tubo neural

En los cordados en desarrollo (incluidos los vertebrados ), el tubo neural es el precursor embrionario del sistema nervioso central , compuesto por el cerebro y la médula espinal . El surco neural se profundiza gradualmente a medida que los pliegues neurales se elevan, y finalmente estos se unen y fusionan en la línea media, transformando el surco en el tubo neural cerrado. En los seres humanos, el cierre del tubo neural suele producirse en la cuarta semana de gestación (el día 28 después de la concepción).

El tubo neural se desarrolla de dos maneras: neurulación primaria y neurulación secundaria .

La neurulación primaria divide el ectodermo en tres tipos de células:

• El tubo neural ubicado internamente
• La epidermis ubicada externamente
• Las células de la cresta neural , que se desarrollan en la región entre el tubo neural y la epidermis pero luego migran a nuevas ubicaciones.

1. La neurulación primaria comienza después de la formación de la placa neural. Los bordes de la placa neural comienzan a engrosarse y elevarse, formando los pliegues neurales. El centro de la placa neural permanece fijo, lo que permite la formación de un surco neural en forma de U. Este surco neural delimita los lados derecho e izquierdo del embrión. Los pliegues neurales se estrechan hacia la línea media del embrión y se fusionan para formar el tubo neural. ^{[ 1 ]}
2. En la neurulación secundaria, las células de la placa neural forman una estructura similar a un cordón que migra dentro del embrión y se ahueca para formar el tubo.

Cada organismo utiliza la neurulación primaria y secundaria en distintos grados.

• La neurulación en los peces se produce únicamente a través de la forma secundaria.
• En las aves , las regiones posteriores del tubo se desarrollan mediante neurulación secundaria y las regiones anteriores mediante neurulación primaria.
• En los mamíferos , la neurulación secundaria comienza alrededor del somita número 35 .

En los mamíferos, los tubos neurales se cierran en la cabeza en el orden opuesto al que se cierran en el tronco.

• En la cabeza:

1. Las células de la cresta neural migran
2. El tubo neural se cierra
3. El ectodermo suprayacente se cierra.

• En el maletero:

1. El ectodermo suprayacente se cierra.
2. El tubo neural se cierra
3. Las células de la cresta neural migran

Cuatro subdivisiones del tubo neural se desarrollan finalmente en regiones distintas del sistema nervioso central mediante la división de células neuroepiteliales : el prosencéfalo (cerebro anterior), el mesencéfalo (cerebro medio ), el rombencéfalo ( cerebro posterior ) y la médula espinal . ^{[ 2 ]}

• El prosencéfalo se desarrolla posteriormente en el telencéfalo ( cerebro ) y el diencéfalo (las vesículas ópticas y el hipotálamo ).
• El mesencéfalo permanece como cerebro medio.
• El rombencéfalo se desarrolla en el metencéfalo (el puente troncoencefálico y el cerebelo ) y el mielencéfalo (el bulbo raquídeo ).

Durante un breve período, el tubo neural permanece abierto tanto craneal como caudalmente . Estas aberturas, llamadas neuroporos , se cierran durante la cuarta semana de vida en los seres humanos. Un cierre inadecuado de los neuroporos puede provocar defectos del tubo neural, como anencefalia o espina bífida .

La parte dorsal del tubo neural contiene la placa alar , que se asocia principalmente con la sensibilidad . La parte ventral del tubo neural contiene la placa basal , que se asocia principalmente con el control motor (es decir, muscular ).

La médula espinal se desarrolla a partir del tubo neural posterior. A medida que se desarrolla la médula espinal, las células que componen la pared del tubo neural proliferan y se diferencian en las neuronas y la glía de la médula espinal. Los tejidos dorsales se asociarán con las funciones sensoriales, y los tejidos ventrales con las funciones motoras. ^{[ 3 ]}

