ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΙΑΠΛΑΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΙΤΩΝ ΣΕ ΤΡΕΙΣ ΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΦΥΛΕΣ ΜΥΩΝ, ΜΕ ΤΟ ΟΠΤΙΚΟ ΚΑΙ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. (ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ)

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΜΕΑΣ ΑΝΑΤΟΜΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΤΟΜΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΙΣΤΟΛΟΓΙΑΣ- ΕΜΒΡΥΟΛΟΓΙΑΣ ΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: Ο ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α. ΜΑΝΘΟΣ ΠΑΝΕΠ. ΕΤΟΣ 2005-06 Αριθµ. 1839 ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΙΑΠΛΑΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΙΤΩΝ ΣΕ ΤΡΕΙΣ ΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΦΥΛΕΣ ΜΥΩΝ, ΜΕ ΤΟ ΟΠΤΙΚΟ ΚΑΙ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. (ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ) ΕΣΠΟΙΝΑΣ ΜΑΛΛΕ- ΗΜΕΛΛΗ ΚΥΤΤΑΡΟΛΟΓΟΥ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΟΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2005

2 Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΛΟΥΪΖΑ ΑΝ ΡΙΟΠΟΥΛΟΥ- ΟΙΚΟΝΟΜΟΥ, ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΜΑΝΘΟΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΝΤΩΝΙΑ ΣΙΟΓΚΑ- ΡΑΠΤΗ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ Η ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΛΟΥΪΖΑ ΑΝ ΡΙΟΠΟΥΛΟΥ- ΟΙΚΟΝΟΜΟΥ, ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ ΜΑΝΘΟΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΓΙΓΗΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΛΕΝΗ ΝΕΝΟΠΟΥΛΟΥ, ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΑΝΤΩΝΙΑ ΣΙΟΓΚΑ- ΡΑΠΤΗ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΕΛΠΙ Α ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ- ΝΙΚΟΛΟΥΣΗ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ ΚΑΪ ΟΓΛΟΥ- ΑΝΑΓΝΩΣΤΟΠΟΥΛΟΥ, ΑΝΑΠΛ. ΚΑΘΗ- ΓΗΤΡΙΑ «Η έγκρισις της ιδακτορικής ιατριβής υπό της Ιατρικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης, δεν υποδηλεί αποδοχήν των γνωµών του συγγραφέως». (Νόµος 5343/32, αρθρ. 202 2 και ν. 1268/82, αρθρ. 50 8)

3 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΕ ΡΟΣ ΤΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ Ν. ΜΠΟΝΤΗΣ

4

Στο σύζυγό µου ήµο ηµέλλη, για την πολύτιµη βοήθεια του, την υποµονή και τη συµπαράσταση του. 5

6

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ. 9 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΜΒΡΥΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΠΡΩΙΜΗΣ ΕΜΒΡΥΪΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ.. 15 1.1 Εισαγωγή. 15 α. Στάδια της ανάπτυξης.. 17 β. Ιστορική αναδροµή.. 17 γ. Περιγραφικοί όροι για τα επίπεδα των τοµών. 18 1.2 Αναπαραγωγή.. 20 α. Η πρώτη εβδοµάδα της ανάπτυξης.. 20 β. Η δεύτερη εβδοµάδα της ανάπτυξης... 21 γ. Η τρίτη εβδοµάδα της ανάπτυξης 23 δ. Η τέταρτη µέχρι την όγδοη εβδοµάδα. 27 1.3 Παράγωγα σωµιτών. 28 α. ιάπλαση σπονδυλικής στήλης 28 β. ιάπλαση των πλευρών 31 γ. ιάπλαση των γραµµωτών µυών που προέρχονται από τα µυοτόµια.. 32 δ. ιάπλαση του χορίου του δέρµατος 34 2. ΣΩΜΙΤΟΓΕΝΕΣΗ... 35 2.1 Εισαγωγή. 35 2.2 Γενική περιγραφή σωµιτογένεσης... 36 α. Ανασκόπηση 36 β. Σταδιοποίηση των σωµιτών. 40 2.3 Προέλευση και εξειδίκευση παρααξονικού µεσοδέρµατος 42 α. Προέλευση σωµιτικών κυττάρων 42 β. έσµευση και εξειδίκευση σωµιτικών κυττάρων 44 2.4 Κυτταρο- κυτταρικές και κυτταρο- υποστρωµατικές αλληλεπιδράσεις.. 46

8 α. Κυτταρο- υποστρωµατικές αντιδράσεις.. 47 β. Κυτταρική προσκόλληση. 48 2.5 ιαµερισµατοποίηση... 49 α. Αλληλεπιδράσεις ιστών... 50 β. Προ-σχεδιασµός παρααξονικού µεσοδέρµατος... 52 γ. Τµήµατα σωµιτών και όρια αυτών.. 57 δ. Κυτταρικός ταλαντωτής.. 60 ε. Θεωρία της νέας διαµερισµατοποίησης... 65 2.6 Αξονική εξειδίκευση... 68 α. Εµβρυολογικές µελέτες... 68 β. Μοριακοί κώδικες 69 2.7 ιαφοροποίηση των σωµιτών. 71 α. Σκληροτόµιο 72 β. ερµοµυοτόµιο 74 3. ΜΟΡΙΑ ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗΣ 79 ΕΙ ΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 4. ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ.. 87 5. ΥΛΙΚΟ-ΜΕΘΟ ΟΙ. 93 5.1 Τεχνική ανοσοϊστοχηµείας.. 94 5.2 Τεχνική επεξεργασία ιστών για µελέτη µε το Η/Μ. 96 6 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ. 97 6.1 Στερεοσκοπική µελέτη 97 6.2 Ιστολογική µελέτη.. 108 6.3 Ανοσοϊστοχηµική µελέτη 109 6.4 Μελέτη µε το ηλεκτρονικό µικροσκόπιο 113 7. ΣΥΖΗΤΗΣΗ. 167 8. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ. 191 9. ΠΕΡΙΛΗΨΗ. 193 10. SUMMARY. 195 11. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 197

9 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η σωµιτογένεση προσέλκυσε το ιδιαίτερο ενδιαφέρον των ερευνητών τελευταία, καθώς αφορά το σχηµατισµό διαδοχικά επαναλαµβανόµενων δοµών και χρησιµεύει ως µορφογενετικό µοντέλο διερεύνησης της µετανάστευσης και διαφοροποίησης των αρχέγονων κυττάρων. Οι µελέτες είναι περιορισµένες σε αριθµό και αφορούν κυρίως αµφίβια και πτηνά, ενώ ελάχιστες αφορούν µυς. Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε η διάπλαση των σωµιτών σε τρεις διαφορετικές φυλές µυών, τόσο µε το κοινό οπτικό µικροσκόπιο, όσο και µε το ηλεκτρονικό µικροσκόπιο. Επίσης, πραγµατοποιήθηκε ανοσοϊστοχηµικός προσδιορισµός µίας σειράς αντισωµάτων, στα διάφορα στάδια της ανάπτυξης των σωµιτών, µε κύριο στόχο τη διερεύνηση κάποιων ρυθ- µιστικών παραγόντων, που ελέγχουν τη διαδικασία του σχηµατισµού τους. Η εργασία αποτελείται από 2 µέρη. I. Στο πρώτο µέρος αναφέρονται οι γενικές αρχές της εµβρυολογίας, της πρώιµης εµβρυϊκής περιόδου και της διαδικασίας της σωµιτογένεσης, ενώ αναλύεται ο ρόλος των µορίων προσκόλλησης, κατά την αρχική φάση της συγκρότησης των ιστών. II. Το δεύτερο µέρος περιλαµβάνει λεπτοµερή περιγραφή της τεχνικής, του υλικού και των µεθόδων που χρησιµοποιήθηκαν. Ακολουθεί έκθεση των αποτελεσµάτων και συζήτηση του θέµατος. Πριν προβώ στην ανάπτυξη της εργασίας αυτής, οφείλω να εκφράσω την υποχρέωση και τις ευχαριστίες µου στην Καθηγήτρια Κα Λ. Ανδριοπούλου- Οικονόµου, του Εργαστηρίου Ιστολογίας και Εµβρυολογίας, της Ιατρικής Σχολής, του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης, για την ανάθεση του θέµατος, την καθοδήγηση, την αµέριστη συµπαράσταση, τις πολύτιµες συµβουλές και το εξαιρετικό ενδιαφέρον σε όλη τη διάρκεια της εργασίας. Επίσης, υποχρέωση και θερµές ευχαριστίες οφείλω στον Καθηγητή κ. Α. Μάνθο, του Εργαστηρίου Ιστολογίας και Εµβρυολογίας, του Α.Π.Θ., για την απρόσκοπτη βοήθειά του και το ενδιαφέρον του για την περάτωση της µελέτης.

