Gastrulatio (3. hét) Dr. Szél Ágoston Semmelweis Egyetem Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet, 2018

Az előzmények (1-2. hét, a kétlemezes embryopajzs kialakulása) embryoblast trophoblast blastocysta-üreg A 3. hét eseményei Az előzmények (1-2. hét, a kétlemezes embryopajzs kialakulása) A gastrulatio (a háromlemezes embryopajzs) A chorda dorsalis kialakulása Az extra- és intraembryonalis mesoderma A testtengelyek kialakulása

Gastrulatio 3. embryonalis hét - menstruáció kimarad Ősbél - kétéltűekben - (gaster, gastrula) gyomor Háromlemezes embryópajzs - gastrula Mezoderma, entoderma - amnion epiblast sejtjeiből Primitív csík, chorda dorsalis - testtengelyek

Zygóta - morula De mi volt a gastrulatio előtt? Az 1. és a 2. hét. morula = szedercsíra

Blastula (hólyagcsíra) Embryocsomó, embryopajzs Amnionfolyadék: „lökés-gátló”, véd a kiszáradástól. epiblast kavitáció amnion Egyedül alakítja ki az embryót. blastocoel Nem táplálja és nem alkotja az embryót. szikhólyag hypoblast A gastrulatio induktora. trophoblast extraembryonalis coeloma (blastocysta) delamináció + szétterjedés

Az extraembryonalis mesoderma és a chorion Trophoblastboholy - chorionboholy Chorion: a placenta magzati része, indukálja az anyai rész (decidua) kialakulását. epiblast amnion szikhólyag trophoblast chorion extraembryonalis mesoderma hypoblast Támasztja és táplálja az amnionfal és a szikzacskó hámját, valamint a chorionbolyhokat. extraembryonalis coeloma (chorionüreg) D12

Az embryopajzs és a primitív csík kialakulása D15 testnyél kétlemezes embryopajzs trophoblast epiblast (külső) syncytio-trophoblast hypoblast (belső) cyto-trophoblast primitiv csík extraembryonalis mesoderma chorion extraembryonalis coeloma (chorionüreg) amnionhólyag szikhólyag primitív = ős

Az embryopajzs és a primitív csík kialakulása D15 amnionhólyag extraembryonalis mesoderma buccopharyngea membrana primitív gödör* primitív csomó* Hensen-féle csomó primitív barázda* membrana cloacalis szikhólyag *primitív csík A trophoblast és a chorion nem látszik az ábrán. extraembryonalis mesoderma

Az embryopajzs körte alakú Sejtosztódások révén (1) cranialis irányban hosszabbodni kezd a primitív csík (őscsík), és (2) olyan sejtek jönnek létre, amelyek a hypoblast irányába vándorolnak. (amnionhólyag eltávolítva) primitív csomó primitív csík testnyél Az embryopajzs körte alakú chorion boholy

A definitív endoderma kialakulása - invagináció „endoderma” „alábukó, bevándorló, bemászó, leváló” sejtek kétlemezes embryopajzs Az eredeti hypoblast-sejtekből extraembryonalis mesoderma lesz. primitív csík epiblast hypoblast Epiblast-sejtek vándorolnak a hypoblast-sejtek helyébe. „endoderma”

Az intraembryonalis mesoderma (háromlemezes embryopajzs) kialakulása „szendvics” primitív csík epithelio-mesenchymalis transzformáció definitív endoderma mesoblast Epiblast-sejtek vándorolnak a csíralemezek közötti térbe. intraembryonalis mesoderma D16

Epithelio-mesenchymalis transzformáció epiblast (hám) „kehelysejt” hámsejt E-cadherin FGF8 E-cadherin mesenchyma- sejt endoderma (hám) „BRACHYURY(T)” A sejtvándorláshoz hyaluronsavra és fibronectinre van szükség.

A mesodermasejtek ki- (vagy) bevándorlása *Mesoderma nincs az ecto- és endoderma között. epiblast ectoderma membrana bucco-pharyngea* mesoderma endoderma prechordalis lemez a legelőször mélybe bukó mesoderma sejtek alkotják, fej-organizátor (előagy induktora) A mesoderma sejtek szétterjednek az ectoderma és az endoderma között. epiblast ectoderma membrana cloacalis* endoderma

A mezodermasejtek kivándorlása Epiblast sejteket E-cadherin (uvomorulin) molekulák tartják össze. FGF8 „downregulálja” az E-cadherint. E-cadherin nélkül epiblast sejtek leválnak, átvándorolnak a primitív csíkon: endoderma és mesoderma. A vándorló sejtek hyaluronsavat termelnek, amely körülveszi őket, amíg átmennek a primitív csíkon. FGF8-mutáns egér: epiblast sejtek nem vándorolnak, endoderma és mesoderma nem alakul ki.

A háromlemezes embryopajzs amnion ectoderma chorda dorsalis mesoderma endoderma szikzacskó

extra- embryonalis mesoderma Gastrulatio amnionfal szikhólyag teteje extra- embryonalis mesoderma epiblast hypoblast kétlemezes embryonalis ectoderma mesoblast (mesenchyma) embryonalis endoderma intraembryonalis mesoderma háromlemezes endoderma ectoderma mesoderma légző- és emésztőrendszer szerveit bélelő epithelium és a hozzájuk tartozó mirigyek bőr hámja, idegrendszer, érzékszervek kötőszövet, erek, sima- és harántcsíkolt izom, szívizom, vérsejtek, csontváz, húgy-ivarszervek

Az extraembryonalis mesoderma fejlődése primitív barázda extraembryonalis mesoderma somatopleura epiblast primitív csík amnion szikhólyag hypoblast splanchnopleura A trophoblast és a chorion nem látszik az ábrán.

Extraembryonalis mesoderma Somatopleura Splanchnopleura extraembryonalis mesoderma: kibéleli a trophoblastot és beburkolja az amniont. extraembryonalis mesoderma: körülveszi a szikhólyagot. somato = test splanchno = zsiger

A chorda dorsalis kialakulása extraembryonalis mesoderma primitív barázda somatopleura epiblast primitív csík amnion szikhólyag hypoblast chorda nyúlvány, chorda-lemez, notochord splanchnopleura epiblast-sejtek az epithelio- mesenchymalis transzformáció után

A chorda dorsalis kialakulása extraembryonalis mesoderma primitív barázda somatopleura epiblast primitív csík amnion szikhólyag hypoblast chorda nyúlvány és a chorda csatorna splanchnopleura

A chorda dorsalis kialakulása extraembryonalis mesoderma primitív barázda somatopleura epiblast primitív csík amnion intraembryonalis mesoderma szikhólyag hypoblast a chorda csatorna belenyílik a szikhólyagba (chorda lemez) splanchnopleura

A chorda dorsalis kialakulása chorda lemez extraembryonalis mesoderma somatopleura ektoderma primitív csík amnion intraembryonalis mesoderma szikhólyag endoderma a chorda csatorna lefűződik a szikzacskóról splanchnopleura

A chorda dorsalis és a canalis neurentericus extraembryonalis mesoderma primitív gödör epiblast amnion testnyél szikhólyag hypoblast

A chorda dorsalis és a canalis neurentericus extraembryonalis mesoderma chorda csatorna primitív gödör epiblast amnion testnyél szikhólyag hypoblast

A chorda dorsalis és a canalis neurentericus extraembryonalis mesoderma chorda csatorna primitív gödör epiblast amnion testnyél szikhólyag hypoblast chorda- nyúlvány

A chorda dorsalis és a canalis neurentericus extraembryonalis mesoderma chorda csatorna primitiv gödör epiblast amnion testnyél szikhólyag hypoblast canalis neurentericus Canalis neurentericus: átmeneti összeköttetés az amnion (velőcső) és a szikhólyag között.

A notochord (chorda dorsalis) kialalulása chorda dorsalis (notochord) chordacsatorna chorda nyúlvány A chordacsatorna feneke összeolvad az entodermával entoderma Kialakul a chordalemez Lefűződés után megjelenik a végleges chorda dorsalis D18-22 chorda dorsalis (notochord)

A végleges chorda dorsalis extraembryonalis mesoderma chorda dorsalis primitív gödör helye epiblast amnion buccopharyngea membrana testnyél szikhólyag membrana cloacalis hypoblast Primitív csík fokozatosan megrövidül, majd eltűnik.

Az intraembryonalis mesoderma differenciálódása extraembryonalis mesoderma somatopleura amnion ektoderma chorda dorsalis intraembryonalis mesoderma somatopleura splanchnopleura szikhólyag entoderma splanchnopleura A chorda dorsalis képviseli a primitív testtengelyt, amelynek lumene elzáródik.

