilaistumisen pääpiirteet Toiminnallinen jakautuminen somaattiseen ja viskeraaliseen l. autonomiseen hermostoon Autonominen sympaattinen hermosto Autonominen parasympaattinen hermosto 1

2 Varhainen neurulaatio: kertausta Hermostolevy muodostaa solujen epätasaisen jakautumisen seurauksena ensin kourun, joka kuroutuu putkeksi Putki sulkeutuu ensin keskeltä ja lopulta päistään Viimeisenä sulkeutuvat ns. anteriorinen ja posteriorinen neuropoori Hermostopienan solut erkaantuvat hermostolevystä ja aloittavat vaelluksen Lumbo-sakraalinen spina bifida A. Myelocele B. Occipital encephalocele C. Spina bifida occulata 2

3 HOLOPROSENKEFALIA Sonic hedgehog signaalireitti SHH säätelee hermostoputken ventraalista identiteettiä Häiriöt aiheuttavat ventraalisen erilaistumishäiriön, vakavimmillaan holoprosenkefalian Sulkeutunut hermostoputki muodostaa tulevien aivojen alueella primaarin aivorakkulan Primaarirakkula lohkoutuu useaan osaan Keski- ja taka-aivojen eriytyminen Ruutuaivojen eriytyminen Aivoepiteeli on aluksi ohut ja lohkoutuu kolmeen osaan (n. 27. kehityspäivänä): Etuaivot (forebrain, prosenkefalon), keskiaivot (midbrain, mesenkefalon), taka-aivot (hindbrain, rhombenkefalon) Nämä jakautuvat edelleen sekundäärisiksi aivorakkuloiksi(n. 32. kehityspäivä): Prosenkefalonista telenkefalon ja dienkefalon, joka jakautuu osiin (prosomeerit), mesenkefalon ei jakaudu Rhomenkefalon eli ruutuaivot jakautuu metenkefaloniksi (rhombomeerit 1. ja 2.) ja myelenkefaloniksi (loput rhombomeerit 3.-8.) 3

4 Aivokammiot suuria, aivokuori edelleen vain yhden, kahden solukerroksen paksuinen Rhombenkefalonin kammiosta tulee 4. aivokammio, mesenkefaloniin Sylviuksen uurre (sulcus lateralis cerebri) ja keskuskanava aquaeductussylvii, dienkefalonin alueelle laajenee 3. aivokammio ja telenkefalonissa sivulle laajenevat lateraaliset kammiot Kun kraniaalinen neuropoori on sulkeutunut, kammiot ja selkäydinkanava täyttyvät aivoselkäydinnesteellä Aivoalueiden erilaistuminen - säätelijät Jakautuu ja määräytyy kranio-kaudaalisesti (A ja B) sekä dorsoventraalisesti (C). Säätelijöinä paikalliset SIGNAALIKESKUKSET Istmus (keski-taka-aivojen rajapinta, FGF8) ANR -anteriorinen hermoharjanne (säätelee telenkefalonin erilaistumista, FGF8) ZLI-zona limitans intrathalmica (säätelee thalamuksen ja prethalamuksen erilaistumista, SHH) Selkäjänne, lattia- ja kattolevyt (säätelevät hermostoputken dorsaali-ventraali akselin syntymistä ja interneuroneiden syntymistä, SHH BMP, WNT) 4

5 Yksinkertainen ektodermisolukko jakautuu kammioiden läheisyydessä (ventrikulaarinen kerros) Jakautuvat solut neuroblasteja, jotka vaeltavat kohti pintaa ja muodostavat varhaisia hermosolujen esiasteita Aivokuori paksuuntuu, solujen soomat asettuvat manttelikerrokseen, josta muodostuu aivojen harmaa aine Manttelikerroksesta hermojen aksonit työntyvät kohti aivokuorta marginaalikerrokseksi, joka muodostaa valkean aineen, sisältää runsaasti myeliiniä Osa kammioiden läheisyydessä olevista kantasoluista muodostaa glioblasteja Näistä muodostuu keskushermoston tukisolukko, astrosyytit ja oligodendrosyytit Kammioiden pintaa verhoaa ependymaalisolukerros Ependymaalisolut tuottavat aivoselkäydinnestettä ja ylläpitävät neuroblastien kantasoluja Solusykli varhaisessa hermostoputkessa: Mitoosit tapahtuvat aivokammioiden pinnalla, DNA-synteesi putken ulkoreunalla Putki paksuuntuu Myöhemmin viejähaarakkeet työntyvät ulkoreunalle ja muodostavat valkean aineen 5

6 Ns. target field teoria: jos hermosolu kohtaa neurotrofiinia erittävän kohdesolun, sen pinnalla on troofiselle tekijälle sopiva reseptori, hermosolu säilyy Phenotypic variation in Apaf-1-deficient newborns closely resembles that seen in fog embryos. Noin 80 % kaikista kehityksen aikana syntyvistä hermosoluista tuhoutuu apoptoottisesti Apoptoosia säätelevät samat geenit, jotka on alun perin löydetty sukkulamato C.elegansin solukuolemaa ohjaavina tekijöinä Merkittävin hermosolujen kuoleman säätelijä on Apaf-1 Honarpour N et al. PNAS 2001;98: by National Academy of Sciences Aivorunko Aivosilta (myelenkefalonin jatke selkäytimeen) Aivokeskukset (sekä pikkuaivoissa että isoissa aivoissa) Aivosillat eli komissuurit Aivokammioiden eriytyminen ja laajeneminen 6

