الصفيحة العصبية

في علم الأجنة ، تُعدّ الصفيحة العصبية بنيةً أساسيةً في النمو ، تُشكّل قاعدة الجهاز العصبي . تقع هذه الصفيحة أمام العقدة البدائية للخط البدائي الجنيني ، حيث يزداد سمك نسيج الأديم الظاهر ويتسطّح ليُصبح الصفيحة العصبية. يُشار إلى المنطقة الأمامية للعقدة البدائية عمومًا بالصفيحة العصبية. تتخذ الخلايا شكلًا عموديًا خلال هذه العملية مع استمرارها في الاستطالة والتضيّق. تدفع نهايات الصفيحة العصبية، المعروفة بالطيات العصبية ، أطراف الصفيحة إلى الأعلى وإلى بعضها، مُشكّلةً الأنبوب العصبي ، وهو بنية بالغة الأهمية لنمو الدماغ والحبل الشوكي . تُسمى هذه العملية برمتها بالتكوين العصبي الأولي . ^{[ 1 ]}

تُعدّ البروتينات الإشارية مهمة أيضاً في نمو الصفيحة العصبية، وتساعد في تمايز النسيج الذي سيُصبح الصفيحة العصبية. ومن أمثلة هذه البروتينات بروتينات تكوين العظام والكادهيرين . ويُعدّ التعبير عن هذه البروتينات ضرورياً لطي الصفيحة العصبية وتكوين الأنبوب العصبي لاحقاً.

تنقسم عملية تكوين الأنبوب العصبي الأولي عمومًا إلى أربع مراحل، تشمل المراحل الثلاث الأولى الصفيحة العصبية. يُعدّ تكوين الصفيحة العصبية وانطواؤها الخطوة الأولى في هذه العملية . يلي ذلك صقل خلايا الصفيحة العصبية ونموها. أما المرحلة الثالثة، فلا تشمل الصفيحة العصبية نفسها، بل حوافها التي تتقارب، محولةً إياها إلى بداية الأنبوب العصبي . بعد انطواء الصفيحة العصبية لتكوين الأنبوب، تتقارب الطيات العصبية لإكمال اندماج الأنبوب العصبي. يوضح الشكل على اليمين هذه العملية، حيث تظهر الصفيحة العصبية باللون الأرجواني. يشير اللون الأخضر الليموني إلى حواف الصفيحة العصبية التي تُصبح الطيات العصبية، المشاركة في انطواء الصفيحة لتكوين الأنبوب العصبي. يُظهر الشكل تطور الصفيحة العصبية إلى الأنبوب العصبي، وهو أيضًا مصدر خلايا العرف العصبي . ^{[ 1 ]}

في عملية تكوين الأنبوب العصبي الأولي، تنقسم طبقة الأديم الظاهر إلى ثلاث مجموعات من الخلايا: الأنبوب العصبي (الدماغ والحبل الشوكي المستقبليين)، والبشرة (الجلد) ، وخلايا العرف العصبي (التي تربط البشرة بالأنبوب العصبي وتهاجر لتكوين الخلايا العصبية والخلايا الدبقية وخلايا تصبغ الجلد). ^{[ 1 ]}

خلال مرحلة تكوين الصفيحة العصبية، يتكون الجنين من ثلاث طبقات خلوية : الأديم الظاهر الذي يُشكل الجلد والأنسجة العصبية، والأديم المتوسط ​​الذي يُشكل العضلات والعظام، والأديم الباطن الذي يُشكل الخلايا المُبطنة للجهازين الهضمي والتنفسي. تُسمى الخلايا السلفية التي تُشكل الخلايا العصبية في الصفيحة العصبية بالخلايا العصبية الظهارية .

تمتد خلايا الأديم الظاهر الموجودة على الجزء الظهري من الجنين فوق الحبل الظهري ، وهي التي تُشكّل في النهاية الصفيحة العصبية. سيتم تحفيز نصف هذه الخلايا تقريبًا للبقاء كأديم ظاهر، بينما سيُشكّل النصف الآخر الصفيحة العصبية. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تتكون الصفيحة العصبية والأنبوب العصبي من أربع مراحل: التكوين، والانحناء، والتقارب، والانغلاق. يبدأ تكوين الصفيحة العصبية عندما تُرسل الأديم المتوسط ​​الظهري إشارةً إلى خلايا الأديم الظاهر التي تعلوه لتستطيل وتُشكّل خلايا الصفيحة العصبية العمودية. ^{[ 4 ]} هذا الشكل المختلف يُميّز خلايا الصفيحة العصبية المُفترضة عن خلايا ما قبل البشرة الأخرى. إذا انفصلت الصفيحة العصبية، فإنها ستستمر في النمو لتُصبح صفيحة أرق، لكنها لن تُشكّل أنبوبًا عصبيًا. أما إذا عُزلت المنطقة التي تحتوي على البشرة المُفترضة ونسيج الصفيحة العصبية، فستتكون طيات عصبية صغيرة . يُعدّ الاستطالة التي تحدث خلال تكوين الصفيحة العصبية وانغلاق الأنبوب العصبي أمرًا حيويًا؛ إذ تُلاحظ زيادة كبيرة في نشاط الاستطالة في المناطق المُغلقة من الأنبوب العصبي في الخط الوسطي مُقارنةً بالمناطق المُغلقة بالفعل عندما بدأت الصفيحة في تشكيل نفسها على هيئة أنبوب. ^{[ 5 ]}

