Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

International neurological journal №6 (108), 2019

Back to issue

Morphofunctional peculiarities of brain development and circulatory system in ontogenesis

Authors: Знаменська Т.К. (1), Мартинюк В.Ю. (2), Швейкіна В.Б. (1)
1 - ДУ «Інститут педіатрії, акушерства і гінекології НАМН України імені академіка О.М. Лук’янової», м. Київ, Україна
2 - Національна медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика МОЗ України, м. Київ

Categories: Neurology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Стаття присвячена актуальній проблемі неонатології і дитячої неврології, зокрема перинатальної неврології — морфофункціональним особливостям розвитку головного мозку в онтогенезі. Наведено формування патології нервової системи у новонароджених з урахуванням дії шкідливих чинників. При систематизації вроджених порушень розвитку велике значення надається часу ушкодження, а також характеру дії, що ушкоджує. При дії шкідливих чинників на 23–28-й день внутрішньоутробного розвитку (дорзальна індукція), коли відбувається утворення нервової пластинки і відособлення головного і спинного мозку, виникають такі грубі вади розвитку, як аненцефалія, енцефалоцеле, менінгомієлоцеле. При терміні дії на 30–32-й день гестації (вентральна індукція), коли відособляється передній мозок, нюхові цибулини, мозкові гемісфери, бічні шлуночки і базальні ганглії, виникає голопрозенцефалія. При терміні гестації 45 днів — 5 місяців внутрішньоутробного розвитку (проліферація нейронів), коли відбувається клітинний мітоз і подальший розвиток тканин мозку, формується істинна мікро- і макроцефалія. При дії шкідливих чинників на 5-му місяці гестації (пік клітинної міграції) внаслідок змін міграції нейронів у певні зони мозку (наприклад, кору головного мозку) можливе виникнення таких порушень розвитку мозку, як пахігірія, мікрогірія, полімікрогірія, гетеротопія. При терміні дії 6–9 місяців внутрішньоутробного розвитку (стадія організації), коли відбувається пошарове розташування кіркових нейронів, формування синаптичних контактів, гліальна проліферація і диференціація, виникають такі порушення, як розлади клітинного метаболізму, порушення або затримка мієлінізації, що в подальшому можуть призвести до наслідків органічного ураження головного мозку, а також до таких станів, коли мозок не здатний перенести природне навантаження, пов’язане з актом пологів, а саме до зриву кардіореспіраторної та метаболічної адаптації. В огляді літератури висвітлено основні питання нейрогенезу, гліогенезу, формування гематоенцефалічного бар’єра та системи васкуляризації на різних етапах розвитку плода. Дія патогенних чинників на різних етапах розвитку головного мозку призводить до особливостей: міграції та диференціації клітинних елементів, синаптогенезу і мієлінізації, порушень судинної архітектоніки і регуляції мозкового кровообігу, стану лікворної системи і гематоенцефалічного бар’єра, що визначає в кінцевому підсумку своєрідність морфологічних особливостей ураження центральної нервової системи (ЦНС) та клінічну різноманітність неврологічної симптоматики у новонароджених дітей, зокрема недоношених. Практичне значення вищевказаних особливостей розвитку головного мозку в онтогенезі полягає в оцінці характеру морфофункціональних змін у ЦНС новонароджених дітей, що дозволяє своєчасно визначати тактику лікування наслідків.

