Последовательность миелинизации. Дифференциация головного мозга эмбриона

Обновлено: 25.04.2024

Миелинизация – это увеличение содержания липидов и уменьшение содержания воды в оболочках нервных путей. Процесс миелинизации мозга начинается на пятом месяце внутриутробного развития и продолжается активно до 2 лет . При МРТ головного мозга сигнал от миелинизировавшегося белого вещества мозга в связи с сокращением релаксационных времён четко отличается от участков с незавершившейся миелинизацией.

Поскольку белое вещество у новорожденного еще не созревшее, отношение интенсивности сигнала белого и серого вещества у него обратное взрослому: на Т1-взвешенных МРТ головного мозга белое вещество темнее серого, на Т2-взвешенных МРТ головного мозга ярче. Созревание белого вещества, следовательно, выглядит как увеличение интенсивности сигнала от белого вещества на Т1-взвешенных МРТ головного мозга и уменьшение на Т2-взвешенных МРТ головного мозга. До возраста 6 мес. Т1-взвешенные МРТ головного мозга более чувствительны к процессу миелинизации.

На Т1-взвешенных МРТ головного мозга при рождении нормальный для взрослого мозга сигнал дают задние участки продолговатого и среднего мозга , ножки мозжечка , передне-боковые участки зрительного бугра, задние ножки внутренней капсулы, зрительный нерв, его перекрест и тракт. Процесс миелинизации идёт от центра к периферии, снизу вверх и сзади вперёд. К 3 месяцам жизни высокий сигнал приобретает зрительная лучистость и мозжечок, к 4-6 месяцам – мозолистое тело, 7-11 мес. – белое вещество кверху от полуовального центра, от 8 до 12 мес. – заканчивается созревание подкорковых участков белого вещества и в 12 мес. – перивентрикулярного белого вещества, миелинизация лобных долей полностью завершается к 11-14 месяцам, височных – 14-18 мес.

На Т2-взвешенных МРТ головного мозга тот же процесс идет как бы медленнее. Типичный для взрослого мозга низкий сигнал при рождении дает белое вещество задних участков ствола, нижние и верхние ножки мозжечка. Целиком мозжечок становится гипоинтенсивным только к 18 месяцам жизни. Между 6 и 8 месяцами созревает мозолистое тело, к 11 месяцам – передняя ножка внутренней капсулы, 14 месяцам – белое вещество в глубоких отделах лобной доли, между 18 и 24 месяцами заканчивается созревание подкорковых участков белого вещества.

Небольшой участок немиелинизировавшегося белого вещества у взрослых иногда встречается у передних рогов и реже за задними рогами боковых желудочков. Он отражает медленную миелинизацию и не относится к патологическим состояниям. Выглядит как симметричные “облачка” на Т2-взвешенных МРТ головного мозга, отделенные от рогов тонкой прослойкой нормального белого вещества. Эта темная прослойка важна в дифференциальной диагностике с демиелинизацией, некрозом или отеком, которые примыкают к желудочкам. Важной особенностью томограмм, полученных с помощью МРТ последовательности FLAIR (инверсия – восстановление с подавленным сигналом от жидкости ), является “подчеркнутость” контура боковых желудочков. Яркая линия толще вокруг задних рогов. Не следует принимать это за нарушение миелинизации или разрушение миелина.

На Т2-взвешенных МРТ головного мозга можно проследить созревание мозга не только за счет миелинизации, но и накопления железа в подкорковых структурах. В 6 месяцев низкий сигнал приобретают подкорковые ядра. Только к 9-10 годам низкого сигнала становится бледный шар, черное вещество и красное ядро, причем интенсивность сигнала продолжает уменьшаться и на втором десятилетии жизни. Зубчатое ядро мозжечка начинает темнеть после 15 лет, причем процесс идет медленно на протяжении всей жизни.

При МРТ в СПб детей до 2 лет мы пристальное внимание уделяем незавершенной миелинизации, чтобы не пропустить дисмиелогенные заболевания и последствия ишемических нарушений. Процесс миелинизации одинаково виден в высоких полях, так и в низких на открытых МРТ.

Последовательность миелинизации. Дифференциация головного мозга эмбриона

Статья

Миелинизация в норме

Функция и структура миелина

Перед обсуждением процессов нормальной миелинизации в головном мозге человека необходимо понимать строение миелина и его функции в центральной нервной системе. Миелин имеется и в центральной, и в периферической нервных системах. В ЦНС он находится преимущественно в белом веществе (хотя некоторые его количества имеются и в сером), как раз придавая ему такой цвет. Миелин работает по типу электрического изолятора: скорость проведения потенциала действия возрастает в 10-100 раз по сравнению с немиелинизированными волокнами. Юлия Эдгар и Джессика Гарберн (2004) показали, что отсутствие главного белка миелина (PLP/DM20) в олигодендроцитах приводит к серьезным нарушениям аксонального транспорта у мышей с моделью наследственной спастической параплегией. Также было выяснено, что миелин, вероятно, играет роль в регуляции как состава ионов, так и объема жидкости вокруг аксона.

