Desenvolvimento do Sistema Nervoso e Face

Neurulação e Migração da Crista Neural

O desenvolvimento do cérebro é uma parte específica da gastrulação, denominada neurulação, que forma as células do sistema nervoso.

Neurulação

Dia 16 após a fertilização → as células embrionárias pertencem a 1 das 3 camadas de células germinativas:

• Ectoderme
  • Diferencia-se na neuroectoderme, criando a placa neural
  • A replicação celular na placa neural dá origem a 2 cristas (cristas neurais).
  • A depressão entre as cristas é conhecida como prega neural.
• Mesoderme
  • Diferencia-se e transforma-se numa estrutura tubular denominada notocorda.
  • A notocorda sinaliza a dobra neural a aumentar em ambos os lados do sulco neural, criando o tubo neural .
• Endoderme: dá origem ao revestimento do sistema gastrointestinal e respiratório

Migração de células da crista neural

As células da neuroectoderme migram em ondas a partir das cristas neurais para formar estruturas do sistema nervoso periférico:

• A 1ª onda de migração dá origem:
  • Gânglios do sistema nervoso simpático
  • Gânglios do sistema nervoso parassimpático
  • Células cromafins (gânglios simpáticos que migraram para a medula adrenal)
• A 2ª onda de migração dá origem:
  • Gânglios da raiz posterior
  • Células de Schwann
  • Células de satélite
• A 3ª onda de migração dá origem:
  • Melanócitos
• As células da crista neural na cabeça e pescoço formam também estruturas diferentes:
  • Compõe os gânglios secundários dos nervos cranianos 5, 7, 9 e 10
  • Migram para os arcos faríngeos da cabeça, pescoço e face para formar o mesênquima, que contribui para o tecido ósseo e conjuntivo

Mnemónicas

• Para recordar rapidamente que cada célula de Schwann mieliniza apenas 1 axónio do sistema nervoso periférico, lembrar: “Schwone” = 1 axon (Schwann = 1 axónio)
• Para recordar rapidamente onde estão localizados os oligodendrócitos e as células de Schwann, lembrar: COPS: CNS = Oligodendrocyte; PNS = Schwann cells. (COPS: SNC = Oligodendrócitos; SNP = células Schwann).

Tubo Neural

Vesículas primárias

O tubo neural desenvolve 3 protuberâncias (vesículas cerebrais primárias) na extremidade craniana:

1. Prosencéfalo (forebrain), que se divide para dar origem ao:
   • Telencéfalo, que se torna o córtex cerebral. Esta porção do canal neural dá origem aos ventrículos laterais e 3º ventrículo.
   • Diencéfalo, que dá origem ao tálamo, hipotálamo e glândula pineal.

1. Mesencéfalo (midbrain): também contém o aqueduto cerebral
2. Rombencéfalo (hinbrain) que se divide para formar:
   • O metencéfalo, que dá origem à ponte e ao cerebelo
   • O mielencéfalo, que dá origem ao bolbo
   • O remanescente do canal neural, presente em redor do metencéfalo e do mielencéfalo, que dá origem ao 4º ventrículo

Sistema circulatório do líquido cefalorraquidiano (LCR)

• Células ependimárias:
  • Revestem o canal central e o núcleo do tubo neural
  • Nos ventrículos laterais e no 3º e 4º vetrículos, as células ependimárias dão origem ao plexo coroide.
• Plexo coroide: filtra o sangue e liberta o LCR no sistema ventricular

Flexão do tubo neural

O tubo neural desenvolve uma série de curvas no plano sagital:

• No estágio de 3 vesículas:
  • Flexão cervical: entre a medula espinhal e o rombencéfalo
  • Flexura cefálica: entre o prosencéfalo e o mesencéfalo
• À medida que o tubo neural se desenvolve ainda mais: flexura pontina (entre o mielencéfalo e o metencéfalo)

Desenvolvimento da Medula Espinhal e do Tronco Cerebral

Coluna vertebral

À medida que a porção cefálica do tubo neural dá origem ao cérebro, o restante torna-se a medula espinhal.

• Proliferação de células neuroepiteliais
  • À medida que se empurram para fora, são criadas as zonas intermédias e marginais.
  • Zona marginal: entra em contacto com o mesênquima esclerotomal que formará as meninges
  • As zonas intermédia e marginal preenchem o espaço dentro do canal neural.
  • As células nas zonas marginal e intermédia irão diferenciar-se em neurónios.
• O tecido neuroepitelial da coluna tem uma especialização regional:
  • Placa alar (sensitiva):
    • Os axónios estendem-se até ao cérebro.
    • Os neurónios nos gânglios da raiz dorsal (originalmente das células da crista neural) estendem-se para a pele e voltam para a placa Alar.
  • Placa basal (motora): Neurónios que inervam o miótomo.
  • Sulco limitante: separa a placa alar da placa basal
• A parte superior e inferior do tubo neural são encerradas pela placa do teto e a placa do assoalho.
• Canal central no núcleo do tubo neural: revestido por células ependimárias
• A medula espinhal preenche a coluna óssea à medida que o feto se desenvolve.
  • Semana 8: A medula espinhal estende-se ao longo de todo o comprimento da coluna vertebral.
  • A extremidade inferior atinge:
    • Nível L3 ao nascimento
    • Nível L1 na idade adulta
  • As raízes nervosas espinhais que se exteriorizam abaixo de L1 – L3 criam a cauda equina
  • Cone medular: extremidade afilada da medula espinhal
  • Filamento terminal: conecta o cone medular à vértebra coccígea

Tronco cerebral

O tronco cerebral assemelha-se à medula espinhal no que diz respeito à organização embriológica. A placa basal dá origem aos núcleos motores, enquanto que a placa alar dá origem aos núcleos sensitivos.