Статья посвящена актуальной проблеме неонатологии и детской неврологии, а именно перинатальной неврологии — морфофункциональным особенностям развития головного мозга в онтогенезе. Представлено формирование патологии нервной системы у новорожденных с учетом воздействия вредных факторов. При систематизации врожденных пороков развития большое значение придается времени повреждения, а также характеру повреждения. При воздействии вредных факторов на 23–28-й день внутриутробного развития (дорзальная индукция), когда происходит образование нервной пластинки и обособление головного и спинного мозга, возникают такие грубые пороки развития, как анэнцефалия, энцефалоцеле, менингомиелоцеле. При времени воздействия на 30–32-й день гестации (вентральная индукция), когда обособляется передний мозг, обонятельные луковицы, мозговые гемисферы, боковые желудочки и базальные ганглии, возникает голопрозэнцефалия. При времени воздействия 45 дней — 5 месяцев внутриутробного развития (пролиферация нейронов), когда происходит клеточный митоз и последующее развитие тканей мозга, формируется истинная микро- и макроцефалия. Под действием вредных факторов на 5-м месяце гестации (пик клеточной миграции), в результате нарушения миграции нейронов в определенные зоны мозга (например, кору головного мозга) могут возникать такие нарушения развития мозга, как пахигирия, микрогирия, полимикрогирия, гетеротопия. При времени воздействия 6–9 месяцев внутриутробного развития (стадия организации), когда происходит послойное размещение корковых нейронов, формирование синаптических контактов, глиальная пролиферация и дифференцировка, возникают такие изменения, как нарушения клеточного метаболизма, нарушения или задержка миелинизации, которые в дальнейшем могут привести к последствиям органического поражения мозга, а также к таким состояниям, когда мозг не может перенести естественную нагрузку, связанную с родами, а именно к срыву кардиореспираторной и метаболической адаптации. В обзоре литературы освещены основные вопросы нейрогенеза, глиогенеза, формирование гематоэнцефалического барьера и системы васкуляризации на разных этапах развития плода. Действие патологических факторов на разных этапах развития головного мозга приводит к особенностям: миграции и дифференцировки клеточных элементов, синаптогенеза и миелинизации, нарушений сосудистой архитектоники и регуляции мозгового кровообращения, состояния ликворной системы и гематоэнцефалического барьера, что в конечном счете определяет своеобразие морфологических изменений поражения центральной нервной системы (ЦНС) и клиническое разнообразие неврологической симптоматики у новорожденных детей, в том числе недоношенных. Практическое значение вышеозначенных особенностей развития головного мозга в онтогенезе заключается в оценке характера морфофункциональных изменений в ЦНС у новорожденных детей, что позволяет своевременно определять тактику лечения последствий.

The article deals with the current problem of neonatology and pediatric neurology, in particular perinatal neurology, — morphofunctional peculiarities of brain development in ontogenesis. The formation of nervous system defects in a newborn is presented, with harmful features taken into account. In the process of systematization of congenital birth defects, much attention is paid to the timing, the period and the nature of damage. Under the influence of harmful factors, on day 23–28 of intrauterine development (dorsal induction) when neural plate is forming with separation of cerebrum and spinal cord, severe developmental defects occur, such as anencephaly, encephalocele, meningomyelocele. On 30–32 days of gestation (ventral induction), when the front brain, olfactory bulbs, brain hemispheres, lateral ventricles and basal ganglia are separated, holoprosencephaly appears. In the terms of 45 days — 5 months of gestation (neuron proliferation) when cellular mitosis takes place and the further brain tissue development is in progress, true micro- and macrocephaly forms. Under the action of harmful factors on 5th month of gestation (the peak of cell migration) due to changes of neuron migrations into certain zones of the brain (i.e., cerebral cortex), the appearance of the following brain disorders is possible as pachygyria, microgyria, polymicrogyria, heterotrophy. In 6–9 months of prenatal development (organizational stage) when the layer-by-layer location of cortex neurons, the formation of synaptic contacts, glial proliferation and differentiation takes place, such dysfunctions as cell metabolism disorders, dysfunction or delay of myelination occur, which in future could lead to the consequences of organic brain damage and to the states when the brain is not able to handle natural load associated with delivery itself, namely the failure of cardiorespiratory and metabolic adaptation. Essential questions of neurogenesis, gliogenesis, blood-brain barrier and blood vascularization system formation on different stages of foetus development are being discussed in the literature review. Pathogenic factors on different stages of brain development lead to the following peculiarities: migration and differentiation of cell elements, synaptogenesis and myelinization, disturbances of vascular architectonics and cerebral circulation, the state of liquor system and the formation of blood-brain barrier — it defines, as a result, the peculiarities of morphological features of damage to the central nervous system and clinical variety of neurological symptoms in newborns, particularly in preterm babies. Practical significance of the above-mentioned features of brain development in ontogenesis lies in the evaluation of the nature of morphofunctional changes in the central nervous system of newborns, which allows us to diagnose them timely and define treatment plan to avoid negative consequences.


Keywords

головний мозок, новонароджений, морфофункціональні особливості, онтогенез; огляд

головной мозг; новорожденный; морфофункциональные особенности; онтогенез; обзор

brain; newborn; morphofunctional peculiarities; ontogenesis; review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

1. Антипкін Ю.Г., Кирилова Л.Г., Авраменко Т.В., Шевчен–ко О.А. Вроджені вади розвитку ЦНС: сучасний стан проблеми, клініко–неврологічні особливості і питання оптимізації пренатальної діагностики. Журнал Національної академії медичних наук України. 2015. № 2(21). С. 201–214.

