ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΜΒΡΥΟΥ ΟΡΝΙΘΑΣ

Transcript

1 Αναπτυξιακή βιολογία και ιστολογία Ενότητα 2: Κύριοι οργανισμοί-μοντέλα ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΜΒΡΥΟΥ ΟΡΝΙΘΑΣ (J.M.W. Slack, Βασικές Αρχές Βιολογίας Ανάπτυξης, 2014) S.F. Gilbert, Developmental Biology, 9 th Ed., Sinauer Associates, Inc, 2010 Δρ. Μαριάννα Χ. Αντωνέλου Λέκτορας Tμήματος Βιολογίας ΑΒΙ

2 Εισαγωγή domestic chicken (Gallus gallus) O πιο αγαπημένος οργανισμός στην επιστήμη της εμβρυολογίας, από πολύ παλιά

3 Εισαγωγή «Περί ζώων γενέσεως» Aristotle first observed and recorded the details of its 3-week-long development «Η βιολογία αποτέλεσε, για το Αριστοτέλη, το προκαθορισμένο πεδίο χρησιμοποίησης της λογικής του.αποσκοπούσε στην ανεύρεση των μορφών μέσα στην ύλη» Aριστοτέλης (Στάγειρα, πΧ) 3

4 accessible year-round easily raised at any particular temperature, its developmental stage can be accurately predicted Thus, large numbers of embryos can be obtained at the same stage is one of the few organisms whose embryos are amenable to both surgical and genetic manipulations Chick organ formation is accomplished by genes and cell movements similar to those of mammalian organ formation Although methods of cleavage and gastrulation differ among the vertebrate classes, certain underlying principles are common to all vertebrates. Κατώτερο σπονδυλωτό - Ομοιότητες με τα θηλαστικά Thus, the chick embryo has often served as an inexpensive surrogate for human embryos 4

5 Εισαγωγή Αμνιωτά (ερπετά, πτηνά, θηλαστικά) (το έμβρυο αναπτύσσεται μέσα σε ένα μεμβρανώδη σάκο, το άμνιο) Έμβρυο αμνιωτών: εξωεμβρυικές δομές (παρούσες μόνο κατά την εμβρυική περίοδο/ αποβάλλονται μετά τη γέννηση) Χόριο Άμνιο Αλλαντοίδα Λεκιθικός σάκος Εγκλείει όλο το σύστημα. Ανταλλαγή αερίων. Περικλείει το έμβρυο. Γεμάτο με αμνιακό υγρό. Προστασία μηχανική Αποθήκη μεταβολικών αποβλήτων. Διαμεσολαβεί ανταλλαγή αερίων Περιέχει τη λέκιθο. Συνδέεται με το έμβρυο με το μέσο έντερο. Θρέψη 5

6 Εισαγωγή Ωοτοκία: το έμβρυο σε πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο αυλάκωσης = επίπεδο βλαστόδερμα (στιβάδα, δίσκος κυττάρων) Πρόσβαση σε όλα τα στάδια μετά την ωοτοκία (έμβρυο ποντικού?) Σημαντική μεταβολή μεγέθους κατά την εμβρυική ζωή (μεγάλα τροφικά αποθέματα) Γονιμοποιημένα αυγά σε εκκολαπτήρια 10 o C αποθήκευση για αρκετές ημέρες Ανάπτυξη: 37.5 o C 6

7 Πειραματικοί χειρισμοί Εισαγωγή (1) Καλλιέργεια πρώιμου βλαστοδέρματος και καταβολών οργάνων in vitro (παρατήρηση σχηματισμού βασικού αρχιτεκτονικού σχεδίου σώματος) (2) Μικροχειρισμοί in ovo (οπή στο αυγό, σφράγισμα, επώαση) (3) Μοσχεύματα: Εκφύτευση μικρών τμημάτων ιστού και μεταφορά στην CAM εμβρύων μεγαλύτερου αναπτυξιακού σταδίου (4) Μοσχεύματα ορτυκιού σε έμβρυα όρνιθας (species-specific Abs) (5) Μέθοδοι για υπερέκφραση γονιδίων στο έμβρυο (ενέσιμοι ρετροϊοί-ολικού/περιορισμένου εύρους μόλυνσης-ορθοτοπικά μοσχεύματα ανάμεσα σε 2 στελέχη ανθεκτικά ή μη στον ιό μόλυνση μόνο του ιστού του μοσχεύματος) (6) Ηλεκτροδιάτρηση (ηλεκτρικοί παλμοί χαμηλής τάσης) (7) Έκθεση περιοχής εμβρύου σε επαγωγικούς παράγοντες (πχ. εμφύτευση παραγόντων προσροφημένων σε σφαιρίδια) (8) Μέθοδοι αδρανοποίησης γονιδίων?? Μικρά βλαστομερίδια Γενετική ανάλυση??? ΔΕΝ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ Κύκλος ζωής Μεταλλάγματα (λίγα) Διαγονιδιακοί οργανισμοί/στοχευμένη μεταλλαξιγένεση. Protocols? 7

8 Προετοιμασία αυγού για πειράματα μικροχειρουργικής (α) Διάνοιξη ενός μικρού παραθύρου στο κέλυφος. (β) Ένεση μελάνης κάτω από το βλαστόδερμα, για να ενισχυθεί η αντίθεση (γ) Το βλαστόδερμα με προσπίπτοντα φωτισμό. (δ, ε) Μετά από ένεση μελάνης. Από τη δημοσίευση Rashidi & Sottile Bioessays (2009) 31, , με άδεια από τον εκδοτικό οίκο John Wiley & Sons, Ltd. 8

9 Φυσιολογική ανάπτυξη εμβρύου Έμβρυο Εξωεμβρυϊκές μεμβράνες Χάρτης πεπρωμένου Τοπική εξειδίκευση πρώιμου εμβρύου Καθορισμός Οπίσθιας Οριακής Ζώνης Πολικότητα εμπροσθοπίσθιου άξονα Πρώιμες επαγωγικές αλληλεπιδράσεις/οργανωτές Ασυμμετρία δεξιά-αριστερά 9

10 Aνάπτυξη του εμβρύου στην όρνιθα 22days Πρώιμη ανάπτυξη Όψιμη ανάπτυξη Γονιμοποίηση- ωοτοκία Ωοτοκία-εκκόλαψη Πίνακας Eyal-Giladi και Kochav Πίνακας Hamburger και Hamilton (2 έως 35) Αρχέγονη γραμμή Αυλάκωση (I-VI) (10-11h) Διαφανής περιοχή (VII-X) (20h) Yποβλάστη (XI-XIV) Γαστριδίωση Σχηματισμός αρχιτεκτονικού σχεδίου σώματος 10

11 Φυσιολογική ανάπτυξη Avian eggs include some of the largest cells known to science συσσώρευση λεκίθου (ευμεγέθες νεογέννητο), προσθήκη εξωκυττάριων περιβλημάτων Ασβεστολιθικό κέλυφος Ασπράδι (αλβουμίνη) (πυκνόρευστη, λεπτόρευστη) Κρόκος (Λέκιθος, yolk) τμήμα cyt ώριμου ωοκυττάρου (Τροφικά συστατικά, ενέργεια, νερό) Λεκιθική μεμβράνη (vitelline (yolk) membrane) Γονιμοποίηση Bλαστόδερμα κυττάρων Σε πτηνά/θηλαστικά η ωογένεση συμβαίνει μόνο κατά την εμβρυική ζωή (σύνολο ωοκυττάρων) 11

12 Φυσιολογική ανάπτυξη the chick egg is telolecithal a small disc of cytoplasm the blastodisc sitting atop a large yolk 12

13 Φυσιολογική ανάπτυξη Ωοκύτταρο 1-2w πριν την ωορρηξία: μικρό Σε λίγες ημέρες: 55g! Βλαστοδίσκος 1 Ωοθήκη (ωάριο) Ωορρηξία Ωαγωγός (oviduct) 24h (4h πριν τη μήτρα, 20h στη μήτρα) Εδώ επενδύεται από αλβουμίνη, κέλυφος Μήτρα (κατώτερο τμήμα ωαγωγού) (Περισταλτικές κινήσεις μήτρας, αργή περιστροφή, σχηματισμός ασβεστώδους κελύφους) Γονιμοποίηση (στο ανώτερο τμήμα ωαγωγού, χωρίς αλβουμίνη, κέλυφος) 13

14 Αυλάκωση 14

15 Φυσιολογική ανάπτυξη ανάλογα με την ποσότητα λεκίθου που περιέχει το ωάριο Ολόκληρο το αυγό χωρίζεται σε βλαστομερίδια Διαίρεση μόνο πυρήνων χωρίς παράλληλη κυτταροπλασματική αυλάκωση (έντομα) Μεροβλαστική αυλάκωση: Συμβαίνει μόνο στο βλαστοδίσκο (2-3mm) που βρίσκεται στο ζωικό πόλο και σχηματίζει βλαστομερίδια. Η κύρια λεκιθική μάζα παραμένει ακυτταρική / αδράνεια λεκίθου 15