Ιδιαίτερες ευχαριστίες εκφράζω στην Αναπλ. Καθηγήτρια του Εργαστηρίου Ιστολογίας και Εµβρυολογίας, του Α.Π.Θ., Κα Αντωνία Σιόγκα- Ράπτη, για την πολύτιµη βοήθειά της και την ενθάρρυνση κατά τη διάρκεια του πειράµατος, την αξιολόγηση των αποτελεσµάτων και τη συγγραφή. Την Κα Χ. Κεραµέως- Φόρογλου, Οµότιµη Καθηγήτρια του Εργαστηρίου Ιστολογίας και Εµβρυολογίας, του Α.Π.Θ., ευχαριστώ θερµά για την πρόθυµη συνεργασία της και την αξιόλογη βοήθεια που µου προσέφερε σε όλα τα στάδια της µελέτης. Τον Καθηγητή κ. Π. Γιγή, του Εργαστηρίου Ανατοµίας της Ιατρικής Σχολής Α.Π.Θ., ευχαριστώ πολύ για το ενδιαφέρον του και την συµπαράστασή του. Την Καθηγήτρια Κα Ε. Νενοπούλου, του Εργαστηρίου Παθολογικής Ανατοµικής, της Ιατρικής Σχολής, του Α.Π.Θ., ευχαριστώ θερµά για τις υποδείξεις της. Επίσης, ευχαριστώ ιδιαίτερα τα άλλα δύο µέλη της επταµελούς επιτροπής, την Αναπλ. Καθηγήτρια Κα Ε. Εµµανουήλ- Νικολούση και την Αναπλ. Καθηγήτρια Κα Α. Καϊδόγλου- Αναγνωστοπούλου, του Εργαστηρίου Ιστολογίας- Εµβρυολογίας, του Α.Π.Θ., για τις πολύτιµες συµβουλές τους. Την ιευθύντρια του Κυτταρολογικού Εργαστηρίου του «Θεαγενείου» Αντικαρκινικού Νοσοκοµείου Θεσσαλονίκης, Κα Χ. εστούνη, ευχαριστώ για τις πολύτιµες συµβουλές της και την υποµονή µε την οποία διέθεσε την επιστηµονική της κατάρτιση και πείρα για τη σωστότερη παρουσίαση της εργασίας. Επίσης, την ιευθύντρια του Παθολογοανατοµικού Εργαστηρίου του «Θεαγενείου» Α.Ν.Θ., Κα Θ. Τόλιου, ευχαριστώ θερµά για το ενδιαφέρον της, την πρόθυµη συνεργασία και τη συµβολή της στην περάτωση της εργασίας. Την Κα Γ. Γαλακτίδου, ΠΕ Βιολόγο, Α Βαθµού, του Τµήµατος Ερευνών του «Θεαγενείου» Α.Ν.Θ., ευχαριστώ για την συµβολή της στην εργασία αυτή. Την Επικ. Καθηγήτρια της Κτηνιατρικής Σχολής, του Α.Π.Θ., Κα Α. Κοµνηνού, ευχαριστώ για τη βοήθειά της στην λήψη της έγκρισης για την πραγµατοποίηση πειράµατος σε ζώα, από την Κτηνιατρική ιεύθυνση Θεσσαλονίκης. Ακόµη, ιδιαίτερη υποχρέωση οφείλω στην Κα Α. Μουλά, Τεχνολόγο του Εργαστηρίου Ιστολογίας και Εµβρυολογίας του Ανθρώπου, του Α.Π.Θ., τον κ. Κ. Νεστορίδη, Τεχνολόγο του Κυτταρολογικού Εργαστηρίου του «Θεαγενείου» Α.Ν.Θ., την Κα Α. Τόλη, Τεχνολόγο του Παθολογοανατοµικού Εργαστηρίου του «Θεαγενείου» Α.Ν.Θ., την Κα Θ. Σπαροπούλου και τον κ. Κ. Λαζόπουλο, Τεχνολόγους του Τµήµατος Ερευνών του «Θεα- 10

γενείου» Α.Ν.Θ., για την αξιόλογη βοήθεια που µου προσέφεραν στο πειραµατικό- τεχνικό µέρος της εργασίας, µε προθυµία και συνέπεια. Τέλος, οφείλω να ευχαριστήσω τον σύζυγό µου ήµο ηµέλλη, Ε- πίατρο Ψυχίατρο, του 424 Γενικού Στρατιωτικού Νοσοκοµείου Θεσσαλονίκης, για την στήριξη και την πολύτιµη βοήθειά του στη συγγραφή και την παρουσίαση της εργασίας αυτής, καθώς επίσης και τους γονείς µου, Αθανάσιο και Μαρία Μαλλέ, για την αµέριστη συµπαράστασή τους. 11

12

Γ Ε Ν Ι Κ Ο Μ Ε Ρ Ο Σ 13

14

15 1. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΜΒΡΥΟΛΟΓΙΑΣ ΤΗΣ ΠΡΩΙΜΗΣ ΕΜΒΡΥΪΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ 1.1. Εισαγωγή Η ανθρώπινη ανάπτυξη, καθώς και αυτή όλων των σπονδυλωτών, αρχίζει από τη στιγµή γονιµοποίησης του ωαρίου από ένα σπερµατοζωάριο. Η ανάπτυξη είναι µία διεργασία συνεχών διαιρέσεων και κυτταρικών διαφοροποιήσεων, που έχει σαν αποτέλεσµα τη µετατροπή του µονοκύτταρου ζυγώτη σε ένα πολυκύτταρο οργανισµό. 1.1.α. Στάδια της ανάπτυξης Η ανάπτυξη διαιρείται σε προγεννητική και µεταγεννητική περίοδο (Arey L.B., 1965). Η γέννηση αποτελεί το πλέον καθοριστικό γεγονός κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, η οποία συνεχίζεται και µετά τη γέννηση (π.χ. τα δόντια και στο γυναικείο οργανισµό οι µαστοί). Τα πρώιµα αναπτυξιακά στάδια τα οποία παρατηρούνται τους πρώτους δύο µήνες ενός οργανισµού, εµφανίζονται στο χρονοδιάγραµµα της ανθρώπινης προγεννητικής ανάπτυξης που συνοψίζεται στο σχήµα 1. Τα στάδια ανάπτυξης που χρησιµοποιούνται στο χρονοδιάγραµµα είναι: 1) Ο ζυγώτης, το κύτταρο που προκύπτει από τη γονιµοποίηση του ωαρίου από ένα σπερµατοζωάριο. 2) Το µορίδιο, ο σφαιρικός σχηµατισµός των δεκαέξι βλαστοµεριδίων. 3) Η βλαστοκύστη, ο σφαιρικός σχηµατισµός που κατά τη διαδροµή του από τον ωαγωγό στη µήτρα, αποκτά µία κοιλότητα, που διακρίνει τα κύτταρα σε τροφοβλαστικά, εξωτερικά και εµβρυϊκά, εσωτερικά. 4) Το έµβρυο. Ο όρος έµβρυο αρχίζει να χρησιµοποιείται, από την δηµιουργία του εµβρυϊκού δίσκου. Η πρώιµη εµβρυϊκή περίοδος φτάνει περίπου µέχρι το τέλος της όγδοης εβδοµάδας και µέσα σ αυτό το χρονικό διάστηµα έχουν δηµιουργηθεί οι καταβολές για όλα τα όργανα και τις µεγάλες δοµές του οργανισµού.

5) Το όψιµο έµβρυο. Μετά την πρώιµη εµβρυϊκή περίοδο, ο αναπτυσσόµενος ανθρώπινος οργανισµός, ονοµάζεται όψιµο έµβρυο. Κατά την όψιµη εµβρυϊκή περίοδο (από την 9 η εβδοµάδα µέχρι τη γέννηση), αναπτύσσονται περαιτέρω και διαφοροποιούνται τα διάφορα συστήµατα. Αν και οι αναπτυξιακές αλλαγές δεν είναι τόσο δραµατικές, σαν αυτές που εµφανίζονται κατά την πρώιµη εµβρυϊκή περίοδο, είναι εν τούτοις πολύ σηµαντικές. Ο όρος κύηµα, χρησιµοποιείται για να περιγράψουµε το έµβρυο και τους υµένες του. Μελετώντας τα προγεννητικά στάδια της ανάπτυξης, ιδιαίτερα αυτά που παρατηρούνται κατά τη διάρκεια της πρώιµης εµβρυϊκής περιόδου, καταλαβαίνουµε καλύτερα τις φυσιολογικές σχέσεις, που έχουν οι δοµές του ανθρώπινου οργανισµού και τις αιτίες των συγγενών ανωµαλιών. Το έµβρυο είναι πάρα πολύ ευπαθές τους 3 πρώτους µήνες της κύησης, ιδιαίτερα στις ακτινοβολίες, στους ιούς και σε ορισµένα φάρµακα. Η γνώση που έχουµε για την κανονική ανάπτυξη του εµβρύου και τις αιτίες των συγγενών ανωµαλιών, βοηθούν στο να δοθούν στα έµβρυα, οι µεγαλύτερες δυνατότητες για να αναπτυχθούν φυσιολογικά. 16

17 Σχήµα 1. Πρώιµη εµβρυϊκή ανάπτυξη σε ηµέρες. (Langman s Ιατρική Εµβρυολογία, 1999). 1.1. β. Ιστορική αναδροµή Αν και κάθε χρονική περίοδος δίνει εξηγήσεις ανάλογα µε τη γνώση και την πείρα της, πρέπει να είµαστε ευγνώµονες στους παλιότερους ερευνητές για τις ιδέες τους, έστω και εάν πολλές από αυτές έχουν στις µέρες µας απορριφθεί. Οι Έλληνες συνέβαλαν σηµαντικά στην επιστήµη της εµβρυολογίας. Οι πρώτες αποδεδειγµένες εµβρυολογικές µελέτες διαβάζονται στα βιβλία του Ιπποκράτη, τον 5 ο π.χ. αιώνα. Τον 4 ο αιώνα π.χ., ο Αριστοτέλης έγραψε την πρώτη γνωστή εµβρυολογία και περιέγραφε την ανάπτυξη της όρνιθας και άλλων εµβρύων. Ο Γαληνός (2 ος αιώνας µ.χ.) έγραψε ένα βιβλίο, που είχε σαν τίτλο «Για το σχηµατισµό του εµβρύου» και περιγράφει την ανάπτυξη και τη διατροφή των εµβρύων.

