Samenvatting OntwikkelingsBiologie 3
Hoofdstuk 10: Organogenesis
Hoorcollege 1
Vertebrate limb
Model systemen voor de ontwikkeling van de ledenmaten:
• Muizen
o Er werd gekeken naar spontane mutaties en gene knock-outs
• Kip
o Is heel toegankelijk, je kan voorzichtig manipulaties doen aan het embryo en
vervolgens het ei weer sluiten
• Zebravis
o Transparant embryo
o Heeft vinnen. Vin ontwikkeling is vergelijkbaar met ledemaat ontwikkeling.
e
Op de 3 dag van de ontwikkeling van de kip zie je dat er 2
uitstulpingen ontstaan. De apicale ectodermale ridges.
De ledemaat van de kip heeft 3 assen, en maar 3 vingers (digit 2, 3
en 4). Binnen 10 dagen van ontwikkeling wordt het kraakbeen
vervangen door bot en zullen veren beginnen te ontstaan. Dan
worden ook de spieren en pezen gevormd.
Naast ectodermale cellen: huid, zitten er ook nog
mesenchymale cellen in deze apicale ectodermale ridge
(AER). Dit mesenchym is lateraal plaat mesoderm. De
toekomstige spieren zullen moeten migreren vanuit de
somieten naar deze regio.
,Proximale-distale as: apicale ectodermale ridge (AER), tijd
De limb bud die groeit net achter de AER. De AER vormt de
grens tussen dorsaal en ventraal van de limb bud. Cellen
achter de AER zullen niet alleen prolifereren maar zullen ook
differentiëren, van proximaal naar distaal.
Eerst zal kraakbeen ontwikkelen van proximaal naar distaal.
De mesenchym cellen zullen condenseren (packing).
Vervolgens worden ze vervangen door bot. En er zal een
identation plaatsvinden wat de elleboog wordt. Aan het
distale eind wordt een hand-plaat gevormd en uiteindelijk de
vingers.
Zoals eerder besproken wordt het lichaam tijdens de
ontwikkeling als het ware opgedeeld in segmenten van
anterior tot posterior. Waarbij de hox genen dus in
verschillende gebieden van A-P tot expressie komen.
Hox gen expressie wordt geregionaliseerd in het lateraal plaat mesoderm.
De combinatie van hox genen leiden in dit gebied tot de expressie van Tbx5 en Tbx4.
Tbx5 komt anterior tot expressie en Tbx4 posterior. Als er mutaties optreden in Tbx5 heb je defecten
in je boven ledenmaten.
Pitx1 reguleert Tbx4 en als een van deze muteert heb je dus een defect in de onderste ledenmaten.
Tbx4 en 5 controleren de expressie van FGF (fibroblast growth factor).
FGF heeft weer als functie om:
• De AER te behouden via de expressie van FGF8 wat weer een soort feedback loop maakt.
• Proliferatie achter de AER en controleren de expressie van Sonic hedgehog.
,De AER speelt een belangrijke rol in de proximale-
distale ontwikkeling. Het zorgt namelijk voor de
uitgroei. Bij experimenten waar ze op bepaalde
momenten de AER verwijderde bleek dat dit leidde
tot reducering van de proliferatie en celdood.
Bij het weghalen stop je als het ware de uitgroei.
Ook zie je bij deze experimenten dat de ledenmaten
zich van proximaal naar distaal ontwikkelen.
Naast FGF spelen andere signalerings moleculen ook
een belangrijke rol in dit proces, maar welke?
Hierbij werden experimenten gedaan waarbij de
AER verwijderd was uit het embryo en vervangen
werd met beads die waren volgezogen met FGF(-4),
deze werden geplaatst op de tip van de limb bud en te zien w as dat de ledenmaat zich nagenoeg
ontwikkelde als normaal.
Je zou ook een experiment kunnen doen waarbij Fgf genen uitgeknocked zijn, hierbij zal je zien dat
de in dit geval muizen verkortte ledenmaten ontwikkelden.