16 Φυσιολογική ανάπτυξη 1) Μεροβλαστική αυλάκωση (μόνο στο βλαστοδίσκο/τμήμα cyt ζυγωτού) only a small portion of the egg cytoplasm being used to make the cells of the embryo 2) Δισκοειδής αυλάκωση (στην επιφάνεια του βλαστοδίσκου (2-3mm) που μετατρέπεται σε σε κυκλικό βλαστόδερμα single-layered) ΩΑΓΩΓΟΣ 3h μετά τη γονιμοποίηση 15 βλαστομερίδια Κάθετες αυλακώσεις: βλαστομερίδια με κυτταροπλασματική συνέχεια με τη λέκιθο (cyt γέφυρες) single-layered blastoderm 2 cells 4 8 λέκιθος 8 βλαστόδερμα υποβλαστική κοιλότητα h μετά τη γονιμοποίηση tissue five to six cell layers thick Οριζόντιες αυλακώσεις: ανεξάρτητα κύτταρα, χωρισμένα από τη λέκιθο. 16

17 Φυσιολογική ανάπτυξη H πρώτη κυτταρική διαίρεση γίνεται κεντρικά στο βλαστοδίσκο other cleavages follow to create a single-layered blastoderm the cleavages do not extend into the yolky cytoplasm, so the early-cleavage cells are continuous with one another and with the yolk at their bases 17

18 Φυσιολογική ανάπτυξη Πρώιμες αυλακωτές διαιρέσεις Μήτρα ωαγωγού (20h), περιστροφές, ασβεστώδες κέλυφος Κυκλικό μονόστιβο βλαστόδερμα κυτταροπλασματικές γέφυρες Λεκιθική μάζα 18

19 Φυσιολογική ανάπτυξη Thereafter, equatorial and vertical cleavages divide the blastoderm into tissue 5-6 cell layers thick, and the cells become linked together by tight junctions Ανάμεσα στο βλαστόδερμα και στη λέκιθο: ΥΠΟΒΛΑΣΤΙΚΗ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑ (subgerminal cavity) Δημιουργείται καθώς τα κύτταρα του βλαστοδέρματος που απορροφούν νερό από την αλβουμίνη ("egg white") το εκκρίνουν στην περιοχή προς την λέκιθο 19

20 Φυσιολογική ανάπτυξη Χ Χ Χ At this stage, the deep cells in the center of the blastoderm appear to be shed and die, leaving behind a 1-cell-thick area pellucida; this part of the blastoderm forms most of the actual embryo. Έτσι, λεπταίνει η κεντρική περιοχή βλαστοδέρματος ημιδιαφανής εμφάνιση The peripheral ring of blastoderm cells that have not shed their deep cells constitutes the area opaca Between the area pellucida and the area opaca is a thin layer of cells called the marginal zone (or marginal belt*) 20

21 Φυσιολογική ανάπτυξη Έμβρυο σταδίου V (διέλευση μήτρας) Βλαστόδερμα: Οργανωμένο επιθήλιο μερικών εκατοντάδων κυττάρων ΡΑΧΗ Χ Χ Χ Καθορισμός ραχιοκοιλιακής ασυμμετρίας εμβρύου ΚΟΙΛΙΑ 1. Διαφανής περιοχή (area pellucida) EMBΡΥΟ Κεντρική περιοχή βλαστοδέρματος -Λεπτό, ημιδιαφανές επιθήλιο- Χωρίς επαφή με τη λέκιθο) 2. Αδιαφανής περιοχή (area οpaca) Εξωτερική, αδιαφανής περιοχή βλαστοδέρματος-περιφερικός δακτύλιος- Σε επαφή με τη λέκιθο) 3. Οριακή ζώνη, marginal zone ουσιαστικά ανήκει στη διάφανη περιοχή, σημαντική στον καθορισμό κυτταρικού πεπρωμένου κατά 21 την πρώιμη ανάπτυξη

22 Φυσιολογική ανάπτυξη Κάτοψη βλαστοδέρματος πριν το σχηματισμό της υποβλαστικής κοιλότητας Κάτοψη βλαστοδέρματος μετά το σχηματισμό της υποβλαστικής κοιλότητας Εγκάρσια τομή διαφανής περιοχή υποβλαστική κοιλότητα διαφανής περιοχή αδιαφανής περιοχή αδιαφανής περιοχή οριακή ζώνη 22

23 Γαστριδίωση 23

24 Φυσιολογική ανάπτυξη Μορφογενετική διαδικασία 3 βλαστικές στιβάδες (εξώδερμα, μεσόδερμα, ενδόδερμα) Συμβαίνει σε 2 στάδια: α) Υποβλάστη (πριν την ωοτοκία ή κατά τη διάρκεια) β) Αρχική λωρίδα, αρχέγονη γραμμή (primitive streak) Ολοκληρώνεται με 2 κυτταρικές διαδικασίες: 1. Πολλαπλασιασμός επιθηλιακών κυττάρων επιβλάστης 2. Μετανάστευση νεοσχηματιζόμενων κυττάρων στην αρχέγονη αύλακα, εισαγωγή, σχηματισμός ενδοδέρματος και μεσοδέρματος 24

25 Involution Ingression Delamination Εvagination Κυτταρικές κινήσεις Convergent extension Intercalation Epiboly Invagination 25

26 Ingression: (διείσδυση) cells break away from the tissue and migrate as individuals Epithelial to mesenchymal transition Bottle cells: αλλαγή κυτταρικού σχήματος επιθηλιακών κυττάρων Loss of cell-cell adhesion Loss of E-cadherin 26

27 Delamination: (αποκόλληση/αποελασματοποίηση) layers of cells separate from each others more or less as sheets of cells Intercalation: (παρεμβολή) two cell layers intercalate with each other 27

28 Invagination/Evagination : (εγκόλπωση) a tissue layer folds in (out) Involution: (υποστροφή/ενέλιξη) cells move over a lip of tissue and into the interior 28

29 Convergent extension (συγκλίνουσα επέκταση): cells reorganize to form less layers allowing the cells to extend out from a point

30 Epiboly: a form of cell spreading in which cells flatten out; this allows them to cover a much larger surface area 30

31 2 στάδια γαστριδίωσης: α) Υποβλάστη β) Αρχική λωρίδα, αρχέγονη γραμμή (primitive streak) α) Υποβλάστη 31

32 (έμβρυο σταδίου X, διέλευση μήτρας) Φυσιολογική ανάπτυξη Πρωτογενής υποβλάστη (από κύτταρα διάφανης περιοχής - νησίδες 5-20 κυττάρων) Τα περισσότερα κύτταρα διάφανης περιοχής μένουν στην επιφάνεια (ΕΠΙΒΛΑΣΤΗ) Κατώτερη στιβάδα κυττάρων 32

33 most of the cells of the area pellucida remain at the surface, forming an "upper layer, called the epiblast while other area pellucida cells have delaminated and migrated individually into the subgerminal cavity to form hypoblast islands (primary hypoblast) = disconnected clusters of 5-20 cells each α) Νησίδες κυττάρων υποβλάστης και β) συναρθροίσεις άλλων κυττάρων υποβλάστης γύρω από την πάχυνση του Koller 33

34 (έμβρυο σταδίου XΙΙ, διέλευση μήτρας) Φυσιολογική ανάπτυξη Δευτερογενής υποβλάστη (ή ενδοβλάστη) (διασκορπισμός κυττάρων από το βάθος της οπίσθιας*** οριακής ζώνης) Από πάχυνση του Kollar και πίσω από αυτήν Deep yolky cells at the posterior margin of the blastoderm migrates anteriorly beneath the surface. This sheet of migrating cells pushes the hypoblast islands anteriorly, thereby forming the secondary hypoblast, or endoblast. Πάχυνση Kollar: συμπυκνώσεις κυττάρων κάτω από την επιβλάστη στο οπίσθιο όριο 34

35 Οι δύο κυτταρικοί πληθυσμοί είναι διαφορετικοί (εκφράζουν διαφορετικά γονίδια) Πρωτογενής υποβλάστη Goosecoid, Hex, Cerberus, Otx2, Crescent (αναστολέας μονοπατιού Wnt) 35

36 Gilbert SF, Developmental Biology (From Eyal-Giladi et al. 1992, photograph courtesy of H. Eyal-Giladi) Φυσιολογική ανάπτυξη ΠΡΟΣΘΙΑ ΟΖ ΟΠΙΣΘΙΑ ΟΖ Σχηματισμός βλαστοδέρματος 2 στιβάδων πρωτογενής υποβλάστη Βλαστόκοιλο Υποβλαστική κοιλότητα δευτερογενής υποβλάστη (C) Δευτερογενής υποβλάστη : κύτταρα από την οπίσθια οριακή ζώνη (πάχυνση του Koller και κύτταρα οπίσθιας οριακής ζώνης πίσω από την πάχυνση) μεταναστεύουν κάτω από την επιβλάστη και ενσωματώνονται με τις νησίδες. Καθώς η υποβλάστη κινείται προς το εμπρόσθιο μέρος, τα κύτταρα της επιβλάστης που συγκεντρώνονται στην περιοχή μπροστά από την πάχυνση του Koller, σχηματίζουν την αρχική λωρίδα (primitive streak). (D) Οβελιαία (τοξεοειδής) τομή εμβρύου κοντά στο οπίσθιο όριο. (sc, subgerminal cavity; gwm, germ wall margin.) 36

37 Σχηματισμός βλαστοδέρματος 2 στιβάδων Επιβλάστη (epiblast) EMBΡΥΟ the three germ layers of the embryo (plus the amnion) Yποβλάστη (hypoblast) Εξωεμβρυικές δομές the hypoblast does not contribute any cells to the developing embryo 1. hypoblast cells form portions of the external membranes, especially the yolk sac and the stalk linking the yolk mass to the endodermal digestive tube. 2. Hypoblast cells also provide chemical signals that specify the migration of epiblast cells. (Rosenquist 1966, 1972) 37