Миелинизация – процесс образования билипидного миелинового слоя вокруг аксона. Данный процесс обеспечивает в дальнейшем быструю передачу информации, необходимую для когнитивной, поведенческой, эмоциональной функций. Миелинизация начинается во время эмбрионального периода и продолжается после рождения.

Миелин является модифицированным расширением отростков олигодендроглиальных клеток. Олигодендроцит является ключевой клеткой в миелинизации ЦНС и является преобладающим типом нейроглии в белом веществе. Миелиновая оболочка состоит из множественных сегментов миелина, которые обвиваются вокруг аксона. Данная оболочка способна проводить потенциал действия с его увеличением по аксону благодаря перехватам Ранвье, которые представляют собой немиелинизированные участки, содержащие натриевые ионные каналы – они и ответственны за ускорение проведения ПД по аксону. Миелин также находится в некотором симбиозе с аксоном. Миелин участвует в метаболических превращениях своих компонентов и содержит большое количество миелиновых ферментов. Миелин также играет роль в переносе ионов, что способствует буферизации ионов вокруг аксона.

Один олигодендроцит может обеспечивать миелиновой оболочкой до 40 волокон. Миелин примерно на 70% состоит из липидного компонента и на 30% – из белкового. Основной белок миелина (MBP) составляет 30% от всей белковой фракции, протеолипидный белок (PLP) – 50%, а фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов – 4%. Липиды миелина в своем составе содержат холестерол, фосфолипиды, гликосфинголипиды.

Миелин и МРТ

Не существует МРТ методики или технологии, которая могла бы визуализировать напрямую миелиновый бислой. Миелин оценивается качественно на основании Т1- и Т2-ВИ, МР-спектроскопии, диффузно-тензорной визуализации (DTI). В клинической практике традиционная анатомическая визуализация является основой из-за своей легкости выполнения. Количественная оценка миелина может быть получена в многокомпонентном релаксационном (MCR или multicomponent relaxation) анализе. MCR-анализ – это объемно-взвешенное суммирование микроскопических компартментов воды. С помощью этого метода определяются два домена воды: медленно-релаксирующий домен, включающий свободную внутри- и внеклеточную воду, и быстро-релаксирующий домен, включающий в себя воду, заключенную в липидном бислое миелина.

На данный момент стандартные МРТ-последовательности не способны специфично подсчитывать количество миелина. Они позволяют оценить изменения в плотности и размерах аксонов, изменения в мембранной структуре, а именно содержание белков, липидов и воды. DTI – ненадежный показатель общего количества миелина, но все же дает информацию о его возможных изменениях.

Джеймс Баркович выделяет две отдельные популяции молекул воды, которые играют главную роль в формировании сигнала от миелина на МРТ – это те молекулы, которые находятся в миелиновой оболочке, и молекулы, находящиеся вне ее. На анатомических изображениях миелин имеет гиперинтенсивный сигнал по отношению к серому веществу на Т1- и гипоинтенсивный на Т2-ВИ. На Т1-ВИ гиперинтенсивность относительно коры определяется вероятнее всего наличием большого количества гликолипидов (особенно галактоцереброзидов) и холестерола в миелиновой оболочке. На Т2-ВИ гипоинтенсивность обусловлена уменьшенным содержанием воды.

Способ отложения миелина в нервном волокне уже рассматривался в предыдущем разделе. Этот процесс в различных частях нервной системы начинается в различное время. Раньше всего миелинизация обнаруживается в задних и передних корешках спинальных нервов и в передней комиссуре спинного мозга — примерно в конце четвертого или в начале пятого месяца внутриутробной жизни.

Миелинизация различных трактов в центральной нервной системе обычно происходит в таком же порядке, в каком эти тракты развиваются в филогенезе. Весьма интересно, что их функциональная активность проявляется аналогичным образом в онтогенезе. Так, например, одним из наиболее примитивных эфферентных путей является вестибуло-спинальный тракт. Он обнаруживает миелинизацию к шестому месяцу внутриутробной жизни.

Другим эфферентным путем, филогенетически менее древним, но все-таки возникающим еще до появления млекопитающих, является рубро-спинальный тракт, который миелинизируется позднее предыдущего на месяц или даже больше. Наконец, кортико-спиналь-ный тракт появляется только у млекопитающих; в ходе индивидуального развития человека он начинает миелинизироваться лишь через некоторое время после рождения.

Наиболее быстро его миелинизация происходит в конце первого — начале второго года постнатальной жизни, когда ребенок, начиная ходить, приобретает все более эффективный контроль над мышечными движениями.

