Vývoj a stavba CNS - Anatomický ústav 1.LF UK - Univerzita Karlova

Univerzita Karlova v Praze – 1. lékařská fakultaStavby nervového systému a jeho vývoj(trubice, lišta, plakody). Schéma míšního nervu, reflexymíšních nervů.Plexus cervicalis, nn. thoracici.Autonomní nervy,sympatikus, sakrální parasympatikus, enterický nervovýsystém.Anatomický ústavAutor: Ondřej NaňkaObor: lékařství

Neuron – dendrity, axon,perikaryon (soma), nukleus, nukleolusaxonální transport (retro/anterográdní)glie: oligodendrocyt, astrocyt, mikroglie,Schwannovy buňkymyelinová pochva, Ranvierovy zářezyvzruch, akční potenciál, depolarizace

Synapse1. elektrická2. chemickáterminální buton, presynaptická membrána,synaptická štěrbina, postsynaptickámembránaexocytóza vezikul s neurotransmiterem vazbana receptor postsynaptické membrány, kterýje spojený s iontovým kanálem

A) synapse interneuronováaxondendritická, axosomatická,axoaxonální,dendrodendritické,somatodendritické, somatosomatické

B) synapse mezi neuronem avýkonným orgánemmotorická ploténkasynapse autonomních nervůtypu „en passant“ na bb. hladkésvaloviny či žlázy

Znalost jednotlivých neurotransmiterů(neuromodulátorů) a jejich receptorůumožnuje jejich farmakologické ovlivněníkatecholaminy (Adr, NAdr, Dopa)acetylcholin, serotoninAA inhibiční – GABA, glycinAA excitační – glutamát, aspartátNO, COneuromodulátory - peptidy

Signální molekuly indukujíexpresi transkripčních faktorů,signalizační kaskádatransformuje prekursorovébuňky v sady neuronů sespecifickou identitou

Neurulace,ventrální a dorsálnípolarizační centrum

Stropová ploténkaalární ploténka– sensitivní zónaStropová ploténkasulcus limitansbasální ploténka– motorická zónaSpodinová ploténkaNCSpodinová ploténka

Koncentrační gradienty určují typ diferencujících se neuronůShh – Sonic hedgehog

Neuroepithelm. limitans internaadhesní spojeNeuroblastyPeriventrikulární apláštová zonaradiální glieneurony apolárníbipolárnímultipolárníglioblasty

Hypoxyprobe 1VEGF + QH1ED 6

MyelinisaceOd prenatálního4. Měsíce až do 3. rokuSchwanovy buňkyoligodendroglie

Nejčastější vady –rozštěpové vadyneurální trubiceKyselina listová

Epidermové plakody – smyslové bb., neurony, pojivo+ základadenohypofysyRathkeovavýchlipkačástGgl. trigeminalemembranosnílabyrint,vláskové bb.,ggl. vestibulareet cochleareOtická plakoda

Neurální lištagenetické markery Slug, Wnt 1,Pax-3imunohistochemický průkazHNK-1

Indukce a epithelo-mesenchymová transformacebuněk neurální lištyB.M. Carlson (1999)ISH mRNA SlugHH 10

Neurální lišta a periferní nervový systémHNK-1

R 2, 4, 6, 7 migrace do BAR1,3,5 apoptosaR6,7,8 – srdeční lišta

Deriváty neurální lišty na trupu a na hlavě

Deriváty neurální lišty hlavyčást ganglií V, VII, IX, X, hlavová parasymp. ganglia,jejich satelitní buňky a periferní glie, melanocty,intramurální enterický systém, glomus caroticum, gl.aorticum, C – buňky (parafolikulární b. štítné žlázy),skelet splanchnocrania, odontoblasty,mesenchym, dermis a podkoží splanchokrania,výtokový trakt srdce, poloměsíčíté chlopně,stěna cév žaberních oblouků (bez endothelu),leptomeningy až po část mesencephala,stroma rohovky, m. ciliaris, asi i m. sphincter pupillaestroma thymu, štítné žlázy, příštítných tělísek, slinnýchžláz, slzné žlázy

Deriváty neurální lišty trupuspinální ganglia, ganglia sympatiku apánevního parasympatiku, jejich glie,dřeň nadledvin, melanocyty,ale žádné pojivo, skelet a svaly

