Embryologi och åldrande av rörelseapparaten

När börjar ryggmärgens embryologi?

Ryggmärgen börjar utvecklas v. 3, från neuralröret finns en kranial och en kaudal öppning.

Insidan av neuralröret består av neuroepiteliala celler som är stamceller. Dessa utvecklas till neuroblaster eller pro-neuron.

Vad händer när neuraltörets öppningar sluts?

Dag 24 sluts kraniala öppningen och den kaudala dag 26. Det bildas tre lager i neuralröret;

• Flerskiktat neuroepitel: ventrikulär zon som omger cenralkanalen. Neuro- och glioblaster blir till ependymceller.

• Mantelzon: Neuroblaster till till två zoner → alar- och basalplattor.

• Marginalzon: Blir till vit substans.

Var kommer cellerna från CNS ifrån?

Celltyperna i CNS utvecklas från neuroepiteliala celler som antingen blir gliablaster eller neuroblaster. Mikroglia kommer från mesenkymala celler.

Vad utvecklas alar- och basalplattan till?

Basalplatten utvecklas till det motoriska framhornet och alarplattan till sensoriska bakhornen. Mellan dessa finns sulcus limitans. Sidohornen består av visceromotoriska- och sensoriska kärnor. Tak- och golvplattan innehåller axon som korsas över kontraleteralt.

Under fostertiden växer kotorna snabbare än ryggmärgen, därför är slutet av ryggmärgen belägen vid L3 vid födseln. Hos en vuxen slutar ryggmärgen vid L3-nivå.

Hur uppstår det perifera nervsystemet?

Det perifera nervsystemets ganglier uppstår genom migration av celler från neurallisten. De sensoriska ganglierna utgörs av DRG men även ganglion semilunare (N. trigeminus).

Hur utvecklas sympaticus och parasympaticus?

Sympatiska ganglier består av paravertebrala ganglion i den sympatiska gränssträngen. Dessa ganglier är cervikala, thorakala, lumbala och sakrala. Prevertebrala ganglier kallas bukganglier eller kollateralganglier. Medullärt finns sympatiska fibrer endast från T1-L2.

Parasympatiska har även kraniala ganglier; CN 3, 7, 9 och 10. Det finns även intramurala ganglier på sakral nivå S2-S4 (N. pelvicus) och CN X.

Vad är binjurarnas embryologi?

Binjurarnas bark har mesenkymalt ursprung. De bildas från coelomepitel vid aorta och migrerar till underliggande mesenkym. De differentierar till hormonproducerande barkceller med 3 lager;

• Glomerulosa (innerst): aldoteron

• Fasiculata: kortisol

• Reticularis: androgener

Binjuremärgen har neuroepitelialt ursprung. Från sympatikoblaster i neurallisten tränger de in i den anlagda binjurebarken och producerar adrenalin och noradrenalin i granula redan innan födseln.

Vilka hjärnvesiklar finns v.3 respektive v.5?

V. 3 finns det 3 primära hjärnvesiklar; prosencephalon, mesencephalon och rhombencephalon. V.5 blir det 5 sekundära hjärnvesiklar;

• Telencephalon: blir till cerebrum (storhjärnan)

• Diencephalon: Blir till ögonbägare, thalamus, hypothalamus och epithalamus

• Mesencephalon: Blir till mellanhjärnan

• Metencephalon: Cerebellum och pons

• Myelencephalon: Medulla oblongata

Hur bildas hjärnans mesenkymala vävnad och ventriklarna?

Neurosomer bildas i huvudregionen genom att somitomerer samverkar med segmentationer av neurallplattan, neurosomer deltar i utvecklingen av hjärnans mesenkymala vävnad. Utvecklingen av dessa sker genom genuttryck eller receptoruttryck som stimulerar utvecklingen. Hålrummet i neuralröret utvecklas till sidoventriklarna samt 3:e och 4:e ventrikeln som kopplas samman av aqueductus cerebri.

Hur utvecklas axon under embryonaltiden?

Neuronen i CNS bildas på ett ställe och migrerar till ett annat. De växer i särskilda riktningar som avgörs av axonets tillväxtkon (en specialiserad ände), den påverkas av attraherande eller bortstötande signaler. Det sker olika kontakter på väg till målområdet. 