Дифференциация головного мозга эмбриона

Пять отделов головного мозга, образующихся у шестинедельных эмбрионов (11—13 мм), сохраняются в виде основных частей мозга взрослого человека. В ходе своего дальнейшего развития они значительно видоизменяются, а определенные их части приобретают новые названия. Детали всех структурных специализаций, появляющиеся в различных участках головного мозга, слишком сложны для краткого рассмотрения.

В связи с этим мы ограничимся ознакомлением читателей с основными морфологическими признаками и с расположением главных функциональных центров головного мозга, т. е. с той основой, которая впоследствии даст возможность приобрести более полные знания о нервной системе.

Задний мозговой пузырь эмбриона у взрослого превращается в продолговатый мозг. Очень рано в ходе развития просвет этой части нервной трубки расширяется и позднее преобразуется в большую полость продолговатого мозга, составляющую заднюю часть четвертого желудочка. В то же время его крыша заметно истончается. Над этой утонченной крышей развиваются мелкие кровеносные сосуды, которые сдвигают ее в просвет четвертого желудочка.

Образующиеся таким образом сильно ветвящиеся группы сосудов называются plexus chorioideus posterior, или сосудистым сплетением четвертого желудочка. Последнее вместе с тесно связанной с ним крышей четвертого желудочка, состоящей теперь только из слоя эпендимы, составляет tela chorioidea.

Рассмотрим топографию стенок нервной трубки на ее поперечном разрезе. Обычно в головном мозгу, так же как и в спинном, утолщенные боковые стенки называются латеральными пластинками, тонкая задняя стенка — крышей, а тонкая передняя стенка — дном. Поэтому перепончатое покрытие четвертого желудочка представляет собой крышу, сильно вытянутую в латеральные стороны.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Образование оболочек вокруг нервных волокон. Миелиновые оболочки у эмбриона

Пока мы рассмотрели только развитие отростков нейронов. Как только они достигают функциональной зрелости, многие из этих отростков приобретают оболочки, которые разделяются на два основных типа: клеточные оболочки и миелиновые оболочки.

Клеточные оболочки в центральной нервной системе несколько иные, чем в периферической нервной системе. Мы видели, что в центральной нервной системе один из типов нейроглии, а именно олигоден-дроглиальные клетки, оказываются тесно связанными с волокнами нервных трактов. На этом основании многие исследователи считают, что олигодендроглиальные клетки составляют клеточные оболочки вокруг волокон и участвуют в их миелинизации.

В периферических нервах клеточные оболочки более заметны. Клетки эктодермального происхождения мигрируют вдоль развивающихся нервных волокон и постепенно образуют вокруг них тонкий слой клеток. Эта оболочка называется нейрилеммой, или серой шванновской оболочкой. Все волокна периферических нервов заключены в нейрилемму. В спинальн'ых и симпатических ганглиях нейрилемма, окружающая отростки нейронов, образует клеточные оболочки вокруг клеточных тел нейронов.

Таким образом, каждая клетка ганглия приобретает оболочку из так называемых клеток-сателлитов, имеющих эктодермальное происхождение. Клетки ганглия и их отростки вместе со своими клеточными оболочками расположены в основе, состоящей из типичной волокнистой соединительной ткани мезодермального происхождения. На периферии эта соединительная ткань концентрируется, образуя капсулу ганглия.

В тех местах, где нервные пучки входят в ганглий или выходят из него, соединительная ткань, составляющая строму ганглия, переходит в соединительнотканные оболочки, окружающие нервные волокна и связывающие их в пучки (funiculi), которые образуют нервный ствол.

Другим типом покрытия нервных волокон является так называемая миелиновая оболочка. Волокна, покрытые этой оболочкой, называются миелинизированными, или мякотными. Они имеют блестящий белый цвет, который обусловлен высоким рефрактивным индексом характерного жирового вещества (миелина), в изобилии содержащегося в оболочке. Миелиновая оболочка находится на поверхности нервного волокна, под его клеточной оболочкой.

Следует подчеркнуть, что образование миелиновой оболочки не является характерной особенностью центральной или периферической нервной системы. Большинство волокон и там и здесь миелинизированы. Однако имеется довольно много менее заметных немиелинизированных волокон и в стволах периферических нервов, и в головном и спинном мозгу.

Волокна, которые растут из нейробластов, расположенных в ганглиях задних корешков и в спинном мозгу, образуя периферические нервы, сопровождаются мигрирующими вместе с ними клетками эктодермального происхождения.