18 Η πρόοδος της επιστήµης είχε αργό ρυθµό κατά τη διάρκεια του Μεσαίωνα και δεν υπάρχουν σηµαντικά εµβρυολογικά ορόσηµα σ αυτή την περίοδο. Κατά τον 15 ο αιώνα ο Leonardo da Vinci έφτιαξε ακριβή ανατοµικά σχήµατα µήτρας σε εγκυµοσύνη και των υµένων του εµβρύου. Μεγάλες πρόοδοι έγιναν στην εµβρυολογία, όταν η κυτταρική θεωρία κατοχυρώθηκε το 1839 από τους Schleiden και Schwann. Η ιδέα ότι το σώµα αποτελείται από κύτταρα και κυτταρικά προϊόντα, γρήγορα οδήγησε στην αντίληψη ότι το έµβρυο αναπτύσσεται από ένα µόνο κύτταρο, το ζυγώτη. Ο Fleming παρατήρησε το 1878 χρωµατοσώµατα και υπέθεσε τον πιθανό ρόλο τους στη γονιµοποίηση. Το 1883 ο von Beneden παρατήρησε ότι τα ώριµα γεννητικά κύτταρα είχαν ελαττωµένο αριθµό χρωµατοσωµάτων. Η πρώτη σηµαντική παρατήρηση σε ανθρώπινα χρωµατοσώµατα έγινε από τον von Winiwarter το 1912. Το 1956 ο Tjio και ο Levan παρατήρησαν ότι υπάρχουν 46 χρωµατοσώµατα, αριθµός που µέχρι και σήµερα είναι παραδεκτός. 1.1. γ. Περιγραφικοί όροι για τα επίπεδα των τοµών Στην περιγραφική ανατοµική και εµβρυολογία (Keith L. Moore, 1978), όσον αφορά τις τοµές, χρησιµοποιούνται πολλοί όροι για τη θέση, την κατεύθυνση και τα διάφορα επίπεδα του σώµατος. Όλες οι περιγραφές στον ώριµο ανθρώπινο οργανισµό βασίζονται στην υπόθεση ότι το σώµα είναι όρθιο µε τα χέρια στα πλάγια και τις παλάµες να κατευθύνονται προς τα εµπρός (σχήµα 2Α). Αυτό λέγεται ανατοµική θέση. Οι όροι πρόσθιο ή κοιλιακό και οπίσθιο ή ραχιαίο, χρησιµοποιούνται για να περιγραφεί το πρόσθιο ή το οπίσθιο µέρος στο σώµα ή στα άκρα και τις σχέσεις που έχουν οι δοµές µέσα στο σώµα η µία µε την άλλη. Στο έµβρυο οι όροι ραχιαίο και κοιλιακό είναι εκείνοι που σχεδόν πάντα χρησιµοποιούνται (σχήµα 2Β). Οι όροι ανώτερο ή κρανιακό και κατώτερο ή ουραίο, χρησιµοποιούνται για να δείξουν τα σχετικά επίπεδα που έχουν οι διάφορες δοµές. Στα έµβρυα οι όροι κρανιακό και ουραίο χρησιµοποιούνται για να καθορίζονται οι σχέσεις προς το κεφαλικό και ουραίο άκρο αντίστοιχα. Ο όρος ρυγχαίο χρησιµοποιείται για να δείξει τη σχέση που έχουν οι δοµές µε τη µύτη (σχήµα 2Ε). Η απόσταση από το µέρος που προσφύεται µία δοµή, χαρακτηρίζεται σαν κεντρική ή περιφερική, π.χ. στο κάτω άκρο, το γόνατο είναι κεντρικό σε σχέση µε τα σφυρά και τα σφυρά είναι περιφερικά σε σχέση µε το γόνατο. Το µέσο επίπεδο είναι ένα κάθετο επίπεδο που περνάει από το κέντρο του σώµατος και που χωρίζει το τελευταίο στο δεξιό και το αριστερό µισό (σχήµα 2Γ). Οι όροι πλάγιο και µέσο αναφέρονται σε δοµές που

19 βρίσκονται αντίστοιχα µακρύτερα ή κοντύτερα από το µέσο επίπεδο του σώµατος. Το οβελιαίο επίπεδο είναι κάθε κάθετο επίπεδο που διαπερνάει το σώµα παράλληλα µε το µέσο επίπεδο. Το εγκάρσιο (οριζόντιο) επίπεδο αναφέρεται σε οποιοδήποτε επίπεδο που είναι σε κάθετες γωνίες τόσο προς το µέσο όσο και προς το µετωπιαίο επίπεδο (σχήµα 2 ). Το µετωπιαίο (στεφανιαίο) επίπεδο είναι οποιοδήποτε κάθετο επίπεδο που κόβει το µέσο επίπεδο σε ορθή γωνία, και διαιρεί το σώµα στο πρόσθιο ή κοιλιακό και στο οπίσθιο ή ραχιακό τµήµα (σχήµα 2Ε). Στις τοµές των εµβρύων χρησιµοποιούνται διάφοροι όροι από τους ανωτέρω. Μία µέση τοµή είναι αυτή που περνάει από το µέσο επίπεδο. Ε- πιµήκεις τοµές, παράλληλες µε το µέσο επίπεδο που δεν περνάνε από αυτό, ονοµάζονται οβελιαίες τοµές. Μία κάθετη τοµή δια του µετωπιαίου επιπέδου είναι γνωστή σαν µετωπιαία τοµή. Τοµές που περνούν από το εγκάρσιο επίπεδο ονοµάζονται οριζόντιες τοµές ή απλώς εγκάρσιες. Πλάγιες τοµές είναι αυτές που δεν είναι ούτε κάθετες, ούτε οριζόντιες, αλλά βρίσκονται κοµµένες σε πλάγια επίπεδα κεκλιµένα ή µη. Σχήµα 2. Σχήµατα που δείχνουν περιγραφικούς όρους της θέσης, της κατεύθυνσης και των επιπέδων που έχει το σώµα. Α. Πλάγια όψη ενός ενήλικα σε ανατοµικά όρθια θέση. Β. Πλάγια όψη από ένα έµβρυο 5 εβδοµάδων. Γ και. Κοιλιακές όψεις από ένα έµβρυο 6 εβδοµάδων. Ε. Πλάγια όψη από ένα έµβρυο 7 εβδοµάδων. (Keith L. Moore, Before we are born. Basic Embryology and Birth Defects, 1978)

20 1.2. Αναπαραγωγή Η ανθρώπινη αναπαραγωγή όπως και αυτή των περισσοτέρων ζώων, είναι το αποτέλεσµα της ένωσης δύο γεννητικών κυττάρων ή γαµετώντου ωαρίου από το θηλυκό οργανισµό και του σπερµατοζωαρίου από τον αρσενικό οργανισµό (Keith L. Moore, 1978; Boving B., 1965). Το αναπαραγωγικό σύστηµα και στα δύο φύλα είναι φτιαγµένο κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να εξασφαλίζει την επιτυχή ένωση του σπερµατοζωαρίου µε το ωάριο. Το ωοκύτταρο παράγεται από την ωοθήκη, εκδιώκεται κατά τη διάρκεια της ωορρηξίας και περνάει στον ωαγωγό. Τα σπερµατοζωάρια παράγονται στα ορχικά σωληνάρια και αποθηκεύονται στην επιδιδυµίδα. Κατά τη διάρκεια της εκσπερµάτισης που γίνεται κατά τη συνουσία, τα σπερµατοζωάρια αφήνονται στον κόλπο. Γρήγορα περνούν από τον ισθµό του τραχήλου στην κοιλότητα της µήτρας και από εκεί στον ωαγωγό και τελικά στη λήκυθο όπου θα γίνει η γονιµοποίηση, αν το ωάριο είναι εκεί. 1.2.α. Η πρώτη εβδοµάδα της ανάπτυξης Η γονιµοποίηση µπορεί να συνοψιστεί στα ακόλουθα στάδια( Allen RC., 1959; McRoric RA et al., 1974; Propping D, et al., 1978): Το σπερµατοζωάριο περνάει ανάµεσα από τον ακτινωτό στέφανο (τα κύτταρα που περιβάλλουν το ωάριο). Το σπερµατοζωάριο διέρχεται τη διαφανή ζώνη, φτιάχνοντας ένα µονοπάτι µε τη δράση ενζύµων που ελευθερώνονται από το ακρόσωµα. Το κεφάλι του σπερµατοζωαρίου κολλάει στην επιφάνεια του ωαρίου. Το ωάριο αντιδρά στο σπερµατοζωάριο που έρχεται σε επαφή µαζί του µε δύο τρόπους: α) η διαφανής ζώνη και η κυτταρική µεµβράνη του ωαρίου αλλάζουν ώστε να παρεµποδίζεται η είσοδος σε άλλα σπερµατοζωάρια και β) το δευτερογενές ωοκύτταρο τελειώνει τη δεύτερη µειωτική διαίρεσή του και διώχνει το δεύτερο πολικό σωµάτιο. Το ωάριο είναι τώρα εντελώς ώριµο και ο πυρήνας του καλείται θηλυκός προπυρήνας. Το κεφάλι του σπερµατοζωαρίου µεγεθύνεται και σχηµατίζει τον αρσενικό προπυρήνα. Η ουρά του σπερµατοζωαρίου εκφυλίζεται. Ο αρσενικός και θηλυκός προπυρήνας, ενώνονται στο κέντρο του ωαρίου όπου έρχονται σε επαφή, χάνουν τις πυρηνικές τους

21 µεµβράνες, τα χρωµοσώµατά τους ανακατεύονται, και σχηµατίζουν τον διπλοειδή ζυγώτη. Ο ζυγώτης είναι η αρχή του νέου ανθρώπινου οργανισµού. Καθώς περνάει τον ωαγωγό, υφίσταται µιτωτικές κυτταρικές διαιρέσεις ή αυλάκωση, δηµιουργώντας έναν αριθµό από µικρότερα κύτταρα, που ονοµάζονται βλαστοµερίδια. Περίπου τρεις µέρες µετά τη γονιµοποίηση, µια σφαίρα που λέγεται µορίδιο και που αποτελείται από 16 περίπου βλαστοµερίδια, εισέρχεται στην κοιλότητα της µήτρας (σχήµα 1). Μία κοιλότητα σχηµατίζεται γρήγορα στο εσωτερικό του µοριδίου και µεταβάλλει αυτό σε µία βλαστοκύστη. Η διαφανής ζώνη εξαφανίζεται και η βλαστοκύστη έρχεται σε επαφή µε το επιθήλιο της µήτρας. Τα τροφοβλαστικά κύτταρα εισχωρούν στο επιθήλιο της µήτρας και στο στρώµα του ενδοµητρίου που είναι κάτω από αυτό. Στο τέλος της πρώτης εβδοµάδας, η βλαστοκύστη έχει κιόλας εµφυτευτεί επιφανειακά στο επιθήλιο του ενδοµητρίου. 1.2.β. Η δεύτερη εβδοµάδα της ανάπτυξης Η εµφύτευση της βλαστοκύστης στο ενδοµήτριο τελειώνει κατά τη δεύτερη εβδοµάδα της ανάπτυξης (Benirschke K, 1972; Sadler T. W., 1999). Αλλαγές γίνονται στην εσωτερική κυτταρική µάζα που έχουν σαν αποτέλεσµα να σχηµατισθεί µια παχιά πλάκα, που λέγεται εµβρυϊκός δίσκος και που θα διαφοροποιηθεί στο έµβρυο. Η αµνιακή κοιλότητα, ο λεκιθικός ασκός, ο συνδετικός µίσχος και το χόριο επίσης αρχίζουν να αναπτύσσονται κατά τη διάρκεια της δεύτερης εβδοµάδας (σχήµα 1). Η ενεργά διαβρωτική τροφοβλάστη εξακολουθεί να εισβάλλει στο ενδοµήτριο, που περιέχει αγγεία και αδένες και σιγά- σιγά η βλαστοκύστη βυθίζεται µέσα στο ενδοµήτριο (σχήµα 3). Καθώς η τροφοβλάστη έρχεται πιο πολύ σε επαφή µε το ενδοµήτριο, πολλαπλασιάζεται και διαφοροποιείται σε δύο στρώµατα. Η κυτταροτροφοβλάστη αποτελείται από κύτταρα, ενώ η συγκυτιοτροφοβλάστη από µία παχιά πρωτοπλασµατική µάζα µε πολλούς πυρήνες. Μεµονωµένοι χώροι ή κοιλότητες, εµφανίζονται στη συγκυτιοτροφοβλάστη που γρήγορα γεµίζουν µε αίµα, από τα µητρικά αγγεία που σπάνε και από εκκρίσεις που υπάρχουν στους διαβρωµένους ενδοµητρικούς αδένες. Αυτό το θρεπτικό υγρό ή εµβρυοτροφή περνάει µε διάχυση στο αρχικό έµβρυο (σχήµα 4). Μικροί χώροι αρχίζουν να εµφανίζονται ανάµεσα στην έσω κυτταρική µάζα και στην κυτταροτροφοβλάστη. Αυτοί οι χώροι σε λίγο θα συνενωθούν σε µια σχισµοειδή κοιλότητα, που λέγεται αµνιακή. Καθώς σχηµατίζεται η αµνιακή κοιλότητα, η έσω κυτταρική µάζα, υφίσταται αλλαγές που, όπως προαναφέρθηκε, έχουν σαν αποτέλεσµα το σχηµατισµό