Det sker flera olika processer i CNS under utvecklingen;

• Proliferation

• Migration av omogna neuron och gliaceller, det sker differentiering genom expression av receptorer och signalsubstanser

• Synaptogenes: uppbyggnad av neuronala kontakter

• Apoptos: reglerar antalet neuron genom svar på neurotrofa faktorer, tex neurotrofiner eller neurokiner

• Gliacellsutveckling

• Myelinisering

Vad ger hjärnstammen upphov till för strukturer?

Alla kranialnervskärnor utom I och II samt formatio reticularis. I rhombencephalon uppstår den 4:e ventrikeln som mynnar i centralkanalen.

Vilka nerver uppstår från basal- och alarplattan?

I basalplattan uppstår CN III och IV samt nucleus ruber och substantia nigra. Från alarplattan utvecklas colliculus sup. och inf. och bilateralt reflexcentra för syn- och hörselimpulser. Marginalzon bildar crus cerebri (hjärnskänklarna).

Vad är crus cerebri?

Marginalzon bildar crus cerebri (hjärnskänklarna). Crus cerebri är en massa ventralt om substantia nigra. Den består enbart av descenderande kortikala efferenta fibrer; frontopontina, corticospinala, corticobulbara och temporopontina fibrer som löper till motoriska kranialnervskärnor och ventralhornet.

Hur utvecklas cerebellum?

Cerebellum uppstår från metencephalon från rhombencephalons dorsalsida. Alarplattan förtjockas dorsalt om pons vid den 4:e ventrikeln. Under månad 4 utvecklas vermis i mittlinjen som binder samman lillhjärnans hemisfärer. Ytan av hemisfärerna förstoras genom foliae och skiljs åt med fissurer. Varje hemisfär består av 3 delar;

• Anterior

• Posterior

• Flocculonodularis: delas in i lober

Vilka celltyper består cerebellum av och vad är dess funktion?

Funktionell har lillhjärnan följande funktioner; afferenter från pons (från cortex), balansorgan och ryggmärg. Skickar efferenter till motorkortex, premotorkortex, motorneuron i ryggmärg och hjärnstam.

Lillhjärnan består av 2 typer av celler;

• Purkinjeceller: kommer från ventrikulärzonen (nära 4:e ventrikeln). 

• Yttre granularceller: ett tillväxtlager under hjärnhinnorna som får input från neuroepitel

Vissa av lillhjärnans neuron uppstår efter födseln. Den kopplas till mesencephalon, pons och medulla oblongata via pedunklar; pedunculus sup., inf. och medius.

Hur bildas mellanhjärnan?

Diencephalon bildar den 3:e ventrikeln och i hjärnblåsans vägg finns anlag för mellanhjärnans kärnkomplex. Det bildar thalamus, hypothalamus och epithalamus. Hypofysen bildas från ektoderm v.4 från rathkes ficka och bildar adenohypofysen.

Neurohypofysen bildas från recessus infundibularis i 3:e ventrikelns golv. Cellerna differentierar till pituicyter som bildar kontakt med axon som växer från hypothalamus.

Hur bildas cerebrum?

Telencephalon utgör anlag för hemisfärerna. Blåsorna växer i frontal, temporal och parietal rikting. Pga rotation får vissa strukturer en hästskoform, till exempel caudatus och ventriklarna. Först bildas fåror (sulci) och sedan gyri (vindlingar) till följd av fårorna.

Neuronen växer inifrån och ut. Vid v.5 finns två zoner; ventrikulära zonen med mycket celler och marginalzonen med få celler. Ett lager av 6 celler byggs upp. Från det ställe där cellerna prolifererar i telencephalon bildas subkortikala kärnor. Olika bansystem utvecklas, till exempel commissurbanor som förbinder hemisfärerna.

Hur bildas meningerna?

Meningarna bildas från en kombination av mesodermal celler och neurallistceller.

Hur fungerar åldrande av rörelseapparaten?

Åldrande är en komplex och multifaktoriell process. Det finns olika teorier om hur det sker;

• Fria radikaler: oxidativ stress ökar med stigande ålder men det är oklart vilken exakt påverkan det har på åldrandet.

• Kronisk systemisk inflammation

• Telomerer: begränsar celldelningen hos celler som går i apoptos efter ett antal celldelningar.

Förmågan att exempelvis regenerera muskelceller försämras med åldern. Vid en parabiotisk modell med möss illustreras detta.

Vilka hälsovinster finns med träning?

Träning ger stora hälsovinster i längden. Därför ordineras fysisk aktivitet på recept - FaR. För att få hälsovinster rekommenderas både aerobisk fysisk aktivitet och muskelstärkande träning. Dessutom ska man utföra rörelse med låg intensitet och att begränsa stillasittande.