Постепенно эти сопровождающие клетки вытягиваются вдоль растущих нервных волокон и, как мы видели, плотно окружают их, образуя нейрилемму. На более поздних этапах создания клеточных оболочек некоторые нервные волокна покрываются миелином. В пространстве вокруг волокна между ним и клетками оболочки появляются небольшие местные скопления миелина. Образуясь вначале под ядром шванновской клетки, скопление миелина распространяется в обе стороны до встречи с таким же скоплением, связанным с соседней шванновской клеткой.

Там, где эти местные очаги образования миелина соприкасаются друг с другом, остается свободное пространство, называемое перехватом Ранвье.

В общем процесс начинается около клеточного тела нейрона и отсюда распространяется к периферии. Вышеописанный процесс миелинизации характерен для периферических нервов. Волокна в центральной нервной системе не имеют нейрилеммы. Тем не менее многие из них также миелинизированы. Хотя процесс миелинизации этих волокон еще недостаточно изучен, возможно, что олигодендроглиальные клетки в данном случае играют такую же роль, как и клетки нейрилеммы при миелинизации периферических нервов.

Нарушения миелинизации мозга и их отображения на МРТ

В целом, нарушения метаболизма составляют группу многочисленных редко встречающихся дефектов энзимов, часто с аутосомно – рецессивным типом наследствания. Некоторые нарушениям метаболизма приводят к нарушениям миелинизации, называемым дисмиелогенными заболеваниями. Дисмиелогенные заболевания классифицируются по дефекту энзимов следующим образом:

Нарушения лизосомального накопления – метахроматическая лейкодистрофия, болезнь Краббе (глобоидно-клеточная лейкодистрофия), болезнь Сала, мукополисахаридоз
Пероксисомальные нарушения – адренолейкодистрофия, связанная с Х-хромосомой; адреномиелонейропатия, синдром Зелвегера
Нарушения метаболизма аминокислот и органических кислот – болезнь Канавана
Демиелинизации с неясным метаболическим дефектом – болезнь Пелицеуса-Мерцбахера, болезнь Александера, синдром Съёгрена-Ларссона, лейкоэнцефалопатии (митохондриальная, мегалоцефальная и др.)

Нарушение миелинизации является одним из главных проявлений перечисленных заболеваний. При некоторых из них, например болезни Пелицеуса-Мирцбахера, в процесс вовлекается также серое вещество подкорковых ядер. Клинически дисмиелогенные заболевания проявляются в детском возрасте и начинаются с диффузных симптомов. Затем быстро прогрессируют от небольших парезов и легких нарушений интеллекта до спастичности и деменции. До появления МРТ, диагностика во многих случаях была очень затруднена, так как биопсия мозга выполняется в исключительных случаях. При МРТ в СПб нарушения метаболизма встречаются, в основном, в детской практике. В открытом МРТ дисмиелогенные процессы также могут быть видны.

МРТ головного мозга необычайно высоко чувствительна к дисмиелогенным нарушениям, но не очень специфична в плане дифференциальной диагностики внутри группы. При всех этих патологиях на Т2-взвешенных МРТ и МРТ, отражающих протонную плотность, видны гиперинтенсивные поля в белом веществе.

При адренолейкодистрофии на МРТ процесс быстро распространяется из центра затылочных долей вперед через внутреннюю и наружную капсулы, полуовальные центры и на подкорковое белое вещество. При МРТ головного мозга с контрастированием с контрастировании по краям поражения иногда бывает усиление, что, соответствует активному процессу разрушения миелина. Низкий сигнал на МРТ в связи с депонированием железа дают зрительные бугры, скорлупа и хвостатые ядра. При КТ могут наблюдаться участки кальцификации. Вариант заболевания, встречающийся у взрослых, адреномиелонейропатия, течет медленнее и сопровождается разрушением миелина (демиелинизацией) спинного мозга, что отображается на МРТ, периферических нервов, а также дисфункцией надпочечников.

Морфологические признаки болезни Краббе (глобоидный тип лейкодистрофии) отличается поражением зрительных бугров и лучистого венца. При МРТ описано также распространение на базальные ганглии.

Болезнь Александера (лейкодистрофия Розенталя) преимущественно поражает центральные участки лобных долей и сочетается с энцефаломегалией. В лобных долях нередко встречаются кисты. Часто поражается продолговатый мозг, где очаг на МРТ надо отличать от опухоли.

При болезни Канавана (спонгинозная дегенерация белого вещества, болезнь Канавана – ван Богарта – Бертрана) поражение начинается с затылочных долей и распространяется вплоть до кортико-медуллярного перехода . Последними вовлекаются височные доли. Наблюдаются также энцефаломегалия и атрофия мозжечка.

МРТ находки плохо коррелируют с клинической тяжестью течения заболевания. Роль МРТ заключается не в высокоспецифическом диагнозе (что требует биопсии) или оценке тяжести процесса, а в дифференциальной диагностике с заболеваниями, имеющими сходную клиническую симптоматику.

Читайте также: