Nöral Krest Hücreleri

Açılış

Zamanında ve sorunsuz doğan bir bebek, doğumdan sonraki ilk iki gün içinde ilk dışkısını, koyu yeşil ve yapışkan mekonyumu, çıkarmaz. İkinci günün sonunda karnı şişer, emmeyi bırakır ve yeşil renkli kusar. Karın grafisinde bağırsak kıvrımlarının gazla gerildiği görülür. Bebek cerrahı makattan parmakla muayene yaptığında, parmağını çektiği anda yoğun gaz ve dışkı fışkırır. Kesin tanı için kalın bağırsağın son bölümünden küçük bir doku örneği alınır. Patolog örnekte, bağırsak duvarının kasları arasında normalde bulunması gereken sinir hücresi kümelerini bulamaz. Bağırsağın bu bölümü mikroskopta sağlam görünür, ama içinde onu gevşetecek sinir hücresi yoktur. Bu sinir hücreleri, gelişimin dördüncü haftasında kapanmakta olan sinir borusunun kenarından ayrılmış ve haftalar süren bir yolculukla bağırsak duvarına ulaşmış olmalıydı.

Sinir borusu kapanırken ne boruya ne de yüzeye katılan hücreler nereye gider? Ektoderm kökenli bir hücre grubu nasıl hem sinir hücresi hem de yüzün kemiği olabilir? Ve birbirinden çok uzak organlar neden aynı hastalıkta birlikte etkilenebilir?

Bu derste ne olacak

Önce bu hücrelerin sinir borusunun kenarından nasıl ayrılıp gezici hâle geldiğini göreceğiz. Sonra bedenin hangi bölgelerine göç ettiklerini ve vardıkları yerde neye dönüştüklerini ele alacağız. Ardından ektoderm kökenli bir grubun kemik ve kıkırdak vermesinin germ yaprağı haritası hakkında ne söylediğini açıklayacağız. Son olarak aynı kaynağı paylaşan uzak yapıların birlikte etkilendiği iki klinik tabloyu inceleyeceğiz.

Sıfır noktası

Mekanizma

Sınırdan kopmak

Ders 04-28'de nöral katlantıların tepelerinin birleştiğini ve kapanan borunun üstündeki yüzey ektoderminden ayrıldığını gördük. İki tabakanın tam sınırında duran hücreler bu ayrılmada ikisine de katılmaz.

Bu hücreler sınırda kendiliğinden kalakalmaz; etkin biçimde ayrılırlar. Bir epitel tabakasının parçasıyken komşularına tutunmalarını sağlayan bağlantı proteinlerini azaltırlar, biçimlerini değiştirirler, alttaki zara yapışmayı bırakırlar ve çevrelerindeki gevşek dokunun içinde ilerleyebilecek hâle gelirler. Yerinde duran bir sınır hücresi, gezici bir hücreye dönüşür. Bir hücre yer değiştirecekse, önce onu yerinde tutan özelliklerden vazgeçmek zorundadır.

Ayrılmanın zamanı bölgeye göre değişir. Baş bölgesinde hücreler katlantılar henüz birleşmeden ayrılmaya başlar; gövde bölgesinde ise boru kapandıktan sonra ayrılırlar.

Yollar ve varış yerleri

Gövde bölgesinde ayrılan hücreler iki ana yol izler. Bir kısmı borunun hemen yanından, omurga taslaklarının içinden geçer. Bu yoldan gidenlerin bir bölümü borunun iki yanında kümelenir ve omurilik sinirlerinin duyu düğümlerini kurar; bir bölümü daha derine, büyük damarın iki yanına iner ve iç organları yöneten sinir düğümlerinin zincirini oluşturur. Bir grup daha ilerler ve böbrek üstü bezinin iç bölümüne, medulla glandulae suprarenalis, yerleşir; orada adrenalin salgılayan hücrelere dönüşür. Öteki yol yüzey ektoderminin hemen altından geçer. Bu yoldan gidenler derinin her yanına dağılır ve derinin, saçın ve gözün rengini veren pigment hücrelerine, melanocytus, dönüşür.

Bunlara ek olarak bu hücreler sinirleri saran kılıf hücrelerini ve beyin ile omuriliği saran en iç iki zarın bir bölümünü de kurar.

Bağırsağa giden grup özel bir yolculuk yapar. Boynun hizasından ayrılan hücreler sindirim borusunun duvarına girer ve borunun içinde, ağızdan makata doğru haftalar boyunca ilerler. Yol boyunca bağırsak duvarının kas katmanları arasında, plexus myentericus, ve iç yüzün altında, plexus submucosus, sinir hücresi ağlarını kurarlar. Bu ağlar, bağırsağın hangi bölümünün kasılıp hangisinin gevşeyeceğini yöneterek içeriği ileriye doğru iter.

Haritaya uymayan yapılar

Baş bölgesinden ayrılan hücreler gövdedekilerden farklı bir şey daha yapar. Yüzün ve boynun önüne göç ederek yüz kemiklerinin büyük bölümünü, kafatasının ön kısmının bir bölümünü, alt çeneyi, kıkırdakları ve yüzün bağ dokusunu kurarlar. Dişin minenin altındaki dokusunu, dentini, üreten hücreler de bu gruptandır. Bir grup ise kalbe göç ederek kalpten çıkan ortak ana damarı, truncus arteriosus, aorta ve akciğer atardamarına bölen bölmenin yapımına katılır.

Ders 04-25'te kurduğumuz soru zinciri burada yanılır. Kemik ve kıkırdak iki yüzeyin arasındaki dolgudur ve zincir onları mezoderme yerleştirir. Yüzün kemiklerinin önemli bir bölümü ise ektoderm kökenli bu hücrelerden gelir.