Vývojové vady podmíněné chybnýmutvářením neurální lišty1) Hirschsprungova choroba2) CHARGE syndrom: (coloboma iridis, heartdefects, atresia choanae, retardation ofdevelopment, genital hypoplasia in males, earanomalies)3) DiGeorge syndrom:hypofunkce příštítných tělísek,hypofunkce štítné žlázy,hypoplasie thymu – defekt imunity,defekty aorty a truncus pulmonalis

Vývojové vady podmíněnéchybným utvářením neurální lišty4) Waardenburgův syndrom – Pax-3mutace – pigmentové defekty, defektykonč. svaloviny, kardiovaskulární defekty,rozštěp patra,hypertelorismus5) Albinismus6) některé anomálie zubů

z mozkových váčků vzniká CNS:medulla oblongatapons Varolimesencephalondiencephalontelencephaloncerebellumz neurální trubice vzniká: medulla spinalisz neurální lišty a epidermových plakodPNS: nn. spinales et cranialesautonomní nervový + enterický systém

ProsencephalontelencephalondiencephalonMesencephalonRhombencephalonmetencephalonpons + CRBLmyelencephalonoblongataMedulla spinalis

Segmentace NT• neuromery• Prosomery – dle gen. Exprese• 1, 2, 3 – kaudalní diencefalon; 4,5,6 – rostrálnídiencefalon a telencefalon• Rhombomery (exprese HOX genů)• Mesencefalon není segmentováno –Mesencefalické organisační centrum Wnt1 a FGF-8Přední organisační centrum• Míšní segmenty - druhotné

MesencefalickéorganisačnícentrumWnt1 a FGF-8Wnt1ShhFGF-8Předníorganisačnícentrum FGF-8

Uspořádání mozkového kmene

Uspořádání jader hlavových nervů pod spodinou 4. komoryodpovídá uspořádání zon primitivní neurální trubiceSM M - SM L - VM – VS – SS - Se

Isocortex, allocortexpallidový hrbolek, palium

21. týden30. týden24. týden26. týden34. týden28. týdenadultus

Postup vrůstání vlákenpyramidové dráhy do míchy+ postupná myelinizaceaž do 3. let

Smíšený nerv vede tyto kvality1. somatomotorika2. visceromotorika3. somatosensitivita4. viscerosensitivita

endoneuriumperineuriumepineurium

TypvlákenA A A A B Cm 12-20 5-12 3-6 2-5 3 0,3-1,3m/s 76-120 30-70 15-30 12-30 3-15 0,5-2,3CitlivostnaanestetikaCitlivostk hypoxiimalá malá malá malá střední velkástřední střední střední střední velká maláFunkceProprio,SomatomotorikaDotyktlakMotorikake sval.vřeténkůmBolestteploPregangliováveget.Bolest,Postgangliovásympatická

Vlákna předních míšních kořenů obsahují myelinizovanáeferentní, motorická vlákna různých tlouštek, která sedělí do tří skupin :Vlákna A α - jsou neurity alfa- motoneuronů uloženýchv předních míšních rozích. Mají tlouštku 12 – 20 mm,rychlost vedení 72 – 120 m/sek a inervují extrafuzálnísvalová vlákna.Vlákna A γ - jsou neurity gama - motoneuronů. Jsou tenčí(2 – 8 mm), rychlost vedení je 12 – 48 m/sek a inervujísvalová vlákna uložená ve svalových vřeténcích(intrafuzální vlákna).Vlákna B – jsou tenké neurity (do 3 mm) buněk uloženýchv nucleus intermediolateralis míšní šedi. Rychlostvedení je 6 – 18 m/sek. V předních kořenech nervů C 8 – L2/3 patří tato vlákna sympatiku, v předních kořenech S 2 – S4 jsou součástí parasympatiku. Tato vlákna vstupují doautonomních ganglií jako vlákna pregangliová.Jako vlákna C se označují postgangliová autonomí vlákna,jsou velmi tenká (0.2 – 2 m) a rychlost vedení je 0.5 – 2m /sek..(průměr axonu v m x 6 = rychlost vedeni vzruchu v m/sec)