38 Just prior to primitive streak formation the hypoblast island cells have coalesced to form the primary hypoblast layer, which meets endoblast cells (secondary hypoblast ) and primitive streak cells at Koller s sickle the secondary hypoblast cells migrate anteriorly The resulting two-layered blastoderm (epiblast and hypoblast) is joined together at the marginal zone of the area opaca, and the space between the layers forms a blastocoel. Ωοτοκία 38

39 Φυσιολογική ανάπτυξη Έχει μόλις αρχίσει ο σχηματισμός της δευτερογενούς υποβλάστης (έναρξη γαστριδίωσης) Βλαστόδερμα: κύτταρα Ωοτοκία Η γέννηση του αυγού διακόπτει την ανάπτυξη του εμβρύου επειδή μειώνεται η θερμοκρασία (επώαση, φυσική ή τεχνητή) 39

40 Φυσιολογική ανάπτυξη Πρώιμα αναπτυξιακά στάδια (λατινικοί αριθμοί) Πίνακας Eyal-Giladi και Kochav (Developmental Biology 49:321, 1976) Ι Χ ΧΙΙ Αναπτυξιακό Στάδιο Γονιμοποιημένο αυγό Βλαστόδερμα μιας στιβάδας Όψιμο βλαστόδερμα δύο στιβάδων Χ-ΧΙ: ωοτοκία 40

41 Φυσιολογική ανάπτυξη Πρώιμα αναπτυξιακά στάδια: 3 αναπτυξιακές περίοδοι 1. Αυλάκωση (Ι-VI) 2. Σχηματισμός διαφανούς περιοχής (VII-X) 3. Σχηματισμός υποβλάστης (XI-XIV) 2,3: Μορφογενετικές περίοδοι που ακολουθούν τον καθορισμό του εμβρυικού άξονα Eyal-Giladi και Kochav,

42 Φυσιολογική ανάπτυξη Σύνοψη: Η ανάπτυξη του βλαστοδέρματος στο έμβρυο της όρνιθας μέχρι τη στιγμή της ωοτοκίας Οι κατακόρυφες γραμμές απεικονίζουν τα επίπεδα στα οποία έχουν γίνει οι τομές που παρουσιάζονται στη δεξιά πλευρά 42

43 1. Αυλάκωση Φυσιολογική ανάπτυξη I II III αυλακώσεις προς την περιφέρεια 0-1h (ΕΝΔΟΜΗΤΡΙΑ): λίγα βλαστομερίδια, όλα ανοιχτά στο κάτω μέρος σε επικοινωνία με τη λέκιθο 2h: 16 κεντρικά κύτταρα (βλαστομερίδια), όχι υποβλαστική κοιλότητα 3-4h: 90 κεντρικά, επιφανειακά κύτταρα, και κάτω από την επιφάνεια. Ίχνη υποβλαστικής κοιλότητας

44 1. Αυλάκωση Φυσιολογική ανάπτυξη IV V VI βλαστομερή βλαστόδερμα 5h: 300 επιφανειακά κύτταρα, και 90 κάτω από την επιφάνεια. Σαφής υποβλαστική κοιλότητα 8-9h: Τόσο η πάνω όσο και η κάτω πλευρά του βλαστοδέρματος περιέχουν αρκετά, μεγάλα βλαστομερίδια. Αύξηση μεγέθους υποβλαστικής κοιλότητας 10-11h: Πάρα πολλά κύτταρα σε όλη την επιφάνεια. Πλήρως αυλακωμένο. Κύτταρα σε στρώματα επιθηλίου.

45 2. Σχηματισμός διαφανούς περιοχής Φυσιολογική ανάπτυξη VII VIII IX Βλαστόδερμα με area pellucida area opaca yolk laden cells 12-14h: Αρχή εμφάνισης διάφανης περιοχής από το πίσω μέρος του βλαστοδέρματος 15-17h: Η διάφανη περιοχή εξαπλώνεται προς τα εμπρός πεταλοειδώς 17-19h: Εξάπλωση της διάφανης περιοχής αλλά τα όριά της με την αδιάφανη περιοχή δεν είναι σαφή

46 Φυσιολογική ανάπτυξη X 20h: Σαφής διάκριση μεταξύ διάφανης και αδιάφανης περιοχής. Γέννηση αυγού 46

47 3. Σχηματισμός υποβλάστης (XI-XIV) XI Φυσιολογική ανάπτυξη XII Πάχυνση του Kollar (Transparent belt) υποβλάστη 47

48 3. Σχηματισμός υποβλάστης (XI-XIV) Φυσιολογική ανάπτυξη XIII XIV Πλήρης σχηματισμός υποβλάστης Πάχυνση του Kollar Transparent belt Δημιουργία κυτταρικής γέφυρας που ενώνει υποβλάστη και αδιαφανή περιοχή 48

49 2 στάδια γαστριδίωσης: α) Υποβλάστη β) Αρχική λωρίδα, αρχέγονη γραμμή (primitive streak) β) αρχέγονη γραμμή (αρχική λωρίδα) Όψιμη ανάπτυξη εμβρύου Ωοτοκία-εκκόλαψη Πίνακας αναπτυξιακών σταδίων Hamburger και Hamilton (2 έως 35) Σχηματισμός αρχιτεκτονικού σχεδίου σώματος 49

50 50

51 Delamination (αποελασματοποίηση ) βλαστοδίσκου 2 στιβάδων (επιβλάστη/υποβλάστη) Βλαστοδίσκος 3 στιβάδων: Μετανάστευση κυττάρων επιβλάστης διαμέσου αρχέγονης αύλακας-σχηματισμός κόμβου Ηensen Κύτταρα που εισάγονται πρώτα: ενδόδερμα Όσα ακολουθούν: μεσόδερμα όσα μένουν στην επιφάνεια επιβλάστη: εξώδερμα Εσωτερική μετανάστευση κόμβου Hensen: νωτοχορδή 51

52 αρχέγονη γραμμή 52

53 Φυσιολογική ανάπτυξη primitive streak: το κύριο δομικό χαρακτηριστικό της γαστριδίωσης πτηνών, ερπετών και θηλαστικών It first arises from a local thickening of the epiblast at the posterior edge of the area pellucida, called Koller's sickle, and the epiblast above it 53

54 stage 2 (6-7h μετά την ωοτοκία) the primitive streak cells form a third layer that lies between the hypoblast and epiblast cells αρχέγονη γραμμή 13h μετά την ωοτοκία the primitive streak has become a definitive region of the epiblast, with cells migrating through it to become the mesoderm and endoderm 54

55 primitive streak: πώς σχηματίζεται Fist visible as thickening of the epiblast at the posterior marginal zone, just anterior to Koller's sickle Τα κύτταρα στο κέντρο αυτής της περιοχής της επιβλάστης αυξάνουν σε ύψος Ορισμένα κύτταρα γύρω από τα πρώτα γίνονται σφαιρικά και κινούμενα ύστερα από πέψη της ΕΚΟ Intercalation (παρεμβολή) και convergent extention (συγκλίνουσα επέκταση) Επέκταση της αρχέγονης γραμμής με διπλασιασμό μήκους και υπο-διπλασιασμό πάχους Those cells that initiate streak formation (i.e., the cells in the midline of the epiblast, overlying Κoller's sickle) appear to migrate anteriorly and may constitute a stable cell population that directs the movement of epiblast cells into the streak. 55

56 primitive streak: πώς σχηματίζεται migration of chick epiblast cells to form the primitive streak atch?v=k9dhvmfonms First analyzed by Ludwig Graper, who made time-lapse movies of labeled cells under the microscope in He wrote that these movements reminded him of the Polonaise, a courtly dance wherein men and women move in parallel rows along the sides of the room, and then a man and a woman at the "posterior end" leave their respective lines to dance forward through the center. 56

57 Voiculescu et al Μεσοπλευρική παρεμβολή/ενεργή διάταση (Α) Στάδιο ΧΙΙ (ακριβώς πριν το σχηματισμό αρχέγονης γραμμής) (Β) Στάδιο 2 (αμέσως μετά τη δημιουργία της αρχέγονης γραμμής) Arrows show cell displacement toward the streak and in front of it. Red area: the streak-forming region; in (A), the original location of this region is shown in green. Each colored disc represents an individual cell, and the cells become mediolaterally intercalated 57 as the primitive streak forms. (After Voiculescu et al )

58 primitive streak: πώς σχηματίζεται Tα κύτταρα συγκλίνουν με κυκλικές κινήσεις προς τη οπίσθια μέση γραμμή και στη συνέχεια μπροστά Το οπίσθιο είναι προς τα αριστερά. Στο πείραμα που παρουσιάζεται έχει γίνει σήμανση με ένεση DiI σε μικρές ομάδες κυττάρων και ακολούθησε κινηματογράφηση. Κάθε έγχρωμη γραμμή υποδεικνύει το μονοπάτι που ακολούθησε μια σημασμένη ομάδα σε διάστημα 160 Με πράσινο χρώμα σημειώνεται η πορεία της ομάδας τα τελευταία 40 λεπτά. (α) Σήμανση στο στάδιο 1, (β) σήμανση στο στάδιο 3. Cuia et al. (2005) Developmental Biology 284, 37-47, με άδεια από τον εκδοτικό οίκο Elsevier. 58

