Mini-symposia samenvattingen thema 4-6
Thema 4
Ontwikkeling en basisbouwplan van ledematen
Het lateraal plaat mesoderm induceert de vorming van de pootknop d.m.v. uitscheiding van
paracriene factoren (FGF10).
- De paracriene factor is Fgf10, deze is door het hele mesoderm te vinden. Wnt2b zorgt er
echter voor dat Fgf10 alleen in het lateraal plaat functioneel wordt, waardoor alleen dit
mesoderm zich differentieert tot de pootknop.
Nadat de pootknop is gevormd, wordt de apicale ectodermale richel (AER) distaal van de pootknop
gevormd. In de AER komt het eiwit Fgf8 tot expressie, deze zorgt ervoor dat Fgf10 in het lateraal
plaat mesoderm tot expressie komt en stabiel blijft. Ook induceert de AER de cellen in de pootknop
tot het prolifereren. Hierdoor is de AER heel belangrijk, want anders zou er geen pootknop gevormd
worden.
- De AER is verantwoordelijk voor de proximale-distale asvorming.
Hox-genen zorgen, naast het wervelpatroon, ook voor de patroonvorming van de ledematen.
Een andere zone zorgt voor craniaal-caudale asvorming: de zone of polarizing activity (ZPA). Deze
zone is te vinden in het mesoderm onder de AER.
Shh is als gradiënt aanwezig, het is caudaal meer geconcentreerd en niet aanwezig aan de anteriore
kant. Hierdoor wordt craniaal een duim gevormd. Het onderscheid tussen de pink en de ringvinger
heeft niet te maken met de hoeveelheid Shh, maar met hoe lang Shh aanwezig is op die plek.
De vorming van het dorsale ectoderm komt door de expressie van Wnt7a. Dit eiwit komt niet tot
expressie in het ventrale ectoderm. Naast Wnt7a komt Gremlin ook tot expressie. Dit eiwit remt de
AER distaal, waardoor een ledemaat niet oneindig blijft doorgroeien.
Jagers staan met gebogen gewrichten waardoor ze zich goed kunnen afzetten om een prooi te
vangen. Vluchtdieren (zoals een paard) staan continu om snel te kunnen vluchten, gebogen
gewrichten zijn hiervoor heel nadelig omdat dat veel energie kost.
Het basisbouwplan van een voorpoot is van proximaal naar distaal: scapula (schouderblad), humerus
(opperarmbeen), radius en ulna (ellepijp en spaakbeen), carpus (pols), 5 middenhandsbeentjes, 5
vingers met 3 kootjes (de duim heeft er 2). Bij viervoeters zijn er een aantal aanpassingen geweest
aan het basisbouwplan:
~1~
, - Pootlengte. Doordat het schouderblad lateraler is gaan liggen, kan deze meedoen in de
beweging. Hiermee is de poot langer en kunnen er ook grotere stappen worden gemaakt.
- Fusie van ulna en radius. Een mens moet de pols kunnen roteren, dat is bij viervoeters
overbodig en zelfs belemmerend. Hierdoor zijn deze botten bij hen gefuseerd.
- Verbinding poten met de romp. De voorpoot bij grote viervoeters is aan de romp verbonden
middels een spierige verbinding (synsarcosis), deze fungeert als schokdemper. Dit is ook de
reden waarom er geen sleutelbeen is ontwikkeld, want als een jager op de voorpoten landt,
zou die deze breken. Bij kleinere dieren die meer in 3D bewegen is er wel een sleutelbeen
aanwezig.
Het basisbouwplan van een achterpoot bestaat van proximaal naar distaal uit: bekken, femur
(dijbeen), tibia en fibula (scheenbeen en kuitbeen), tarsus (hak of enkel), vijf middenvoetsbeentjes,
vijf tenen met drie kootjes. Bij viervoeters hebben er een aantal aanpassingen plaatsgevonden:
- De achterpoot zit stevig vast aan de romp door het heupgewricht. Dit is van belang,
aangezien de achterpoot de voortstuwende kracht is bij het afzetten.
- De achterpoot staat bij jagers in gebogen toestand, waardoor toevoeging van passieve
stabiliteit waar mogelijk heeft plaatsgevonden.
- Het kuitbeen en de ondervoet zijn lichter geworden. Door een minder zwaar gewicht komt
het dier sneller vooruit.