22 ενός δίστιβου επίπεδου εµβρυϊκού δίσκου σχεδόν κυκλικού. Αυτός αποτελείται από το εµβρυϊκό εξώδερµα, που έχει σχέση µε την αµνιακή κοιλότητα, και το εµβρυϊκό ενδόδερµα, που έχει σχέση µε τον πρωτογενή λεκιθικό ασκό. Σχήµα 3. Βλαστική κύστη στην αρχή της 2 ης εβδοµάδας της ανάπτυξης. 1= έξω βλαστικό δέρ- µα, 2= έσω βλαστικό δέρµα, 3= επιθήλιο του βλεννογόνου, 4= υµένας του Heuser, 5= πρωτογενής λεκιθικός ασκός, 6= αµνιακή κοιλότητα, 7= αµνιοβλάστη, 8= κυτταροτροφοβλάστη, 9= συγκυτιώδης τροφοβλάστη, 10= κενοτόπιο, 11= κόλπος. (Χρυσή Κεραµέως- Φόρογλου, Ιστολογία- Εµβρυολογία του Ανθρώπου, 1987). Σχήµα 4. Βλαστική κύστη στο µέσο της 2 ης εβδοµάδας της ανάπτυξης. 1= πρωτογενής τροφοβλαστική λάχνη, 2= σωµατοπλευρικό έξω εµβρυϊκό µεσόδερµα (σωµατόπλευρα), 3= σπλαχνοπλευρικό έξω εµβρυϊκό µεσόδερµα (σπλαχνόπλευρα), 4= επιθήλιο του βλεννογόνου της µήτρας, 5= πρωτογενής λεκιθικός ασκός (έξω εµβρυϊκή κύστη), 6= έξω εµβρυϊκό κοίλωµα, 7= δευτερογενής λεκιθικός ασκός, 8= κοιλιακός µίσχος, 9= αµνιακή κοιλότητα, 10= δευτερογενής τροφοβλαστική λάχνη, 11= χόριο του βλεννογόνου της µήτρας, 12= αιµατόκολποι. (Χρυσή Κεραµέως- Φόρογλου, Ιστολογία- Εµβρυολογία του Ανθρώπου, 1987).

23 1.2.γ. Η τρίτη εβδοµάδα της ανάπτυξης Η τρίτη εβδοµάδα της ανάπτυξης είναι µία περίοδος γρήγορης α- νάπτυξης του εµβρύου, που χρονικά ακολουθεί την πρώτη χαµένη έµµηνο ρύση (Sadler T. W., 1999; Tam PPL et al., 1987; O Rahilly R, 1973). Όταν το ενδοεµβρυϊκό µεσόδερµα σχηµατίζεται, ο δίστιβος εµβρυϊκός δίσκος µετατρέπεται σε τρίστιβο, που αποτελείται από τα 3 πρωτογενή βλαστικά δέρµατα (εξώδερµα, µεσόδερµα, ενδόδερµα). Αυτά τα δέρµατα αργότερα θα δώσουν γένεση σε όλους τους ιστούς και τα όργανα του εµβρύου. Η αρχική γραµµή φαίνεται νωρίς την 3 η εβδοµάδα, σαν µια µέση πάχυνση στο εµβρυϊκό εξώδερµα (σχήµα 1). Αυτή δίνει γένεση σε µεσεγχυµατικά κύτταρα, που µεταναστεύουν πλάγια και κρανιακά, ανάµεσα στο εξώδερµα και το ενδόδερµα και οργανώνονται στο τρίτο πρωτογενές βλαστικό δέρµα, το έσω- εµβρυϊκό µεσόδερµα. Το αρχικό κοµβίο δίνει γένεση στην απόφυση της νωτιαίας χορδής. Η νωτιαία χορδή αναπτύσσεται από την νωτιοχορδική απόφυση και σχηµατίζει το πρωτογενές σκελετικό υπόστρωµα του εµβρύου. Η νευρική πλάκα εµφανίζεται σαν µία πάχυνση της µέσης γραµµής του εµβρυϊκού εξωδέρµατος, κρανιακά από το αρχικό κοµβίο. Σχηµατίζεται µία επιµήκης νευρική αύλακα, που έχει σε κάθε της πλευρά τις νευρικές πτυχές. Αυτές ενώνονται αργότερα και σχηµατίζουν το νευρικό σωλήνα (σχήµα 5). Το µεσόδερµα, σε κάθε πλευρά της νωτιαίας χορδής, πολλαπλασιάζεται και σχηµατίζει επιµήκεις στήλες, το παρααξονικό µεσόδερµα. Η διαίρεση του παρααξονικού µεσοδέρµατος σε ζεύγη σωµιτών αρχίζει κρανιακά κατά το τέλος της 3 ης εβδοµάδας. Το πρώτο ζευγάρι από τους σωµίτες σχηµατίζεται σε µικρή απόσταση ουραία από το κρανιακό άκρο της νωτιαίας χορδής, και τα επόµενα ζευγάρια των σωµιτών αναπτύσσονται µε τη σειρά τους κρανιοουραία (σχήµα 6). Περίπου 38 ζευγάρια σωµιτών σχηµατίζονται κατά τη διάρκεια της λεγόµενης περιόδου των σωµιτών (µέρες 20 µε 30). Τελικά σχηµατίζονται 42 µε 44 ζεύγη (4 ζεύγη ινιακών σωµιτών, 8 ζεύγη αυχενικών, 12 ζεύγη θωρακικών, 5 ζεύγη οσφυϊκών, 5 ζεύγη ιερών και 8-10 ζεύγη κοκκυγικών σωµιτών). Το πρώτο και τα τελευταία 6-7 ζεύγη στη συνέχεια εξαφανίζονται..επειδή ο σχηµατισµός των σωµιτών γίνεται σταδιακά, ο αριθµός τους χρησιµεύει για τον υπολογισµό της ηλικίας του εµβρύου στα πρώτα στάδια της διαπλάσεώς του. Στον πίνακα 1 τίθενται τα κύρια εξωτερικά χαρακτηριστικά γνωρίσµατα εµβρύου ανθρώπου, σε σχέση µε την ηλικία κύησης και τον αριθµό των σωµιτών. Στον πίνακα 2, τίθενται αντίστοιχα, τα κύρια χαρακτηριστικά γνωρίσµατα

24 των εµβρύων µυών κατά τις ηµέρες κύησης που πραγµατοποιήθηκε η µελέτη µας (9η, 10η, 11η και 12η ηµέρα κύησης) [Kaufman H. Matthew, 1992]. Οι σωµίτες σχηµατίζουν σαφή επιφανειακά επάρµατα και είναι περίπου τριγωνικοί σε οριζόντια τοµή. Μία παροδική κοιλότητα, µικρή σαν σχισµή, η µυοκήλη, εµφανίζεται µέσα σε κάθε σωµίτη (σχήµα 7Α). Οι σω- µίτες σχηµατίζουν το µεγαλύτερο µέρος από τον αξονικό σκελετό και τους µυς που είναι συνδεδεµένοι µ αυτό, όπως επίσης και από το χόριο του δέρ- µατος. Η σωµιτογένεση αναλύεται λεπτοµερώς παρακάτω. Το έσω σπλαχνικό κοίλωµα γεννιέται από µεµονωµένους χώρους στο πλάγιο πέταλο του µεσοδέρµατος και στο καρδιογόνο µεσόδερµα. Αυτοί οι κοιλωµατικοί χώροι, στα επόµενα στάδια ενώνονται και σχηµατίζουν µία µόνο πεταλοειδή κοιλότητα, που τελικά θα δώσει γένεση στις κοιλότητες του σώµατος. Τα αγγεία πρωτοεµφανίζονται στο λεκιθικό ασκό, στην αλλαντοϊδα και στο χόριο και αναπτύσσονται µέσα στο έµβρυο λίγο αργότερα. Χώροι εµφανίζονται µέσα σε αθροίσµατα από µεσεγχυµατικά κύτταρα (αιµατικά νησίδια), που πολύ γρήγορα θα καλυφθούν εσωτερικά µε ενδοθήλιο και θα ενωθούν µε άλλους χώρους, για να σχηµατίσουν ένα πρωτογενές καρδιοαγγειακό σύστηµα. Στο τέλος της τρίτης εβδοµάδας, η καρδιά παρουσιάζεται σαν ένα ζευγάρι καρδιακών σωλήνων, που είναι ενωµένοι µε τα αγγεία που βρίσκονται στις εξω- εµβρυϊκές µεµβράνες. Τα πρωτογενή κύτταρα του αίµατος προέρχονται κύρια από τα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων στο λεκιθικό ασκό και την αλλαντοϊδα. Σχήµα 5. Σχηµατική απεικόνιση εγκάρσιων τοµών διαδοχικά µεγαλύτερης ηλικίας εµβρύων, που δείχνουν το σχηµατισµό των νευρικών πτυχών, της νευρικής αύλακας και του νευρικού σωλήνα. Τα κύτταρα της νευρικής ακρολοφίας, που αρχικά σχηµατίζουν µια διάµεση ζώνη µεταξύ του νευρικού σωλήνα και του επιπολής εξωδέρµατος (Γ), εξελίσσονται σε νωτιαία και κρανιακά αισθητικά γάγγλια ( ). (Langman s Ιατρική Εµβρυολογία, 1999).