El tubo neural se organiza a lo largo del eje dorsoventral para establecer compartimentos definidos de células progenitoras neurales que dan lugar a distintas clases de neuronas. ^{[ 4 ]} Según el modelo de morfogénesis de la bandera francesa , esta organización se produce en las primeras etapas del desarrollo y es resultado de la actividad de varias moléculas de señalización secretadas. Sonic hedgehog (Shh) desempeña un papel clave en la organización del eje ventral, mientras que las proteínas morfogenéticas óseas (BMP) y los miembros de la familia Wnt juegan un papel importante en la organización del eje dorsal. ^{[ 5 ]} Otros factores que proporcionan información posicional a las células progenitoras neurales incluyen los factores de crecimiento de fibroblastos (FGF) y el ácido retinoico . El ácido retinoico es necesario ventralmente junto con Shh para inducir Pax6 y Olig2 durante la diferenciación de las neuronas motoras. ^{[ 6 ]}

Durante el desarrollo temprano del tubo neural se establecen tres tipos celulares ventrales principales: las células de la placa del piso , que se forman en la línea media ventral durante la etapa de pliegue neural; así como las neuronas motoras e interneuronas ubicadas más dorsalmente . ^{[ 4 ]} Estos tipos celulares se especifican mediante la secreción de Shh desde la notocorda (ubicada ventralmente al tubo neural) y, posteriormente, desde las células de la placa del piso. ^{[ 7 ]} Shh actúa como un morfógeno, lo que significa que actúa de manera dependiente de la concentración para especificar los tipos celulares a medida que se aleja de su fuente. ^{[ 8 ]}

A continuación se propone un mecanismo para explicar cómo Shh organiza el tubo neural ventral: se crea un gradiente de Shh que controla la expresión de un grupo de factores de transcripción homeodominio (HD) y hélice-bucle-hélice básica (bHLH). Estos factores de transcripción se agrupan en dos clases de proteínas según cómo Shh los afecta. La clase I es inhibida por Shh, mientras que la clase II es activada por Shh. Estas dos clases de proteínas se regulan mutuamente para crear límites de expresión más definidos. Las diferentes combinaciones de expresión de estos factores de transcripción a lo largo del eje dorsoventral del tubo neural son responsables de la identidad de las células progenitoras neuronales. ^{[ 5 ]} Cinco grupos molecularmente distintos de neuronas ventrales se forman a partir de estas células progenitoras neuronales in vitro. Además, la posición en la que se generan estos grupos neuronales in vivo puede predecirse mediante la concentración de Shh necesaria para su inducción in vitro. ^{[ 9 ]} Los estudios han demostrado que los progenitores neuronales pueden evocar diferentes respuestas según la duración de la exposición a Shh, y un tiempo de exposición más prolongado da como resultado más tipos de células ventrales. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

En el extremo dorsal del tubo neural, las BMP son responsables de la organización neuronal. La BMP se secreta inicialmente desde el ectodermo suprayacente. Posteriormente, se establece un centro de señalización secundario en la placa del techo, la estructura más dorsal del tubo neural. ^{[ 1 ]} La BMP del extremo dorsal del tubo neural parece actuar de la misma manera dependiente de la concentración que Shh en el extremo ventral. ^{[ 12 ]} Esto se demostró utilizando mutantes de pez cebra que presentaban diferentes niveles de actividad de señalización de BMP. Los investigadores observaron cambios en la organización dorsoventral; por ejemplo, los peces cebra deficientes en ciertas BMP mostraron una pérdida de neuronas sensoriales dorsales y una expansión de interneuronas. ^{[ 13 ]}

Los estudios sugieren que se producen alteraciones del sistema inmunitario durante el desarrollo del tubo neural y que estas pueden contribuir a los defectos del tubo neural (DTN). Las células inmunitarias se activan en los tejidos embrionarios del cerebro y la médula espinal, así como en las células derivadas del líquido amniótico. Los macrófagos presentan funciones tanto proinflamatorias como antiinflamatorias e interactúan con las células neurales en desarrollo. Estas interacciones inmunitarias-neurales están mediadas por la señalización de citocinas y vías como NF-κB y JAK-STAT. Se han propuesto varios genes implicados tanto en la regulación inmunitaria como en el desarrollo neural como posibles marcadores diagnósticos prenatales para los DTN. ^{[ 14 ]}

Este artículo incorpora texto de dominio público de la página 50 de  la vigésima edición de Gray's Anatomy (1918).

• Embriología suiza (de UL , UB y UF ) iperiodembry/carnegie03
• Apuntes de Embriología en UNSW /semana3_5
• Diagrama en embryology.med.unsw.edu.au
• Diagrama en brainviews.com