59 primitive streak: πώς σχηματίζεται Καθώς κύτταρα επιβλάστης συγκλίνουν για να σχηματίσουν την αρχέγονη γραμμή, σχηματίζεται μία συμπίεση μέσα στην γραμμή (primitive groove, αρχέγονη αύλακα) = άνοιγμα διαμέσου του οποίου τα μεταναστεύοντα κύτταρα διαπερνούν σε βαθύτερα στρώματα στο έμβρυο (ομόλογη του βλαστοπόρου αμφιβίων) h 59

60 primitive streak: πώς σχηματίζεται FGFs (produced by the hypoblast) ενεργοποιούν το μονοπάτι Wnt το μονοπάτι Wnt/PCP (επίπεδη κυτταρική πολικότητα/planar cell polarity) καθορίζει τις κυτταρικές μετακινήσεις του «πολωνικού χορού» Το μονοπάτι ενεργοποιείται στην επιβλάστη, δίπλα στην πάχυνση του Κoller, στο οπίσθιο άκρο εμβρύου Η αρχέγονη γραμμή εκφράζει το γονίδιο brachyury If the Wnt pathway is blocked, the mesoderm and endoderm form peripherally instead of centrally If the hypoblast is rotated, the orientation of the primitive streak follows it. Ιf FGF signaling is activated in the margin of the epiblast, Wnt signaling will occur there, and the orientation of the primitive streak will change, as if the hypoblast had been placed there 60

61 primitive streak: από τι κύτταρα αποτελείται Λίγα κύτταρα επιβλάστης που παραμένουν εκεί Περισσότερα μεταναστεύοντα εσωτερικά κύτταρα επιβλάστης (μεσόδερμα/ενδόδερμα) Μεταβαλλόμενη χρονικά σύσταση 61

62 23 24 h Φυσιολογική ανάπτυξη Η αρχική λωρίδα καθορίζει τη συμμετρία στο έμβρυο h 1. Η λωρίδα εκτείνεται από πίσω προς μπροστά (προς το κέντρο διαφανούς περιοχής) 2. Τα μεταναστεύοντα κύτταρα εισέρχονται από τη ραχιαία της πλευρά και κινούνται προς την κοιλιακή πλευρά h 3. Η λωρίδα ξεχωρίζει το αριστερό από το δεξί τμήμα του εμβρύου 62

63 Επιμήκυνση αρχικής λωρίδας The streak elongates toward the future head region as more anterior cells migrate toward the center of the embryo. Cell division AND convergent extension elongation The streak eventually extends to 60-75% of the length of the area pellucida. Ταυτόχρονα, τα κύτταρα της δευτερογενούς υποβλάστης συνεχίζουν τη μετανάστευσή τους προς τα εμπρός, προερχόμενα από το οπίσθιο όριο του βλαστοδέρματος The hypoblast directs the movement of the primitive streak 63

64 Φυσιολογική ανάπτυξη Στάδια 1-3 (απόψεις από πάνω) 1: Προγραμμικό (0-5h ΕΠΩΑΣΗΣ): Δεν διακρίνεται η αρχική λωρίδα (αρχέγονη γραμμή) Διαφανής περιοχή βλαστοδέρματος αρχική λωρίδα (αρχέγονη γραμμή) T-box transcription factor gene brachyury 3: Μέση γραμμή (12-13h): Η αρχική λωρίδα επιμηκύνεται και φτάνει περίπου στο μέσον της διάφανης περιοχής αλλά δεν έχει εμφανιστεί αρχέγονη αύλακα. 2: Αρχική γραμμή (6-7h): Εμφάνιση αρχέγονης γραμμής ως μικρή κωνική πάχυνση στο πίσω μέρος της διάφανης περιοχής (στην επιβλάστη) Εμφάνιση πρώτου ζεύγους σωματομεριτών εκατέρωθεν του προσθίου άκρου της γραμμής. Ακριβώς μπροστά από τη γραμμή σχηματίζεται η προχορδική πλάκα. 64

65 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος Tταυτόχρονα με το σχηματισμό της αρχέγονης γραμμής αρχίζει η μετανάστευση των κυττάρων της επιβλάστης διαμέσου της γραμμής στο βλαστόκοιλο The streak thus has a continually changing cell population ΕΝΔΟΔΕΡΜΑ ΜΕΣΟΔΕΡΜΑ ΓΑΣΤΡΙΔΙΩΣΗ (A from Solursh and Revel 1978, courtesy of M. Solursh; B after Balinsky 1975.) 65

66 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος Από τα μεταναστεύοντα διαμέσου της αρχικής λωρίδας κύτταρα σχηματίζονται τα δύο αρχικά στρώματα του βλαστοδέρματος. (1 ο ) Το κατώτερο στρώμα γίνεται ένα μωσαικό υποβλάστης και ενδοδερμικών κυττάρων. Ενδοδερμικά κύτταρα: ενδοδερμικά όργανα εμβρύου και κάποιες εξωεμβρυικές μεμβράνες Κύτταρα υποβλάστης: στρώμα κάτω και γύρω (περιφέρεια/ εξώθηση στο εξωτερικό όριο) από το ενδόδερμα- εξωεμβρυικές μεμβράνες (μαζί με περιφερικά κύτταρα αδιαφανούς περιοχής) (2 ο ) To δεύτερο στρώμα διασπείρεται σε μία χαλαρή δομή ανάμεσα στο ενδόδερμα και την επιβλάστη. Θα δώσει γένεση στα μεσοδερμικά τμήματα εμβρύου και στις μεσοδερμικές επικαλύψεις (εσωτερική επιφάνεια) των εξωεμβρυικών μεμβρανών 66

67 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος further movement of the mesodermal precursors appears to be regulated by Wnt proteins In the more posterior regions of the streak Wnt5a directs the cells to migrate broadly to become the lateral plate mesoderm. In the more anterior regions of the streak, however, Wnt5a is opposed by Wnt3a, which inhibits migration and causes the cells to form paraxial mesoderm. 67

68 Η διαφανής περιοχή αλλάζει μορφολογία σε απιοειδή Hensen's node (κόμβος του Hensen): τοπική πάχυνση κυττάρων στο εμπρόσθιο άκρο αρχέγονης γραμμής Στο κέντρο ο κόμβος του Hensen περιέχει μία συμπίεση σε σχήμα χοάνης (αρχέγονο βοθρίο, primitive pit) διαμέσου του οποίου περνούν εσωτερικά στο έμβρυο τα κύτταρα που θα σχηματίζουν τη νωτοχορδή (and prechordal plate). Εκφράζει goosecoid, NOT, FOXA2 (HNF3β) Μεταγραφικοί παράγοντες που χαρακτηρίζουν περιοχή οργανωτή στα κατώτερα σπονδυλωτά 68

69 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος 1. Κύτταρα που εισέρχονται στο βλαστόκοιλο: ως μεμονωμένα, ανεξάρτητα κύτταρα (θραύση βασικού ελάσματος και μετασχηματισμός κυττάρων epithelial-to-mesenchymal). 2. Ο μετασχηματισμός των κυττάρων μεσολαβείται από τον παράγοντα διασκορπισμού (scatter factor, 190kD) ο οποίος εκκρίνεται από τα κύτταρα καθώς αυτά εισέρχονται στην αρχική λωρίδα ή στον κόμβο του Ηensen. Αυτός ο παράγοντας καταστέλλει την έκφραση και τη δράση της E-cadherin (Stern et al. 1990; DeLuca et al. 1999). Gilbert SF, Developmental Biology (A from Solursh and Revel 1978, courtesy of M. Solursh; B after Balinsky 1975.) 69

70 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος 1. Cells migrating through the anterior end: pass down into the blastocoel and migrate anteriorly, forming the endoderm, head mesoderm, and notochord 2. Cells passing through the more posterior portions of the primitive streak give rise to the majority of mesodermal tissues (A from Solursh and Revel 1978, courtesy of M. Solursh; B after Balinsky 1975.) 70

71 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος The basic rule of amniote cell specification is that germ layer identity (ectoderm, mesoderm, or endoderm) is established before gastrulation, but the specific type of cell is controlled by inductive influences during and after migration through the primitive streak. presumptive mesoderm cells remain mesodermal and will migrate to the middle layer, even if they enter the primitive streak from a new (usually endodermal) site. Similarly, presumptive endodermal cells transplanted to a new position (where presumptive mesodermal cells usually enter the streak) ingress into the lower layer and become epithelial

72 Σχηματισμός ενδοδέρματος-μεσοδέρματος Κύτταρα που εισέρχονται στο βλαστόκοιλο από κόμβο Hensen κατά σειρά: α) μετακινούνται μπροστά και κοιλιακά για να σχηματίσουν μελλοντικά τo ενδόδερμα του φάρυγγα και του αρχέντερου-mετατοπίζουν στα άκρα τα κύτταρα της υποβλάστης (η οποία περιορίζεται στην εμπρόσθια περιοχή διαφανούς περιοχής) Η ακραία εμπρόσθια (εξωεμβρυική) περιοχή της διαφανούς περιοχής λέγεται γενετική ακρολοφία (germinal crescent) και δεν σχηματίζει εμβρυικούς ιστούς αλλά περιέχει τους προδρόμους των γεννητικών κυττάρων οι οποίοι αργότερα μεταναστεύουν διαμέσου των αγγείων του αίματος στις γονάδες 72