Σχήµα 6. Α. Ραχιαία επιφάνεια ανθρώπινου εµβρύου την 22 η ηµέρα περίπου. Επτά ξεχωριστοί σωµίτες είναι ορατοί εκατέρωθεν του νευρικού σωλήνα. Β. Ραχιαία επιφάνεια ανθρώπινου εµβρύου την 23 η ηµέρα περίπου. Προσέξτε το περικαρδιακό όγκωµα εκατέρωθεν της µέσης γραµµής στο κεφαλικό τµήµα του εµβρύου. (Langman s Ιατρική Εµβρυολογία, 1999). 25

26 ΠΙΝΑΚΑΣ 1. Υπολογισµός της ηλικίας του εµβρύου ανάλογα µε τον αριθµό των σωµιτών Αριθµός Ηλικία +/-1 Βρεγµατουραίο Κύρια εξωτερικά χαρακτηριστικά σωµιτών µέρα µήκος σε mm 4-12 22 1,5-2 Το έµβρυο είναι βασικά χωρίς κάµψη. Νευρικές πτυχές ενώνονται απέναντι στους σωµίτες. 13-20 24 2-3 Το έµβρυο είναι ελαφρά κυρτό. ύο βραγχιακά τόξα είναι ορατά. 21-29 26 3-3,5 Έµβρυο σε σχήµα µισοφέγγαρου. Τρία βραγχιακά τόξα ορατά. Ο πρόσθιος εγκέφαλος σχηµατίζει έπαρµα. Καταβολές των χεριών εµφανίζονται σαν µικρά επάρµατα. Τα ωτικά εντυπώµατα είναι παρόντα. 33-35 28 4-5 Τέσσερα βραγχιακά τόξα ορατά. Ο ουραίος νευροπόρος κλείνει. Φαίνονται οι πτερυγοειδείς καταβολές των άνω άκρων. Οι καταβολές των ποδιών φαίνονται σαν µικρά επάρµατα. Εµφανίζεται το πλακοειδές του φακού. 36-38 30 6-7 Τα άνω άκρα έχουν σχήµα κουπιού, ενώ τα κάτω άκρα είναι σαν πτερύγια. Το 3 ο και το 4 ο βραγχιακό τόξο είναι στον πυθµένα του αυχενικού κόλπου.

27 ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα των εµβρύων µυών κατά την 9η, 10η, 11η και 12η ηµέρα κύησης, Ηλικία κύησης/ Ηµέρες 9η ηµέρα κύησης Χαρακτηριστικά γνωρίσµατα Υπέγερση των κρανιακών νευρικών πτυχών, σχηµατισµός του πρόσθιου νευροπόρου. Σχηµατισµός οφθαλµικού κυστιδίου. 10 η ηµέρα κύησης Σχηµατισµός οπίσθιου νευροπόρου. Παρουσία των τριών φαρυγγικών τόξων. Εµφάνιση καταβολών άνω άκρων. Απόφραξη οπίσθιου νευροπόρου. Εµφάνιση καταβολών οπίσθιων άκρων. Εµφάνιση καταβολής φακού. Παρουσία ωτικού κυστιδίου. 11 η ηµέρα κύησης Σχηµατισµός ρινικών βοθρίων. Οι αυχενικοί σωµίτες αρχίζουν να µην είναι διακριτοί. 12 η ηµέρα κύησης Οι αυχενικοί σωµίτες εξαφανίζονται. Παρουσία δακτυλικών ακτίνων στα πέταλα των άνω άκρων. Κάτω άκρα µε σχήµα κουπιού. 1.2. δ. Η τέταρτη µέχρι την όγδοη εβδοµάδα Στην αρχή της 4 ης εβδοµάδας (Keith L. Moore, 1978), κάθε σωµίτης παρουσιάζει 3 µέρη: 1) το ραχιαίο τµήµα, ονοµαζόµενο µυοτόµιο, 2) το κοιλιακό τµήµα, ονοµαζόµενο σκληροτόµιο και 3) το έξω τµήµα, ονοµαζό- µενο δερµοτόµιο (σχήµα 7). Από το δερµοτόµιο σχηµατίζεται το χόριο του δέρµατος και ο υποδόριος ιστός. Από το µυοτόµιο σχηµατίζονται οι σκελετικοί µύες, ενώ από το σκληροτόµιο σχηµατίζονται οι χόνδροι, τα οστά και ο εµβρυϊκός συνδετικός ιστός, που ονοµάζεται µεσέγχυµα. Τα κύτταρα του µεσεγχύµατος γίνονται πολύµορφα και µπορούν να µετατραπούν σε ινοβλάστες, χονδροβλάστες ή οστεοβλάστες. Η ταχύτητα της εµβρυϊκής ανάπτυξης ανάµεσα στην τέταρτη και στην όγδοη εβδοµάδα, οπότε έχουµε και το τέλος της πρώιµης εµβρυϊκής περιόδου, είναι καταπληκτική. Οι καταβολές από όλες τις µεγάλες εξωτερικές και εσωτερικές δοµές αναπτύσσονται σε αυτή την περίοδο. Αν το έµβρυο εκτεθεί σε αυτή την κριτική περίοδο της ανάπτυξης σε ορισµένους βλαπτικούς παράγοντες (φάρµακα, ιούς κλπ.) µπορεί να έχει σαν αποτέλεσµα να παρουσιαστούν σ αυτό µεγάλες συγγενείς ανωµαλίες.

28 Σχήµα 7. ιαδοχικά στάδια στην ανάπτυξη του σωµίτη. Α. Τα µεσοδερµικά κύτταρα διατάσσονται γύρω από µια µικρή κοιλότητα. Β. Τα κύτταρα του κοιλιακού και του έσω τοιχώµατος του σωµίτη χάνουν την επιθηλιακή διάταξή τους και µεταναστεύουν προς την κατεύθυνση της νωτιαίας χορδής. Το σύνολο αυτών των κυττάρων χαρακτηρίζεται ως σκληροτόµιο. Γ. Το ραχιαίο τοίχωµα του σωµίτη παράγει νέα κυτταρική στιβάδα, το µυοτόµιο.. Μετά την επέκταση του µυοτοµίου µε κοιλιακή κατεύθυνση, τα κύτταρα του δερµοτοµίου χάνουν την επιθηλιακή όψη τους και εξαπλώνονται κάτω από το υπερκείµενο εξώδερµα, προκειµένου να σχηµατίσουν το χόριο του δέρµατος. (Langman s Ιατρική Εµβρυολογία, 1999). 1.3. Παράγωγα σωµιτών 1.3. α. ιάπλαση σπονδυλικής στήλης Κατά το µέσο της τρίτης εβδοµάδας της διαπλάσεως, τα κύτταρα του µέσου βλαστικού δέρµατος, χωρίζονται σε τρεις οµάδες: την µεταµερή µοίρα προς τα έσω, την διάµεση µοίρα στο µέσο και το πλάγιο πέταλο προς τα έξω (Κεραµέως Φόρογλου Χ., 1987). Κατά το τέλος της τρίτης εβδοµάδας, η µεταµερής µοίρα διαιρείται σε οµάδες επιθηλιοειδών κυττάρων, οι οποίες σχηµατίζουν τους σωµίτες. Κατά την τέταρτη εβδοµάδα, όπως προαναφέρθηκε, κάθε σωµίτης διαφοροποιείται σε τρία µέρη: το κοιλιακό ή σκληροτόµιο, το έξω ή δερµοτόµιο και το ραχιαίο ή µυοτόµιο. Το σκληροτόµιο αποτελείται από επιθηλιοειδή κύτταρα, τα οποία αλλάζουν σχήµα, γίνονται πολύµορφα, εκκρίνουν πηκτωµατώδη µεσοκυττάρια ουσία και σχηµατίζουν το µεσέγχυµα ή νεαρό συνδετικό ιστό. Τα

κύτταρα αυτά διαφοροποιούνται σε ινοβλάστες, χονδροβλάστες και οστεοβλάστες. Ορισµένα από τα κύτταρα του µεσεγχύµατος µεταναστεύουν προς την νωτιαία χορδή και τον µυελικό σωλήνα, τα περιβάλλουν και σχηµατίζουν έναν επιµήκη µεσεγχυµατικό σωλήνα γύρω από τα στοιχεία αυτά. Ο σωλήνας αυτός διατηρεί τα ίχνη της µεταµερούς καταγωγής του, γιατί οι οµάδες των κυττάρων του σκληροτοµίου διαχωρίζονται από διαστήµατα λιγότερο πυκνά, τα οποία περιέχουν τις µεταµερείς ή µεσοτµηµατικές αρτηρίες. Στη συνέχεια η ουραία µοίρα του κάθε σκληροτοµίου, ενώνεται µε την κεφαλική µοίρα του εποµένου, σχηµατίζοντας το σώµα ενός σπονδύλου. Ο µεσοτµηµατικός (µεταµερής) ιστός περικλείεται µέσα στο σώµα του σπονδύλου. Ένα τµήµα της κεφαλικής µοίρας κάθε σκληροτοµίου, παραµένει εκτός του σώµατος του σπονδύλου και σχηµατίζει τον αντίστοιχο µεσοσπονδύλιο δίσκο (σχήµα 8). Με τον τρόπο αυτό σχηµατίζονται τριανταδύο υµενώδεις σπόνδυλοι, επτά αυχενικοί, δώδεκα θωρακικοί, πέντε οσφυϊκοί, πέντε ιεροί και τρεις κοκκυγικοί. Μετά τον σχηµατισµό του σώµατος κάθε σπονδύλου, µεσεγχυµατικά κύτταρα πλησιάζουν προς αυτό σχηµατίζοντας τους µεσοσπονδυλίους συνδέσµους. Οι µεσοτµηµατικές αρτηρίες, οι οποίες αρχικά βρισκόταν µεταξύ των σκληροτοµίων, τώρα αντιστοιχούν στο µέσο περίπου του σώµατος κάθε σπονδύλου. Επίσης, το σύστοιχο µυοτόµιο κάθε σκληροτοµίου, συνδέεται τώρα µε δύο παρακείµενους σπονδύλους και έτσι επιτυγχάνεται η κινητικότητα της σπονδυλικής στήλης. Η θέση των νωτιαίων νεύρων απέναντι στους µεσοσπονδυλίους δίσκους, επιτρέπει την έξοδό τους από το σύστοιχο συζευκτικό τρήµα. Τα τµήµατα της νωτιαίας χορδής που περικλείονται µέσα στα σώ- µατα των σπονδύλων, ατροφούν και εξαφανίζονται, ενώ αντίθετα στο κέντρο των µεσοσπονδυλίων δίσκων, παραµένουν και σχηµατίζουν τον πηκτοειδή πυρήνα τους. Ο πηκτοειδής πυρήνας είναι περισσότερο αναπτυγµένος στην αυχενική και την οσφυϊκή µοίρα της σπονδυλικής στήλης. Βρίσκεται προς την οπίσθια επιφάνεια του µεσοσπονδυλίου δίσκου. Ο πηκτοειδής πυρήνας κατά τη γέννηση, αποτελείται από µια πηκτωµατώδη ουσία, υπόλειµµα της νωτιαίας χορδής. Τα κύτταρα της νωτιαίας χορδής εξαφανίζονται στο τέλος της πρώτης δεκαετίας της ζωής. Αντικαθίστανται από ινώδη χόνδρο, που προέρχεται από τον ινώδη δακτύλιο του µεσοσπονδυλίου δίσκου. Έτσι ο πηκτοειδής πυρήνας µετατρέπεται σε µία άµορφη µάζα, που χάνει την ελαστικότητά της. Συγχρόνως ο ινώδης δακτύλιος χάνει την σκληρότητά του, µαλακώνει και εξασθενεί. 29

