Estabelecendo a diversidade celular no encéfalo e medula espinal embrionária

FIGURA 1-18

 

Estabelecendo a diversidade celular no

 

encéfalo e medula espinal embrionária

A transformação morfogenética do encéfalo embrionário de um tubo neural,

durante o início do primeiro trimestre, para um órgão semelhante ao

encéfalo definitivo, no final da gestação, é impulsionada basicamente pela proliferação contínua de células-tronco, neurogênese e diferenciação. Essa

“histogênese” depende da especificação e acúmulo de células-tronco

neurais com distintas capacidades para gerar diversas classes de neurônios e

células gliais. Subsequentemente, essas células-tronco, baseadas em sua

posição nos eixos anterior-posterior, assim como no eixo posterior-anterior

do tubo neural e seu acesso, tanto a sinais locais quanto circulantes,

estabelecem a identidade, que é mantida em sua progênie pós-mitótica.

Assim, a posição das células-tronco neurais é um determinante-chave da

organização final de cada região cerebral. Essa relação pode ser usada para

entender a organização básica no adulto de todo o sistema nervoso central.

As células-tronco neurais que dão origem a neurônios encefálicos

definitivos e glia, com poucas exceções, compreendem uma camada de

células que reveste o espaço ventricular do tubo neural em toda a sua

extensão anterior-posterior. Essa camada, conhecida como camada

ependimária ou zona ventricular do neuroepitélio em desenvolvimento,

geralmente é a única região das células-tronco neurais: as células

proliferativas no sistema nervoso que se dividem simétrica e lentamente

para produzir células-tronco adicionais com capacidade de gerar todos os

tipos de células nessa região. Um tipo distinto de célula proliferativa, a

progenitora intermediária ou amplificadora de trânsito, é encontrado na

camada do manto (também conhecida como zona intermediária). Além

disso, muitos novos neurônios pós-mitóticos também são encontrados na

camada do manto. Finalmente, a região do epitélio do tubo neural é referida

como camada, ou zona, marginal. A zona marginal possui alguns neurônios

pós-mitóticos e glia, bem como alguns processos axonais e dendríticos

nascentes provenientes de neurônios de diferenciação locais. Na medula

espinal e metencéfalo (bulbo e mesencéfalo), a zona marginal geralmente

também é o local das vias axonais que se desenvolvem de outras regiões do

encéfalo para inervar os neurônios-alvo locais. Assim, essas três camadas

neuroepiteliais – ependimária/ventricular, manto/intermediária e marginal –

mantêm células-tronco neurais locais, facilitam a neurogênese e dão suporte

à diferenciação neuronal inicial. As zonas do manto e marginal também são

importantes para o suporte à diferenciação neuronal inicial e para

estabelecer conexões iniciais entre dendritos locais e axônios locais ou a

longa distância. O tubo neural também adquire distinções regionais no eixo

posterior-anterior as quais refletem a divisão final da medula espinal, metencéfalo, mesencéfalo e diencéfalo em regiões sensitivas e motoras, ou

recebem informações dos receptores periféricos (sensitivas) e as

retransmitem para regiões cerebrais adicionais, ou enviam axônios para os

músculos esqueléticos ou gânglios autonômicos para regular a homeostasia

e o comportamento. Do local mais posterior da medula espinal até a

extremidade anterior do diencéfalo, o tubo neural se divide em placas

posterior ou alar e anterior ou basal. Essas zonas se distinguem umas das

outras por um sulco local, chamado sulco limitante, que indenta a zona

ependimária/ventricular. Por toda a extensão da placa posterior ou alar são

gerados neurônios que se tornam alvos dos axônios aferentes sensitivos da

periferia ou retransmitem informações sensitivas de outros centros

cerebrais. Assim, na medula espinal, bulbo, mesensecéfalo e diencéfalo,

derivados da placa posterior se tornam zonas de retransmissão sensitiva ou

núcleos de retransmissão sensitiva distinta. Na medula espinal, a zona de

retransmissão sensitiva é referida como corno posterior e eventualmente se

torna altamente laminada em ordem com as diferentes classes de

informações sensitivas. No bulbo, a placa posterior dá origem a núcleos de

coordenação sensitiva, ou de retransmissão, para os nervos cranianos. No

mesencéfalo, a placa posterior dá origem aos colículos superior e inferior,

que recebem informações diretamente do olho (superior) ou indiretamente

do nervo auditivo (inferior). Estes dois núcleos são cruciais para integrar as

informações sensitivas com o início dos comandos motores. Finalmente, no

diencéfalo, a placa posterior dá origem a todos os núcleos de coordenação

sensitiva talâmica, ou núcleos de retransmissão para os sentidos: visão

(núcleo geniculado lateral), audição (núcleo geniculado medial),

somatossensibilidade (complexo anterobasal), paladar (complexo

anterobasal) e olfação (núcleo medioposterior). Por toda a região da medula

espinal, bulbo, mesencéfalo e diencéfalo, a zona do manto se torna o local

de tratos axonais que transportam axônios aferentes sensitivos.

Em paralelo com a diferenciação da placa posterior/alar, a placa

anterior/basal produz grupos de neurônios, cujos axônios se projetam

diretamente para os músculos estriados (neurônios motores esqueléticos),

gânglios autonômicos (neurônios motores pré-ganglionares), músculos

cranianos principalmente derivados da crista (neurônios motores cranianos),

ou cujos axônios se projetam para os neurônios esqueléticos, pré-

ganglionares ou cranianos para proporcionar regulação do SNC de seus comandos para músculos e glândulas periféricas. A posição de vários

derivados da placa anterior ao longo do eixo anterior-posterior, da medula

espinal, através do bulbo e mesencéfalo, através do diencéfalo, determina o

tipo de neurônio motor que é gerado. Assim, em toda a medula espinal, a

maioria dos neurônios motores no corno anterior ou coluna é de neurônios

motores esqueléticos. Além disso, na medula espinal torácica, neurônios

motores pré-ganglionares (ou viscerais) são gerados no corno lateral,

aproximadamente na região do sulco limitante. No bulbo, há uma variedade

de núcleos motores cranianos que possuem nervos motores cranianos que

se projetam para os músculos da cabeça e do pescoço motor, as mandíbulas,

a língua e os olhos. No mesencéfalo, há uma série de núcleos que

influenciam a função motora (incluindo a área tegmentar ventral ou TAV,

que possui neurônios dopaminérgicos), assim como o núcleo rubro, cujos

neurônios projetam para os neurônios motores esqueléticos que regulam,

entre outras coisas, os movimentos grosseiros do braço. Finalmente, a placa

basal do diencéfalo se torna uma coleção de núcleos de controle motor do

hipotálamo que se projeta para os neurônios motores viscerais pré-

ganglionares, que regulam uma ampla variedade de funções homeostáticas

e reprodutivas. A zona do manto de cada região da placa anterior

transforma-se em distintos tratos axonais que principalmente transportam

axônios dos neurônios de controle motor que se projetam dos altos centros

(como o mesencéfalo ou hipotálamo) para os neurônios motores no bulbo e

medula espinal.

Assim, com base na posição das células-tronco neurais, na camada

ependimária/ventricular de toda a medula espinal rudimentar, bulbo,

mesencéfalo e diencéfalo, há especificação ordenada de distintos neurônios

sensitivos e motores que servem a distintas regiões do corpo: o tronco,

membros e vísceras para a medula espinal; a cabeça, pescoço e vísceras

para o bulbo; mesencéfalo e diencéfalo. Essa consistente especificação

conta com o estabelecimento de centros que fornecem sinais moleculares

para a placa posterior/alar anterior/basal da medula espinal posterior através

do mesencéfalo anterior. Na linha média anterior encontra-se a placa do

assoalho, uma região fina de células neuroepiteliais que secreta a principal

proteína sinalizadora - a proteína SHH - sonic hedgehog, assim como vários

outros sinais para estabelecer a identidade do neurônio motor. Na linha

média posterior encontra-se a placa do teto, que fornece sinais que igualmente influenciam a diferenciação dos neurônios sensitivos. Estes

incluem as proteínas morfogenéticas ósseas (PMO), sinais

wingless/integração (WNT) e ácido retinoico. Consequentemente, a

organização neuroanatômica e funcional básica da medula espinal, bulbo,

mesencéfalo, tálamo e hipotálamo reflete a posição de desenvolvimento e

história da sinalização molecular das células-tronco neurais que geram os

neurônios de cada região cerebral.