يتضمن انحناء الصفيحة العصبية تكوين مفاصل، حيث تتصل الصفيحة العصبية بالأنسجة المحيطة. يُشار إلى الخط المتوسط ​​للصفيحة العصبية بنقطة المفصل المتوسطة (MHP). تستقر الخلايا في هذه المنطقة، والمعروفة بخلايا نقطة المفصل المتوسطة نظرًا لارتباطها بهذا التركيب، وتتصل بالحبل الظهري. وهي مشتقة من منطقة الصفيحة العصبية الأمامية للعقدة البدائية. يبدأ الحبل الظهري بتغيير شكل خلايا نقطة المفصل المتوسطة، حيث يقل ارتفاع هذه الخلايا وتصبح إسفينية الشكل. يوجد نوع آخر من نقاط المفصل في الجهة الظهرية الجانبية، ويُشار إليه بنقطة المفصل الظهرية الجانبية (DLHP). تتجعد هذه المناطق وتتغير شكلها بنفس طريقة خلايا نقطة المفصل المتوسطة قبل أن تتصل معًا لتكوين الأنبوب العصبي. وقد لوحظ في إحدى التجارب أنه بدون الحبل الظهري، لا تتطور خصائص نقطة المفصل المتوسطة بشكل صحيح، وبالتالي لا يكتمل تكوين الصفيحة العصبية والأنبوب العصبي بشكل سليم. ^{[ 6 ]} يعد التواصل بين الصفيحة العصبية والحبل الظهري مهمًا للحث المستقبلي وتكوين الأنبوب العصبي.

يكتمل انغلاق الأنبوب العصبي عندما تتقارب الطيات العصبية وتلتصق ببعضها. وبينما تُشكّل الخلايا المتبقية من الأنبوب العصبي الدماغ والحبل الشوكي، تهاجر الخلايا الأخرى التي كانت جزءًا من الصفيحة العصبية بعيدًا عن الأنبوب لتُصبح خلايا العرف العصبي. وبعد عملية تحول ظهاري-متوسطي ، تُشكّل هذه الخلايا الجهاز العصبي الذاتي وبعض خلايا الجهاز العصبي المحيطي . ^{[ 7 ]}

إشارات الخلية والبروتينات الأساسية

يُعدّ N-cadherin، وهو نوع من بروتينات الكادهيرين المرتبطة بالجهاز العصبي ، عنصرًا أساسيًا في طيّ الصفيحة العصبية ووظيفتها بشكل سليم . ويُعدّ N-cadherin ضروريًا لتماسك خلايا الصفيحة العصبية. بالإضافة إلى ذلك، تُعبّر الخلايا التي ستُصبح خلايا صفيحة عصبية عن جزيء التصاق الخلايا العصبية (NCAM) لتعزيز تماسك الصفيحة العصبية. كما يُعبّر عن نوع آخر من الكادهيرين، وهو E-cadherin، بواسطة خلايا الأديم الظاهر خلال عملية نمو الصفيحة العصبية. ^{[ 1 ]}

بروتين تكوين العظام 4 (BMP4) هو عامل نمو محوّل يحفز خلايا الأديم الظاهر على التمايز إلى خلايا جلدية. في غياب BMP4، تتطور خلايا الأديم الظاهر إلى خلايا عصبية. تفرز خلايا الأديم المتوسط ​​المحوري، الواقعة أسفل الأديم الظاهر، إشارات مثبطة تُسمى الكوردين والنوجين والفولستاتين . تمنع هذه الإشارات المثبطة عمل BMP4، الذي من شأنه أن يجعل الخلايا في حالة طبيعية خلايا أديم ظاهر؛ ونتيجة لذلك، تسلك الخلايا العلوية مسارها الطبيعي وتتطور إلى خلايا عصبية. لا تتلقى خلايا الأديم الظاهر المحيطة بهذه الخلايا العصبية إشارات BMP4 المثبطة، وبالتالي يحفز BMP4 هذه الخلايا على التطور إلى خلايا جلدية. ^{[ 8 ]}

تُحفَّز مُحدِّدات حدود الصفيحة العصبية بواسطة مجموعة من عوامل النسخ. يمنع كلٌّ من Distalless-5 و PAX3 و PAX7 منطقة الحدود من أن تصبح إما صفيحة عصبية أو بشرة. ^{[ 1 ]} تُحفِّز هذه العوامل مجموعة ثانية من عوامل النسخ تُسمى مُحدِّدات العرف العصبي، والتي تُحوِّل الخلايا إلى خلايا عرف عصبي .