Somatosensitivní vlákna přivádějí signály z receptorůkůže a z receptorů pohybového aparátu a člení se naněkolik kategorií :Vlákna Ia a Ib jsou silná myelinizovaná vlákna (12 – 20mm) s rychlostí vedení 80 – 120 m/sek. Vedousignály ze svalových vřetének (z primárníchzakončení a z Golgiho šlachových tělísek.Vlákna II jsou tenčí (6 – 12 mm), s rychlostí vedení 35 –75 m/sek. Vedou signály ze svalových vřetének(sekundární zakončení) a z kožníchmechanoreceptorů.Vlákna III (vlákna Aδ, 1 – 5μm) a IV (vlákna C, 0.2 – 1.5mm) jsou slabě myelinizovaná, nebo bezmyelinovávlákna, která vedou signály z volných nervovýchzakončení (nociceptory, thermoreceptory) a z kožníchmechanoreceptorů.

Zakončení různých typůsensitivních nervovýchvláken v míše.Benninghoff, 2004

Vertebromedulární topografieObratlové tělo Míšní segmentC1 - C4 C1 - C4C5 - C6 C5 - C7C7 - Th8 C8 - Th11Th9 - Th10 Th12 – L3Th11L4 – L5Th12 - L1 S1 – S5Lumbální punkce L2/L3 L3/L4

Radix postGgl. spinaleVSSSRamus dorsalisRamus ventralisVMSMRadix antGglTrunciSympathiciRamus communicansgrisseusRamus communicans albus

Regenerace v CNS• není možná• gliová jizva• NOGO protein• kmenové buňky v subventrikulární vrstvě av regio olfactoria• ohromná plasticita za vývoje

Regenerace v PNS• 1. Walerův zákon – degenerace• 2. Walerův zákon – regeneraceLépe vegetativní vlákna, pak sensitivní,nejhůře motorickáPodkladem je nepoškozené tělo azachování kontinuity myelinové pochvy2 mm/3 dny, 3 týdny zdržení v jizvě

Průběh reakce axonu na přerušení. Pokud axon vyrůstající zcentrálního pahýlu vroste do periferního pahýlu (C, D), je kontinuitaobnovena. Pokud nenaváže na periferní pahýl, není spojeníobnoveno (E).

Obaly periferního nervuPerineurální epithel (p) je pokračovánímneurothelu z obalů CNS; má funkcibariéry.Při sutuře periferního nervu se sešívajíjednotlivé fascikly stehem v perineuriupp

Vlnitý průběh nervovýchvláken (wawy course,undulating course)v periferním nervupředstavuje reservupro natažení nervupři extensi končetinyNa nervovémkmenu je zvlněnípatrné při šikmémosvětlení jakospirálovitěprobíhající světlé atmavé pruhy(Fontanovypruhy).

Překlenutí částečného defektu periferního nervovéhokmene při sutuře bez napětí pomocí štěpů získaných zjiného, méně významného periferního nervu. Jsouspojovány jednotlivé fascikly suturou perineuria. Napovrchu perif. nervového kmene je znázorněnoepineurium.

Rami dorsalesepaxiální svalstvo + kůže která je pokrývá(šíje, záda, křížová krajina , hýždě)většinou zachovávají segmentální uspořádání– netvoří plexyjako samostatné nervy se popisují:nervy suboccipitálního trigonann. clunium superiores et medii

n.suboccipitalis, n. occipitalis major,n. occipitalis tertius

E. R. Kandel et al.: Principles of neural sciences. 2000Dermatom - kožníoblast inervovaná zjednoho míšního nervu(míšního segmentu)

Embryonálně míšní nerv inervuje kožní okrsek asvalstvo pocházející z jednoho somitu.V dospělosti segmentová úprava zachována pouzev oblasti mezižeberních a hlubokých zádovýchsvalů.Kožní oblast inervovaná z jednoho míšního nervu -dermatom.Monosegmentová inervace je zachována pouze umezižeberních a hlubokýchh zádových svalů.Polysegmentální inervace - většina svalůvícesegmentový původ (na končetinách ze 2 - 3míšních segmentů).

