Moelcular Embryology

8/18/2019 Moelcular Embryology

1/65

Embryologi Jean-Luc Boulland(Joel C. Glover)Avd for FysiologiUniv i Oslo


2/65

Hvorfor studerer vi embryologi?

1) Gir en bedre forståelse av human anatomi

2) Gir klare indikasjoner på evolusjonært slektskap

3) En rekke patologiske tilstander skyldes utviklingsfeil

4) Nye diagnostiske og terapeutiske metoder på vei inn iklinikken


3/65


4/65

Forelesningsplan

Viktige poeng jeg ikke skal snakke om

•Gametogenese: meiose

• Befruktningen

• Stamceller: ESC, SSC, IPSC, potens

Fra zygot til embryon

• Deling: dannelse av en ball med celler• Implantering og dannelse av ekstraembryonalt vev

• Gastrulering: celler flytter seg og danner primærvev

• Nevrulering: dannelse av nevralrøret

• Nevrallister, migrasjon

Regionalisering: eksempel SNS

• A-P regionalisering

• D-V regionalisering


5/65

Mesteparten av kunnskapen iembryologi er fra dyrestudier


6/65

Forelesningsplan



• Befruktningen











7/65

DELING – fra zygoten til blastocyst


8/65

fra Carlson, 3. utg.

ESC


9/65

2 klinisk viktige begrep knyttet til preimplanteringsstadier:

• In vitro fertilisering

• Embryonale stamceller

Trophoblast

Inner cell mass

ESC

Blastocoele

Blastocyst: En ball med et hull


10/65

http://www.embryology.ch/anglais/evorimplantation/quizvorimp01.html


11/65

In vitro fertilisering - typisk fremgangsmåte fra Carlson, 3. utg.


12/65fra Carlson, 3. utg.

Polar body

Pronuclei

Sperm cells

Sperm cells Blastomere

Blastomere

Blastocyst

Zona pellucida


13/65fra Carlson, 3. utg.

Polar body

Pronuclei

Sperm cells

Sperm cells Blastomere

Blastomere

Blastocyst

Zona pellucida


14/65

IMPLANTERING OG DANNELSE AV EKSTRAEMBRYONALT

VEV


15/65

Epiblast(pseudostratified epitel)

Hypoblast (epitel)

Cytotrophoblast

Syncytiotrophoblast

VentralDorsal

• Før implantasjon, dannelse av 2 cellelag i embryoblasten:

Epiblast + Hypoblast (= primitive endoderm) => embryonal plate

• Kontakt med endometrium: proliferasjon av trophoblast, implantasjon

• D-V aksen

Fra Larsen, Human Embryology


16/65


•

Samling av væsken i epiblast: amnionhule • Noen epiblaster (flate celler) utvikler seg til amnioblaster =>

amnionmembran

• Syncytiotrophoblaster mister plasmamembran for å lage et

syncytium

Amnionhule (=aminotic cavity)


17/65


• Embryo er helt implantert

• Amnionhule ekspanderer

• Proliferasjon og migrasjon av hypoblaster danner Heusers membran

• Syncytiotrophoblast prolifererer, omslutter embryo

• Noen hulrom dannes i syncytiotrophoblasten

Amnioblaster

(flat celler)


18/65


Ekstraembryonal

mesoderm

• Celler fra hypoblast fyller opp området mellom Heusers membran og

cytotrophoblast => ekstraembryonal mesoderm

• Trophoblasthulrom satt sammen med morens blodåre: anastomose


19/65

• Celler fra hypoblast fyller opp området mellom Heusers membran og

cytotrophoblast => ekstraembryonal mesoderm

• Trophoblasthulrom satt sammen med morens blodåre: anastomose

• Ekstraembryonal mesoderm vokser og omslutter også amnionhulen.


20/65

Væsken samles og danner et

nytt hulrom i ekstraembryonal

mesoderm. Den heter

chorionhulen.


21/65

D. Den andre bølgen av

proliferasjon og migrasjon

fra hypoblasten øker

plommesekkens størrelse.

E-F. Plommesekken deler

seg. Definitiv plommesekk

er dannet mens den

primære degenerer.D

E F


22/65

Ventral

DorsalChorionic cavity

Amniotic cavity Yolk sac


Embryonalplaten henger i chorionhulen, festet med en stilk

av ekstraembryonal mesoderm.


23/65

Embryonale membraner og sekker

• Chorion: konvolutt

• Amnion: embryonal pose/sekk• Plomme/Yolk: ernæring

• Allantoid: søppel


24/65

GASTRULERING - dannelse av de 3 kimlagene


25/65


• Embryonalplaten har en oval form

• Dannelse av en midtstilt linje fra caudal side av

epiblasten: primitivstrek

• Primitivstrek: Primitive pit, node, groove

• Definerer kroppens akser


26/65

B

Epiblastceller utvikles tilmesodermceller (EMT: epithelial-to-

mesenchymal transformation)

A

• Ingression/invaginasjon• Epiblastceller tar plassen til

hypoblastceller => endoderm


Dannelse av de 3 kimlagene: Ectoderm, Mesoderm og Endoderm


27/65

Migrasjonsruter for

mesoderm

Cranial: notochord

Lateral: segmentering(somittene)



28/65

• Notochord er et tykt rør som dannes i cranial mesoderm.

