Human malformation of cortical development (MCDs)
De cortex bevat veel associatie gebieden. Vooral bij de mens is dit verder ontwikkeld. De
humane cortex heeft veel gyri en sulci, dit heeft de muis niet. Deze gyri (uitstulping) en sulci
(inkeping) vergrootte het oppervlakte in de mens. De mens heeft 1000 keer grotere cerebrale
cortex dan de muis door voornamelijk de gyri en sulci.
Ontwikkeling CNS: neurogenese en migratie cortex
Mechanismes die belangrijk zijn voor het ontwikkelen van hersenen in de embryonale
ontwikkeling zijn:
- Cel proliferatie: deling van de stamcellen
- Cel specialisatie: specialisatie in neuronen en gliacellen
- Cel interactie: communicatie met omgeving is belangrijk voor functie cellen. Laterale
inhibitie heeft directe cel cel interactie. Chemische interactie is ook essentieel.
- Cel movement: migratie van cellen naar de juiste plek is erg belangrijk
Formation of the nervous system: gastrulation and neurulation
De formatie van de assen en hierdoor de neuronale ontwikkeling is sterk afhankelijk van
gastrulation. Gastrulation begint wanneer er een lokale invaginatie ontstaat in de cellen van een
early embryo. De early embryo is eerst opgebouwd uit 2 germ layers (kiemlagen); epiblast en
hypoblast. Wanneer de invaginatie volledig is, bestaat de embryo uit 3 germ layers; ectoderm
(buitenste laag), mesoderm (middelste laag) en endoderm (binneste laag).
,Het zenuwstelsel vormt zich uit het ectoderm. Het notochord vormt zich in de midline tijdens de
gastrulation, het zal de embryonale midline vormen en hierdoor de as van symmetrie. Het
notochord stuurt signalen naar het ectoderm direct boven het notochord, zodat cellen zich
ontwikkelen tot neuroectodermal precursor cells. Het zorgt uiteindelijk voor de inductie van
het groeien van ectoderm naar het neuroectoderm. Dit is het begin van neurulation, de midline
neuroectoderm groeit uit tot de neural plate. De invouwing wordt steeds dieper waardoor er een
neural crest (neurale groeve) ontwikkelt, ventraal (beneden) ligt de floorplate en bovenop
liggen de neural crest cells (neurale lijstcellen). De laterale randen vouwen naar binnen
waardoor de neurale groeve sluit en de neural tube vormt. Nu ligt dorsaal de roofplate en de
lijstcellen komen tussen de neural tube, epidermis en somites te liggen (naast de tube). Tijdens
de sluiting is er ook een anterior neural fold ontwikkelt, dit is een erg grote structuur en vormt
uiteindelijk de hersenen.
Neurale buis defecten
Defecten in de vorming van de neurale buis ontstaan redelijk vaak, 0.4-1:1000. De oorzaak
hiervan kan genetisch zijn maar meestal ontstaat het door de omgeving. Als er tijdens de
zwangerschap te weinig foliumzuur in de voeding zit zal de neurale buis niet volledig sluiten en
het zenuwstelsel niet volledig ontwikkelen, ook het mesoderm zal niet goed vormen. Hierdoor
ontstaat er anencephaly (hersenen vormen niet goed) of myelomeningocele (ruggenmerg sluit
niet goed). Encephalocele is een uitgroeing op andere plekken, dit kan voornamelijk mesoderm
zijn maar er kan ook neuronaal weefsel in zitten. Foliumzuur is belangrijk voor de synthese van
purine en pyridine, dus belangrijk voor celdeling (DNA). De sluiting van de neuronale buis
ontstaat door enorm veel celdeling, dus dan is er veel DNA synthese en foliumzuur nodig.
,Corticogenese
Ontwikkeling van de cerebrale cortex. De cortex heeft een onderscheid tussen apical surface en
basale/piale surface. De ventriculaire zone (apicale surface) is de onderkant van de cortex en de
buitenkant wordt dus de piale oppervlakte (basale surface) genoemd. Celdeling vindt alleen
plaats als het cellichaam van de progenitor cellen liggen aan de ventriculaire kant van de cortex
bevind. De progenitors van neuronen delen alleen in de ventriculaire zone. Hierna migreren de
neuronen naar de piale oppervlakte van de cortex. De interkinetic nuclear migration (INM)
van cellichaam van progenitor cellen is een belangrijk concept.
Neurogenese
Om een neuron te maken moeten bepaalde genen aan staan, dit wordt bepaald door de activatie
van bepaalde transcriptie factoren, dit is de transcriptional code.
- Inductieve signalen -> hun receptoren -> regulatie van genexpressie (transcriptie
factoren)
Er moet ook een regulatie van celdeling zijn. Er moet een balans zijn tussen de aanmaak stam
cellen en neuronen. Stamcellen delen (mitose) allemaal aan de binnenkant (lumen), ventriculaire
kant. Er worden ongeveer 250000 nieuwe neuronen per minuut aangemaakt.
Neurogenese 1: Symmetrische deling: Progenitor cellen worden gedeeld zodat er een toename
in aantal progenitors is. Progenitor cellen zitten vast aan de ventriculaire kant en de andere
uitloper zit vast aan de piale oppervlakte (basal).