2. Барашнев Ю.И. Перинатальная неврология. Москва: Триада–Х, 2001. 638 с.

3. Гомазков О.А. Нейротрофическая регуляция и стволовые клетки мозга. Москва: ИКАР, 2006. 332 с.

4. Евтушенко С.К. и соавт. Неврология раннего детского возраста. Киев: Издательский дом «Заславский», 2016. 288 с.

5. Жукова Т.П. Развитие сосудистой системы мозга и патогенез отдаленных последствий гипоксического поражения мозга во внутриутробном периоде. Автореф. дис... д–ра. биол. наук: 03.00.13. Москва, 1972.

6. Знаменська Т.К. Нікуліна Л.І., Руденко Н.Г., Воробйо–ва О.В. Аналіз роботи перинатальних центрів у виходжуванні передчасно народжених дітей в Україні. Неонатологія, хірургія та перинатальна медицина. 2017. Т. VII, № 2(23). С. 5–11.

7. Знаменська Т.К., Воробйова О.В., Дубініна Т.Ю. Стратегічні напрямки реконструкції системи охорони здоров’я новонароджених та дітей України. Соціальна педіатрія та реабілітологія. 2018. № 1–2(13–14). С. 7–14.

8. Кирилова Л.Г., Мартиненко Я.А. Сучасні аспекти патогенезу ураження головного мозку в дітей, котрі народилися з екстремально низькою масою тіла. Перинатологія і педіатрія. 2015. № 4. С. 64–68.

9. Клосовский Б.Н. Проблема развития мозга и влияния на него вредных факторов. Москва: Медгиз, 1960. 236 с.

10. Лекоев Г.З. Цикл лекций по частной и общей патологической анатомии. Монография. Владикавказ: Северо–Осетинская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, 2010. 528 с.

11. Максимова Е.В. Онтогенез коры больших полушарий. Москва: Наука, 1990. 184 с.

12. Мартинюк В.Ю. Основи соціальної педіатрії. Київ: ФОП Верес О.І., 2016. Т. 1. 479 с.

13. Моісеєнко Р.О., Гойда Н.Г., Дудіна О.О. Дитяча інвалідність та питання розбудови системи медико–соціальної реабілітації дітей в Україні. Соціальна педіатрія та реабілітологія. 2018. № 3–4(15–16). С. 10–19.

14. Москаленко Ю.Е., Хилько В.А. Принципы изучения головного мозга человека. Ленинград: Наука, 1984. 70 с.

15. Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу. Пер. с англ. Изд. 4–е. Москва: ЛИБРОКОМ, 2017. 672 с.

16. Савельева Г.М., Кулаков В.І. Акушерство. Москва: Медицина, 2000. Т. 2. 816 с.

17. Саркисов С.А. Развитие мозга ребенка. Москва: Медицина, 1965. 396 с.

18. Adams D.F., Ment L.R. and Vohr В. Antenatal therapies and the developing brain. Semin. Neonatol. 2001. Vol. 6. P. 173–183.

19. Armati Patricia, Mathey Emily. The Biology of Oligodendrocytes. Cambridge University Press. 2010. 304 p.

20. Barr M.L. The human nervous system: an anatomic viewpoint. 3rd ed. Harpers Row. Hagerstown. 1979. 448 p.

21. Bodensteiner J.B., Johnsen S.D. Cerebellar injury in the extremely premature infant: .newly recognized but relatively common outcome. Child. Neurol. 2005. Vol. 20. P. 39–142.

22. Brocklehurst G. The development of the human cerebrospinal fluid pathway with particular reference to the roof of the fourth ventricle. J. of Anatomy. 1969. Vol. 105. P. 467–475.

23. Casper K.B., McCarthy K.D. GFAP–positive progenitor cells produce neurons and oligodendrocytes throughout the CNS. Mol. Cell. Neurosci. 2006. Vol. 31. P. 676–684.

24. Cooper E.R.A. The development of the thalamus. Acta Anatomica. 1950. Vol. 9. P. 201–226.

25. De Azevedo L.C., Pallet C., Moura–Neto V., Daumas–Duport C., Hedin Pereira C., Lent R. Cortical radial glial cells in human fetuses: depth–correlated transformation into astrocytes. J. Neurobiol. 2003. Vol. 55. P. 288–298.