73 Φυσιολογική ανάπτυξη β) Τα επόμενα κύτταρα: μεταναστεύουν μπροστά, αλλά όχι τόσο κοιλιακά. Μένουν μεταξύ ενδοδέρματος και επιβλάστης για να σχηματίσουν μελλοντικά το μεσόδερμα που βρίσκεται μπροστά από τη νωτοχορδή (prechordal plate mesoderm) Ετσι η κεφαλή στο έμβρυο των πτηνών σχηματίζεται μπροστά από τον κόμβο του Hensen. γ) Τέλος: τα επόμενα κύτταρα γίνονται το chordamesoderm (has two components: the head process and the notochord) κόμβος του Hensen 73 Μ.Χ. Αντωνέλου ΑΒΙ-2014

74 Φυσιολογική ανάπτυξη Μέχρι τις 22h όλα τα ενδοδερμικά κύτταρα έχουν μετατοπιστεί στο εσωτερικό του εμβρύου ενώ τα μεσοδερμικά κύτταρα συνεχίζουν να μεταναστεύουν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Now a new phase of development begins 74

75 Φυσιολογική ανάπτυξη Υποστροφή/υποχώρηση αρχέγονης γραμμής Καθώς η είσοδος των μεσοδερμικών κυττάρων συνεχίζεται, η αρχική λωρίδα αρχίζει να υποχωρεί μετακινώντας τον κόμβο του Hensen από το κέντρο σχεδόν της διαφανούς περιοχής σε περισσότερο οπίσθια θέση. Στη θέση της, σχηματίζεται ο ραχιαίος άξονας του εμβρύου και η νωτοχορδή με κατεύθυνση από την κεφαλή προς την ουρά (στη μέση γραμμή), σωμίτες (εκατέρωθεν), νευρική πλάκα (επιβλάστη) 75

76 Φυσιολογική ανάπτυξη Αλλαγή σχήματος διαφανούς περιοχής (απιοειδές) Πάχυνση (κόμβος του Ηensen) Κίνηση (οπισθοδρόμηση) κόμβου προς τα πίσω αρχική λωρίδα Κεφαλική (νωτοχορδική) προβολή: μάζα μεσοδερμικών κυττάρων μπροστά από κόμβο. Τμήμα νωτοχορδής που βρίσκεται μέσα στην κεφαλή. Ο υπόλοιπος κόμβος κινείται προς τα πίσω 4: Τελική γραμμή (18-19h): Απιοειδής διαφανής περιοχή. Η αρχική λωρίδα καταλαμβάνει τα ¾ του μήκους της διάφανης περιοχής (μέγιστο μήκος). Εμφάνιση κόμβου Hensen (εκατέρωθεν: 2 ο ζεύγος σωματομεριτών). 5: Κεφαλική προβολή/απόφυση (19-22h): Πρώτη εμφάνιση της κεφαλικής (νωτοχορδικής) προβολής (μετανάστευση κυττάρων μπροστά) αλλά όχι της κεφαλικής πτυχής. (εκατέρωθεν κόμβου Hensen: 376 ο ζεύγος σωματομεριτών).

77 Φυσιολογική ανάπτυξη Κεφαλική πτυχή Πλήρης έκταση αρχικής λωρίδας και ανύψωση βλαστοδέρματος κόμβος του Ηensen 6: Κεφαλική πτυχή (23-25h): Κεφαλική πτυχή (αναδίπλωση των εμβρυικών μεμβρανών μπροστά και κάτω από την κεφαλική περιοχή) αλλά ακόμα δεν έχει εμφανιστεί κανένας σωμίτης. 77 Τέλος πρώτης μέρας

78 Φυσιολογική ανάπτυξη Ανύψωση βλαστοδέρματος 7: Ένας σωμίτης (25-26h): Κεφαλική πτυχή και εμφάνιση πρώτου ζεύγους σωμιτών και εμπρόσθιων νευρικών πτυχών στα ίχνη της οπισθοδρόμησης του κόμβου του Hensen 78 Μ.Χ. Αντωνέλου ΑΒΙ-2014

79 ΣΥΝΟΨΗ-1 79 Μ.Χ. Αντωνέλου ΑΒΙ-2014

80 Φυσιολογική ανάπτυξη ΣΥΝΟΨΗ-2 80 Μ.Χ. Αντωνέλου ΑΒΙ-2014

81 Φυσιολογική ανάπτυξη Προοδευτικός διαχωρισμός εμβρύου από περιβάλλοντα εξωεμβρυϊκό ιστό (Τα επιθήλια εμβρύου και εξωεμβρυικών περιοχών διαιρούνται ασύμμετρα σωματικές πτυχές που απομονώνουν το έμβρυο από τη λέκιθο) 8: Τέσσερις σωμίτες (28-29h): Αρχίζουν και κλείνουν οι νευρικές πτυχές. Εμφανίζονται οι πρώτες νησίδες αίματος (εξωτ. εξωεμβρυϊκό τμήμα βλαστοδέρματος). Πτυχώσεις (και των 3 βλαστικών στιβάδων) γύρω από το έμβρυο έτσι ώστε αρχικά το κεφάλι και ύστερα ο κορμός να προβάλουν πάνω από την επιφάνεια του εξωεμβρυϊκού ιστού 81

82 Εξωεμβρυικές μεμβράνες Οι αναδιπλώσεις σχηματίζονται από επέκταση επιθηλίου εξωδέρματος και ενδοδέρματος που επενδύεται από Μεσόδερμα πλευρικού πετάλου: Η σωματοπλευρά (συνδυασμός ΕΞ/σωματικού μεσοδέρματος): σχηματίζει το ΑΜΝΙΟ και το ΧΟΡΙΟ Η σπλαχνοπλευρά (συνδυασμός ΕΝΔ/σπλαχνικού μεσοδέρματος): σχηματίζει την ΑΛΛΑΝΤΟΪΔΑ και το ΛΕΚΙΘΙΚΟ ΣΑΚΟ Ενδοδερμικός και εξωδερμικός ιστός: παρέχουν λειτουργικά επιθήλια Μεσόδερμα: παρέχει αιμάτωση στα επιθήλια 82

83 2-day embryo 3-day embryo 5-day embryo 9-day embryo 83

84 Εξωεμβρυικές μεμβράνες Oπίσθιο τμήμα εμβρύου-σχηματισμός αλλαντοίδας 84

85 Εξωεμβρυικές μεμβράνες adaptations which allowed development to take place on dry land, evolved in the reptile lineage, freeing them to explore niches that were not intimately linked to water. Ένα αυγό που αναπτύσσεται στη στεριά έχει να επιλύσει 4 θέματα για το αναπτυσσόμενο έμβρυο: Θρέψη Ενυδάτωση (αποφυγή αφυδάτωσης) Αναπνοή Διάθεση αποβλήτων μεταβολισμού Αμνιωτά: ερπετά, πτηνά, θηλαστικά 4 εξωεμβρυικές μεμβράνες 85

86 Άμνιο και Χόριο Άμνιο: προστατεύει από κίνδυνο αφυδάτωσης (αποξήρανση εμβρυικών κυττάρων σε στεγνό περιβάλλον) Κύτταρα αμνιακού σάκου εκκρίνουν αμνιακό υγρό (η εμβρυογένεση γίνεται σε υγρό περιβάλλον) Μηχανική προστασία Χόριο: εξασφαλίζει ανταλλαγή αερίων αναπνοής (σε πτηνά/ερπετά προσκολλάται στο κέλυφος) Στα θηλαστικά: το χόριο εξελίχθηκε σε πλακούντα (επιπρόσθετες λειτουργικότητες: ενδοκρινείς, ανοσολογικές, θρέψη) 86

87 Λεκιθικός σάκος; Θρέψη Αλλαντοίδα και Λεκιθικός σάκος Αλλαντοίδα: διάθεση τοξικών αποβλήτων μεταβολισμού μακριά από το αναπτυσσόμενο έμβρυο (αποθηκεύει απόβλητα ουροποιητικού-διαμεσολαβεί ανταλλαγή αερίων) Προκύπτει από οπίσθιο άκρο αρχέγονης γραμμής Στην όρνιθα και κάποια άλλα αμνιωτά το μεσοδερμικό στρώμα αλλαντοίδας πλησιάζει και συντήκεται με αυτό του Χορίου σχηματίζοντας την χοριοαλλαντοϊκή μεμβράνη (μεταφορά ασβεστίου από το κέλυφος στο έμβρυο για κατασκευή οστών/πλούσια σε αιμοφόρα αγγεία ) Η πρώτη εξωεμβρυική μεμβράνη που σχηματίζεται (επειδή μεσολαβεί θρέψη εμβρύου) Προκύπτει από κύτταρα σπλαχνοπλευράς που αναπτύσσονται πάνω στη λέκιθο για να την περικλείσουν Ο λεκιθικός σάκος συνδέεται με το μέσο αρχέντερο με έναν ανοιχτό σωλήνα (λεκιθοεντερικός αγωγός/yolk duct) έτσι ώστε τα τοιχώματα του λεκιθικού σάκου και αυτά του αρχεντέρου είναι συνεχόμενα 87