Intraembryonalis mesoderma Somatopleura Splanchnopleura intraembryonalis mesoderma: kibéleli az ectodermát = testfal. savóshártya fali (parietalis) lemeze, testfal kötőszövete, izomzata. intraembryonalis mesoderma: körülveszi az endodermát = zsigerfal. savóshártya zsigeri (visceralis) lemeze, zsigerek kötőszövete, izomzata. somato- = test parietalis = fali splanchno- = zsiger visceralis = zsigeri

A testtengelyek kialakulása amnionhólyag (dors.) buccopharyngea membrana sin. primitív gödör dext. primitív csomó (ant.) primitív barázda (post.) membrana cloacalis szikhólyag (ventr.) Mindhárom fő testtengely meghatározható az őscsík megjelenésével. extraembryonalis mesoderma

Jobb Bal A testtengelyek kialakulása „anterior visceralis endoderma (AVE)” „snail” „OTX2, LIM1, HESX1, cerberus, lefty1” amnion-oldal Bal „nodal, lefty1, PITX2, 5HT (serotonin)” szikzacskó-oldal „nodal”

sejtjei balra irányuló csilló-mozgást tartanak fenn Bal-jobb aszimmetria jobb-bal „Shh, RS, FGF-8” „nodal” a primitiv-csomó „Pitx-2” sejtjei balra irányuló csilló-mozgást tartanak fenn tüdő bél „lefty-1” szív gyomor lép A „lefty-1” nem teszi lehetővé a balról jobbra irányuló géntranszportot („nodal” és „Pitx-2”)

Lefűződés és neurulatio (4. hét) Anatómiai, Szövet- és Fejlődéstani Intézet, 2018

A 4. hét eseményei Az embryo lefűződése A mesoderma differenciálódása A velőcső lefűződése (neurulatio) Fejlődési rendellenességek (a velőcső záródási defektusai)

A 2-lemezes embryopajzs chorda-nyúlvány és a chorda-csatorna extraembryonalis mesoderma somatopleura epiblast amnion / szikhólyag hypoblast chorda-nyúlvány és a chorda-csatorna splanchnopleura „szendvics”

A 3-lemezes embryopajzs extraembryonalis mesoderma somatopleura amnion ectoderma chorda dorsalis intraembryonalis mesoderma somatopleura splanchnopleura szikhólyag endoderma splanchnopleura A chorda dorsalis képezi a primitív testtengelyt, lumene később elzáródik. „hamburger”

Az embryo lefűződése: a pajzs szélei legörbülnek paraxialis mesoderma extraembryonalis mesoderma amnion somatopleura somatopleura középlemez- mesoderma splanchnopleura intraembryonalis coeloma oldallemez- mesoderma definitív szikhólyag splanchnopleura amnioembryonális barázda

Az embryo lefűződése: a pajzs lehajló szélei megközelítik egymást „hotdog” chorda dorsalis velőbarázda paraxialis mesoderma extraembryonalis mesoderma amnion somatopleura középlemez- mesoderma bélcső somatopleura intraembryonalis coeloma oldallemez- mesoderma splanchnopleura splanchnopleura szikhólyag amnioembryonális barázda

A lefűződött embryo (a pajzs szélei összezárulnak) chorda dorsalis lefűződő velőcső somita (őscsigolya) Az amnion és a szikzacskó az ábrán nincs feltüntetve. gononephrotom(őscsigolyanyél) intraembryonalis coeloma oldallemez bélcső bélfal (endoderma + splanchnopleura) testfal (ectoderma + somatopleura) somatopleura splanchnopleura

Az embryo lefűződése velőcső somita (őscsigolya) chorda dorsalis gononephrotom(őscsigolyanyél) intraembryonalis coeloma oldallemez bélfal (endoderma + splanchnopleura) testfal (ectoderma + somatopleura) splanchnopleura somatopleura

Az embryo lefűződése (sagittalis metszetben) extraembryonalis mesoderma primitív gödör eredeti helye chorda dorsalis epiblast amnion membrana buccopharyngea testnyél szikhólyag membrana cloacalis hypoblast amnioembryonális barázda

Az embryo lefűződése (sagittalis metszetben) bélcső (előbél) membrana buccopharyngea membrana buccopharyngea bélcső (utóbél) amnion membrana cloacalis membrana cloacalis ectoderma testnyél allantois szikhólyag szívcső endoderma Az embryopajzs cranialis és caudalis végei is legörbülnek.

Az embryo lefűződése (sagittalis metszetben) membrana buccopharyngea bélcső (előbél) (bélcső) középbél membrana buccopharyngea bélcső (utóbél) amnion membrana cloacalis szívcső szikhólyag testnyél allantois szikhólyagnyél Az embryopajzs cranialis és caudalis végei is egymáshoz közelítenek és összezárulnak.

Az embryo lefűződése (sagittalis metszetben) membrana buccopharyngea (bélcső) középbél membrana buccopharyngea amnion membrana cloacalis szívcső testnyél szikhólyagnyél allantois szikhólyag A testnyél az embryo caudalis végétől fokozatosan a ventralis oldal felé kerül.