- Tijdens de S fase beweegt het celsoma omhoog en ligt het in piale oppervlakte en in de
G2 fase beweegt het celsoma naar de ventriculaire kant (apical) waardoor mitose kan
plaats vinden in de ventriculaire kant.
- Het is een symmetrische deling dus er ontstaan 2 progenitor cellen.
- Progenitor cellen (radial
glial cells (RGC)):
neuronale stamcellen.
, Neurogenese 2: Asymmetrische deling: Progenitor cel deelt zich asymmetrisch in een nieuwe
progenitor cel en een neuroblast (gedifferentieerde cel). De spindle is nu horizontaal
georiënteerd, het spindle is 90 graden gedraaid.
- Directe neurogenese: Je hebt 1 neuroblast (bovenop) die zich gaat differentiëren (G1-
arrest) en een progenitor cel die zich blijft delen.
- Indirecte neurogenese: Als er een asymmetrische deling is geweest kan de gevormde
progenitor cel niet meer oneindig delen, het zijn nu transit amplifying cells. Je begint
met radial glial progenitor cel. Als deze cel nu deelt krijg je een apical intermediate
progenitor cel (nog aan apicale kant maar niet meer basale kant), dit is een tussen
stadium. Op een bepaald moment komt deze cel los van de apicale kant en migreert iets
hoger. Hier komt het in subventricular zone (SVZ) te liggen. Hier wordt het een basal
intermediate progenitor cel. Deze hebben korte uitlopers. Deze kunnen nog 1 keer delen,
via een symetrische deling. Hierna kunnen ze niet meer delen maar gaan differentieren
naar neuronen. Deze neuronen migreren dan naar boven.
Muis en mens
- Je hebt zowel directe en indirecte neurongenese
- Mens heeft gyri en sulci, muis niet.
- Alleen in de mens intermediate progenetior: basal radial glial cellen in de outer SVZ van
de mens. Migreert ook naar boven, maar heeft een uitloper aan basale membraan. Deze
cellen kunnen nog meerdere keren delen.
- Basal intermediate progenitor cellen kunnen bij de muis nog maar 1 keer delen en bij de
mens nog een aantal keer
➔ Mens heeft celtype die vaker kunnen delen dan bij de muis: basal radial glial cellen en
basal intermediate progenitor cellen.
De basal radial glial cellen worden verdacht van het vormen van gyri en sulci omdat ze enorm
veel kunnen delen en hierdoor moeten meer neuronen migreren.
De cortex bevat veel associatie gebieden. Vooral bij de mens is dit verder ontwikkeld. De
humane cortex heeft veel gyri en sulci, dit heeft de muis niet. Deze gyri (uitstulping) en sulci
(inkeping) vergrootte het oppervlakte in de mens. De mens heeft 1000 keer grotere cerebrale
cortex dan de muis door voornamelijk de gyri en sulci.
Ontwikkeling CNS: neurogenese en migratie cortex
Mechanismes die belangrijk zijn voor het ontwikkelen van hersenen in de embryonale
ontwikkeling zijn:
- Cel proliferatie: deling van de stamcellen
- Cel specialisatie: specialisatie in neuronen en gliacellen
- Cel interactie: communicatie met omgeving is belangrijk voor functie cellen. Laterale
inhibitie heeft directe cel cel interactie. Chemische interactie is ook essentieel.
- Cel movement: migratie van cellen naar de juiste plek is erg belangrijk
Formation of the nervous system: gastrulation and neurulation
De formatie van de assen en hierdoor de neuronale ontwikkeling is sterk afhankelijk van
gastrulation. Gastrulation begint wanneer er een lokale invaginatie ontstaat in de cellen van een
early embryo. De early embryo is eerst opgebouwd uit 2 germ layers (kiemlagen); epiblast en
hypoblast. Wanneer de invaginatie volledig is, bestaat de embryo uit 3 germ layers; ectoderm
(buitenste laag), mesoderm (middelste laag) en endoderm (binneste laag).
,Het zenuwstelsel vormt zich uit het ectoderm. Het notochord vormt zich in de midline tijdens de
gastrulation, het zal de embryonale midline vormen en hierdoor de as van symmetrie. Het
notochord stuurt signalen naar het ectoderm direct boven het notochord, zodat cellen zich
ontwikkelen tot neuroectodermal precursor cells. Het zorgt uiteindelijk voor de inductie van
het groeien van ectoderm naar het neuroectoderm. Dit is het begin van neurulation, de midline
neuroectoderm groeit uit tot de neural plate. De invouwing wordt steeds dieper waardoor er een
neural crest (neurale groeve) ontwikkelt, ventraal (beneden) ligt de floorplate en bovenop
liggen de neural crest cells (neurale lijstcellen). De laterale randen vouwen naar binnen
waardoor de neurale groeve sluit en de neural tube vormt. Nu ligt dorsaal de roofplate en de
lijstcellen komen tussen de neural tube, epidermis en somites te liggen (naast de tube). Tijdens
de sluiting is er ook een anterior neural fold ontwikkelt, dit is een erg grote structuur en vormt
uiteindelijk de hersenen.
