Centrálny nervový systém (CNS) embrya je komplexná štruktúra, ktorej vývoj je kritický pre budúci neurologický vývoj jedinca. Poruchy v tomto procese môžu viesť k vážnym vrodeným chybám. Hormóny štítnej žľazy matky zohrávajú dôležitú úlohu pri vývoji mozgu a nervového systému plodu.
Vplyv génov a vonkajších faktorov na vývoj embrya
Výskumníci skúmali vplyv génov a genetických faktorov na vývoj embrya. Vypnutím konkrétneho génu, ktorý sa podieľa na bunkovom raste na začiatku vývoja myši, viedlo výskumníkov k tomu, že náhodne skončili so šesťnohým embryom bez genitálií. Biologička Anastasiia Lozovska so svojim tímom skúmali vplyv ľudského génu TGFBR1 pri vývoji embrya. Mutácie tohto génu u ľudí spôsobuje genetické ochorenie spojivového tkaniva, Loeys-Dietzov syndróm.
Faktory, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú vývoj zárodku sa nazývajú teratogény. Kritické obdobie zvýšenej vnímavosti na ne je medzi 3.-9. týždňom vývoja. Vplyvom teratogénov v tomto období zárodok buď umrie alebo vznikajú ťažké vývojové vady.
Význam hormónov štítnej žľazy a jódu
Hormóny štítnej žľazy majú nezastupiteľný význam pre normálny vývoj mozgu a nervový systém plodu. V priebehu prvého trimestra tehotenstva je embryo úplne závislé od dostatočného prísunu hormónov štítnej žľazy matky, ktoré prechádzajú placentou. Preto je pre správny vnútromaternicový vývoj dieťaťa zásadné diagnostikovať poruchy tvorby hormónov štítnej žľazy v zmysle hypotyreózy (znížená tvorba) alebo hypertyreózy (zvýšená tvorba) už v tomto období v rámci skríningu tehotných žien.
Približne od 12. týždňa začína štítna žľaza embrya pracovať sama, ale adekvátnu koncentráciu hormónov štítnej žľazy vytvára až v 18. až 20. týždni tehotenstva.
Prečítajte si tiež: Etické otázky manipulácií embryí
Jód je základným stavebným kameňom hormónov štítnej žľazy. Dostatočný denný príjem jódu predstavuje približne 150‑200 mikrogramov na deň. Jeho význam počas obdobia tehotenstva narastá, pričom narastá mierne aj jeho odporúčané množstvo prijaté v strave, približne 250 mikrogramov denne. Vhodným zdrojom jódu sú predovšetkým mliečne výrobky, morské plody, vajcia, mäso, hydina a jodidovaná soľ.
Zvýšená činnosť štítnej žľazy je rovnako najčastejšie spôsobená autoimunitným ochorením, no na rozdiel od zníženej funkcie štítnej žľazy v tom prípade je príliš veľa hormónov štítnej žľazy. Neliečená hypertyreóza počas tehotenstva môže tiež viesť až k potratu, predčasnému pôrodu, nízkej pôrodnej hmotnosti alebo k preeklampsii u matky. V prípade nevyhnutnosti liečby hypertyreózy (v prípade tehotenskej hypertyreózy tzv. takej, ktorá odoznie spontánne, a je viazaná len na obdobie gravidity, je medikamentózna liečba potrebná len zriedka) sa predpisujú lieky na spomalenie činnosti štítnej žľazy - tyreostatiká v čo najmenšej účinnej dávke.
Reflexy embrya a ich význam
Keď sa ľudský život začína vyvíjať v maternici, dochádza k prvým jemným pohybom reflexnej symfónie. Tieto počiatočné reflexy sa objavujú v prvých dňoch života embrya a zabezpečujú základné biologické funkcie, ktoré pomáhajú plodu počas jeho vývoja. Symfónia reflexov je životne dôležitá pre neurologický rast a vytvára zložitú sieť spojení medzi neurónmi a synapsami v mozgu. To umožňuje širokú škálu schopností, ako je pohybová koordinácia, učenie a tvorba pamäte, spracovanie jazyka a dokonca aj psychologický vývoj.