Bu, haritanın yanlış olduğu anlamına gelmez; haritanın ne olduğunu gösterir. Germ yaprağı bir hücrenin yolculuğa çıktığı adresi söyler, varacağı yeri ve ne olacağını söylemez. Nöral krest hücreleri ektodermden yola çıkar, ama nereye varırlarsa oradaki işi üstlenirler.

Çeşitlilik nereden gelir

Tek bir hücre grubu nasıl hem duyu sinir hücresi, hem pigment hücresi, hem adrenalin salgılayan hücre, hem de yüz kemiği olabilir? Bu hücreler göç etmeye başladıklarında henüz ne olacaklarına tam karar vermiş değildir. Farklı yollara girer, farklı yerlere varır ve her varış yerinde farklı komşularla, farklı işaretlerle karşılaşırlar. Bir kısmının yolculuk sırasında seçeneklerini daralttığı da bilinir; ama son biçimlerini belirleyen şeyin büyük bölümü vardıkları yerdedir.

Bu yüzden nöral krest, gelişimde konumun ne kadar belirleyici olduğunun en açık örneğidir. Aynı kaynaktan bu kadar farklı yapı çıkıyorsa, aradaki farkı yaratan, hücrelerin geldiği yer değil vardığı yerdir.

Klinik bağ: aynı kaynağı paylaşan uzak yapılar

Açılıştaki bebekte bağırsağa doğru ilerleyen hücreler kalın bağırsağın son bölümüne ulaşamamıştır. Göç ağızdan makata doğru ilerlediği için, yetersiz kaldığında eksik kalan bölüm her zaman en sondaki bölümdür: rectum ve ondan yukarıya değişen uzunlukta bir parça. Sinir hücresi olmayan bölüm gevşeyemez ve sürekli kasılı, dar bir boru gibi kalır. İçerik bu bölümden geçemez; üstündeki sağlıklı bağırsak içerikle dolar ve genişler. Muayenede parmağın dar bölümü bir an açması, birikmiş içeriğin fışkırmasına yol açar. Tanı, makattan alınan doku örneğinde sinir hücresi kümelerinin bulunmamasıyla konur. Tedavide sinir hücresi olmayan bölüm çıkarılır ve sağlıklı bağırsak makata indirilerek bağlanır. Hastalığın bilinen kalıtsal nedenlerinden biri, göç eden bu hücrelerin yüzeyindeki bir alıcı proteini kodlayan gendeki değişikliklerdir.

Aynı kaynaktan gelen yapılar birbirinden çok uzakta olabilir. Bu yüzden bazı hastalıklarda, aralarında hiçbir komşuluk olmayan organlar birlikte etkilenir. Bir kromozomun küçük bir parçasının eksik olduğu bir tabloda, kalbin çıkış yollarındaki bölmenin kusurları, thymus'un küçük ya da hiç gelişmemiş olması ve buna bağlı bağışıklık zayıflığı, paratiroit bezlerinin yetersizliğine bağlı kan kalsiyumunun düşüklüğü, yüzde küçük farklılıklar ve damak yarığı bir arada görülebilir. Bu organların astarları farklı yerlerden gelir; ortak noktaları, gelişirken çevrelerindeki desteği aynı göçmen hücre topluluğundan almalarıdır. Ders 04-26'da aynı hattı paylaşan yapıların birlikte etkilenebildiğini gördük. Nöral krest ikinci bir yol gösterir: aynı kaynağı paylaşan yapılar da, bedende birbirinden ne kadar uzak olurlarsa olsunlar, birlikte etkilenebilir.

Kendin dene

Toparlayalım

• Crista neuralis hücreleri sinir borusu ile yüzey ektoderminin sınırından ayrılır; ne boruya ne yüzeye katılırlar.
• Ayrılmak için bağlantılarını çözüp gezici hücrelere dönüşürler; baş bölgesinde kapanmadan önce, gövdede kapanmadan sonra ayrılırlar.
• Gövdedeki hücreler duyu ve iç organ sinir düğümlerini, medulla glandulae suprarenalis'i, sinir kılıf hücrelerini ve melanocytus'u kurar.
• Bağırsağa giren hücreler ağızdan makata ilerleyerek plexus myentericus ve plexus submucosus'u kurar.
• Baş bölgesinden ayrılan hücreler yüz kemiklerinin ve kıkırdaklarının büyük bölümünü, dentini ve truncus arteriosus'un bölmesine katkıyı verir.
• Germ yaprağı bir adrestir, kader değildir; hücrelerin ne olacağını büyük ölçüde vardıkları yer belirler.
• Hirschsprung hastalığında göç rectum'a ve üstündeki bir parçaya ulaşamaz; sinir hücresi olmayan bölüm gevşeyemez.
• Aynı kaynağı paylaşan uzak yapılar birlikte etkilenebilir; kalp çıkış yolu, thymus, paratiroit ve yüzün bir arada tutulması buna örnektir.

Bu derste ektodermden ayrılıp bedenin her yanına dağılan hücreleri izledik. Bir sonraki derste mezodermin kendi içindeki bölünmesine dönüyoruz: orta hattan uzaklığa göre üç bölgeye ayrılan bu tabakanın orta hatta en yakın bölümünün neden düz bir şerit olarak kalmayıp baştan kuyruğa arka arkaya bloklara ayrıldığını ve bu tekrarlayan blokların yetişkin bedeninde omurlarda, kaburgalarda ve sırt kaslarında nasıl iz bıraktığını göreceğiz. Paraksiyal Mezoderm ve Somitler.