A mesoderma differenciálódása somita (őscsigolya) gononephrotom (őscsigolyanyél) velőcső oldallemez chorda dorsalis bélcső somatopleura splanchnopleura

fejmezoderma (nem szegmentált) A mezoderma cranio-caudalis tagozódása fejmezoderma (nem szegmentált) somiták (szegmentált) segment-lemez (nem szegmentált)

A paraxialis mesoderma segmentatiója Segment-lemez: a paraxialis mesoderma caudalis szakasza, amely még nem szegmentált. Somitomer: a segment-lemez mesenchymalis sejtaggregátuma, amelyből somiták jönnek létre (ezen segmentumokat csak scanning elektron mikroszkópiával lehet látni). Somiták (őscsigolyák): a paraxialis mesoderma tetőcserépszerűen kialakult része, amely hámjellegűvé és szegmentálttá válik.

A mezoderma differenciálódása velőcső felületi ectoderma paraxialis mezoderma somatopleura intermedier mesoderma aorta chorda dorsalis endoderma splanchnopleura intra-embryonalis coeloma

A somiták korai differenciálódása chorda dorsalis velőcső felületi ectoderma somita dermatom myotom somitocoel sclerotom gonád somatopleura coeloma Wolff-cső endoderma aorta splanchnopleura

A somiták differenciálódása dermis (a bőr kötőszövete) a bőr alatti kötőszövet dermatom myotom harántcsíkolt izom (törzs) sclerotom gerincoszlop

Sorstérkép: a primitív csíkból kivándorló mesodermarészek prechordalis lemez chorda dorsalis (n) buccopharyngea membrana somiták (pm) középlemez (im) primitív gödör oldallemez (lpm) primitív csík extraembryonalis mesoderma (eem) membrana cloacalis

membrana buccopharyngea velőlemez (ectoderma megvastagodása) cranialis vég prechordalis lemez primitív csomó chorda-nyúlvány primitív csík caudalis vég primitív csík D15 D18

Velőlemez: konvergens expanzió membrana buccopharyngea prechordalis lemez prechordalis lemez velőlemez (neuroektoderma) velőárok chorda dorsalis velősánc felületi ectoderma visszafejlődő primitív csík membrana cloacalis membrana cloacalis D19 D21

A velőlemez (lamina neuralis) velőlemez (megvastagodott ectoderma-régió) velőárok velősánc (plica neuralis)

A velőcső (tubus neuralis) kialakulása felületi ectoderma velőárok a velőlemez lefűződése tetőlemez szárnylemez (lamina alaris) velőcső alaplemez (lamina basalis) velőcsatorna (canalis centralis) fenéklemez

A dúcléc (crista neuralis) a chorda-mesoderma induktív hatása neurosomaticus határ a chorda-mesoderma induktív hatása felületi ectoderma epithelio- mesenchymalis transzformáció E-cadherin „slug” a dúcléc sejttömege N-cadherin

A dúcléc (crista neuralis) dorsolateralis kivándorlás felületi ectoderma a dúcléc sejttömege dorsolateralis kivándorlás chorda dorsalis perifériás idegrendszer a velőcső lefűződik az ectodermáról velőcső a dúcléc sejttömege központi idegrendszer

Scanning elektronmikroszkópia A velőcső lefűződése Scanning elektronmikroszkópia

összeköttetés az amnionhólyaggal Velőcsőzáródás neuroporus cranialis felületi ectoderma neuroporus caudalis dúcléc összeköttetés az amnionhólyaggal velőcső

A velőcső záródása „zip-zárhoz” hasonlóan

A velőcsőzáródás elmaradása: spina bifida processus transversus nyitva maradt velőcső agyburok agyburok bőr processus transversus spina bifida occulta rachischisis gerincvelő agyburok meningokele meningomyelokele

„rachitis = angolkór, D-vitamin-hiány” „schizophrenia = tudathasadás” Rachischisis rachis = hát schisis = hasadék „rachitis = angolkór, D-vitamin-hiány” „schizophrenia = tudathasadás”

A velőcső tökéletlen záródása nyílás a koponyán meningohydro-encephalokele agyburkok kamraüreg kitüremkedő agyszövet anencephalia teratogén hatások pl.: anyai diabetes hyperthermia, antiepilepticum Pax3 sonic hedgehog openbrain protektív faktorok folsav, B12

Bibliográfia O’Rahilly R, Müller F: Human Embryology & Teratology, Wiley-Liss, New York, 2001. Carlson BM: Human Embryology & Developmental Biology, Mosby, St. Louis, 2009. Gilbert SF: Developmental Biology, Sinauer, Sunderland, 2003. Moore KL, Persaud TVN: The Developing Human, Saunders, Philadelphia, 2003. Sadler TW: Langman’s Medical Embryology, Medicina, 2018.