• Medula caudal
  • Os núcleos sensitivos são dorsais.
  • Os núcleos motores são ventrais.
• Medula craniana
  • A placa do teto é mais aberta (aparência em “livro aberto”).
  • A placa basal está localizada mais medialmente.
  • A placa alar está localizada mais lateralmente.
  • Alguns neurónios sensitivos, mais tarde no desenvolvimento, migram anteriormente para formar o núcleo olivar.
• Ponte
  • A placa alar migra para um ponto anterior à placa basal e dá origem aos núcleos pontinos.
  • A placa basal é agora mais posterior, mas ainda dá origem a todos os núcleos motores.
  • O cerebelo desenvolve-se, diretamente, posterior à ponte, a partir de células neuroepiteliais.

Desenvolvimento do Córtex Cerebral

O córtex desenvolve-se a partir do telencéfalo.

• O canal neural a este nível dá origem aos ventrículos esquerdo e direito.
• Buraco interventricular: conecta os ventrículos laterais ao 3º ventrículo
• O desenvolvimento dos lobos do cérebro ocorre dos ventrículos para o exterior:
  • As células precursoras dos neurónios, próximas aos ventrículos, replicam-se rapidamente.
  • As células da glia estendem os processos radiais concedendo caminho para o desenvolvimento dos neurónios.
  • As células neuroepiteliais migram lateralmente, passando pela zona subventricular → zona intermédia → placa cortical → zona marginal
  • Diferentes tipos de neurónios param em diferentes pontos, dando origem a camadas especializadas.
• 6 meses: Começam a surgir lobos distintos.
• Corpo caloso:
  • Torna-se mais definido à medida que os neurónios de um córtex migram para o outro
  • Estrutura nervosa que permite que um lado do cérebro comunique com outro
• Os giros e sulcos não são evidentes até à idade de termo.
• 9 meses: O cérebro parece uma versão menor do cérebro adulto.

Desenvolvimento da Face

• Final da 4ª semana: 1ª estruturas faciais visíveis.
  • Centralmente: estomodeu (boca inicial)
  • Inferiormente: proeminência mandibular
  • Lateralmente: 2 proeminências maxilares
  • Superiormente: proeminência frontonasal com placódios nasais
• 5ª semana: os placódios nasais aprofundam-se em fossas nasais cercadas por proeminências nasais.
• 6ª e 7ª semanas:
  • As proeminências mandibulares fundem-se → formação da mandíbula
  • Os olhos são visíveis no lado lateral da face (à medida que a proeminência frontonasal estreita, os olhos movem-se medialmente).
  • O sulco nasolacrimal forma: junções entre a proeminência frontonasal e a proeminência maxilar, o futuro ducto nasolacrimal
  • Proeminências nasais mediais:
    • Crescem juntas e fundem-se na linha média → estendem-se inferiormente
    • Fundem-se com a proeminência maxilar → formam o lábio superior
  • Proeminências nasais mediais e laterais: fundem-se com a proeminência maxilar → formam a bochecha e o lábio superior
  • Proeminência frontonasal → torna-se a testa, o nariz e o filtro nasal

• Proeminência maxilar → bochecha
• Proeminência mandibular → mandíbula e área anterior à orelha

Relevância Clínica

A seguir listam-se as condições patológicas que podem surgir resultado de anomalias no desenvolvimento do cérebro, medula espinhal e face:

• Hidrocefalia: bloqueio do sistema ventricular que causa edema e aumento da pressão exercida sobre o cérebro. Nos adultos, o crânio já está desenvolvido, por isso o fluido acumulado pressiona o tecido neuronal. Nos neonatos, como os ossos ainda não estão completamente ossificados, o perímetro cefálico aumenta. Pode ser causado por uma anomalia congénita, por estenose do aqueduto cerebral.
• Malformações da fossa posterior (malformações de Arnold-Chiari (MC)): A malformação de Chiari I é um distúrbio congénito, associado a amígdalas cerebelares ectópicas, localizadas inferiormente ao buraco magno. As crianças geralmente são assintomáticas. A malformação de Chiari II é causada pela herniação das amígdalas cerebelares, bem como do vermis, através do buraco magno. A malformação de Chiari II resulta em hidrocefalia não comunicante.
• Displasia frontonasal (lábio leporino e fenda palatina): A hiperatividade do sonic hedgehog causa acumualação excessiva de tecido na área de proeminência frontonasal, resultando num nariz largo e olhos amplamente separados (hipertelorismo). Este distúrbio também pode causar fenda nasal e lábio leporino na linha média, devido à falência da fusão das proeminências nasais mediais.
• Holoprosencefalia: distúrbio causado pela diminuição da atividade do gene sonic hedgehog, resultando num estreitamento da face. Os casos mais graves envolvem falência da separação do córtex cerebral direito do esquerdo, bem como ciclopia.
• Defeitos do tubo neural: 1 das malformações congénitas mais comuns do SNC. As alterações desenvolvem-se entre a 3ª e a 4ª semana de gestação e, geralmente, resultam do défice de ácido fólico. Este resulta num encerramento inadequado da placa neural no embrião, principalmente nas extremidades caudal ou cranial, dando origem à anencefalia.