88 Λεκιθικός σάκος Λεκιθικός σάκος; Θρέψη Η λέκιθος δεν προσλαμβάνεται απευθείας από το έμβρυο διαμέσου του λεκιθοεντερικού αγωγού Τα αιμοφόρα αγγεία του μεσοδέρματος της σπλαχνοπλευράς μεταφέρουν θρεπτικά από τη λέκιθο στο έμβρυο Τα ενδοδερμικά κύτταρα καταβολίζουν τις πρωτεΐνες στο λεκιθικό σάκο σε αμινοξέα τα οποία περνούν στα αιμοφόρα αγγεία μέσα στο λεκιθικό σάκο Άλλα θρεπτικά (vitamins, ions, and fatty acids) αποθηκεύονται στο λεκιθικό σάκο και μεταφέρονται από τα αιμοφόρα αγγεία του λεκιθικού σάκου στην κυκλοφορία του εμβρύου 88

89 Epiboly: the spreading of the ectoderm to cover the embryo Καθώς τα μελλοντικά μεσοδερμικά και ενδοδερμικά κύτταρα μεταναστεύουν προς τα μέσα, οι πρόδρομοι των εξωδερμικών κυττάρων πολλαπλασιάζονται και μεταναστεύουν και περικλείουν ολόκληρη τη λέκιθο με επιβολή. epiboly Η περισσότερο ταχεία και εκτεταμένη επιθηλιακή μετακίνηση. Η επιβλάστη «αποικεί» ολόκληρη τη λέκιθο. Ολοκληρώνεται σε 4 ημέρες. Το μέτωπο μετακινείται με μία ταχύτητα 500μm/h, δηλ. περίπου 8 φορές πιο μεγάλη από την ταχύτητα μετακίνησης ινοβλαστών!!! Λέπτυνση (αύξηση S) και επέκταση κυτταρικών στρωμάτων». 89

90 Φυσιολογική ανάπτυξη Epiboly: the spreading of the ectoderm to cover the embryo Ταυτόχρονα με γαστριδίωση Ταχύτατα διαιρούμενη ομάδα κυττάρων γύρω από μία άλλη ομάδα που διαιρείται με πιο αργούς ρυθμούς Εξωδερμικά κύτταρα σε επαφή με τη λεκιθική μεμβράνη Για αυτή τη μετακίνηση απαιτείται μία ακέραια λεκιθική μεμβράνη, η οποία λειτουργεί ως το υπόστρωμα πάνω στο οποίο προσδένεται και εξαπλώνεται η επιβλάστη. Μόνο τα κύτταρα της εξωτερικής άκρης της αδιαφανούς περιοχής προσκολλώνται ισχυρά στη λεκιθική μεμβράνη. 90 Μ.Χ. Αντωνέλου ΑΒΙ-2014

91 Φυσιολογική ανάπτυξη Αυτά τα κύτταρα είναι διαφορετικά από τα υπόλοιπα κύτταρα του βλαστοδέρματος: εκτείνουν τεράστιες (500 μm) κυτταροπλασματικές προεκβολές μέσα στο λεκιθικό σάκο. Τα επιμήκη φιλοπόδια πιθανώς δρουν ως κινητήριοι μηχανισμοί διαμέσου των οποίων ωθούνται τα υπόλοιπα εξωδερμικά κύτταρα γύρω από τη λέκιθο (Schlesinger 1958). Τα φιλοπόδια προσδένουν φιμπρονεκτίνη, κύρια πρωτεΐνη του λεκιθικού φακέλου 91

92 Φυσιολογική ανάπτυξη 1. Το εξώδερμα έχει περικλείσει τη λέκιθο. 2. Το ενδόδερμα έχει αντικαταστήσει την υποβλάστη 3. Το μεσόδερμα έχει τοποθετηθεί ανάμεσα σε αυτές τις δύο περιοχές. 4. Μηχανισμοί????? Παρότι η πρώιμη επιβλάστη φαίνεται ομοιογενής, τα κύτταρά της είναι διαφορετικά μεταξύ τους. Επιφανειακοί δείκτες? Έτσι κάποια από αυτά παραμένουν στην επιβλάστη και άλλα μεταναστεύουν στο έμβρυο. 92

93 Φυσιολογική ανάπτυξη Ως συνέπεια αυτής της αλληλουχίας γεγονότων με την οποία «εγκαθιδρύεται» το μεσόδερμα της κεφαλής και η νωτοχορδή στα έμβρυα πτηνών και θηλαστικών: anterior-to-posterior gradient of developmental maturity Κύτταρα στα οπίσθια τμήματα του εμβρύου: είναι ακόμα τμήματα της αρχέγονης γραμμής και «τακτοποιούν» το μεσόδερμα Κύτταρα στα εμπρόσθια τμήματα του εμβρύου: έχουν ήδη ξεκινήσει να σχηματίζουν όργανα (Darnell et al. 1999). 93

94 Φυσιολογική ανάπτυξη 8: Τέσσερις σωμίτες (27h) Υποχώρηση αρχικής λωρίδας 28h 94

95 Φυσιολογική ανάπτυξη 9: Επτά σωμίτες (29-33h): Εμφανίζονται τα οπτικά κυστίδια. Αρχίζουν να ενώνονται οι καρδιακοί σωλήνες. Αρχέγονη καρδιά (σύντηξη καταβολών της στο εμπρόσθιο μεσόδερμα ) 10: Δέκα σωμίτες (33-38h): Υπάρχουν τρία πρωτογενή εγκεφαλικά κυστίδια. Δεν έχει εμφανιστεί ακόμα ο οφθαλμικός μίσχος. 95

96 Φυσιολογική ανάπτυξη Ο νευρικός σωλήνας κλείνει πρώτα πάνω από το διάμεσο εγκέφαλο κι ύστερα προοδευτικά μπροστά και πίσω. Από το παραξονικό μεσόδερμα εκατέρωθεν της νωτοχορδής: εξακολουθούν να σχηματίζονται οι σωμίτες. Μπροστά Πίσω 10: Δέκα σωμίτες (33-38h): 36h: Ο νευρικός σωλήνας έχει κλείσει: κυστίδια πρόσθιου, διάμεσου και οπίσθιου εγκέφαλου 96

97 97 Μ.Χ. Αντωνέλου ΑΒΙ-2014

98 Φυσιολογική ανάπτυξη Για κάποιο διάστημα ακόμα συνεχίζονται τόσο η οπισθοδρόμηση κόμβου Hensen όσο και ο σχηματισμός οπίσθιου τμήματος σώματος Ωστόσο: Οριοθέτηση μετάβασης στην Όψιμη φάση ανάπτυξης Γενικό αρχιτεκτονικό σχέδιο Επίκειται ο σχηματισμός επιμέρους οργάνων 98

99 Φυσιολογική ανάπτυξη 99

100 Φυσιολογική ανάπτυξη 100

101 Φυσιολογική ανάπτυξη 3 ημέρες Χόριο (Εξωτερική) Άμνιο (Εσωτερική) 101

102 Φυσιολογική ανάπτυξη Χάρτης πεπρωμένου πρώιμου εμβρύου Σήμανση κυττάρων (Dil, DiO) και εντοπισμός τους σε όψιμα στάδια Από κύτταρα βλαστοδέρματος 1. περισσότερα Εξωεμβρυικές δομές 2. λιγότερα Έμβρυο 102

103 Φυσιολογική ανάπτυξη Η αρχική λωρίδα προέρχεται από το πλέον οπίσθιο τμήμα της διαφανούς περιοχής και την ΟΟΖ 2 στιβάδες κυττάρων ΟΟΖ: Πάνω: συμβάλει στο εξώδερμα αρχικής λωρίδας Κάτω: συμβάλει στη δευτερογενή υποβλάστη 103

104 Χάρτης πεπρωμένου του πρώιμου βλαστοδέρματος του εμβρύου της όρνιθας Δομές Μεσοδερμικής προέλευσης & Νευρικού συστήματος Μελλοντικός πρόσθιος εγκέφαλος στο πλέον οπίσθιο τμήμα βλαστοδέρματος 1) «πολωνικός χορός» 2) εισδοχή των κυττάρων μέσω της αρχικής λωρίδας 3) Συνεχής ροή κυττάρων (εισ/εξερχ) από τον κόμβο Hensen και αρχική λωρίδα Στάδιο 3: πρόσθιος εγκέφαλος στο εμπρόσθιο τμήμα βλαστοδέρματος Stern (2004) Gastrulation in the chick. In: Gastrulation: From Cells to Embryο , με άδεια από τον εκδοτικό οίκο Cold Spring Harbor Laboratory Press. 104

105 Φυσιολογική ανάπτυξη Υποστροφή/υποχώρηση αρχέγονης γραμμής Η περιοχή υποχώρησης κόμβου Hensen είναι η περιοχή όπου μελλοντικά θα σχηματιστεί η νωτοχορδή Μπροστινό τμήμα νωτοχορδής: σχηματίζεται από την είσοδο κυττάρων από τον κόμβο του Hensen Οπίσθιο τμήμα νωτοχορδής (μετά τον 17 ο σωμίτη): σχηματίζεται από τη συμπύκνωση του μεσοδερμικού ιστού/κυττάρων που εισήλθαν από την αρχική λωρίδα (δηλ. όχι από τον κόμβο). Αυτό το τμήμα της νωτοχορδής εκτείνεται προς τα πίσω για να σχηματίσει την ουρά του εμβρύου (Le Douarin et al. 1996). 105

106 Φυσιολογική ανάπτυξη Επιβλάστη Η νευρική πλάκα προκύπτει από την επιβλάστη που βρίσκεται γύρω από τον κόμβο του Hensen 106