Reflexná integrácia zahŕňa prepojenie rôznych reakcií z rôznych častí tela, aby mohli harmonicky spolupracovať. Prenatálny vývoj týchto reflexov významne prispieva k bezpečnému pôrodu dieťaťa. Niekoľko kľúčových reflexov uľahčuje plodu prechod pôrodnými cestami tým, že napomáha pohybu a rotácii. Morov reflex sa spúšťa v dôsledku náhlych prekvapení, ako sú hlasný hluk alebo zmena svetla, a spôsobuje fyzickú reakciu, ktorá uvoľňuje hormóny kortizol a adrenalín, ktoré pomáhajú iniciovať pôrodný proces. Asymetrický tonický reflex krku (ATNR) tiež zohráva dôležitú úlohu pri rotácii pôrodnými cestami. ATNR pripomína vývrtkový efekt, ktorý podporuje otáčanie tela plodu počas prechodu pôrodnými cestami.
Po narodení dieťaťa sa tvorba symfónie ani zďaleka nekončí. Viaceré reflexy, ktoré sa formovali v maternici, sa totiž u novorodenca stávajú zreteľnejšími a pozorovateľnejšími. Napríklad sací reflex spúšťa pohyby v ústach dieťaťa, ktoré mu umožňujú sať z matkinho prsníka, ako aj prehĺtať. Keď sa tieto rôzne reflexy objavia počas prvých týždňov a mesiacov života, dojčatá sa ich musia naučiť integrovať do svojho vyvíjajúceho sa nervového systému. Postupom času, keď sú bábätká vystavené stimulujúcim prostrediam a činnostiam, sa niektoré reflexy nahradia inými, pretože sa vyvíjajú nové. Integrácia predstavuje rozhodujúci krok v tomto neurologickom spojení; signalizuje, že dve oddelené časti mozgu medzi sebou vytvorili pevné puto, aby mohli bezchybne efektívne komunikovať.
Prečítajte si tiež: Embryotransfer: Jedno alebo dve?
Integrácia primitívnych reflexov je proces, ktorý pomáha zlepšiť neurologický oblúk, ktorý existuje medzi určitými podnetmi a ich predvídateľnými reakciami. Primitívne reflexy sú základom, na ktorom je postavený náš nervový systém, a zostávajú prítomné počas celého života - pracujú v tandeme s nervovým systémom, aby uľahčili vývoj od útleho veku. Ak je toto spojenie neúplné alebo slabé, označuje sa ako „neintegrované“, „aktívne“ alebo „zadržané“, čo spôsobuje narušenie komunikácie v nervovom systéme. Reflexnú integráciu teda možno chápať ako most medzi zmyslovými vstupmi, ktoré prenášajú informácie z receptorov vo všetkých systémoch a orgánoch nášho tela do centrálneho nervového systému.
Aby sme zabezpečili účinnú integráciu reflexov, musíme sa snažiť posilniť neurologické spojenia medzi podnetom a jeho reakciou. To možno dosiahnuť prostredníctvom rôznych terapií, ako sú napríklad aktivity založené na hre, ktoré umožňujú opakovanie pohybových vzorcov s cieľom vytvoriť silnejšie spojenia v rámci oblúka. Okrem toho môžu proprioceptívne aktivity tiež pomôcť posilniť tieto nervové dráhy tým, že poskytujú spätnú väzbu o tom, ako sa svalové pohyby navzájom ovplyvňujú - čo umožňuje lepšiu koordináciu medzi svalmi a lepšiu komunikáciu pozdĺž reflexného oblúka. Na zlepšenie reflexnej integrácie možno použiť aj vizuálnu stimuláciu. Primitívne reflexy je možné integrovať s ťažkým stupňom postihnutia, čo výrazne vplýva na ich ďalší progres vo vývoji.
Vývoj centrálneho nervového systému v jednotlivých týždňoch tehotenstva
- Deviaty gestačný týždeň: Maximálna dĺžka embrya sa pohybuje medzi 15-21 mm. Začiatkom deviateho gestačného týždňa sa v hlavovej časti embrya najnápadnejšie zobrazuje anechogénna (čierna) štruktúra rhombencefalickej dutiny, základ budúcej štvrtej komory mozgovej. V priebehu deviateho gestačného týždňa môžeme už diferencovať ďalšie oddiely centrálneho nervového systému. Dochádza k významnému nárastu mozgových pologúľ. Koncom deviateho týždňa tehotenstva je možné zaznamenať pohyby embrya.
- Desiaty gestačný týždeň: Hodnota temenno-kostrčnej vzdialenosti (CRL) sa pohybuje medzi 22 - 30 mm. Dôležitým nálezom je fyziologická herniácia (kostrč) - v dôsledku rastu a rotácie čreva dochádza k jej vyhradeniu do oblasti pupočníka.
- Jedenásty gestačný týždeň: Začína fetálne obdobie - o zárodku hovoríme ako o plode. Hodnota CRL sa pohybuje medzi 31 - 40 mm. Na plode môžeme zreteľne diferencovať jednotlivé anatomické oddiely. Je možné získať profil tváre, kde sa dá rozlíšiť nos, horná aj dolná čeľusť. Dajú sa posúdiť horné aj dolné končatiny s postupným kostnatením stredných úsekov dlhých kostí. Je možné zmerať dĺžku stehennej kosti.
Vrodené anomálie a ich diagnostika
Vrodené anomálie sú častými príčinami úmrtí novorodencov a detí. Vrodené anomálie môžu byť výsledkom jedného alebo viacerých genetických, infekčných, výživových alebo environmentálnych faktorov. Niektorým vrodeným anomáliám sa dá zabrániť - napr.
Gény hrajú dôležitú úlohu pri mnohých vrodených anomáliách. Abnormálne gény zdedené od rodičov môžu byť dominantné alebo recesívne. Abnormálne dominantné gény sú však zriedkavé a najčastejšie spôsobujú vážne vývojové chyby skeletu. Príbuzenstvo rodičov tak zvyšuje výskyt zriedkavých genetických vrodených anomálií a takmer zdvojnásobuje riziko úmrtia novorodencov a detí, mentálneho postihnutia a ďalších porúch.
Vystavenie matky pesticídom a iným chemikáliám, ako aj určitým liekom, alkoholu, tabaku a ožarovaniu počas tehotenstva, môže zvýšiť riziko postihnutia plodu alebo novorodenca vrodenými anomáliami. Tak napríklad nadmerné požívanie alkoholu počas tehotenstva zapríčiňuje mentálne zaostávanie vo vývoji. Obrovské riziko pre vývoj plodu predstavujú, samozrejme, aj drogy a omamné látky. Tie dokážu totiž prechádzať placentou ako aj do materského mlieka. Vek matky je tiež rizikovým faktorom pre abnormálny vnútromaternicový vývoj plodu. Pokročilý vek matiek zvyšuje riziko chromozomálnych abnormalít vrátane Downovho syndrómu - nadpočetného 21.
Prečítajte si tiež: Žĺtkový vak a tehotenstvo
Silným a najznámejším teratogénom tejto skupiny je ionizujúce žiarenie. Jeho vysoké dávky vyvolávajú vrodené chyby mozgu a skeletu. Okrem ionizújucého žiarenia majú negatívny vplyv aj vibrácie - silné zvuky, prudké blikanie svetla a podobne. Negatívny vplyv na plod má každé ochorenie matky. Asi najznámejšie teratogénne vírusové ochorenie je rubeola. Najväčšie riziko predstavuje práve v prvom trimestri, kde až 90% detí končí s vážnymi poruchami oka, srdca, mozgu, ucha atď. V druhom a treťom trimestri sa toto riziko znižuje. Podobne nepriaznivé účinky majú aj parazitárne a bakteriálne nákazy matky ako je toxoplazmóza a syfilis.
Postupne sa zavádzajú preventívne opatrenia v oblasti verejného zdravia na zníženie frekvencie určitých vrodených anomálií - odstránením rizikových faktorov alebo posilnením ochranných faktorov.
Prenátálna diagnostika sa využíva najmä u plodov ohrozených dedičnou chorobou alebo pri rizikových tehotenstvách. Vývojové chyby je možné diagnostikovať viacerými metódami. Anomálie vo vývoji sa vplyvom genetických či rizikových faktorov môžu vyskytnúť v každom systéme ľudského tela a je ťažké ich predpovedať.
Asi najznámejšou anomáliou postihujúcou dvojčatá sú spojené - siamské dvojčatá. Vznikajú neúplným rozdelením zárodkového štítu (prechodná štruktúra vo vývoji zárodku). Rozsah vzájomného spojenia takýchto plodov môže byť rôzny. Niekedy je menší - napríklad sú spojené časťou chrbtice - a vtedy ich možno po narodení chirurgicky oddeliť. Vážnou chybou vo vývoji je vznik znetvorených plodov - teratómov. Je to stav, kedy jeden plod obsahuje vo svojom vnútri časti iného plodu. Takéto masy cudzorodého tkaniva sa menia časom na nádory - embryonálne karcinómy. Vývojové anomálie srdca sú celkom časté a predstavujú vážny medicínsky problém. Odchýlky od normálneho vývoja, samozrejme, postihujú aj tepny a žily. V priebehu vývoja môžu poruchy centrálneho nervového systému vzniknúť v každej oblasti - na úrovni mozgu či miechy. anomálie rebier - môžu sa vyskytnúť nadpočetné rebrá - napr. Najznámejšou a najčastejšou anomáliou postihujúcou vývoj tváre sú razštepy. Príčiny ich vzniku nie sú dostatočne jasné a postihujú viac chlapcov ako dievčatá. Okrem rázštepov postihuje tvár veľké množstvo iných vrodených anomálií.
Poruchy vývoja môžu postihnúť nielen zovňajšok, ale aj vnútorné orgány človeka. K tým najzávažnejším patrí agenéza - nevyvinutie orgánu (napr. čreva, pľúc…). Ďalej to sú vrodené zúženia (napr. močovej rúry) chybné uloženia orgánov, cysty, atrézie - nepriechodnosti orgánov (napr. žlčových ciest, hrtana, močovodu, análneho otvoru…), zdvojenia (napr. močovodov) a rázštepy (napr.
Najčastejšou chybou pri vývoji mužských pohlavných orgánov je nesprávne uloženie semenníkov. Tie môžu byť chybne uložené v brušnej dutine alebo v ingvinálnom kanáli, môžu byť prevrátené, alebo môžu zostúpiť až na vnútornú stranu stehna. Zriedkavá vývojová chyba je nevyvynutie penisu, spojená s inými vážnymi anomáliami okolitých orgánov. Pomerne častý výskyt má hypospádia - rázštep močovej rúry. Tá ústi predčasne, a to na spodnej strane penisu. Podľa miesta vyústenia sa určuje závažnosť tejto chyby - čím bližšie je ústie k miešku, tým je prípad ťažší.
U žien môže tiež nastať zadržanie vaječníkov na nesprávnom mieste. Medzi zriedkavé vývojové chyby patrí nevyvinutie maternice či vagíny. Niekedy môže byť prítomná zakrpatená maternica, či maternica s dvoma dutinami alebo dvoma krčkami. Závažný problém predstavuje uzavretie maternice, ktoré vzniká spolu s uzavretím vagíny. Vrodené chyby oka môžu vznikať buď ako chromozómové anomálie alebo po prekonaní infekcie matky. Stretávame sa s anophtalmiou, čo je vrodené chýbanie oka spojené s ťažkými anomáliami mozgu a hlavy, či už so spomínanou kyklopiou - spojením oboch očí do jedného. Čo sa týka vrodených porúch ucha, môže byť prítomná vrodená hluchota, spôsobená defektom na nervovej ale aj percepčnej úrovni - porucha vývoja vnútorného ucha. albinizmus .
Neurálna lišta a jej význam pri vývoji
Neurálna lišta je verejnosti pomerne neznáma štuktúra, z ktorej však vzniká udivujúce množstvo buniek ľudského tela. O to vážnejšie sú potom poruchy, ktoré túto skupinu buniek počas vývinu môžu postihnúť. Predstavte si, že ste ľudské embryo na začiatku tretieho týždňa vývinu. Práve podstupujete gastruláciu - najvýznamnejší okamih vo vašom celom predošlom aj budúcom živote. Založili ste totiž tri zárodočné vrstvy, z ktorých vzniknú všetky vaše orgány. Ektoderm pokrýva vonkajší povrch vášho embryonálneho tela. Vaše vnútro vystiela vrstva endodermu. Medzi nimi sa nachádza mezoderm, ktorý tvorí tmel spájajúci ektoderm a endoderm.
V tomto štádiu sa z endodermu oddeľuje materiál a následne kondenzuje v pozdĺžnej osi embrya. Vytvára chrbtovú strunu, odborne zvanú chorda dorsalis. Napriek tomu, že sa chordový materiál oddeľuje z endodermu, sa chorda považuje za tkanivo mezodermálneho pôvodu. Jednou z príčin tohto zaradenia je, že kondenzuje v mezodermálnej vrstve.
Vznik centrálneho nervového systému - neurálna indukcia
Chorda je významné indukčné centrum zárodku. Embryonálna indukcia je dej riadený geneticky, pri ktorom jedno tkanivo riadi diferenciáciu druhého tkaniva, s ktorým je spravidla v tesnom kontakte. Diferenciácia je stručne definovaná ako proces, pri ktorom sa menej špecializovaná bunka stáva viac špecializovanou. V kontexte buniek neurálnej lišty nás bude najviac zaujímať neurálna indukcia, pri ktorej bunky chordy menia osud buniek blízkeho ektodermu. Priľahlý ektoderm prijíma signály z chordy na základe ktorých zhrubne a vytvorí neurálnu platničku. Morfologickou odpoveďou ektodermu na neurálnu indukciu je teda predĺženie buniek (do cylindrického tvaru), ktorých osudom je stať sa nervovým systémom. Z molekulárneho hľadiska je dôležité, že bunky prestanú prepisovať gény pre E-kadherín (kadheríny sú adhézne molekuly, ktoré pomáhajú držať tkanivá pokope) a začnú prepisovať gény pre N-kadherín. Zaujímavosťou je, že podobnou zmenou kadherínov prechádzajú aj karcinómy (typ nádorov) pri metastázovaní, ale aj bunky pokožky pri regenerácii poraneného tkaniva. Pri indukcii neurálnej platničky je kľúčová látka BMP (bone morphogenetic protein). Tá je produkovaná v priľahlom ektoderme a podmieňuje jeho schopnosť diferencovať sa do pokožky (lat. epidermis). BMP musí byť teda inaktivovaný (pomocou látok chordín, noggín a folistatín, produkovaných chordou), aby sa sa priľahlý ektoderm diferencoval na neuroektoderm. Bunky neurálnej platničky sú pod mikroskopom vysoké a cylindrické (sú vyššie ako okolitý ektoderm), čo ich umožňuje odlíšiť od okolitého ektodermu. Vo vrcholovej (apikálnej) časti buniek dochádza v dôsledku činnosti cytoskeletárnych proteínov tubulínu a aktínu ku stiahnutiu bunky. Tým sa mení celkový vzhľad bunky na fľaškovitý. Na hranici ektodermu a neurálnej platničky vznikajú vyduté okraje, zvané neurálne valy, zatiaľ čo medzi nimi sa zjavuje vkleslina, ktorú nazývame neurálna brázda.
