En los cordados en desarrollo (incluidos los vertebrados ), el tubo neural es el precursor embrionario del sistema nervioso central , que está formado por el cerebro y la médula espinal . El surco neural se profundiza gradualmente a medida que los pliegues neurales se elevan y, finalmente, los pliegues se encuentran y se fusionan en la línea media y convierten el surco en el tubo neural cerrado. En los humanos, el cierre del tubo neural suele ocurrir en la cuarta semana de embarazo (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:
Cada organismo utiliza la neurulación primaria y secundaria en distintos grados.
Los tubos neurales de los mamíferos se cierran en la cabeza en el orden opuesto al que se cierran en el tronco.
Cuatro subdivisiones del tubo neural eventualmente se desarrollan en regiones distintas del sistema nervioso central por la división de las células neuroepiteliales : el prosencéfalo (prosencéfalo), el mesencéfalo (mesencéfalo), el rombencéfalo (rombencéfalo) y la médula espinal .
Durante un breve período, el tubo neural permanece abierto tanto craneal como caudalmente . Estas aberturas, llamadas neuroporos , se cierran durante la cuarta semana en los seres humanos. El 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 la médula espinal se desarrolla, las células que forman 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 funciones sensoriales y los tejidos ventrales se asociarán con funciones motoras. [2]
Los patrones del tubo neural a lo largo del eje dorso-ventral establecen compartimentos definidos de células progenitoras neurales que conducen a distintas clases de neuronas. [3] Según el modelo de morfogénesis de la bandera francesa , esta formación de patrones ocurre temprano en el desarrollo y es el resultado de la actividad de varias moléculas de señalización secretadas. Sonic hedgehog (Shh) es un actor clave en la formación de patrones del eje ventral, mientras que las proteínas morfogénicas óseas (BMP) y los miembros de la familia Wnt juegan un papel importante en la formación de patrones del eje dorsal. [4] Otros factores que se ha demostrado 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. [5]
Durante el desarrollo temprano del tubo neural se establecen tres tipos principales de células ventrales: las células de la placa del suelo , que se forman en la línea media ventral durante la etapa del pliegue neural; así como las neuronas motoras y las interneuronas ubicadas más dorsalmente . [3] Estos tipos de células se especifican por la secreción de Shh de la notocorda (ubicada ventralmente al tubo neural) y, más tarde, de las células de la placa del suelo. [6] Shh actúa como un morfógeno, lo que significa que actúa de manera dependiente de la concentración para especificar los tipos de células a medida que se aleja de su fuente. [7]
El siguiente es un mecanismo propuesto para la forma en que Shh modela el tubo neural ventral: se crea un gradiente de Shh que controla la expresión de un grupo de factores de transcripción de homeodominio (HD) y de hélice-bucle-hélice básica (bHLH). Estos factores de transcripción se agrupan en dos clases de proteínas según cómo los afecta Shh. La clase I es inhibida por Shh, mientras que la clase II es activada por Shh. Estas dos clases de proteínas se regulan entre sí 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 crear la identidad de las células progenitoras neuronales. [4] 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 se puede predecir por la concentración de Shh necesaria para su inducción in vitro. [8] Los estudios han demostrado que los progenitores neuronales pueden provocar diferentes respuestas según la duración de la exposición a Shh, y que un tiempo de exposición más prolongado da como resultado más tipos de células ventrales. [9] [10]
En el extremo dorsal del tubo neural, las BMP son responsables de la formación de patrones neuronales. Las BMP se secretan inicialmente desde el ectodermo suprayacente. Luego se establece un centro de señalización secundario en la placa del techo, la estructura más dorsal del tubo neural. [1] Las BMP del extremo dorsal del tubo neural parecen actuar de la misma manera dependiente de la concentración que Shh en el extremo ventral. [11] Esto se demostró utilizando mutantes de pez cebra que tenían cantidades variables de actividad de señalización de BMP. Los investigadores observaron cambios en el patrón dorso-ventral; por ejemplo, el pez cebra deficiente en ciertas BMP mostró una pérdida de neuronas sensoriales dorsales y una expansión de interneuronas. [12]
Este artículo incorpora texto de dominio público de la página 50 de la 20.ª edición de Anatomía de Gray (1918).