107 Ενδόδερμα-Μεσόδερμα Κοντά στη μέση γραμμή: από την εμπρόσθια αρχέγονη γραμμή Πλευρικά τμήματα: από την οπίσθια γραμμή Η αρχέηονη γραμμή δε χαρτογραφείται με αντιστοίχιση σημείου προς σημείο με το μελλοντικό εμπροσθοπίθιο σχέδιο του σώματος αλλά: Ο εμπροσθοπίσθιος άξονας της αρχέγονης γραμμής χαρτογραφείται στο μεσοπλευρικό άξονα του όψιμου εμβρύου 107

108 Φυσιολογική ανάπτυξη Μεσόδερμα Οι σωμίτες προκύπτουν από την περιοχή που βρίσκεται ακριβώς γύρω από τον κόμβο του Hensen Το πλευρικό πέταλο προκύπτει από πιο οπίσθια τμήματα της αρχικής λωρίδας Από το οπίσθιο ήμισυ της λωρίδας θα προκύψουν οι εξωεμβρυικοί ιστοί 108

109 Η αρχική λωρίδα καθορίζει τους χάρτες πεπρωμένου στο έμβρυο 1. anterior end of the streak (Hensen's node) gives rise to the prechordal mesoderm, notochord, and medial (dorsal) part of the somites 2. Cells that ingress through the middle of the streak give rise to the lateral part of the somites and to the heart and kidneys. 3. Cells in the posterior portion of the streak make the lateral plate and extraembryonic mesoderm After the ingression of the mesoderm cells, epiblast cells remaining outside, but close to, the streak will form medial (dorsal) structures such as the neural plate, while those epiblast cells farther from the streak will become epidermis 109

110 Έμβρυο πριν την ανάπτυξη της αρχικής λωρίδας Μπροστινό ήμισυ πάχυνσης Kollar (επιβλάστη και ενδιάμεσο στρώμα): Κόμβος Hensen και παράγωγά του (νωτοχορδή) Όπίσθιο ήμισυ πάχυνσης Kollar (επιβλάστη και ενδιάμεσο στρώμα): Οπίσθια περιοχή αρχικής λωρίδας Developmental Biology. 6th edition. Gilbert SF. 110

111 Φυσιολογική ανάπτυξη εμβρύου-συνοψη (1) Το έμβρυο της όρνιθας είναι αμνιωτό Μορφολογία παρόμοια με θηλαστικά (2) Πρώιμη ανάπτυξη: = επίπεδο βλαστόδερμα Αρχική λωρίδα: επάγεται στο οπίσθιο όριο και επιμηκύνεται προς το εμπρόσθιο Γαστριδίωση: διαρκής κυτταρική μετακίνηση μέσω της αρχικής λωρίδας. (3) Εξω-εμβρυικές μεμβράνες: Λεκιθικός σάκος-χόριο-άμνιο-αλλαντοίδα: Υποστήριξη εμβρύου με οξυγόνο και θρεπτικά υλικά (4) Χάρτης πεπρωμένου: ο ΕΟ άξονας αρχικής λωρίδας αντιστοιχεί στο μεσοπλευρικό άξονα του πρωτογενούς αρχιτεκτονικού σχεδίου του σώματος 111

112 Τοπική εξειδίκευση πρώιμου εμβρύου 112

113 Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Πολικότητα εμπροσθοπίσθιου άξονα Παρότι ο σχηματισμός των αξόνων συμμετρίας του εμβρύου ολοκληρώνεται κατά τη γαστριδίωση, η εξειδίκευσή τους συμβαίνει νωρίτερα, στο στάδιο της αυλάκωσης. Κανόνας Von Baer (1828): Θέση ΕΟ άξονα Το έμβρυο αναπτύσσεται έτσι ώστε ο επιμήκης άξονά του να είναι σχεδόν κάθετος στον επιμήκη άξονα του αυγού (η ουρά του εμβρύου βρίσκεται προς τον παρατηρητή) 113

114 Πολικότητα εμπροσθοπίσθιου άξονα Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Προσανατολισμός εμβρύου/λεκίθου ως προς την κατεύθυνση της περιστροφής (γέρνει, δεν περιστρέφεται) Προσανατολισμός (όχι περιστροφή) Δημιουργία πολικότητας κατά μήκος του εμπροσθοπίσθιου άξονα στο βλαστόδερμα του εμβρύου της όρνιθας ως αποτέλεσμα της ενδομήτριας περιστροφής του αυγού (14-16h). Ε=εμπρόσθιο, Ο=οπίσθιο 114

115 Πολικότητα εμπροσθοπίσθιου άξονα Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Το οπίσθιο άκρο σχηματίζεται στο ανώτερο άκρο βλαστοδέρματος Καθώς περιστρέφεται το αυγό (10-12 περιστροφές/h), τα ελαφρύτερα συστατικά της λεκίθου (probably containing stored maternal determinants for development) τοποθετούνται κάτω από τη μία πλευρά του βλαστοδέρματος και τη σπρώχνουν προς τα πάνω. Αυτή η πιο υπερυψωμένη περιοχή γίνεται ο πίσω πόλος του εμβρύου (αρχική λωρίδα). (Developmental Biology. 6th edition. Gilbert SF. Sunderland (MA): Sinauer Associates; Copyright 2000, 115 Sinauer Associates)

116 Πρώιμες επαγωγικές αλληλεπιδράσεις 116

117 Σχηματισμός αρχικής λωρίδας (επαγωγή μεσοδέρματος) 117

118 Πρώιμες επαγωγικές αλληλεπιδράσεις Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Η ικανότητα σχηματισμού αρχικής λωρίδας βρίσκεται σε ολόκληρη την οριακή ζώνη Αν χωριστεί ένα πρώιμο βλαστόδερμα σε 4 μέρη, καθένα από τα οποία έχει τη δική του οριακή ζώνη τότε κάθε τμήμα θα σχηματίσει τη δική του αρχική λωρίδα και πλήρη εμβρυικό άξονα (Spratt and Haas 1960). Όταν όμως σχηματιστεί η ΟΟΖ: ελέγχει τις υπόλοιπες περιοχές Απομονωμένα οπίσθια και εμπρόσθια ημίσεα (από το οπίσθιο όριο) Κυτταροπλασματικός καθοριστής? Αναστολέας 118

119 Πρώιμες επαγωγικές αλληλεπιδράσεις Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Επαγωγή της αρχικής λωρίδας από την οπίσθια οριακή ζώνη ή από συνδυασμό vg1 (nodal-like) / Wnt (και καταστολή σχηματισμού από άλλες περιοχές ΟΖ) Δεκτικότητα επιβλάστης στάδιο ΧΙ (πάχυνση Kollar) Μετά αρχίζει σχηματισμός 2 ο γενούς υποβλάστης (ενδοβλάστης) Το μόσχευμα απλώς επάγει, δεν συνεισφέρει δικά του κύτταρα στην επαγόμενη αρχική λωρίδα και στον κόμβο του Ηensen. (Bachvarova et al. 1998; Khaner 1998) Η οπίσθια οριακή ζώνη είναι η μόνη περιοχή του εμβρύου που εκκρίνει Vg1

120 Εμπλεκόμενα γονίδια Vg1: ΟΟΖ με δυνατότητα επαγωγής Αρχέγονης γραμμής Αρχέγονη γραμμή Wnt: ΟΖ με διαβάθμιση συγκέντρωσης Ο Ε (WNT8C/επαγωγή β-κατενίνης) Επαγωγή έκφρασης NODAL στην επιβλάστη δίπλα στην πάχυνση του Κoller και στην ΟΟΖ- ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΗ ΓΙΑ ΕΝΑΡΞΗ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΑΡΧΕΓΟΝΗΣ ΓΡΑΜΜΗΣ (επίδραση αναστολέων Wnt (FzN8) και Nodal (Cerberus short από 1ο-γενή υποβλάστη) καταστολή σχηματισμού αρχέγονης γραμμής FGF: επιτρεπτικός ρόλος Εκφράζεται σε υποβλάστη (Fgf8)- Επάγει σχηματισμό Αρχέγονης γραμμής (σφαιρίδια) 120

121 Πρώιμες επαγωγικές αλληλεπιδράσεις Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Καταστολή σχηματισμού πολλαπλών αρχέγονων γραμμών από την υποβλάστη και από την πρώτη αρχέγονη γραμμή που σχηματίζεται Πρωτογενής υποβλάστη: εκκρίνει αναστολείς των Wnt, Nodal, αλλά απομακρύνεται σταδιακά από ΟΟΖ Δευτερογενής (ενδοβλάστη): όχι (εκτοπίζει την πρωτογενή) επαγωγή αρχέγονης γραμμής από nodal σε επικράτεια έκφρασης Vg1 Απομάκρυνση πρωτογενούς υποβλάστης σχηματισμός πολλαπλών αρχέγονων γραμμών Nodal: επάγει σχηματισμό μόνο μετά από απομάκρυνση πρωτογενούς υποβλάστης Once formed, however, the streak secretes its own Nodal antagonist (the Lefty protein), thereby preventing any further primitive streaks from forming. 121

122 Πρώιμες επαγωγικές αλληλεπιδράσεις Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Εμπρόσθιο ήμισυ βλαστοδέρματος σχηματισμός αρχικής λωρίδας στο οπίσθιο όριο Εμπρόσθιο ήμισυ βλαστοδέρματος + vg1 πλευρικά σχηματισμός αρχικής λωρίδας πλευρικά και καταστολή δημιουργίας αρχέγονης γραμμής δέκτη Εμπρόσθιο ήμισυ βλαστοδέρματος + ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ 2x vg1 σχηματισμός 2 αρχικών λωρίδων Εμπρόσθιο ήμισυ βλαστοδέρματος + vg1 + vg1 (>5h later) σχηματισμός 1 αρχικής λωρίδας από το πρώτο ερέθισμα Παραγωγή κατασταλτικού σήματος από την πρώτη αρχική λωρίδα 122