في الصفيحة العصبية حديثة التكوين، يُعبَّر عن mRNA الخاص بـ PAX3 وmRNA الخاص بـ MSX1 وبروتينات MSX1/MSX2 في الاتجاه الإنسي الوحشي. ^{[ 9 ]} عندما تبدأ الصفيحة العصبية بالانطواء، لا تُعبِّر المناطق الأمامية منها عن بروتينات Pax3 وMSX. أما المناطق الخلفية لانغلاق الأنبوب العصبي ، فيقتصر فيها التعبير عن PAX3 وMSX على المناطق الوحشية للطيات العصبية. ^{[ 9 ]} تشير هذه التقلبات في التعبير عن mRNA والبروتين إلى دورها في تمايز خلايا الصفيحة العصبية.

تسمح مستويات pSMAD المنخفضة 1 و5 و8 بحرية حركة أكبر عند نقطة الارتكاز الوسطى مقارنةً بخلايا الصفيحة العصبية الجانبية. ^{[ 10 ]} تتيح هذه المرونة الدوران والارتكاز اللازمين لانثناء الصفيحة العصبية ورفعها أثناء تكوين الأنبوب العصبي. يجب أن تكون الصفيحة العصبية صلبة بما يكفي لحدوث الحركات المورفوجينية، وفي الوقت نفسه مرنة بما يكفي لتخضع لتغيرات في الشكل والموضع من أجل التحول إلى الأنبوب العصبي.

يُغلق الأنبوب العصبي بطرق مختلفة بين الأنواع المختلفة، وتُعدّ الاختلافات بين الإنسان والدجاج من أكثرها دراسة. ففي الإنسان، يندمج الأنبوب العصبي من منطقة مركزية في الجنين ويتجه نحو الخارج. أما في الدجاج، فيبدأ إغلاق الأنبوب العصبي من منطقة الدماغ المتوسط ​​المستقبلية، ويستمر في كلا الاتجاهين. ^{[ 1 ]} وفي الطيور والثدييات، لا يحدث الإغلاق في الوقت نفسه.

في أجنة السمندل والبرمائيات عمومًا، لا يُعد انقسام الخلايا عاملًا أساسيًا في تكوين الشكل. فخلايا جنين السمندل أكبر حجمًا بكثير، وتُظهر صبغة البيضة لتمييز الخلايا عن بعضها. يتضاعف طول الصفيحة العصبية في السمندل، ويقل عرضها من القمة، ويزداد سمكها. ^{[ 5 ]} ترتفع حواف الصفيحة من الجهة الظهرية، ثم تنطوي باتجاه الخط الوسطي لتشكيل الأنبوب العصبي. وتقل مساحة السطح القمي.

في أجنة الدجاج، بينما يزداد طول الصفيحة العصبية ويقل عرضها عند القمة، لا يتغير سمكها بشكل كبير. ومع تقدم الصفيحة العصبية عبر مراحل هامبرغر-هاميلتون ، يزداد سمكها حتى المرحلة السادسة أو السابعة تقريبًا، حيث تبدأ بالانطواء لتكوين الأنبوب العصبي. وتزداد مساحة سطحها عند القمة أثناء تكوين الأنبوب العصبي، على عكس أجنة البرمائيات. ^{[ 5 ]} أما في أجنة الفئران، فيوجد انحناء محدب كبير على جانبي منتصف الصفيحة. ويجب أن ينعكس هذا الانحناء عندما تنثني الصفيحة معًا لتكوين الأنبوب العصبي. ^{[ 5 ]}

بدأ البحث الجاد حول الصفيحة العصبية بدراسة تحديد الأديم الظاهر والتزامه بالمسار العصبي. ومع تطور تقنيات البحث والمختبر، تحققت إنجازات كبيرة في دراسة تكوين الأنبوب العصبي وتطور الصفيحة العصبية ودورها في الجنين النامي. ويختلف استخدام هذه التقنيات باختلاف مرحلة النمو وأهداف البحث العامة، وتشمل طرقًا مثل وسم الخلايا وزرعها . ^{[ 11 ]}

تتضمن هذه المقالة نصًا من الطبعة العشرين من كتاب تشريح غراي (1918)، وهو نص متاح للعموم.

• علم الأجنة السويسري (من UL و UB و UF ) hdisqueembry/triderm10
• علم الأجنة في جامعة تمبل EMBIII97/sld010
• نظرة عامة ومخطط على موقع umich.edu. مؤرشف بتاريخ ٢٨ ديسمبر ٢٠١٨ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).