Brain Study no. 318, Agyria Lobi. Fron. Lat. Utr., 1970. Fotografiet tillhör Adam Voorhes [2] BRAINS-kollektion. Dessa kemiskt bevarade kliniska provexemplar tillhör The University of Texas, North Texas State Hospital, och var ursprungligen avsedda för forskningsändamål. Projektet avbröts på 1950-talet p.g.a. finansiella förvecklingar. Lyckligtvis har kollektionen kommit till föremål för förnyat intresse (magnetisk resonanstomografi). |
Cellvandringens teratologi
Cellvandring (neuronal migration (CM)) är en viktig utvecklingsprocess vars utfall är avgörande för den strukturella anläggningen av hjärnbarken (kortikogenesen). CM är följaktligen ett genetiskt programmerat förlopp [3], varigenom nyfödda icke-delbara differentierade nervceller vandrar, ofta häpnadsväckande längder [4], för att inta sina förutbestämda positioner i den omogna fosterhjärnan. I CNS, inklusive hjärnbarken, lillhjärnan, hippocampus och ryggmärgen, vandrar nervceller genom att krypa utmed s.k. radiala gliafibrer, vilka fungerar som vägledande stöttor.
Den laminära positioneringen av en nervcell korrelerar regelmässigt med dess 'födelsedag' (neurogenes), i.e. tidpunkten då en delande primitiv cell (prekursor [5]) undergår sin sista celldelning för att ge upphov till en neuron [6]. 'Mogna' celler som vandrar från den ventrikulära zonen och lämnar den reproduktiva cellcykeln på ett tidigt stadium anlägger de djupaste skikten i hjärnbarken, medan celler som lämnar cellcykeln i ett senare skede vandrar över längre avstånd för att anlägga ytligare kortikala skikt. Skiktningen av vandrande nervceller följer sålunda en 'inuti-först, utanför-sist-regel'.
Vid den karakteristiska utjämningen, eller snarare uteblivna vikningen (gyrifikationen), av hjärnbarken hänvisas man till det kliniska syndromet lissencefali. Den primära orsaken till denna NMD är att vandrande neuroner som lämnar den ventrikulära zonen fastnar i den djupliggande (subkortikala) vita substansen, bestående av bl.a. neuronal 'kopplingsvävnad' (axon) inbäddad i fett (myelin), för att på så vis aldrig nå den kortikala plattan. Detta abnorma förlopp resulterar i att den mogna hjärnbarken reduceras från sex till fyra kortikala skikt, vars invändiga neronala arrangemang förblir stört [7] (Kandel et al., 2013).
Fig. 1. Schematisk modell över den radiala cellvandringen i den utvecklande hjärnbarken (Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., 2001). |
Cellvandringens avarter
Under det kliniska paraplybegreppet NMD sorterar en familj av strukturella avvikelser (dysgena störningar):
i) Schizencefali, eller den 'kluvna hjärnan', indelas i två separata syndrom. Schizencefali typ-1 och 2 kännetecknas av abnorm kortikal anslutning mellan det ryggmärgsvätskeproducerande ependymet i ventrikelsystemet och den mjuka hjärnhinnan, vilket ger upphov till luft-, substans- eller vätskefyllda blåsor (cystor) som separerar komplementär hjärnvävnad.
ii) Porencefali är produkten av cystiska lesionsskador och vätskefyllda håligheter. Vid denna extremt ovanliga missbildning, som namngavs av Richard L. Heschl, förekommer dessutom en karakteristisk 'uppmjukning' av cerebrum (encefalomalaci). Porencefali är associerat med hög samsjuklighet, evident i symtom såsom låg muskeltonus, epilepsispektrumstörningar, ensidig förlamning och/eller cerebral pares etc.
iii) Agyri betecknar, i likhet med lissencefali, frånvaron av hjärnbarkens karakteristiska vindlingar (gyri). Observera att agyri inte skall förväxlas med silverförgiftningen argyri/argyros.
iv) Makrogyri kännetecknas av förvuxna vindlingar, vilket kan ge upphov till bl.a. kortvariga bortfall av muskeltonus till följd av atoniska anfall.