123 Οργανωτής- Προτυποποίηση σώματος κατά τον ΕΟ άξονα 123

124 Η μεταμόσχευση ενός κόμβου Hensen στη διάφανη περιοχή επάγει τη δημιουργία ενός δεύτερου, μερικώς ανεπτυγμένου άξονα στον οποίο η νωτοχορδή προέρχεται από το μόσχευμα, ενώ ο νευρικός σωλήνας και οι σωμίτες προέρχονται από τον δέκτη. Παραγωγή επαγωγικού σήματος από τον κόμβο Hensen Επαγωγικότητα κόμβου: μέχρι Στ.8 (4 σωμίτες) (πρώιμοι/εμπρόσθιες νευρικές δομές, όψιμοι/οπίσθιες) Δεκτικότητα επιβλάστης: Στ4 (οριστική αρχέγονη γραμμή) 124

125 Οργανωτής_Ε0 άξονας Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Η επίδραση του οργανωτή οφείλεται στην καταστολή του μονοπατιού ΒΜΡ??? Περιφέρεια βλαστοδέρματος: παράγοντες ΒΜΡ Κόμβος Hensen: noggin (καταστολείς ΒΜΡ) Μείωση Ρ-smad-1 σε περιοχή μελλοντικού σχηματισμού νευρικής πλάκας καταστολείς BMP σε εκφυτεύματα επιβλάστης (in vitro) όχι επαγωγή νευρικού ιστού Ο ανταγωνισμός της σηματοδότησης BMP δεν αρκεί για την επαγωγή νευρικής πλάκας 125

126 Οργανωτής_Ε0 άξονας Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Μάλλον οι παράγοντες FGFs/wnt (συντίθενται σε υποβλάστη και σε πρόδρομα κύτταρα κόμβου πριν τη γαστριδίωση) φαίνεται να επάγουν νευρωνικούς φαινοτύπους στα κύτταρα της επιβλάστης (Alvarez et al. 1998; Storey et al. 1998). Καταστολείς FGF καταστολή επαγωγής νευρικού ιστού FGFs παράγονται σε κόμβο Hensen και αρχική λωρίδα. Aπωθούν» τα μεταναστεύοντα κύτταρα που πέρασαν διαμέσου της αρχέγονης γραμμής μακριά από αυτήν FGF/σφαιρίδια: επάγουν σχηματισμό δομών οπίσθιου νευρικού σωλήνα από τμήματα επιβλάστης FGF CDX Hox (οπίσθια γονίδια) Οι παράγοντες που ρυθμίζουν παραγωγή δομών πρόσθιου νευρικού σωλήνα είναι άγνωστοι. Υπάρχουν ωστόσο δεδομένα ότι παρέχονται από το πρόσθιο σπλαχνικό ενδόδερμα. (Diaz and Schoenwolf 1990; Darnell et al. 1999) 126

127 Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Μεσόδερμα Vertebrate Hox genes specify the identity of cells along the anterior/posterior axis of the embryo While they are still in the epiblast, but close to the primitive streak, the mesoderm cells receive instructions that tell them exactly where they are along the anterior-posterior axis they are induced to activate specific Hox genes. HoxB genes: inform the cells when to leave the epiblast and ingress into the primitive streak Η δημιουργία προτύπου μεσοπλευρικού μεσοδέρματος εξαρτάται από διαβάθμιση καταστολής ενεργότητας BMP BMP: παρεμποδίζουν σχηματισμό σωμιτών προς όφελος πλευρικού πετάλου Noggin: επάγει σχηματισμό έκτοπων σωμιτών 127

128 Οργανωτής_Ε0 άξονας Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Εξώδερμα FGF signaling inhibits BMPs from inducing the genes that specify ectoderm to become epidermis, and they activate the genes that specify to ectoderm to become neural 128

129 Οργανωτής_Ε0 άξονας Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Πρώιμα στάδια + αφαίρεση κόμβου Hensen επανασχηματισμός κόμβου από το οπίσθιο άκρο οπής (αρκεί να υπάρχει αρχική λωρίδα σε μέση ανάπτυξη καταστολή σχηματισμού άλλων κόμβων 129

130 Κόμβος Hensen: (1) Η θέση από την οποία ξεκινάει η γαστριδίωση (2) Τα κύτταρα αυτής της περιοχής γίνονται μεσόδερμα νωτιαίας χορδής (3) Τα κύτταρα αυτής της περιοχής μπορούν να οργανώσουν ένα δεύτερο εμβρυικό άξονα όταν μεταμοσχευθούν σε άλλες θέσεις γαστριδίου. Πάχυνση Κοllar: (1) H μεταμόσχευσή της επάγει σχηματισμό νέων εμβρυικών αξόνων. (2) Τα ενδιάμεσα κύτταρα της πάχυνσης εκφράζουν το γονίδιο goosecoid το οποίο είναι γνωστό από άλλους οργανωτές 130

131 Ασυμμετρία αριστερά-δεξιά 131

132 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Τα έμβρυα των σπονδυλωτών είναι λίγο ως πολύ αμφιπλευροσυμμετρικά Ωστόσο, η αμφίπλευρη συμμετρία δεν είναι απόλυτη Το αριστερό ήμισυ διαφέρει από το δεξί (καρδιά, σπλήνας συκώτι) 132

133 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Ασυμμετρία στο έμβρυο της όρνιθας 15: (50-55h): Κρανιακή κάμψη μεγαλύτερη των 90 ο C. Κλίση κόμβου Hensen προς τα αριστερά Κάμψη εμβρύου (κεφαλή δεξιά) Στομάχι και έντερο Μορφολογική ασυμμετρία καρδιάς και σπλάχνων 133

134 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου NODAL sonic hedgehog (SHH) activin receptor IIA ασύμμετρα πρότυπα έκφρασης στο πρώιμο έμβρυο όρνιθας και ρυθμίζουν το ένα το άλλο σχηματίζοντας μονοπάτια που οδηγούν σε ρήξη πλευρικής συμμετρίας και τελική μορφολογική ασυμμετρία καρδιάς και σπλάχνων Levin et al., Cell 82:803, 1995 Ποντικός, Xenopus, Zebrafish: οι βλεφαρίδες του κόμβου είναι ασύμμετρες και προωθούν το εξωεμβρυικό υγρό κυρίως στην αριστερή πλευρά-ροήκαταρράκτης μοριακών γιγονότων 134

135 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου Εκπόλωση δυναμικού μεμβράνης στην αριστερή πλευρά αρχέγονης γραμμής Ενεργότητα ΑΤΡάσης Η+/Κ+ Μετακίνηση κυττάρων που εκφράζουν SHH κυρίως αριστερά της αρχέγονης γραμμής και κύτταρα που εκφράζουν FGF8 δεξιά της γραμμής As the primitive streak reaches its maximum length, transcription of the sonic hedgehog gene (shh) becomes restricted to the left side of the embryo, controlled by activin and its receptor 135

136 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου ΝΟDAL: εκφράζεται κυρίως αριστερά σε όλα τα σπονδυλωτά Whole mount in situ hybridization με σημασμένους ανιχνευτές του mrna του γονιδίου nodal της όρνιθας (μωβ χρωστική): Έκφραση στο πλευρικό μεσόδερμα της αριστερής μόνο πλευράς του εμβρύου 136

137 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Τοπική εξειδίκευση του πρώιμου εμβρύου (A) Φυσικού-τύπου έκφραση του γονιδίου nodal της όρνιθας στην αριστερή πλευρά (σκουρόχρωμη περιοχή). Ασύμμετρη μορφολογία στην καρδιά των εμβρύων. Το ίδιο πρότυπο προκύπτει όταν ένα ίζημα κυττάρων που εκκρίνει Shh μεταμοσχεύεται στην αριστερή πλευρά, εκεί που συνήθως εκφράζεται. Όταν ένα ίζημα κυττάρων που εκκρίνει Shh μεταμοσχεύεται στα δεξιά του κόμβου, η έκφραση του γονιδίου nodal γίνεται αμφιπλευρο-συμμετρική (Levin et al. 1995) και η αναδίπλωση της καρδιάς γίνεται με τρόπο τυχαίο.

138 Ασυμμετρία Αριστερά-Δεξιά Ποικιλότητα στα διάφορα είδη σπονδυλωτών Nodal: Στ.6 Σε μία μικρή επικράτεια κόμβου που υποχωρεί και στη συνέχεια εξαπλώνεται στο μεσόδερμα αριστερού πλευρικού πετάλου SHH/δεξιά Nodal* Activin/FGF/αριστερά καταστολή Nodal AΝΟΔΙΚΑ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ 138

139 Δ Ε Ξ Ι Α Εξάπλωση Nodal: αυτοκαταλυτικός βρόγχος προς Nodal και Caronte* (αναστολέας) ΒΜΡ:εκφράζεται Δ/Α Περιορισμός εξάπλωσης Nodal: Lefty-καταστολέας Nodal (μειώνει σηματοδοτική ενεργότητα) Έκφραση PITX2 αριστερά 139