Area radicularis sensitiva - kožní oblasti i svaly aorgány sensitivně zásobené jedním míšnímkořenemArea radicularis motorica - sval či jeho částinervovaná z jednoho předního míšního kořeneArea nervina - všechny struktury inervované zjednoho nervu

Rami ventrales – hypaxiální svalstvo +přilehlá kůže(M, S, A vlákna)tvoří pleteněPl. cervicalis C1 – C4Pl. brachialis C4-Th1Nn. thoracici Th1-Th12Pl. lumbalis Th12-L4Pl. sacralis L4, L5, S1-S5,Co

Mediolaterální specifikacemotoneuronůLIM kód

Lim1+/+ Lmx1b +/+ Lim1 -/- Lmx1b -/-Lim – TF v motoneuronechLmx – TF v mesenchymu základu končetin

Společný růst cév a nervů je podmíněn vzájemnou interakcí

NN. spinales31 párůsmíšené nervy (aff.+ eff.)spinální ggl. –forameninterverebrale,canalis sacralis

Dermatom -kožní oblastinervovaná zjednoho míšníhonervu (z jednohozadního míšníhokořene)

E. R. Kandel et al.: Principles of neural sciences. 2000

Areae nervinae et radiculares

Area nervinaVšechny struktury inervované z jednoho nervuArea radicularis sensitivaKožní oblast, svaly a orgány sensitivnězásobené jedním míšním kořenemArea radicularis motoricaSval či jeho část inervovaná z jednoho předníhokořene

Útrobní kořenové okrskyZ míšních nervů vedou senzitivní vlákna ke všemútrobám, jsou určena k vedení pocitu útrobní bolesti.Těla těchto neuronů leží, stejně jako těla neuronůurčených pro kožní inervaci, ve spinálních gangliích.Viscerální bolest zpravidla vzniká náhlým roztaženímorgánu či prudkou kontrakcí jeho hladké svaloviny.Protože se během embryonálního vývoje mění polohaorgánů, jsou útrobní kořenové okrsky vzdálené odsvých dermatomů. Při onemocnění orgánů dutinyhrudní či břišní se, ale některé kožní okrsky stávajícitlivé na dotyk. Tyto kožní okrsky jsou označoványjako Headovy zóny. Kožní přecitlivělost přionemocnění jednotlivých orgánů je pravděpodobnězpůsobena tím, že bolestivé signály z orgánů zvyšujícitlivost neuronů zadního míšního rohu na běžnousignalizaci z kůže. Bolest vyzařuje do dermatomů,které jsou inervovány ze stejných míšních nervů jakopříslušné orgány. Předpokládá se, že bolestivé podnětyz postiženého orgánu jsou v zadním míšním rohu a vthalamu chybně interpretovány jako kožní podněty.Nemocný ale bolest dobře lokalizuje, a tak nenívyloučena ani účast korové etáže.

Plexus cervicalis (C1-C4)• Senzitivní nervyNn. supraclaviculares• Vystupují v punctumnervorum• N. phrenicus – pleura,pericard, peritoneumkryjící bránici• Motorické nervy• Hluboké svaly krční• Infrahyoidní svaly(ansa cervicalisprofunda)• N. phrenicus (C 3-4)

Ansa cervicalic profundaXIIGHRadixinferiorTHRadix superiorSTSHOH

Autonomní (vegetativní) nervový systém zahrnuje ty nervy,které inervují hladkou svalovinu v cévách a orgánech, žlázy asrdce. Tento systém nepodléhá volní kontrole a dle svýchpřevažujících účinků se člení na pars parasympathica a parssympathica.Autonomní nervový systém je vývojově starý systém, kterýpomáhal organismu přežívat a reagovat na nepříznivésituace. Sympatikus aktivuje organismus k obraně či útěku –zvyšuje srdeční frekvenci a krevní tlak, rozšiřuje koronárnítepny a bronchy, snižuje aktivitu trávicí soustavy.Parasympatikus vede ke snížení srdeční frekvence a tlaku azvyšuje aktivitu trávicího systému. Oba systémy působí najednotlivé orgánové systémy na první pohled antagonisticky,spíše se však jedná o koordinovanou souhru, která mázajistit optimální funkce organismu.

Parasympatikusjádra v mozkovém kmenu u jader NCIII. - ncl. oculomotorius accesoriusVII. - ncl. salivatorius superiorIX. - ncl. salivatorius inferiorX. - ncl. dorsalis n. vagiv míše v segmentech S2 - S4ncl. intermediolateralesSympatikusncl. intermediolateralesv míšních segmentech C8 - L3

Přenos signálů pomocí vláken sympatiku a parasympatiku je na rozdílod somatických vláken přerušen přepojením v gangliích. Vlákna vedoucípodněty do ganglií jsou označována jako pregangliová a jejich buňkyjsou uloženy v mozkovém kmeni a v míše. Neurony uložené v gangliícha vlákna z nich odstupující se označují jako postgangliové. Pregangliovéneurony jsou podle mediátoru cholinergní a acetylcholin se váže vgangliu na cholinergní receptory nikotinového typu. Postgangliovéneurony sympatiku uvolňují noradrenalin, který se váže na adrenergníreceptory. Postgangliové parasympatické neurony uvolňují acetylcholin,který se váže na cholinergní receptory muskarinového typu.Postgangliové neurony mají své axony nemyelinizované. Cílovézakončení postgangliových vláken neodpovídá klasické synapsi, vláknase v blízkosti cíle bohatě větví a jsou na nich rozšířené úseky(varikosity) obsahující mediátor. Z těchto rozšířených úseků se mediátoruvolňuje a difunduje k cílovým strukturám (hladká svalovina), účinekvšak nastupuje postupně a pomalu. Efekty působení vegetativníhonervového systému jsou proto difuzní a pomalejší než v systémusomatických vláken.

Pregangliový neuronAcetylcholinNikotinový receptorPostgangliový neuronNoradrenalin + ß receptorySyAcetylcholinMuskarinový receptorParaSvalovina trávicí trubice

Znalost jednotlivých transmiterů ajejich receptorů umožnuje jejichfarmakologické ovlivněnísympatomimetika x -lytika(1 + 2 + ß 1 + ß 2)parasympatikomimetika x -lytika(kurare, atropin)

Varikosity na axonech vegetativních vláken

Cíl Sympatikus Parasympatikus

Parasympatické ganglion (obecně)radix parasympatica - interpolaceradix sympatica - procházíradix sensitiva – procházírr. eferentes – smíšená vláknaHlavová parasympatické gangliave větvení trigeminu při prostupu basí lebníggl. pterygopalatinum, ggl. ciliare,ggl. submandibulare, ggl. oticuma ve stěně orgánů (GIT, pánevní orgány)

Sympatická gangliaparavertebrální ganglia –truncus sympathicus(C a L ggl. nemají RCA)prevertebrální ggl.(dostávají i para přívod z n. X–efferenty jsou smíšené)

Paravertebrální ggl.ggl. cervicale superiusggl. cervicale mediumggl cervicothoracicum (stellatum)ggl. thoracicaggl. lumbaliaggl. sacralia et ggl. impar

Prevertebrální ggl.leží při odstupu velkých cévpreggl.vlákna cestou nn.splanchnici(major, minor, imus) z ggl.thoracicaggl. coeliacumggl.mesent.superiusggl. aortorenaleggl. mesent. inferius

Sympatická vlákna hrudních alumbálních ggl. (paravertebrální iprevertebrální) vytvoří spolu sparasymp. vlákny z n X. smíšenépleteně:plexus abdominalisplexus iliacus dx. et sin.plexus hypogastricus superior (jensymp.)plexus hypogastricus inferior(přijímá sakrální parasymp.)

Sakrální parasympatikusse spojuje ssympatickým plexushypogastricus superior avytváří smíšenou pleteň(pl. hypogastricus inf.),která slouží k inervacipánevních orgánů.

Enterický systémV současné době se vyčleňuje zvlášť systém nervovýchpletení a buněk v trávicí trubici, tzv. enterický systém,který je zodpovědný za pohyby a sekreci trávicí trubice a jedo jisté míry nezávislý na ostatních součástechvegetativního nervového systémuplexus myentericus Auerbachi,plexus submucosus Meissneri

Enterický systém (ES)ES neurony, ES glieneurony – motoneurony (ex, inh)interneurony (ex, inh)primární senzitivní neuronyVlákna vystupující z ESvagová viscerosenzitivní vl.viscerosenzitivní vl. s buňkou ve spin. ggl.vlákna jejíž b. leží uvnitř ES

Enterický systém (ES)Vlákna vstupující do ESvagová visceromotorická vl. – končí v ggl.ve stěně střeva (parasympatikus)vlákna z prevertebrálních ggl.(postgangliová sympatická vl.)vlákna z ggl. pelvina (sakrálníparasympatikus)