v) Polymikrogyri betecknar ett patofysiologiskt överskott (excess) av små vindlingar på hjärnans ytskikt. Spridningen av polymikrogyri kan vara heltäckande (generaliserad) eller lokal (fokal), och ges i regel en diagnostisk specifikation beroende på anatomisk-funktionell belastning, e.g. dubbelsidig (bilaterial) frontal polymikrogyri associeras med kognitiva och motoriska förseningar, tetraplegi och/eller epilepsispektrumstörning.
vi) Pachygyri är produkten av expansiva, eller 'förtjockade', vindlingar. Pachygyri är associerat med lissencefali och presenterar, i likhet med flertalet andra NMDs, med fokala, toniska, atypiska eller atoniska anfall och spasmer.
vii) Mikrogyri kännetecknas av vindlingar vars storlek är reducerad och antal är förhöjt. Även vid mikrogyri är samsjukligheten hög, vilket ofta ger en klinisk profil med sammanfallande porencefali och relaterad arhinencefali.
viii) Mikropolygyri betecknar ett patofysiologiskt överskott (excess) av förminskade vindlingar vilket associeras med utvecklingsstörning. Mikropolygyri associeras dessutom med multipel skleros och en ovanlig störning känd som Fukuyamasyndromet (FCMD). FCMD har, tillsammans med Walker-Warburgsyndromet, kopplats till FKTN-genen, lokaliserad på intervallet 9q31-33 (kromosom 9), som kodar för proteinet fuktin, vilket associeras med muskelfunktion, kortikal vävnadsformering och ögats utveckling.
ix) Neuronal heterotopi betecknar konsekvenserna av vilsekomna nervceller. Karakteristiskt för neuronal heterotopi är bl.a. förskjutningar i kortikal anläggning och dysfunktionell konnektivitet.
x) Subkortikal bandheterotopi, eller 'dubbelbarksyndromet', i regel exklusivt för kvinnor, då maskulina foster med den relaterade genmutationen (XLIS/DCX) vanligtvis avlider in utero [8] eller presenterar med mer globala NMDs. Den kliniska profilen kännetecknas vanligtvis av komplexa partiella anfall med s.k. aura, vilket kan manifesteras i subjektiva positiva symtom såsom déjà vu, jamais vu, eufori, depersonalisering, ångest och/eller visuella illusioner som förvrider spatiala proportioner (makropsi & mikropsi). Namnet 'band' kommer av den karakteristiska ansamlingen av vit substans under det kortikala barkhöljet.
xi) Agenes av hjärnbalken och/eller kranialnerverna innefattar ovanliga missbildningar som kännetecknas av fullständig (agenes) eller partiell (hypogenes) avsaknad av cerebral vävnad. Agenes tillhör i strikt mening inte de dysgena störningarna, som karakteriseras av desorganiserad vävnad, då det snarare handlar om frånvaron av organisk vävnad (därav prefixet a- = utan/inte) [9].
Kortikala kolumner
Som framgår av fig.1. ovan så vandrar nervceller i vertikal riktning, från den ventrikulära zonen till den kortikala plattan. Denna organiserande princip refereras till som den laminära skiktningen. Vad som inte behandlas i modellen är den s.k. 'kolumnära' segregeringen av nervceller, i.e. den systematiska uppdelningen av nervceller i skilda vävnadssektioner, eller -block, vars avgränsning baseras på cellgruppernas receptiva fält, i.e. nervcellernas korresponderande sensoriska kanaler (e.g. kortikala pyramidalceller i kolumn-X i den primära somatosensoriska hjärnbarken korresponderar med perifera känselreceptorer i kolumn-Y i underarmen). Den snart 60 år gamla idén om kortikala kolumner (Mountcastle et al., 1955) har avfärdats som förenklad (då diskret segregation motsäger principen om distribuerade nätverk), vag och otillräcklig i ljuset av den kortikala organisationens svindlande komplexitet (Swindale, 1990; Purves, Riddle & LaMantia, 1992).
Ett annat viktigt förbehåll har varit frånvaron av ett genetiskt program för den kolumnära anläggningen - "no genetic mechanism has been deciphered that designates how to construct the column" (Horton & Adams, 2005).