• Dannelse av notochord er kompleks prosess som skjer i

flere trinn


29/65

Mesodermlaget blir til (bl.a.) chorda dorsalis (“notochord”) ved

midtlinjen og somittene mer lateralt

Mesenchym-begrepet: celler med irregulær form, løst bundet

sammen, kan migrere mellom epitelceller


30/65


Caudal Cranial

Somittene:• dermatom

• myotom

• sclerotom

somitt

somitt

notochord

l h f k


31/65

Gastrulering hos frosk


32/65


Dannelse av nevralplaten

Fortykning av ektoderm rostralt til primitive node


33/65

Nevrulering - dannelse av nevralrøret


34/65

Nevrulering: Nevralrøret dannes fra nevralplaten

F j


35/65

Nevralplate

Notochord

Mesoderm

Notochord

Nevral fold

Notochord

Nevralrør Ectoderm

Fusjon av

nevralplaten


36/65


nevralrør

Caudal Cranial

nevralrør


37/65

Nevrallist dannes fra nevralrøret og gir opphav til mange typer celler.

“Ectomesenchym”-begrepet.

• Nevrallistceller transformeres til

mesodermceller• (EMT: epithelial-to-mesynchymal

transformation)

• Migrasjon


38/65


39/65


40/65

Forelesningsplan



• Befruktningen











41/65

Regionalisering : Antero-posterior (A-P) akse


42/65


43/65


44/65


45/65


46/65

Såkalte “Hox” gener spiller en viktig rolle i bestemmelsen av

ulike hjernedeler, særlig hjernestammen og ryggmargen


47/65

Hox-gener

Hox-gener koder for transkripsjonsfaktorer som spiller en

overordnet rolle i styringen av genetiske program sombestemmer hva celler differensierer seg til. De utøver denne

rollen ved å regulere ekspresjonen av andre proteiner, særlig

andre transkripsjonsfaktorer, slik at et sett med gener skrues på.

De ble oppdaget hos bananfluen, hvor mutasjoner i Hox-genergir såkalte “homeotiske transformasjoner” av en kroppsdel til

en annen.

I hjernestammen og ryggmargen er de med på å bestemme

hva ulike segmenter gir opphav til når det gjelder nervecelletyper

og trolig funksjonelle nervecellekretser.

For en artig diskusjon av Hox-genenes betydning for fosterutvikling, se

http://scienceblogs.com/pharyngula/2007/09/17/the-hox-code/

Homeotiske mutasjoner hos bananfluen


48/65


En mutasjon av homeotic selector gener resulterer i transformasjon av en kroppsdel

Antennapedia



49/65

Normal flue Bithorax mutant


En mutasjon av homeotic selector gener resulterer i transformasjon av en kroppsdel

A-P regionalisering i hjernestammen og ryggmargen: Hox-gener og


50/65

A-vitamin

Hox-gen ekspresjon styres i stor grad av gradienter av retinsyre

Første somitt

Eff kt ti å A P i li i


51/65

Effekt av retinsyre på A-P regionalisering:

Teratogenese og potensial for subtile defekter

Retinsyre-eksponering er teratogen ved

høye doser og tidlige stadier, og har mer subtile

effekter ved lavere doser og på senere stadier.


52/65

Syntese av retinsyre i somittene

etablerer en diffusjonsgradient fra

ryggmargen mot hjernen

Berggren et al (1999) Dev Biol

Retinal Aldehyde dehydrogenase 2,

enzym for retinsyre syntese

Retinsyrereseptorer er ligand-aktiverte transkripsjonsfaktorer (hører til


53/65

y p g p j (

familien av hormonreseptor DNA-bindende proteiner). De binder til

spesifikke, korte DNA-elementer som bidrar til regulering av en rekke gener,

bl.a. Hox-gener.

Se http://8e.devbio.com/article.php?ch=5&id=39 for en god gjennomgang av ulike typer

transkripsjonsfaktorer!

RXRalpha homodimer

Crbp: Cellular retinol-binding protein

Rodh: Retinol dehydrogenaseRaldh: Retinaldehyde dehydrogenaseCrabp: Cellular retinoic acid-binding proteinRa: Retinoic acidRAR: Retinoic acid receptorRXR: Retinoic X receptor

http://8e.devbio.com/article.php?ch=5&id=39http://8e.devbio.com/article.php?ch=5&id=39


54/65

Nevralrørsdefekt (eks. anencefali) – 1/1000 levende fødsler(forårsakes blant annet av medisiner som inneholder 13-cis retinsyre)

REGIONALISERING AV FORDØYELSESKANALEN


55/65

Ø


56/65

Regionalisering i tverrplanet - dorsoventral (D-V) akse


57/65

Signaler fra flere omkringliggende strukturer virker inn på regionalisering i tverrplan

(N = notochord, S = somitt, NT = nevralrør)


58/65

“Floor plate” - en viktig kilde (sammen med notochord) for “sonic hedgehog”

progenitorceller

nerveceller


59/65


60/65

shh sonic hedgehog


61/65

shh

Sonic hedgehog diffunderer og danner en gradient langs progenitorceller i nevralrøret


62/65

Sonic hedgehog-gradienten omdannes til trinnvis genekspresjon hos progenitorceller


63/65

S ifikk b l j i i k f


64/65

Spesifikke subpopulasjoner av postmitotiske nevroner stammer fra

hver D-V progenitordomene

Goulding M et al 2002


65/65

AVMYSTIFISERING AV EMBRYOLOGIEN

1) Celler kan bevege seg over lange avstander

2) Ektoderm og endoderm blir hovedsaklig topologisk omformet

3) Induktive interaksjoner

Documents

Moelcular Embryology