26. Deber C.M., Reynolds S.J. Central nervous system myelin: structure, function, and pathology. Clin. Biochem. 1991. Vol. 24(2). P. 113–34.

27. Elchalal U., Yagel S., Gomori J.M. et al. Fetal intracranial hemorrhage (fetal stroke): does grade mater? Ultrasound Obstet. Gynecol. 2005. Vol. 26. P. 233–243.

28. El–Khoury N., Braun A., Hu F. et al. Astrocyte end–feet in germinal matrix, cerebral cortex, and white matter in developing infants. Pediatr. Res. 2006. Vol. 59. P. 673–679.

29. Friede R.L. Dating the development of human cerebellum. Acta Neuropathologica (Berlin). 1973. Vol. 23. P. 48–58.

30. Fukui K., Morioka T., Nishio S. et al. Fetal germinal matrix and intraventricular haemorrhage diagnosed by MRI. Neuroradiology. 2001. Vol. 43. P. 68–72.

31. Gilles F.H., Shankle W., Dooling E.C. Myelinated tracts: Growth patterns. The developing human brain. Growth and epidemiologic neuropathology. Wright, Boston. 1983. P. 117–183.

32. Greisen G. Autoregulation of cerebral blood Cbw in newborn babies. Early Human Dev. 2005. Vol. 81. P. 423–28.

33. Gotz M., Huttner W.B. The cell biology of neurogenesis. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2005. Vol. 6(10). P. 777–788.

34. Hamilton W., Mossman H.W. Hamilton, Boyd and Mossman’s human embryology: prenatal development of form and function. 4 th ed. Heffer, Cambridge. 1972. 646 p.

35. Herrmann M., Ehrenreich H. Brain derived proteins as mar–kers of acute stroke: their relation to pathophysiology, outcome prediction and neuroprotective drug monitoring. Restor. Neurol. Neurosci. 2003. Vol. 21. P. 177–190.

36. Horsch S., Kutz P., Roll С. Late germinal matrix hemorrhage–like lesions in very preterm infants. J. Child. Neurol. 2010. Vol. 25(7). P. 809–14.

37. Tyson J.E., Parikh N.A., Langer J., Green C., Higgins R.D. Intensive care for extreme prematurity — moving beyond gestational age. N. Eng. J. Med. 2008. Vol. 358(16). P. 1672–1681.

38. Kehrer M., Blumenstock G., Ehehalt S. et al. Development of cerebral blood flow volume in preterm neonates during the first two weeks of life. Pediatr. Res. 2005. Vol. 58. P. 927–930.

39. Lagercrantz H., Hanson M., Evrard P., Rodeck C. The newborn brain: neuroscience and clinical applications. Cambridge University Press. 2002. 538 p.

40. Larroche J.C., Houcine O. Le neo–cortex chez 1 embryon et le foetus humain. Apport du microscope electronique et du Goldi. Reproduction, Nutrition, Developpement. 1982. Vol. 22. P. 163–170.

41. Levene M.I., Chervenak F.A. Fetal and Neonatal Neurology and Neurosurgery. Elsevier Health Sciences. 2009. 921 p.

42. Marin–Padilla M. Structural organization of the human cerebral cortex prior to the appearance of the cortical plate. Anatomy and Embryology. 1983. Vol. 168. P. 21–40.

43. Paredes M.F., James D., Gil–Perotin S. et al. Extensive migration of young neurons into the infant human frontal lobe. Science. 2016. Vol. 354(6308). aaf7073.

44. Patra K., Wilson–Costello D. and Taylor H.G. Grades I–II intraventricular hemorhage in extremely low birth weight infants: effects on neurodevelopment. J. Pediatr. 2006. Vol.  149. P. 169–173.

45. Perlman J.M. Neurology: neonatology questions and controversies. Saunders, Elsevier. 2008. 288 p.

46. Stevenson David Kendal, Benitz William E. Fetal and neonatal brain injury: mechanisms, management, and the risks of practice. Cambridge University Press. 2003. 907 p.

47. Verkhratsky A., Butt A. Glial neurobiology: a textbook. John Wiley & Sons Ltd. England. 2007. 209 p.

48. Volpe J.J. Neurology of the newborn. 5th ed. Saunders Elsevier. 2008. 1120 p.


Back to issue