För fyra dagar sedan (2013-09-18) publicerades en studie av belgiska forskare i tidskriften Neuron:
Ephrin-B1 Controls the Columnar Distribution of Cortical Pyramidal Neurons by Restricting Their Tangential Migration (Dimidschstein et al., 2013). Dimidschstein m.fl. (2013) understryker att pyramidalceller inte enbart undergår vertikal radial vandring utan också horisontell, eller 'tangentiell', spridning. Denna process möjliggörs genom att omogna neuroner, predestinerade att krypa upp till den kortikala plattan, undergår en tillfällig förvandling, där de växlar från s.k. bipoär till multipoär morfologisk skepnad. Denna multipolära profil ger i sin tur upphov till förgreningar, s.k. nervprocesser, (dendriter), som löper i lateral riktning - ett utvecklingsförlopp skilt från den radiala cellvandringen.
Efrin är en proteinfamilj som fungerar som små receptorspecifika bindmolekyler, kallade ligand, vilka utlöser kemiska signaler i mottagande celler (graderade postsynaptiska potentialer). Efrinfaktorer och dess parade efrinreceptorer (Ephs) har tidigare implicerats i bl.a. vägledning av nervutskott, nybilding av nervceller och anpassning av cellreaktivitet (synaptisk plasticitet), i.e. centrala strukturella och funktionella utvecklingsförlopp. Dessa ligand/receptor-par indelas i två distinkta underfamiljer, behändigt nog kallade efrin-A/EphA respektive efrin-B/EphB. Vanligtvis opererar efriner som konventionella enkelriktade ligand genom att propagera s.k. forward signaling, men de har även den unika förmågan att överta rollen som Ephs gentemot parade Ephs, vilket anlägger grunden för dubbelriktad cell-till-cell-kommunikation.
För fyra år sedan redogjorde Torii, Hashimoto-Torii, Levitt & Rakic (2009) för hur enkelriktad efrin-A/EphA-signalering kontrollerar lateral fördelning av pyramidalceller genom att stimulera dess tangentiella förening under cellvandringen. Nyligen postulerades även att efrin-Bs har förmågan att reglera och kontrollera nervutskottens övre (apikala) vidhäftning, celldifferentiering, reelinsignalering och Cajal-Retzius-cellernas migration (Arvanitis et al., 2013; Sentürk et al., 2013; Villar-Cervino et al., 2013).
Ett annat viktigt förbehåll har varit frånvaron av ett genetiskt program för den kolumnära anläggningen - "no genetic mechanism has been deciphered that designates how to construct the column" (Horton & Adams, 2005).
För fyra dagar sedan (2013-09-18) publicerades en studie av belgiska forskare i tidskriften Neuron:
Ephrin-B1 Controls the Columnar Distribution of Cortical Pyramidal Neurons by Restricting Their Tangential Migration (Dimidschstein et al., 2013). Dimidschstein m.fl. (2013) understryker att pyramidalceller inte enbart undergår vertikal radial vandring utan också horisontell, eller 'tangentiell', spridning. Denna process möjliggörs genom att omogna neuroner, predestinerade att krypa upp till den kortikala plattan, undergår en tillfällig förvandling, där de växlar från s.k. bipoär till multipoär morfologisk skepnad. Denna multipolära profil ger i sin tur upphov till förgreningar, s.k. nervprocesser, (dendriter), som löper i lateral riktning - ett utvecklingsförlopp skilt från den radiala cellvandringen.
Efrin är en proteinfamilj som fungerar som små receptorspecifika bindmolekyler, kallade ligand, vilka utlöser kemiska signaler i mottagande celler (graderade postsynaptiska potentialer). Efrinfaktorer och dess parade efrinreceptorer (Ephs) har tidigare implicerats i bl.a. vägledning av nervutskott, nybilding av nervceller och anpassning av cellreaktivitet (synaptisk plasticitet), i.e. centrala strukturella och funktionella utvecklingsförlopp. Dessa ligand/receptor-par indelas i två distinkta underfamiljer, behändigt nog kallade efrin-A/EphA respektive efrin-B/EphB. Vanligtvis opererar efriner som konventionella enkelriktade ligand genom att propagera s.k. forward signaling, men de har även den unika förmågan att överta rollen som Ephs gentemot parade Ephs, vilket anlägger grunden för dubbelriktad cell-till-cell-kommunikation.
För fyra år sedan redogjorde Torii, Hashimoto-Torii, Levitt & Rakic (2009) för hur enkelriktad efrin-A/EphA-signalering kontrollerar lateral fördelning av pyramidalceller genom att stimulera dess tangentiella förening under cellvandringen. Nyligen postulerades även att efrin-Bs har förmågan att reglera och kontrollera nervutskottens övre (apikala) vidhäftning, celldifferentiering, reelinsignalering och Cajal-Retzius-cellernas migration (Arvanitis et al., 2013; Sentürk et al., 2013; Villar-Cervino et al., 2013).