7 Brain Region Associated Cranial Nerves Telencephalon Olfactory (I) Diencephalon Optic (II) Kraniaalihermot eli pään alueen hermot 12 kpl, kaikilla lukuun ottamatta 1. ja 2. tumakkeet aivorungossa Mesencephalon Metencephalon Oculomotor (III) Trochlear (IV) (arises in the metencephalon but is later displaced into the mesencephalon) Trigeminal (V) (trigeminal sensory nuclei arise in the metencephalon and myelencephalon but are later displaced partly into the mesencephalon; the trigeminal motor nucleus arises in the metencephalon and remains there) Abducens (VI) Facial (VII) Vestibulocochlear (VIII) Myelencephalon Glossopharyngeal (IX) Vagus (X) Accessory (XI) Hypoglossal (XII) Kaikissa osissa näkyvissä varhaisvaiheessa sama dorsaalinen (alaarinen eli sivulevy/tuntolevy) ja ventraalinen (basaalinen eli motorinen levy) jakautuminen kuin varhaisessa selkäytimessä Selkäydin Jakautuu selkä-vatsa-akselilla eri osiin, selkäpuolella (dorsal root) aistinhermoradat, vatsapuolella (ventral root) liikehermoradat Selkäydin on pää-häntäakselilla jaokkeellinen, selkäydin hermot lähtevät ytimestä säännöllisin välimatkoin ja yhdistyvät pareittain ääreishermoston selkäydinhermoihin etu- ja takajuuren yhdysalueella Ihmisellä näitä pareja muodostuu 31 Varhaisessa selkäytimessä (taaempana) on erotettavissa ventraalinen (vatsanpuoleinen) eli basaalinen alue ja dorsaalinen (selänpuoleinen) eli alaarinen alue. Selkäpuolella erilaistuvat takajuuren (dorsal root) selkäydingangliot, joista lähtee tuntohermorata, vatsapuolella (ventral root) erilaistuvat etujuuri ja motorinen liikehermorata 7

8 Aivohermot menettävät erilaistumisen aikana jaokkeellisuutensa ja voivat sisältää sekä aistin- että liikehermosoluja Haju- ja näköhermot poikkeavat, niitä pidetään keskushermoston jatkeena Muut aivohermot ja aivohermosolmut (gangliot) ovat peräisin aivorungon eri alueilta, ruutuaivojen alueen hermostopienasta epibrankiaalisten plakodien soluista gangliot Epibrankiaaliset palkodit (ektodermin kuroutumat) ja hermostopienan solut muodostavat yhdessä aivohermosolmukkeet Aivojen koko syntymähetkellä n. 25 % lopullisesta Suurin osa kasvusta perustuu hermosäikeiden myelinisaatioon Aivot saavuttavat lopullisen kokonsa n. 7 ikävuoteen mennessä Miten n. 10 miljardia-1 triljoona neuronia saavuttavat lopulliset yhteytensä, onkin sitten jo toinen kysymys Normaali kasvu sikiöaikana Mikrokefalia Aivolohkojen kasvu ja poimuuntuminen jatkuu koko sikiökehityksen ajan Merkittävin poimuuntuminen tapahtuu kuitenkin vasta kehityksen jälkeen ASPM (ABNORMAL SPINDLE-LIKE MICROCEPHALY ASSOCIATED), Drosophilan Abnormal spindle-geenin homologi, on useimmin yleisimmän autosomaalisen resessiivisen primaarin mikrokefalian taustalla. ASPM säätelee sikiön neuroblastien normaalin tumasukkulan toimintaan ja ilmentyy normaalin neurogeneesin aikana aivokuoressa 8

9 Kraniosynostoosit Primaarien ja sekundaaristen aivorakkuloiden ja aivopuoliskojen laajentuminen muodostaa aivokammiot Kammioihin kuuluvat sivukammiot aivopuoliskoissa (hemisfeerit), 3. aivokammion dienkefalonin alueella, kapea Sylviuksen nestetiehyt mesenkefalonissa ja rhomenkefalonin alueella sijaitseva 4. aivokammio Kammioihin tuottavat nestettä 4. aivokammion pohjukkaan kehittyvä choroid plexus ja ependymaalisolukko kammioiden pinnalla Hydrokefalus Ääreishermoston muodostavat somaattiset hermot ja autonomisen hermoston sympaattinen ja parasympaattinen hermosto saavat alkunsa hermostoputken selänpuoleisen vaeltavan solukon, hermostopienan, kantasoluista 9

10 enteriset gangliot Lisämunuaisen ydin Aistinhermosolut kokonaan peräisin hermostopienasta Liikehermosolut muodostavat kimppuja, jotka sijaintinsa perusteella hermottavat tiettyjä lihasryhmiä 10

11 Ensimmäiset järjestelmän solut kehittyvät jo 3. kehitysviikolla ja 9. kehitysviikolla ensimmäiset hermopäätteet saavuttavat pintaepiteelin (ihon) 22. kehitysviikosta lähtien sikiöllä on tuntoaisti (kosketus ja lämpötila) Muut tuntoaistit kehittyvät vasta syntymän jälkeen Fight and flight Sleep and eat 11

12 Peräisin hermostopienasta vaeltavista kantasoluista, jotka vaeltavat ohi selkäydinhermojaokkeiden ja sympaattisen hermorungon ventraaliselle alueelle ja suolen pinnalle Suoliston segmentaalinen aganglionoosi eli Hirschsprungin tauti johtuu näiden kantasolujen vaelluksen tai erilaistumisen häiriöstä Sympaattinen neuroblastooma 12