Neurale buis defecten
Defecten in de vorming van de neurale buis ontstaan redelijk vaak, 0.4-1:1000. De oorzaak
hiervan kan genetisch zijn maar meestal ontstaat het door de omgeving. Als er tijdens de
zwangerschap te weinig foliumzuur in de voeding zit zal de neurale buis niet volledig sluiten en
het zenuwstelsel niet volledig ontwikkelen, ook het mesoderm zal niet goed vormen. Hierdoor
ontstaat er anencephaly (hersenen vormen niet goed) of myelomeningocele (ruggenmerg sluit
niet goed). Encephalocele is een uitgroeing op andere plekken, dit kan voornamelijk mesoderm
zijn maar er kan ook neuronaal weefsel in zitten. Foliumzuur is belangrijk voor de synthese van
purine en pyridine, dus belangrijk voor celdeling (DNA). De sluiting van de neuronale buis
ontstaat door enorm veel celdeling, dus dan is er veel DNA synthese en foliumzuur nodig.
,Corticogenese
Ontwikkeling van de cerebrale cortex. De cortex heeft een onderscheid tussen apical surface en
basale/piale surface. De ventriculaire zone (apicale surface) is de onderkant van de cortex en de
buitenkant wordt dus de piale oppervlakte (basale surface) genoemd. Celdeling vindt alleen
plaats als het cellichaam van de progenitor cellen liggen aan de ventriculaire kant van de cortex
bevind. De progenitors van neuronen delen alleen in de ventriculaire zone. Hierna migreren de
neuronen naar de piale oppervlakte van de cortex. De interkinetic nuclear migration (INM)
van cellichaam van progenitor cellen is een belangrijk concept.
Neurogenese
Om een neuron te maken moeten bepaalde genen aan staan, dit wordt bepaald door de activatie
van bepaalde transcriptie factoren, dit is de transcriptional code.
- Inductieve signalen -> hun receptoren -> regulatie van genexpressie (transcriptie
factoren)
Er moet ook een regulatie van celdeling zijn. Er moet een balans zijn tussen de aanmaak stam
cellen en neuronen. Stamcellen delen (mitose) allemaal aan de binnenkant (lumen), ventriculaire
kant. Er worden ongeveer 250000 nieuwe neuronen per minuut aangemaakt.
Neurogenese 1: Symmetrische deling: Progenitor cellen worden gedeeld zodat er een toename
in aantal progenitors is. Progenitor cellen zitten vast aan de ventriculaire kant en de andere
uitloper zit vast aan de piale oppervlakte (basal).
- Tijdens de S fase beweegt het celsoma omhoog en ligt het in piale oppervlakte en in de
G2 fase beweegt het celsoma naar de ventriculaire kant (apical) waardoor mitose kan
plaats vinden in de ventriculaire kant.
- Het is een symmetrische deling dus er ontstaan 2 progenitor cellen.
- Progenitor cellen (radial
glial cells (RGC)):
neuronale stamcellen.
, Neurogenese 2: Asymmetrische deling: Progenitor cel deelt zich asymmetrisch in een nieuwe
progenitor cel en een neuroblast (gedifferentieerde cel). De spindle is nu horizontaal
georiënteerd, het spindle is 90 graden gedraaid.
- Directe neurogenese: Je hebt 1 neuroblast (bovenop) die zich gaat differentiëren (G1-
arrest) en een progenitor cel die zich blijft delen.
- Indirecte neurogenese: Als er een asymmetrische deling is geweest kan de gevormde
progenitor cel niet meer oneindig delen, het zijn nu transit amplifying cells. Je begint
met radial glial progenitor cel. Als deze cel nu deelt krijg je een apical intermediate
progenitor cel (nog aan apicale kant maar niet meer basale kant), dit is een tussen
stadium. Op een bepaald moment komt deze cel los van de apicale kant en migreert iets
hoger. Hier komt het in subventricular zone (SVZ) te liggen. Hier wordt het een basal
intermediate progenitor cel. Deze hebben korte uitlopers. Deze kunnen nog 1 keer delen,
via een symetrische deling. Hierna kunnen ze niet meer delen maar gaan differentieren
naar neuronen. Deze neuronen migreren dan naar boven.
Muis en mens
- Je hebt zowel directe en indirecte neurongenese
- Mens heeft gyri en sulci, muis niet.
- Alleen in de mens intermediate progenetior: basal radial glial cellen in de outer SVZ van
de mens. Migreert ook naar boven, maar heeft een uitloper aan basale membraan. Deze
cellen kunnen nog meerdere keren delen.
- Basal intermediate progenitor cellen kunnen bij de muis nog maar 1 keer delen en bij de
mens nog een aantal keer
➔ Mens heeft celtype die vaker kunnen delen dan bij de muis: basal radial glial cellen en
basal intermediate progenitor cellen.
De basal radial glial cellen worden verdacht van het vormen van gyri en sulci omdat ze enorm
veel kunnen delen en hierdoor moeten meer neuronen migreren.