Αµέσως µετά τον σχηµατισµό του σώµατος των σπονδύλων, αρχίζει η διάπλαση των αποφύσεών τους. Σε κάθε πλάγια επιφάνεια του σώµατος του σπονδύλου, εµφανίζονται δύο αποφύσεις. Μία πρόσθια που ονοµάζεται πλευρικό τόξο και µία οπίσθια η οποία ονοµάζεται ραχιαίο ή νευρικό τόξο. Το ραχιαίο τόξο κατευθύνεται προς την ραχιαία επιφάνεια του εµβρύου, περιβάλλει τον µυελικό σωλήνα και ενώνεται πίσω απ αυτόν µε το όµοιό του, που προέρχεται από το άλλο πλάγιο του σώµατος του σπονδύλου. Σχηµατίζεται έτσι το σπονδυλικό τόξο και το σπονδυλικό τρήµα, το οποίο περιέχει τον νωτιαίο µυελό. Στο σηµείο της συνενώσεως των δύο ραχιαίων τόξων σχηµατίζεται η ακανθώδης απόφυση του σπονδύλου. Το πλευρικό τόξο φέρεται προς την κοιλιακή επιφάνεια του εµβρύου, µεταξύ των µυοτοµίων και αποτελεί την καταβολή των πλευροειδών αποφύσεων των σπονδύλων και των πλευρών. Οι υµενώδεις σπόνδυλοι, αποτελούµενοι από µεσεγχυµατικό ιστό, χονδροποιούνται κατά την έβδοµη εβδοµάδα της διαπλάσεως. Στο τέλος του δεύτερου µήνα η χονδροποίηση έχει τελειώσει εκτός από τα οπίσθια άκρα των ραχιαίων τόξων, τα οποία παραµένουν σε υµενώδη κατάσταση και συνδέονται µεταξύ τους µε τον ονοµαζόµενο οπίσθιο συνδετικό υµένα. Η οστέωση των σπονδύλων αρχίζει την ένατη εβδοµάδα της αναπτύξεως µε την εµφάνιση τριών πρωτογενών πυρήνων οστεώσεως. Ένας από αυτούς βρίσκεται στο κέντρο του σώµατος του σπονδύλου και οι άλλοι δύο µέσα σε κάθε ραχιαίο τόξο, αντίστοιχα προς τη θέση όπου σχηµατίζονται οι εγκάρσιες αποφύσεις των σπονδύλων. 30

31 Σχήµα 8. Σχηµατική απεικόνιση του σχηµατισµού της σπονδυλική στήλης, σε διάφορα στάδια της ανάπτυξης. Α. Κατά την τέταρτη εβδοµάδα της ανάπτυξης τα τµήµατα του σκληροτοµίου διαχωρίζονται µεταξύ τους από λιγότερο πυκνό µεσοτµηµατικό ιστό. Προσέξτε τη θέση των µυοτοµίων, των µεσοτµηµατικών αρτηριών και των τµηµατικών νεύρων. Β. Η πύκνωση και η ανάπτυξη του ουραίου ηµίσεος του ενός σκληροτοµίου επεκτείνεται στο µεσοτµηµατικό µεσέγχυµα και το κεφαλικό ήµισυ του υποκειµένου σκληροτοµίου. Σηµειώστε την εµφάνιση του µεσοσπονδυλίου δίσκου. Προσέξτε τη θέση των τόξων στις εικόνες Α και Β. Γ. Τα προχόνδρινα σπονδυλικά σώµατα σχηµατίζονται από το ανώτερο και το κατώτερο ήµισυ δύο γειτονικών σκληροτοµίων, καθώς και από το µεσοτµηµατικό ιστό. Τα µυοτόµια σχηµατίζουν γέφυρες πάνω από τους µεσοσπονδυλίους δίσκους. (Langman s Ιατρική Εµβρυολογία, 1999). 1.3.β. ιάπλαση των πλευρών Κατά τον σχηµατισµό των σπονδύλων, σε κάθε πλάγια επιφάνειά τους, εµφανίζεται το πλευρικό τόξο, το οποίο φερόµενο κοιλιακώς µεταξύ των µυοτοµίων, αποτελεί την καταβολή των πλευρών στους θωρακικούς σπονδύλους και των πλευροειδών αποφύσεων στους υπολοίπους (.Κεραµέως- Φόρογλου Χ., 1987). Κατά την έβδοµη εβδοµάδα της αναπτύξεως αρχίζει η χονδροποίηση των µεσεγχυµατικών πλευρών, µε την εµφάνιση ενός πυρήνα χονδροποιήσεως στο σπονδυλικό άκρο κάθε πλευράς. Καθώς συνεχίζεται η διάπλαση, τα άκρα αυτά αποχωρίζονται από τους σπονδύλους και τις εγκάρσιες αποφύσεις µε τον σχηµατισµό των αντίστοιχων αρθρώσεων. Τα πρόσθια άκρα των πλευρών φέρονται κοιλιακώς µεταξύ των διαπλασσοµένων µυών του κορµού, όπου δέκα από αυτά ενώνονται µε το διαπλασσόµενο στέρνο. Τα πρόσθια άκρα των επτά πρώτων πλευρών ενώνονται µε το στέρνο, το κάθε ένα χωριστά µε τον δικό του χόνδρο, ενώ

32 οι επόµενες τρεις πλευρές ενώνονται µε το στέρνο µε κοινό χόνδρο. Οι δυο τελευταίες πλευρές παραµένουν ελεύθερες. Η οστέωση των πλευρών αρχίζει κατά το τέλος του δεύτερου µήνα µε την εµφάνιση ενός πρωτογενούς πυρήνα οστεώσεως και τριών δευτερογενών. Από τον πρωτογενή πυρήνα σχηµατίζεται το σώµα της πλευράς, ενώ από τους δευτερογενείς η κεφαλή και το φύµα της. 1.3.γ. ιάπλαση των γραµµωτών µυών που προέρχονται από τα µυοτόµια Μύες της γλώσσας. Στην αρχή της διαπλάσεως υπάρχουν στην περιοχή της κεφαλής τέσσερα ζεύγη ινιακών σωµιτών (Κεραµέως- Φόρογλου Χ., 1987). Το πρώτο ζεύγος γρήγορα εξαφανίζεται. Τα µυοτόµια των τριών ινιακών σωµιτών που παραµένουν, σχηµατίζουν τους µυς της γλώσσας. Για τον σχηµατισµό τους, τα κύτταρα των µυοτοµίων µεταναστεύουν προς την περιοχή του κοίλου του στόµατος. Η νεύρωσή τους όµως παραµένει από την δωδέκατη εγκεφαλική συζυγία (υπογλώσσιο νεύρο), το οποίο είναι το νεύρο των ινιακών σωµιτών. Μύες του οφθαλµού. Οι µύες που κινούν τον βολβό του οφθαλµού προέρχονται από τρία ζεύγη µυοτοµίων, τα οποία ονοµάζονται προωτικά µυοτόµια. Τα µυοτόµια αυτά προέρχονται από το µεσέγχυµα που περιβάλλει την προχορδιαία πλάκα. Τα εγκεφαλικά νεύρα που αντιστοιχούν στα προωτικά µυοτόµια και τα οποία νευρώνουν τους µύς του οφθαλµού, είναι η τρίτη, τέταρτη και έκτη εγκεφαλική συζυγία. Μύες του κορµού και των άκρων. Οι περισσότεροι γραµµωτοί µύες του κορµού σχηµατίζονται από τα µυοτόµια, ενώ οι υπόλοιποι σχηµατίζονται από το µεσέγχυµα των βραγχιακών τόξων. Τα κύτταρα των µυοτοµίων, αµέσως µετά τη διαφοροποίησή τους, µετατρέπονται σε µυοβλάστες και αρχίζουν να µετακινούνται προς το έσω εµβρυϊκό ή έσω σπλαχνικό κοίλωµα. Κατά το τέλος της 5 ης εβδοµάδας της διαπλάσεως, το µυοτόµιο διαιρείται σε δύο τµήµατα. Το ένα µικρό ραχιαίο, τοποθετείται ραχιαίως της σπονδυλικής στήλης και ονοµάζεται επαξονικό τµήµα, ενώ το άλλο, επιµηκέστερο, κοιλιακό, τοποθετείται κοιλιακώς της σπονδυλικής στήλης και ονοµάζεται υπαξονικό τµήµα. Τα δύο τµήµατα παραµένουν ενωµένα µεταξύ τους µε ένα πέταλο από µεσεγχυµατικό ιστό, το µεσοµύϊο διάφραγµα. Κατά τον ίδιο χρόνο, το νωτιαίο νεύρο του αντίστοιχου µυοτοµίου, διαιρείται και αυτό σε δύο κλάδους, έναν ραχιαίο και έναν κοιλιακό, που κατευθύνονται στα αντίστοιχα τµήµατα του µυοτοµίου. Οι µύες του επαξονικού τµήµατος σχηµατίζουν τους εκτείνοντες µυς της ράχεως. Οι µύες του υπαξονικού τµήµατος σχηµατίζουν τους πλάγιους και κοιλιακούς καµπτήρες µυς. Οι τελευταίοι διαχωρίζονται σε τρεις στιβάδες σε όλο το µήκος του κορµού. Οι στιβάδες αυτές στην θωρακική µοίρα είναι,

