A gerinc és a törzs embryonális fejlődése Dr. Nagy Nándor Semmelweis Egyetem, Általános Orvostudományi Kar, Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Intézet, Budapest Axiális mesoderma, gerinchúr, somita, sclerotom, HOX 22-napos humán embryo

Spina bifida occulta 1:1000 Achondroplasia (FGFR3 gén mutációja) 1:25.000

A mezoderma cranio-caudalis tagozódása (szegmentálódás) fejmezoderma (nem szegmentálódik) szomiták (szegmentált paraaxiális mezoderma) (először) szomitomerek még nem szegmentált mezoderma

-őscsigolyák (szomita) -szelvényezettség -őscsigolyák (szomita) 20. nap- jelenik meg az első pár szomita 5. hét 42-44 pár szomita

Hairy és FGF8 gének: az új szomiták képződésben játszanak szerepet

A somiták további differenciálódása (somitogenesis) szegmentlemez cranio-caudalis irány felületi ektoderma küld szignált mesenchymo-epithelialis transzformáció paraxis transzkripciós faktor ősszelvények (somita) a középső csíralemezből (mezodermából) alakulnak ki és a velőcső két oldalán helyezkednek el. segmentalis szövetblokkokra tagozódik 5 occipitalis 7 cervicalis 12 thoracalis 5 lumbalis 5 sacralis 8-10 coccygealis

Szomita és a környező szövetek Ektoderma velőcső NT-3 Wnt3a Wnt BMP4 Növekedési faktorok: -kis távolságra diffúzió révén terjedő, fehérjetermészetű molekulák -embrionális fejlődés során a sejtek determinációját, proliferációját és a differenciálódást szabályozzák -transzkripciós fehérjéket szabályoznak szomita Shh Oldallemez mesoderma Chorda dorsalis

velőcső notochord Sonic hedgehog növekedési faktor a gerinchúrban és a velőcső alaplemezében termelődik: a szomita SCLEROTOM sejtjeinek vándorlását indukálja

Sclerotom determináció Shh növekedési faktor hatására Pax1 transzkripciós faktor fejeződik ki a szomiták sclerotom sejtjeiben— csigolyafejlődés

Hasadékképződés: a csigolyaíveket érinti Következmény: spina bifida . A nyitott gerinc a leggyakoribb születési rendellenesség.

A gerincoszlop újratagozódása Egy szegment képez egy mozgási egységet. A szomiták projekciója a gerincoszlopra A gerincoszlop újratagozódása Két szomszédos szomita cranialis+caudalis fele alkot egy csigolyát és egy porckorongot. caudalis cranialis Egy szegment képez egy mozgási egységet.

rúd-alakú-gerincoszlop kyphosis scoliosis a szegmentáció lokális elmaradása a gerincoszlop mentén

A testszelvények identitásának kialakulása Az emberi embryo genomjában 39 darab HOX gén található. A 2, 7, 12, 17-es kromoszómákon található 1-től 13-ig számozott HOX gének sorozatait A, B, C, D betűvel jelöljük. A HOX gének a kromoszómákon belül annak megfelelően helyezkednek el, ahogyan az egyes gének az embryo anterior-posterior tengelye mentén kifejeződnek.

A. Hox10 gének mutációjakor a lumbáris és sacralis csigolyák thoracalissá differenciálódnak B. Hox10 ectopicus kifejeződése a thoracalis csigolyákat lumbárissá formálja

Myotom (a szomita dorsolaterális sejtjei): a testfal és a végtagizomzat prekurzorai tartalmazza Epaxialis myotom Dermatom Hypaxialis myotom Sclerotom 15

CSIR fürj csirke radius + ulna Fürj eredetű izom 16

Izomspecifikus bHLH fehérjék: MyoD (myoblast determination protein) IZOMFEJLŐDÉS szomita sejt myoblast izomcső izomrost Izomspecifikus bHLH fehérjék: MyoD (myoblast determination protein) myf5 myogenin MRF4 MEF2 -a DNS CANNTG (ahol az N bármilyen bázis) szekvenciáihoz kötődnek izomspecifikus fehérjék transzkripcióját aktiválják IZOMFEJLŐDÉS (MYOGENEZIS) FŐBB SZAKASZAI: 1. Sejtosztódások sorozata, melynek utolsó fázisában kialakul a szomitában a myoblaszt 2. Sejtek vándorlása (migráció) majdani végleges helyükre 3. Izomrost kialakulása, izom-ideg kapcsolat, jellegzetes élettani tulajdonságok (bázikus helix-csavar-helix)

MYOBLASZTOK MIGRÁCIÓJA vándorló myoblasztok végtagbimbó vándorló myoblasztok C-met: tirozin-kináz receptor fehérje; myoblasztok felszínén HGF (hepatocita növekedési faktor): a végtagbimbók mesenchymális sejtjei expresszálják C-met HGF

c-met és a HGF expressziós mintázata a korai embryoban c-met HGF (hepatocita növekedési faktor) expressziós mintázata a korai embryoban c-met HGF c-met génre mutáns egér: nincs végtagizomzat Bladt, F. et al. (1995) Nature, 376:

Aszaltszilvahas szindróma (1:40.000). A hasi izomzat hiányzik vagy nagyon hypoplasztikus. Gyakran húgyúti rendellenességek kísérik ezt a fejlődési hibát.

MyoD és Myf5 -elkötelezetlen szomita sejtek myoblaszt determinációjában játszanak szerepet -”vezérlő gének” mert képesek más sejttípusokat is izomsejtekké differenciáltatni. Myogenin és MRF4 -izomspecifikus enzim és kontraktilis fehérjék transzkripcióját indítják -myoblaszt differenciálodás, sejtfúzió

A dermotom sejtek sorsa A bőr és a bőralatti kötőszövet fejlődése ektoderma epidermis dermis dermatom hypo-dermis A bőr dermise (bőralatti kötőszövet) neurotropin 3 (NT-3) tetőlemez (dorsalis velőcsőszakasz)

Inak fejlődése: sclereaxis gén kifejeződése szükséges a szomita SYNDETOM sejtekben devbio8e-fig-14-19-1.jpg 23

SZOMITÁK SZÁRMAZÉKAI: + neurotom +arthrotom +endothel, simaizom, fibrocyta, zsírsejt

királyi udvarhoz tartozó hölgyek, törpék (jobb oldalon) társaságában Las Meninas (Diego Velázquez,1656) Margarita Theresia von Habsburg), (Madrid, 1651. augusztus 12. – Bécs, 1673. március 12.) spanyol infánsnő, I. Lipót császár első felesége, német-római császárné, magyar és cseh királyné. királyi udvarhoz tartozó hölgyek, törpék (jobb oldalon) társaságában

Sclerotom eredetű sejtekből differenciálódnak a csigolyák és a bordák gerincoszlop közeli telepe (35-45. embryonális nap)

Szomiták (őscsigolyák) -átmeneti struktúrák; -az embryo szegmentális mintázatát hozzák létre szomita sejtekből fejlődnek: 1. Csigolyák, bordák, lapocka 2. Hát bőrének dermise 3. Hát, testfal és a végtagok harántcsíkolt izomzata 4. Aorta-dors. Simaizom 5. Gerincvelő burkai