Bot, kraakbeen en peesweefsel vangen in het lichaam krachten op. Kraakbeen is bestand tegen
zowel trek- als drukspanning. Pezen zijn treksterk.
Gevolg Softenon: phocomelia: verkorting van de ledematen, soms zitten de vingers direct aan de
schouders vast. Amelie: het afwezig zijn van de ledematen. Thalidomide blokkeert mesenchymale
proliferatie in de pootknop. Hierdoor neemt de progress zone niet in hoeveelheid cellen toe, ook al
wordt het blootgesteld aan Fgf van de AER. Als gevolg hiervan komen er geen progress zone cellen
buiten de radius van Fgf, waardoor ze allemaal een distale eigenschap krijgen en de proximale
eigenschap als het ware vergeten.
Gewrichten en beweging
Gewrichten zijn belangrijk in ons bewegingsstelsel: ze zorgen ervoor dat we botten ten opzichte van
elkaar kunnen bewegen, waardoor we ons kunnen voortbewegen.
Het kniegewricht is een synoviaal gewricht. Bij de knie vormen twee botten een gewricht die
incongruent zijn. De Femur (bovenbeen) heeft een rond uiteinde, de Tibia (onderbeen) heeft een
plat uiteinde: dit past dus niet op elkaar. Om slijtage door deze incongruentie te voorkomen, zit er in
het gewrichtskapsel fibreus kraakbeen: minisci. Een miniscus is een halve maanvormige structuur die
de pasvorm verbetert, zorgt voor stevigheid en zorgt dat de belasting beter verdeeld wordt. Er zijn
twee minisci in het kniegewricht, welke zijn verbonden met een fibreuze laag kapsel. Naast de femur
en tibia is ook de patella (knieschijf) aanwezig, deze is verbonden met de tibia door de knieschijfpees
(ligamentum patellae). Naast deze band zijn er nog 4 andere banden in het kniegewricht. Deze
banden zorgen voor stabiliteit; ze zorgen ervoor dat de knie niet in abductie en adductie kan, maar
wel in flexie en extensie.
De voorste kruisband heeft een grote rol in het behouden van stabiliteit van de knie en is
gemakkelijk te beschadigen door verkeerde beweging van de knie. De voorste kruisband houdt in
eerste instantie draaiing van het been tegen.
Evolutie van beweging
~2~
Thema 4
Ontwikkeling en basisbouwplan van ledematen
Het lateraal plaat mesoderm induceert de vorming van de pootknop d.m.v. uitscheiding van
paracriene factoren (FGF10).
- De paracriene factor is Fgf10, deze is door het hele mesoderm te vinden. Wnt2b zorgt er
echter voor dat Fgf10 alleen in het lateraal plaat functioneel wordt, waardoor alleen dit
mesoderm zich differentieert tot de pootknop.
Nadat de pootknop is gevormd, wordt de apicale ectodermale richel (AER) distaal van de pootknop
gevormd. In de AER komt het eiwit Fgf8 tot expressie, deze zorgt ervoor dat Fgf10 in het lateraal
plaat mesoderm tot expressie komt en stabiel blijft. Ook induceert de AER de cellen in de pootknop
tot het prolifereren. Hierdoor is de AER heel belangrijk, want anders zou er geen pootknop gevormd
worden.
- De AER is verantwoordelijk voor de proximale-distale asvorming.
Hox-genen zorgen, naast het wervelpatroon, ook voor de patroonvorming van de ledematen.
Een andere zone zorgt voor craniaal-caudale asvorming: de zone of polarizing activity (ZPA). Deze
zone is te vinden in het mesoderm onder de AER.
Shh is als gradiënt aanwezig, het is caudaal meer geconcentreerd en niet aanwezig aan de anteriore
kant. Hierdoor wordt craniaal een duim gevormd. Het onderscheid tussen de pink en de ringvinger
heeft niet te maken met de hoeveelheid Shh, maar met hoe lang Shh aanwezig is op die plek.
De vorming van het dorsale ectoderm komt door de expressie van Wnt7a. Dit eiwit komt niet tot
expressie in het ventrale ectoderm. Naast Wnt7a komt Gremlin ook tot expressie. Dit eiwit remt de
AER distaal, waardoor een ledemaat niet oneindig blijft doorgroeien.
Jagers staan met gebogen gewrichten waardoor ze zich goed kunnen afzetten om een prooi te
vangen. Vluchtdieren (zoals een paard) staan continu om snel te kunnen vluchten, gebogen
gewrichten zijn hiervoor heel nadelig omdat dat veel energie kost.
