Vroege embryogenese

Introductie

De eerste 8 weken vormen de embryonale fase, de weken daarna de foetale fase. Je hebt daarna twee perspectieven: morfologisch (= vormgeving van een embryo) en moleculair (= eiwitten en genen die dingen aansturen). Al deze aspecten komen aan bod in de 1e week.

Toetsing:

- Tentamen (60%)

- Minireview (15%)

- Presentatie (15%)

- DGO opdracht (10%)

Vroege embryogenese

‘Carnegie stages’ gaan we tijdens het practicum nog behandelen; in welke fase bevindt een embryo zich op basis van bepaalde kenmerken.

Abnormale ontwikkeling: risicofactoren en gevoeligheid

Wanneer gaat het nou mis? Het kan aan twee van de verschillende partijen liggen, namelijk aan het embryo = embryonaal (genetisch; omdat de ouders beide dragers zijn of omdat het spontaan is ontstaan, bv. mutatie) of aan de moeder = maternaal (ook genetisch, bv. diabetes of door omgevingsfactoren, bv. door infecties: toxoplasmose, parvovirus, rubella).

Een andere groep van factoren zijn drugs of medicijnen, zoals alcohol, softenon (thalidomide), valproine zuur, cocaïne, heroïne. Onder omgevingsfactoren kan men onder andere roken, blootstelling aan chemicaliën of aan zware metalen verstaan. Een laatste factor kan dieet zijn, denk aan gebrek aan foliumzuur.

Teratologie = de leer van stoffen en toestanden die schadelijk zijn voor de ongeboren vrucht. Teratogeen = terato- : grieks voor monster, -geen: veroorzakend. Teratogenen zijn stoffen of toestanden die tijdens de zwangerschap de normale ontwikkeling verstoren en prenatale schade veroorzaken. Het effect is afhankelijk van de hoeveelheid, het tijdstip, de wijze en het patroon van blootstelling aan de stof. Mogelijke effecten kunnen zijn: dood, misvorming, groeistoornissen en/of functievermindering.

Je ziet dat embryo’s van ongeveer twee weken nog buiten het bereik van die stoffen liggen. Vanaf week 3 zie je dat de embryo’s heel erg gevoelig zijn voor deze stoffen, deze gevoeligheid is afhankelijk van het orgaansysteem.

Van bevruchting tot twee-lagige kiemschijf (bestuderen in Langman en in samenvatting)

De zaadcellen hebben het proces van capacitatie ondergaan in de tractus (= vagina en eileiders), waardoor ze kunnen binden aan een receptor in de zona pellucida (ZP3) zodat ze deze kunnen penetreren. Dan volgt de fusie met de eicelmembraan en dit wordt gevolgd door de corticale reactie welke leidt tot een wijziging van ZP3. Hierdoor kan geen enkele andere zaadcel meer binden. Dan volgt de 2e meiotische deling, met name de afsluiting, hierbij gaan de zusterchromatiden uit elkaar. Tenslotte worden de pronuclei gevormd. In de 1e week zie je de bevruchting en na de eerste celdeling de klievingsdelingen. Eerst krijg je dan de morula en daarna de blastocyst (tegelijkertijd het transport door de eileider). Vervolgens zie je de innesteling in het baarmoederslijmvlies (= nidatie).

Holtevorming

In de 2e week wordt het embryo 2 lagig en ontstaan de holtes. De blastocyst bestaat uit de trofoblast, de embryoblast en de blastocoel. Een paar dagen later is er van alles veranderd. De embryoblast is gedifferentieerd in de hypoblast en de epiblast. Onderaan zie je de dooierzak, bovenop het amnion. Rond dag 14 zijn in de syncytiotrofoblast lacunes ontstaan. Je ziet ook dat er extraembryonaal mesoderm is afgezet. Verder is het gehele embryo opgenomen in het baarmoederslijmvlies.

Tweelingen: bij dizygote tweelingen heb je twee onafhankelijke eitjes en dus twee embryoblasten, ze krijgen beide een eigen placenta. Bij monozygote tweelingen, hangt het er van af wanneer de eicel splitst. Als dit vroeg gebeurt (binnen 72 uur na de bevruchting) dan kunnen ze ook nog beide een aparte placenta hebben (= di-amniotisch en di-choriaal). Iets later (3 tot 8 dagen na de bevruchting) hebben ze allebei nog wel een eigen amnion (diamniotisch en mono-choriaal). Nog later (8 tot 12 dagen na de bevruchting) hebben ze alles gemeenschappelijk (mono-amniotisch en mono-choriaal). Na dag 13 kun je een siamese tweeling krijgen.

Korte samenvatting: in de 2e week wordt het embryo tweelagig en nestelt zich in. Rond dag 15 zijn er 3 holten ontstaan: de dooierzak, het chorion en het amnion. Gastrulatie: van twee naar drie lagen

Dit is het proces waarbij de drie kiemlagen van het embryo worden gevormd. Dus je gaat van 2 lagig (epiblast, hypoblast) naar 3 lagig (ectoderm = buitenste laag, mesoderm = middelste laag, endoderm = binnenste laag). Dit proces vindt plaats in de 3e week van de ontwikkeling, in de vierde week ook nog een beetje, namelijk het caudale deel van het embryo.