Nu presenterar Dimidschstein m.fl. (2013) en ny efrin-B1-mekanism utgående från en experimentell djurmodell med levande musembryon (in vivo): dubbelriktad, eller snarare omvänd, efrin-B1-signalering är ett nyckelreglage för den laterala fördelningen av vandrande pyramidalceller; detta genom efrin-B1s hämmande inverkan på tangentiell migration av pyramidalceller i dess tillfälliga multipolära tillstånd. Det konkluderas vidare att denna efrin-B1-beroende process medieras av effektormolekylen P-Rex1.
2. Adam Voorhes, som har sin namne i den fiktiva massmördaren Jason Voorhees från den amerikanska skräck-franchisen Fredagen den 13:e, har bl.a. gjort sig känd för sina oroväckande och provokativa verk. Voorhes ab inito självbiografi, vilken osökt för mina tankar till den litterära minimalismen hos Chuck Palahniuk eller Charles Bukowski, sammanfattas enligt följande: "I was born somewhere, and then grew up. Along the way I went to a prestigious college where I learned about important things. Like student loans. Then I lived in different cities and worked for different important people. Then I ended up where I am now. And this is where I do stuff. I've won a bunch of important and/or impressive awards for some of that stuff. I hope to continue doing stuff for sometime now".
3. Slutsatsen att CM representerar ett genetiskt bestämt utvecklingsprogram dras utifrån det faktum att den intrauterina miljön saknar många av de externa kanaler, i.e. influenser utifrån, som inverkar på den långt mer komplexa och oöverskådliga postnatala ontogenesen (fenotyp = genetik + epigenetik + GxE-interaktioner); dock skall det understrykas att teratogena influenser, e.g. etanol, nikotin eller toxoplasmos, kan inverka på fosterutvecklingen.
4. För att forma det cerebrala ytskiktet av grå massa, i.e. hjärnbarken, behöver kortikala neuroner vandra ett antal millimeter från den ventrikulära zonen i det vätskefyllda hålrummet (ventrikelsystemet) till den mjuka hjärnhinnan (pia mater) i det expanderande neuralröret (Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., 2001).
5. Differentieringen från en progenitorcell (prekursor) till en kortikal neuron följer regelmässigt sekvensen stamcell→neuroepitelcell→intermediär progenitorcell→migrerande neuron→pyramidalcell (kortikal neuron). Neuroepitelceller, vilka hänförs till klassen neurala stamceller , är även föregångaren till de radiala gliacellerna (gliogenes), vars funktion är att guida vandrande postmitotiska neuroner (Poduri, Evrony, Cai & Walsh, 2013).
6. Dessa 'mogna', icke-delbara nervceller kallas postmitotiska (efter- mitos), då de förlorar sin cellpotens och förmåga att reproducera genom nukleär delning. Postmitotiska celler kallas även 'terminalt differentierade'.
7. De funktionella, och alltid permanenta/kroniska, störningar som associeras med lissencefali innefattar bl.a. behandlingsresistent epilepsi och/eller svår psykisk utvecklingsstörning (retardatio mentalis gravis (ICD-10-SE:F72)) eller grav psykisk utvecklingsstörning (retardatio mentalis profunda (ICD-10-SE:F73)).
8. Subkortikal bandheterotropi är, i likhet med bl.a. Retts syndom, en s.k. X-relaterad utvecklingsstörning. Kromosom X-relaterade genetiska mutationer är särskilt belastande för maskulina foster, då saknar den "genetiska reservoar" som feminina foster har i sin extra X-kromosom.
9. Ett ovanligt intressant fall av agenes rapporterades i en neuropsykologisk fallstudie av Davies-Thompson, Scheel, Lanyon & Barton (2013). Här informeras vi om hur en patient född med achiasma, i.e. obefintlig synnervskorsning, kompenserar för defekten genom att omdirigera det visuella informationsflödet genom intermediära och högre hierarkiska system. Det konkluderas att den funktionella omorganisationen av den primära visuella hjärnbarken (V1) i detta fall är konsistent med Roger Wolcott Sperry's hypotes om kemisk markering och dirigering av afferenta nervfibrer.