33 από έξω προς τα µέσα, οι έξω µεσοπλεύριοι, οι έσω µεσοπλεύριοι και ο εγκάρσιος θωρακικός µυς. Στο κοιλιακό τοίχωµα αντιστοίχως, οι τρεις στιβάδες αποτελούνται, από έξω προς τα µέσα, από τον έξω λοξό, τον έσω λοξό, και τον εγκάρσιο κοιλιακό µυ. Οι µύες του θωρακικού τοιχώµατος διατηρούν τη µεταµερή διάταξή τους, λόγω της παρουσίας των πλευρών. Αντίθετα εκείνοι του κοιλιακού τοιχώµατος σχηµατίζονται από κύτταρα που προέρχονται από περισσότερα µυοτόµια. Εκτός από τις τρεις αυτές µυϊκές στιβάδες των τοιχωµάτων του κορµού, τα πρόσθια άκρα των υπαξονικών τµηµάτων αναπτυσσόµενα, σχη- µατίζουν κατά µήκος της µέσης γραµµής του προσθίου τοιχώµατος του κορµού, µία επιµήκη µυϊκή στιβάδα. Η µυϊκή αυτή στιβάδα αποτελείται στην αυχενική µοίρα από τους µυς που βρίσκονται κάτω από το υοειδές οστούν, στην θωρακική µοίρα από τον στερνίτη µυ και στην κοιλιακή µοίρα από τον ορθό κοιλιακό µυ. Σχετικά µε τον σχηµατισµό των µυών των άκρων, επειδή αυτά διαπλάσσονται αντίστοιχα στο ύψος του Α4-Θ1 και Ο2-Ι3, πιστεύεται ότι οι µύες τους σχηµατίζονται από κύτταρα των αντίστοιχων µυοτοµίων. Τα κύτταρα αυτά σχηµατίζουν µια ραχιαία µοίρα, από την οποία προέρχονται οι εκτείνοντες µυς των άκρων και µια κοιλιακή, η οποία σχηµατίζει τους καµπτήρες µυς των άκρων. Σχήµα 9. Α. Εγκάρσια τοµή θωρακικής µοίρας εµβρύου ηλικίας 5 εβδοµάδων. Το µυϊκό στοιχείο του ραχιαίου τµήµατος του σωµατικού τοιχώµατος (επιµέριο) και του κοιλιακού τµήµατος (υποµέριο) νευρώνεται από ένα ραχιαίο πρωτογενή κλάδο και από ένα κοιλιακό πρωτογενή κλάδο, αντίστοιχα. Β. Παρόµοια τοµή µε την Α, σε οψιµότερο στάδιο της ανάπτυξης. Το υπο- µέριο έχει σχηµατίσει τρία ξεχωριστά µυϊκά στρώµατα και έναν κοιλιακό επιµήκυ µυ. (Langman s Ιατρική Εµβρυολογία, 1999).

34 1.3.δ. ιάπλαση του χορίου του δέρµατος Το χόριο σχηµατίζεται από τα κύτταρα του δερµοτοµίου των σωµιτών (Κεραµέως- Φόρογλου Χ., 1987). Κατά τον τρίτο και τον τέταρτο µήνα της διαπλάσεως, διαφοροποιούνται µέσα σ αυτό οι κολλαγόνες και ελαστικές ίνες του συνδετικού ιστού. Αµέσως µετά σχηµατίζονται η θηλώδης και η δικτυωτή στιβάδα του χορίου. Ο υποδόριος ιστός σχηµατίζεται κατά τον ίδιο τρόπο, περιέχει όµως µεγάλες ποσότητες λιπώδους ιστού.

35 2. ΣΩΜΙΤΟΓΕΝΕΣΗ 2.1. Εισαγωγή Η σωµιτογένεση είναι µια θεµελιώδης διαδικασία σχηµατισµού δο- µών, που παρατηρείται στα έµβρυα όλων των σπονδυλωτών και η οποία προάγει την περιοδική διαίρεση του µεσοδέρµατος σε οµόλογες οµάδες κυττάρων (σωµίτες), εκατέρωθεν του νευρικού σωλήνα. Αυτή η τµηµατική (ή µεταµερής) διάταξη των σωµιτών κατά µήκος του πρόσθιου- οπίσθιου άξονα του σώµατος, καθορίζει και τη διάταξη των δοµών που προέρχονται από αυτούς, καθώς επίσης και των τµηµάτων του περιφερικού νευρικού συστήµατος. Ποικίλες µελέτες σωµιτών πραγµατοποιήθηκαν σε έµβρυα όλων των ειδών των σπονδυλωτών (Gossler A. et al., 1998). Η πλειοψηφία των µελετών αυτών αφορά αµφίβια και πτηνά, καθώς τα έµβρυά τους υπόκεινται ευκολότερα σε πειραµατικούς χειρισµούς, σε σχέση µε αυτά των θηλαστικών. Για το λόγο αυτό, η ανάλυση της σωµιτογένεσης στα έµβρυα των θηλαστικών, υστερούσε για µεγάλο χρονικό διάστηµα, παρόλο που έχουν περιγραφεί και αναλυθεί από δεκαετίες, µεταλλάξεις σε έµβρυα µυών που επηρεάζουν τη σωµιτογένεση (Johnson DR. 1986). Από τις διάφορες µελέτες προκύπτει ότι η διαδικασία της σωµιτογένεσης είναι συγκρίσιµη σε όλες τις τάξεις των σπονδυλωτών, ενώ ιδιαίτερες οµοιότητες υπάρχουν µεταξύ πτηνών και θηλαστικών. Οι δυνατότητες που µας δίνονται σήµερα για χειρισµό του γονιδιακού υλικού των µυών, ανοίγουν το δρόµο προς τη διαλεύκανση των µοριακών µηχανισµών που συµµετέχουν στη σωµιτογένεση των θηλαστικών (Kalcheim C et al, 2005). Παρόλο που, όπως προαναφέρθηκε, οι βασικές αρχές και µηχανισµοί της διαδικασίας της σωµιτογένεσης φαίνεται να είναι κοινοί σε όλα τα σπονδυλωτά, ενδιαφέρον παρουσιάζει η ανεύρεση ιδιαιτεροτήτων ως προς τη διαδικασία αυτή, στα διάφορα είδη.

36 2.2. Γενική περιγραφή σωµιτογένεσης 2.2.α. Ανασκόπηση Ο όρος «σωµιτογένεση» περιλαµβάνει τη γένεση και τη µορφοποίηση του παρα-αξονικού µεσοδέρµατος, το σχηµατισµό των γνήσιων σωµιτών και τα πρώιµα στάδια της διαφοροποίησής τους. Οι διαδικασίες αυτές αναπαριστούν µια σειρά από διακριτά, µορφολογικά γεγονότα, τα οποία εξελίσσονται µε αυστηρή χωρο-χρονική σειρά. Τα γεγονότα αυτά είναι: 1) Η γένεση του παρα-αξονικού µεσοδέρµατος. 2) Η εµφάνιση πυκνών οµάδων κυττάρων στο µεσέγχυµα του παρααξονικού µεσοδέρµατος, των επονοµαζοµένων σωµιτοµερών. 3) Ο σχηµατισµός των ώριµων επιθηλιακών σωµιτών. 4) Η διαφοροποίηση των σωµιτών σε δερµοµυοτόµιο και σκληροτόµιο και 5) Η µορφογένεση των προερχόµενων από τους σωµίτες δοµών, ανάλογα µε τη θέση τους κατά µήκος του πρόσθιου- οπίσθιου άξονα του σώµατος (Σχήµα 10). Οι πρώτοι σωµίτες εµφανίζονται στο πρόσθιο άκρο του παρααξονικού µεσοδέρµατος, στην µελλοντική ινιακή περιοχή, λίγο µετά το σχηµατισµό των βλαστικών δερµάτων (Σχήµα 11 Α, 12). Σχήµα 10. Στάδια σωµιτογένεσης. Οι σωµίτες αναπτύσσονται από το παρααξονικό µεσόδερµα που βρίσκεται εκατέρωθεν του νευρικού σωλήνα. Κατά τη σωµιτογένεση των αναπτυσσοµένων εµβρύων, παρατηρούνται ταυτόχρονα σωµίτες διαφορετικού σταδίου εξέλιξης. Οι πρόσθιοι σωµίτες είναι περισσότερο αναπτυγµένοι από τους οπίσθιους. Το παρααξονικό µεσόδερµα που βρίσκεται οπίσθια του πιο πρόσφατα σχηµατιζόµενου σωµίτη («επιθηλιακός σωµίτης»), καλείται και προσωµιτικό µεσόδερµα και περιέχει διακριτές οµάδες κυττάρων σε σπειροειδή διάταξη, τα επονοµαζόµενα «σωµιτοµερή», που είναι όµως εµφανή µόνο µε το ηλεκτρονικό µικροσκόπιο σάρωσης. Οι πρόσθιοι σωµίτες έχουν ήδη υποστεί διαφοροποίηση σε δερµοµυοτόµιο, σκληροτόµιο και µυοτόµιο.(a. Gossler, Somitogenesis, 1998)