Träning påverkar 3 olika delar av det muskuloskeletala systemet;

• Skelett

• Ligament

• Senor

• Brosket

Hur påverkas skelettet av träning?

Stillasittande är det värsta som man kan göra för skelettets hälsa. Speciellt sängliggande och sittande ökar nedbrytningen av ben. Rörelse och belastning  motverkar förlust av benmassa. Det är framförallt viktbelastning av skelett som ökar BMC. Exempelvis är det styrketräning och att hoppa.

Hur fungerar mechanotransduktion?

Vid viktbelastning av skelettet sker mechanotransduktion, en cell-medierad process i 4 stag:

1. Ökat vätskeflöde till skelettet.

2. Vätskeflödet aktiverar integriner, jonkanaler och förändrar cytoskelettet.

3. Ökad signalering med tex NO.

4. NO kopplas till genexpression som ger proliferering av osteoblaster i skelettet.

Hur påverkas ligament av träning?

Vid träning ökar kollagensyntesen och proteinsyntes i tex patellarsenan. Fibroblaster får ett förändrat uttryck av IGF-1 (tillväxtfaktor) som stimulerat kollagensyntes och proliferation.

Vid immobilisering ökar kollagen typ III som är svagare och mängden glykosaminoglykaner (GAG) minskar.

Hur påverkas brosket av träning?

Syntesen av proteoglykaner ökar vid cyklisk belastning av leden, men vid kontinuerlig belastning kommer mängden minska på grund av vävnadsskada och nekros. Belastning leder till ökad vätskeflöde med näring till brosket, men utan detta sker atrofiska förändringar.

Det finns flera saker som sker med brosket vid träning och dynamisk kompression;

• Minskad mängd pro-inflammatoriska cytokiner såsom IL-1B

• Minskade proteolytiska enzymer - MMP9 och MMP13

• Ökad mängd hyaluron som produceras av synviocyter

Hur påverkas musklerna av åldrande?

Den totala muskelmassan minskar med stigande ålder. Man ser en tilltagande atrofi av muskelceller. Det är inte normalt att man ser en jättestor atrofi hos äldre. Muskelmassan minskar både på grund av ett minskat antal muskelfibrer men deras storlek minskar även. Dessutom ökar mängden fett och bindväv i muskulaturen.

Vad sker med musklerna vid träning?

Det sker en hypertrofi av muskelceller, storleken hos de vita muskelcellerna (typ II) ökar. Efter träning ökar proteinsyntesen om det finns adekvat näringstillförsel (framförallt protein). Proteinsyntesen efter träning skiljer sig mellan tränade och otränade individer.

Signalkaskaden som ökar proteinsyntesen medieras av AKT. Uppströms kommer IGF-1 att binda till IGF-1-receptorn. Proteinintag och träning aktiverar direkt PDK-1. Transkriptionsfaktorn mTOR ökar proteinsyntes, men ifall det inte finns protein tillgängligt aktiveras istället FoxO som leder till nedbrytning av proteiner.

Hur påverkas myonuclei av träning?

I muskelcellerna ökar mängden myonuclei genom proliferation av satellitceller. Muskel-satellitceller kan skapa nya kärnor eftersom muskelceller inte kan dela sig. Normalt är satellitcellerna vilande men de aktiveras vid träning. De börjar producera aktin och myosin som reparerar det trasiga segmentet. Därför ökar muskelvävnad vid träning.

Hur påverkas den oxidativa förmågan av träning och åldrande?

Den oxidativa förmågan hos muskler minskar med stigande ålder, VO2-max minskar också. Träning leder till en högre VO2-max.

Uthållighetsträning ökar den oxidativa kapaciteten genom ökad kapillärisering och ökat antal mitokondrier samt aktivitet av oxidativa enzymer.

Hur påverkas nervsystemet av åldrande?

Antalet neuroner minskar med stigande ålder. Den neuronala atrofin sker i specifika regioner, till exempel i cerebrala cortex och primära motorcortex. Även antalet synapser påverkas av åldrande. 

Kapaciteten för transmissions-signalering och kommunikation minskar. Den dopaminerga transmissionen minskar genom förlust av D₁-receptorer. Låga nivåer av glutamat i olika delar av hjärnan samt höga nivåer av extracellulärt glutamat. Dessutom blir kalcium-bortförseln förlängd vilket ger förlängda svar av kalcium - ett karaktäristiskt för åldrade neuron.