Poruchy neurálnej trubice
K spojeniu neurálnych valov a k vzniku neurálnej trubice dochádza najprv v strednej časti zárodku, zatiaľ čo vpredu zostáva neurálna trubica otvorená ako neuroporus anterior a vzadu ako neuroporus posterior. Predný neuroporus sa uzaviera v 25. deň embryonálneho vývinu, zadný o trocha neskôr, v 27. deň. Ak nedôjde k uzáveru predného neuroporu, mozog nie je chránený pred plodovou vodou a degraduje, čo má za následok anencefáliu. Anencefália je vrodená porucha, pri ktorej sa nevyvinie predný mozog a lebečný kryt. Táto vážna porucha nie je zlúčiteľná so životom a postihnutí novorodenci prežívajú nanajvýš niekoľko hodín po pôrode. Ak zlyhá proces uzatvorenia zadného neuroporu, dochádza k rázštepom chrbtice (spina bifida). Ich závažnosť je však rôzna, v závislosti od toho, aká časť miechy zostane odhalená. Poruchy vývoja neurálnej trubice nie sú vôbec vzácne - vyskytujú sa približne u 1 z 500 živonarodených novorodencov.
Neurálna lišta
V okamihu spojenia neurálnych valov sa z bočného okraja neurálnej platničky oddelia neuroektodermové bunky. Túto novovzniknutú populáciu buniek nazývame bunky neurálnej lišty. Ide o jedinečný typ buniek, ktorý po uvoľnení z neurálnej lišty aktívne migruje a vedie k vzniku mnohých typov tkanív. Už vieme, akým spôsobom dohádza k indukcii neurálnej platničky. Akým spôsobom dochádza k indukcii neurálnej lišty? Túto zložitú úlohu zabezpečuje opäť BMP. Kľúčom k indukcii neurálnej lišty je koncentračný gradient BMP. BMP difunduje smerom od ektodermu a preto je logické, že najvyššiu koncentráciu BMP nachádzame práve v ektoderme pokožky. Bunky ektodermu vystavené najvyššej koncentrácii zostanú ektodermálne (teda diferencujú sa do pokožky a jej derivátov). Bunky v rozsahu neurálnej platničky sú pôsobením lokálnych inhibičných faktorov (chordín, noggín a folistatín) vystavené najnižšej koncentrácii BMP a zostávajú neurálne. Bunky nemôžu opustiť neurálnu trubicu, ak sú navzájom tesne pospájané. Na riešenie tohto problému slúži proteín Snail, ktorý dokáže rozpustiť tesné spojenia medzi bunkami. Ďalším dôležitým faktorom, ktorý štartuje migráciu buniek neurálnej lišty je strata N-kadherínu, ktorý bunky navzájom spája. Napriek tomu, že na povrchu buniek neurálnej lišty nachádzame N-kadherín, je jeho tvorba počas migrácie pozastavená. Migrujúcim bunkám neurálnej lišty v oblasti trupu chýba na povrchu N-kadherín, no jeho tvorba sa obnoví, keď sa bunky začnú zhlukovať, aby vytvorili časti periférneho nervového systému (presnejšie do spinálnych ganglií - častí periférnej nervovej sústavy, v ktorých sa prepája informácia z periférie do centrálnej nervovej sústavy).
#
tags: #embryo #vyvoj #centralneho #nervoveho #systemu