Στη συνέχεια, εµφανίζονται νέοι σωµίτες, ακολουθώντας µια σχετικά σταθερή χρονική σειρά (ανάλογα µε το είδος) και µε αυστηρή προσθιοοπίσθια αλληλουχία, ενώ ταυτόχρονα νέο µεσόδερµα γεννάται και προστίθεται στο οπίσθιο άκρο. Το παρα-αξονικό µεσόδερµα ουραία του τελευταίου σωµίτη αναφέρεται συνήθως ως «προσωµιτικό µεσόδερµα» στους µύς και ως «τµηµατικό πέταλο» στα πτηνά. Κατά τη διάρκεια του σχηµατισµού των σωµιτών, το χαλαρό µεσέγχυµα του προσωµιτικού µεσοδέρµατος µετατρέπεται σε τρισδιάστατο επιθήλιο. Οι ώριµοι σωµίτες αποτελούνται από σφαιρικές οµάδες κυττάρων, που σχηµατίζουν ένα απλό τρισδιάστατο κυλινδρικό επιθήλιο, το οποίο περιβάλει µια κεντρική κοιλότητα, τη σωµιτοκήλη (Σχήµα 11 Β ) [Ostrovsky et al. 1988]. Η σωµιτοκήλη περιέχει µεσεγχυµατικά κύτταρα, τα οποία, κατά τη διάρκεια της επακόλουθης διαφοροποίησης των σωµιτών, συνεισφέρουν στον σχηµατισµό των σκληροτοµίων. Τα κύτταρα της εξωτερικής επιθηλιακής στιβάδας εµφανίζουν τις µεταξύ τους συνδέσεις κοντά στην αυλική τους επιφάνεια, µε την οποία αντικρίζουν τη σωµιτοκήλη. Η εξωτερική επιφάνεια των σωµιτών καλύπτεται από βασική µεµβράνη, η οποία συνδέει και ταυτόχρονα ξεχωρίζει τον κάθε σωµίτη από τους γειτονικούς ιστούς και τους γειτονικούς σωµίτες. Αµέσως µετά το σχηµατισµό των επιθηλιακών σωµιτών, ακολουθεί η περαιτέρω διαφοροποίησή τους. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαφοροποίησης, τα πρώτα κύτταρα που απο-επιθηλιοποιούνται, είναι αυτά του κοιλιακού τµήµατος των σωµιτών, τα οποία και σχηµατίζουν τα σκληροτόµια (Σχήµα 11 C,D ). Τα σκληροτόµια των πέντε πρώτων (πιο πρόσθιων) σωµιτών, σχηµατίζουν µετέπειτα το ινιακό οστό, ενώ αυτά των υπολοίπων σωµιτών αποτελούν τις πρόδροµες µορφές των σωµάτων των σπονδύλων, των σπονδυλικών τόξων και των πλευρών (Theiler 1988, Couly et al. 1992, Christ and Ordahl 1955). Πλαγιο-ραχιαία του κάθε σκληροτοµίου παραµένει µια οµάδα επιθηλιακών κυττάρων, το επονοµαζόµενο δερµοµυοτόµιο. Τα κύτταρα που βρίσκονται στο µέσο και κάτω τµήµα του δερµοµυοτοµίου, δίνουν γένεση στο µυοτόµιο, ενώ τα υπόλοιπα σχηµατίζουν το χόριο του δέρµατος. Τα κύτταρα του µυοτοµίου σχηµατίζουν τους µυς του κορµού και τους σκελετικούς µυς των άκρων, ενώ κύτταρα από όλες τις περιοχές των σωµιτών συµβάλουν στο σχηµατισµό του αγγειακού ενδοθηλίου. Καθώς οι ώριµοι πρόσθιοι σωµίτες διαφοροποιούνται, παράλληλα νέοι σωµίτες σχηµατίζονται ακόµη οπίσθια. Εποµένως, κατά τα πρώιµα στάδια της οργανογένεσης των εµβρύων, υπάρχουν ταυτόχρονα σωµίτες σε διάφορα στάδια ανάπτυξης (Σχήµα 11 Ε ). Παρόλο που το βασικό µοντέλο κυτταρικής διαφοροποίησης όλων των σωµιτών είναι παρόµοιο, µοναδικές 37

38 ανατοµικές δοµές παράγονται από αυτούς κατά το µήκος του προσθιοοπίσθιου άξονα, καθώς αποκτούν από τα πρώιµα στάδια της ανάπτυξής τους, ειδικές ιδιότητες αναλόγως µε τη θέση που κατέχουν σε αυτόν. Σχήµα 11. οµή σωµιτών. Α. Έµβρυο µυός, ηλικίας κύησης 8 ηµερών, µε δύο σωµίτες (βέλη). Η αγκύλη δείχνει την περιοχή που φαίνεται να προηγείται των σωµιτών. Β. Ώριµος επιθηλιακός σωµίτης. Τα κύτταρα της σωµιτοκήλης (sc) σχηµατίζουν χαλαρό µεσέγχυµα. Οι πυρήνες των γύρω επιθηλιακών κυττάρων είναι τοποθετηµένοι κοντά στην εξωτερική (βασική) επιφάνεια. C. Μετωπιαία τοµή ενός εµβρύου µυός, ηλικίας κύησης 10 ηµερών. Τα δερµοµυοτόµια (κεφαλές βελών) σχηµατίζουν επιθηλιακές οµάδες, που βρίσκονται πάνω από τα µεσεγχυµατικά σκληροτόµια (αστερίσκοι). D. Εγκάρσια διατοµή ενός εµβρύου µυός, ηλικίας κύησης 10 ηµερών. Ε. Οβελιαία διατοµή εµβρύου µυός, ηλικίας κύησης 9,5 ηµερών. Είναι εµφανής ο προοδευτικός σχηµατισµός των σκληροτοµίων στους περισσότερο πρόσθιους σωµίτες (αριστερά είναι το οπίσθιο άκρο)..(a. Gossler, Somitogenesis, 1998)

39 Σχήµα 12. Σαρωτικές ηλεκτρονικές φωτογραφίες εγκαρσίων τοµών εµβρύου µυός, σε περιοχές σωµιτών. Α. Τοµή στο ύψος των αυχενικών σωµιτών. Β. Τοµή στο ύψος των σωµιτών που βρίσκονται αµέσως πίσω από τον οπίσθιο εγκέφαλο. Αστερίσκος:διάµεσο µεσόδερµα S:σωµίτης,. So:σωµατικό µεσόδερµα. Sp:σπλαχνικό µεσόδερµα. Ne:νευροεξώδερµα. Αιχµή βέλους:νευρικός σωλήνας. Ic:ενδοεµβρυϊκό κοίλωµα. Βέλος:νωτιαία χορδή. En:ενδόδερµα. E: εξώδερµα (Dr K.K. Sulik, Dep. Of Cell Biology and Anatomy, University of North Carolina). Αυτή η σύντοµη ανασκόπηση δείχνει ότι η σωµιτογένεση αποτελεί µια πολυσύνθετη διαδικασία, που περιλαµβάνει: 1)Την εξειδίκευση του παρα-αξονικού µεσοδέρµατος, 2) τη ρυθµιζόµενη προοδευτική µεσεγχυµατική επιθηλιακή και επιθηλιακή- µεσεγχυµατική µετατροπή, 3) τη µορφοποίηση του παρα-αξονικού µεσοδέρµατος (π.χ. καθορισµός των ορίων των τµηµάτων) και την προσθιο- οπίσθια διαµερισµατοποίηση αυτού, 4) την εξειδίκευση θέσης και 5) την περαιτέρω υποδιαίρεση των σωµιτών σε ραχιαιο-κοιλιακές και µεσοπλάγιες περιοχές, που α- κολουθούν τη δική τους πορεία και διαφοροποίηση (Σχήµα 13). Τα ερωτηµατικά που τίθενται, είναι το πώς ελέγχεται αυτή η διαδικασία, ποιοι είναι οι µοριακοί µηχανισµοί που εµπλέκονται σε αυτήν, ποιοι ιστοί αλληλεπιδρούν µεταξύ τους και µε ποιο τρόπο. Στην προσπάθεια επίλυσης αυτών των προβληµάτων πραγµατοποιήθηκαν διάφορες µελέτες, τόσο in vitro, όσο και in vivo, ιστολογικές αλλά και γονιδιακές αναλύσεις (New et al. 1973, Beddington 1987, Cockroft 1990, Kalcheim C et al 2005). Τα αποτελέσµατα αυτών θα συζητηθούν παρακάτω.

40 2.2.β. Σταδιοποίηση των σωµιτών Για την εύκολη ταξινόµηση και σύγκριση των σωµιτών στα διάφορα αναπτυξιακά στάδια, προτάθηκε ένα αριθµητικό σύστηµα που λαµβάνει υπόψη ότι σε έµβρυα διαφορετικών ηλικιών, µπορεί να υπάρχουν σωµίτες που βρίσκονται στο ίδιο αναπτυξιακό στάδιο (Christ and Ordahl 1995). Σύµφωνα µε το σύστηµα αυτό, η αρίθµηση των σωµιτών αρχίζει από τον πιο πρόσθιο σωµίτη µε αραβικά νούµερα. Επιπρόσθετα, οι σωµίτες αριθµούνται σύµφωνα µε την αναπτυξιακή τους ηλικία, µε ρωµαϊκά νούµερα και το νούµερο Ι αντιστοιχεί στον πιο πρόσφατα σχηµατισµένο σωµίτη (Σχήµα 13). Εποµένως, π.χ. ο 20 ος σωµίτης ενός εµβρύου 25- σωµιτών, θα είναι ο VI/25, ενώ ο πιο πρόσφατα σχηµατισµένος σωµίτης του ιδίου εµβρύου θα είναι ο σωµίτης Ι/25. Σε ένα έµβρυο 30- σωµιτών, ο 20 ος σωµίτης είναι ο ΧΙ/30, ο 25 ος είναι ο VI/30 και ο πιο πρόσφατος ο Ι/30. Η ρωµαϊκή αρίθµηση δείχνει µόνο το αναπτυξιακό στάδιο του σωµίτη, ανεξάρτητα από την αξονική του θέση. Αυτό το σύστηµα αρίθµησης ακολουθείται οποτεδήποτε γίνεται αναφορά σε συγκεκριµένα στάδια ανάπτυξης σωµιτών.

Σχήµα 13. ιαδικασία σωµιτογένεσης. Τα παρααξονικά µεσοδερµικά κύτταρα εξειδικεύονται καθώς µεταναστεύουν µέσω της αρχικής γραµµής, στο οπίσθιο άκρο του προσωµιτικού µεσοδέρµατος. Στο προσωµιτικό µεσόδερµα, πριν ακόµη αυτό κατατµηθεί, οι µελλοντικοί σωµίτες αποκτούν την αξονική τους ταυτότητα και µια προσθιο- οπίσθια πολικότητα (Α- Ρ). Ο ακριβής χρόνος και η σειρά της εξειδίκευσης θέσης και της διαµερισµατοποίησης, δεν είναι γνωστά. Αµέσως µετά το σχηµατισµό των σωµιτών, τα κύτταρα των διαφορετικών περιοχών αυτών, αρχίζουν να διαφοροποιούνται σύµφωνα µε την ραχιαίο- κοιλιακή και µεσο- πλάγια θέση τους. Τα Αραβικά νούµερα στα δεξιά των σωµιτών δείχνουν τον απόλυτο αριθµό τους. Τα Ρωµαϊκά νούµερα αναφέρονται στο αναπτυξιακό τους στάδιο, σύµφωνα µε το σύστηµα σταδιοποίησης που περιγράφεται στο κείµενο.(a. Gossler, Somitogenesis, 1998) 41