Молекулярные сигналы нейруляции

На стадии нервной пластинки на 3-й неделе развития все клетки пластинки экспрессируют гомеобокс–содержащие гены Pax3 и Pax7 (рис. 3-14). Нотохорд служит источником фактора Shh, который ингибирует экспрессию генов Pax3 и Pax7 в клетках средней и вентральной части нервного желобка, начиная с момента его образования. Мутации Shh приводят к утрате всех вентральных срединных структур, включая дно желобка, а также мотонейронов. Кроме Shh, в нотохорде вырабатываются антагонисты BMP — ноггин, хордин и фоллистатин. Из них только ноггин экспрессируется в области дна пластинки, что свидетельствует о его непосредственной роли в формировании нервной трубки. К выработке фактора Shh подключаются клетки вентральной части нервной трубки. Ингибирование экспрессии генов pax3 и pax7 вместе с нарастанием концентрации Shh детерминирует процесс «вентрализации» нервной трубки с последующей закладкой в вентральной её части мотонейронов. В дорсальной части нервного желобка, а позднее и нервной трубки экспрессия генов pax3 и pax7 не угнетается как в вентральной части, а наоборот поддерживается, в чём участвуют BMP4 и BMP7, источником которых служит соседняя «ненервная» эктодерма (рис. 3-15).

Дорсалин-1 принадлежит надсемейству трансформирующего фактора роста  (TGF). Избирательно экспрессируется в дорсальной части нервной трубки, начиная с момента её смыкания, и поддерживает здесь дифференцировку клеток. На последующих стадиях развития спинного мозга присутствует преимущественно в дорсо-медиальной части зачатка. Сегментарную спецификацию нервной трубки контролируют гены Hox/Lim.

Рис. 3-14. Молекулярные сигналы нейруляции. На третьей неделе развития во всей нервной пластинке отмечена экспрессия гомеобокс-содержащих генов PAX3 и PAX7. На этапе формирования нервных желобков секретируемый сначала хордой, а затем вентральной частью нервной трубки Shh сдерживает экспрессию PAX3 и PAX7 в вентральной части нервной трубки. Экспрессию PAX3 и PAX7 в дорсальной части нервной трубки поддерживают морфогенетические белки кости (BMP4 и BMP7) из ненейрогенной эктодермы. [112]

Рис. 3-15. Детерминация границы между нервной пластинкой и окружающей эктодермой. Ростральную границу определяет ген Dlx5, боковую границу детерминируют продукты генов FGF/BMP и MSX1. Строго в пределах нервной пластинки экспрессируется ген Notch. [126]