Tijdens dit proces begint in de epiblast de primitief streep te ontstaan. De primitief streep is een lang gerekte verdikking van epiblast cellen die, vroeg tijdens de gastrulatie, op de caudale middenas van het embryo gevormd wordt ten gevolge van beweging van cellen in de richting van de middenlijn. Deze streep ontwikkelt zich in een groeve waardoor cellen naar de binnenkant van het embryo kunnen bewegen om endoderm en mesoderm te vormen. De primitief streep verlengt in craniale richting en trekt vervolgens terug in de caudale richting. Je ziet een nieuwe groeve ontstaan: de neurale groeve. Dit gebeurt nadat de chorda dorsalis is afgezet. Met de vorming van de primitief streep zijn ook de lichaamsassen gedefinieerd.

Samengevat je begon met een blastocyst. Deze bestaat uit de trofoblast en de embryoblast. De embryoblast gaat zich splitsen in de hypoblast en de epiblast. uit de hypoblast ontstaat dan het extra-embryonale endoderm waaruit de dooierzak ontstaat. Uit de epiblast ontstaat amnion ectoderm en embryonale epiblast. Hieruit ontstaan de primitief streep en uiteindelijk daardoor het embryonale mesoderm en endoderm en los daarvan het embryonale ectoderm. Oftewel de drie kiemlagen.

Uit de drie kiemlagen ontstaan uiteindelijk de volgende orgaansystemen:

- Ectoderm: opperhuid en afgeleiden (haren, zweetklieren) en zenuwweefsel.

- Mesoderm: bewegingsapparaat (spieren, pezen, botten, kraakbeen, gewrichten en banden), vasculair systeem (hart en bloedvaten) en het urogenitaalsysteem (nieren en geslachtsklieren).

- Endoderm: epitheel van darm en daarvan afgeleide klieren zoals pancreas en lever. Er zijn twee plaatsen waar geen mesoderm gevormd wordt: bij het buccopharyngeaal membraan (wordt de mondholte) en bij het cloacaal membraan (wordt de anus en urogenitale sinus).

Moleculen

Nodal wordt als eerst tot expressie gebracht in de primitief knop. FGF8 is nodig om E-cadherine te verminderen (dit is een hechtstofje, een soort van lijm), waardoor de cellen makkelijker door de primitief streep kunnen gaan, dit proces wordt epitheliale (aan elkaar vast) mesenchymale (los) transitie (EMT) genoemd.

Differentiatie van het mesoderm

Je kunt vier verschillende onderdelen onderscheiden in het mesoderm: de chorda dorsalis (= notochord, ligt aan de rugzijde), het paraxiale mesoderm, het intermediaire mesoderm en het laterale mesoderm. De chorda dorsalis ontstaat doordat epiblastcellen door de knop migreren en deze gaan meteen door naar voren (craniaal). Op dag 16 heb je dus de maximale lengte van de primitiefstreep. Na dag 16 zie je dat de chorda dorsalis gevormd wordt en steeds langer wordt. De chorda wordt langer ten koste van de primitief streep. De chorda is een mesodermale, elastische staaf. Hij loopt langs de gehele rug van dier of mens en ligt ventraal t.o.v. de neurale buis en induceert deze. Verder specificeert ie het ventrale paraxiale mesoderm en is in het volwassen stadium aanwezig als nucleus pulposus in tussenwervelschijven (hernia).

Embryonale krommingen

In de 4e week kromt de drielagige kiemschijf in het transversale vlak (dwars richting), waardoor een cilinder-vorm ontstaat. Tegelijkertijd kromt het embyro in het longitudinale vlak (lengterichting), waardoor de cilinder aan de toppen gesloten wordt en ook gebogen raakt. Het amnion zet uit en groeit om het hele embryo heen, hierdoor ‘vouwt’ het embryo. Waarom hebben we deze vorm en zijn we geen bolletjes? Door de chorda, deze zorgt dat we niet zo hard meekrommen op de lengte-as.

De longitudinale kromming zorgt ervoor dat de hartaanleg van craniaal naar ventraal wordt verplaatst. Daarnaast leidt deze kromming tot het ontstaan van de voor- en einddarm. De laterale kromming leidt er toe dat het embryo en alle bijbehorende structuren cilindervormig worden (je krijgt dan een buis in een buis).

Samenvatting

• Abnormale ontwikkeling kan een genetische of maternale oorzaak hebben. De embryonale periode is het meest gevoelig voor verstoring.

• De tweelagige kiemschijf en embryonale holten worden gevormd in de tweede ontwikkelingsweek.

• De drielagige kiemschijf wordt gevormd in de derde ontwikkelingsweek (gastrulatie): invaginatie van epiblast cellen door de primitief streep resulteert in de vorming van embryonaal endoderm en embryonaal mesoderm.

• De drie lichaamassen worden bepaald voor en tijdens de gastrulatie.

• De chorda dorsalis ontstaat uit epiblast cellen die door de primitiefknop migreren.

• In de vierde ontwikkelingsweek kromt het embryo in laterale en longitudinale richting.