Het basisbouwplan van een voorpoot is van proximaal naar distaal: scapula (schouderblad), humerus
(opperarmbeen), radius en ulna (ellepijp en spaakbeen), carpus (pols), 5 middenhandsbeentjes, 5
vingers met 3 kootjes (de duim heeft er 2). Bij viervoeters zijn er een aantal aanpassingen geweest
aan het basisbouwplan:
~1~
, - Pootlengte. Doordat het schouderblad lateraler is gaan liggen, kan deze meedoen in de
beweging. Hiermee is de poot langer en kunnen er ook grotere stappen worden gemaakt.
- Fusie van ulna en radius. Een mens moet de pols kunnen roteren, dat is bij viervoeters
overbodig en zelfs belemmerend. Hierdoor zijn deze botten bij hen gefuseerd.
- Verbinding poten met de romp. De voorpoot bij grote viervoeters is aan de romp verbonden
middels een spierige verbinding (synsarcosis), deze fungeert als schokdemper. Dit is ook de
reden waarom er geen sleutelbeen is ontwikkeld, want als een jager op de voorpoten landt,
zou die deze breken. Bij kleinere dieren die meer in 3D bewegen is er wel een sleutelbeen
aanwezig.
Het basisbouwplan van een achterpoot bestaat van proximaal naar distaal uit: bekken, femur
(dijbeen), tibia en fibula (scheenbeen en kuitbeen), tarsus (hak of enkel), vijf middenvoetsbeentjes,
vijf tenen met drie kootjes. Bij viervoeters hebben er een aantal aanpassingen plaatsgevonden:
- De achterpoot zit stevig vast aan de romp door het heupgewricht. Dit is van belang,
aangezien de achterpoot de voortstuwende kracht is bij het afzetten.
- De achterpoot staat bij jagers in gebogen toestand, waardoor toevoeging van passieve
stabiliteit waar mogelijk heeft plaatsgevonden.
- Het kuitbeen en de ondervoet zijn lichter geworden. Door een minder zwaar gewicht komt
het dier sneller vooruit.
Bot, kraakbeen en peesweefsel vangen in het lichaam krachten op. Kraakbeen is bestand tegen
zowel trek- als drukspanning. Pezen zijn treksterk.
Gevolg Softenon: phocomelia: verkorting van de ledematen, soms zitten de vingers direct aan de
schouders vast. Amelie: het afwezig zijn van de ledematen. Thalidomide blokkeert mesenchymale
proliferatie in de pootknop. Hierdoor neemt de progress zone niet in hoeveelheid cellen toe, ook al
wordt het blootgesteld aan Fgf van de AER. Als gevolg hiervan komen er geen progress zone cellen
buiten de radius van Fgf, waardoor ze allemaal een distale eigenschap krijgen en de proximale
eigenschap als het ware vergeten.
Gewrichten en beweging
Gewrichten zijn belangrijk in ons bewegingsstelsel: ze zorgen ervoor dat we botten ten opzichte van
elkaar kunnen bewegen, waardoor we ons kunnen voortbewegen.
Het kniegewricht is een synoviaal gewricht. Bij de knie vormen twee botten een gewricht die
incongruent zijn. De Femur (bovenbeen) heeft een rond uiteinde, de Tibia (onderbeen) heeft een
plat uiteinde: dit past dus niet op elkaar. Om slijtage door deze incongruentie te voorkomen, zit er in
het gewrichtskapsel fibreus kraakbeen: minisci. Een miniscus is een halve maanvormige structuur die
de pasvorm verbetert, zorgt voor stevigheid en zorgt dat de belasting beter verdeeld wordt. Er zijn
twee minisci in het kniegewricht, welke zijn verbonden met een fibreuze laag kapsel. Naast de femur
en tibia is ook de patella (knieschijf) aanwezig, deze is verbonden met de tibia door de knieschijfpees
(ligamentum patellae). Naast deze band zijn er nog 4 andere banden in het kniegewricht. Deze
banden zorgen voor stabiliteit; ze zorgen ervoor dat de knie niet in abductie en adductie kan, maar
wel in flexie en extensie.
De voorste kruisband heeft een grote rol in het behouden van stabiliteit van de knie en is
gemakkelijk te beschadigen door verkeerde beweging van de knie. De voorste kruisband houdt in
eerste instantie draaiing van het been tegen.
Evolutie van beweging
~2~