Voordat de limb bud gevormd wordt dan zal er van hoofd naar staart elongatie en celdeling
plaatsvinden (linker afbeelding).
Nadat deze limb bud gevormd wordt, zal er ook een groepje cellen zijn die van oriëntatie zullen
wisselen en juist van proximaal naar distaal zullen bewegen. Deze duwen als het ware de ledenmaat
knop naar distaal. Nog weer la ter zie je dat hier de meeste cellen naar distaal zullen uitgroeien.
De uitgroeiende ledenmaat knop groeit omdat cellen op een bepaalde manier migreren en delen.
, Deze beweging wordt veroorzaakt door FGF, die ervoor zorgt dat
de cellen zich zullen delen. Wnt speelt ook een belangrijke rol
hier.
Wnt speelt dus een belangrijke rol voor de migratie. Dit gaat
echter niet volgens het al bekende Wnt pathway wat in vorige
hoofdstukken beschreven is.
Hier gaat het om de Wnt/Planar cell polarity pathway.
Dit wordt ook wel de non- canonical pathway genoemd (de
classic is de canonical pathway).
Wnt signaleert ook hier via zijn receptor Frizzled , wat zou leiden
tot veranderingen in het cytoskelet.
Wnt5a werkt als een chemo-attractant, hierdoor zullen de cellen
migreren naar daar waar de hoogste Wnt 5a concentratie is.
Wnt5a komt het hoogste tot expressie in de limb bud net onder
de AER.
Wnt5a komt tot expressie in alle regionen van het embryo die uitgroei ondergaan.
Er zijn 2 modellen die verklaren hoe cellen in dit proces hun identiteit krijgen.
• Progress zone model
• Two signal model.
Er zijn 2 belangrijke signalerings regionen:
• Apicale ectodermale ridge (P-D)
• Polarizing region (A-P)
De cellen krijgen positionele informatie omdat ze kunnen meten hoeveel factoren ze van de ene
regio krijgen en hoeveel van de andere. De cellen kunnen ook onthouden hoeveel ze van welke
moleculen gehad hebben om zo te weten waar in de ledenmaten ze ongeveer zijn.
Progress zone model
De tijd die een cel doorgebracht heeft in
de progress zone kan hij meten, want hij
kan zien hoeveel FGFs hij heeft gehad.
Deze theorie zegt dus dat de cellen die
de progress zone eerder zullen verlaten
andere structuren gaan vormen dan de
cellen die pas later deze progress zone
verlaten.
Hoofdstuk 10: Organogenesis
Hoorcollege 1
Vertebrate limb
Model systemen voor de ontwikkeling van de ledenmaten:
• Muizen
o Er werd gekeken naar spontane mutaties en gene knock-outs
• Kip
o Is heel toegankelijk, je kan voorzichtig manipulaties doen aan het embryo en
vervolgens het ei weer sluiten
• Zebravis
o Transparant embryo
o Heeft vinnen. Vin ontwikkeling is vergelijkbaar met ledemaat ontwikkeling.
e
Op de 3 dag van de ontwikkeling van de kip zie je dat er 2
uitstulpingen ontstaan. De apicale ectodermale ridges.
De ledemaat van de kip heeft 3 assen, en maar 3 vingers (digit 2, 3
en 4). Binnen 10 dagen van ontwikkeling wordt het kraakbeen
vervangen door bot en zullen veren beginnen te ontstaan. Dan
worden ook de spieren en pezen gevormd.
Naast ectodermale cellen: huid, zitten er ook nog
mesenchymale cellen in deze apicale ectodermale ridge
(AER). Dit mesenchym is lateraal plaat mesoderm. De
toekomstige spieren zullen moeten migreren vanuit de
somieten naar deze regio.
,Proximale-distale as: apicale ectodermale ridge (AER), tijd
De limb bud die groeit net achter de AER. De AER vormt de
grens tussen dorsaal en ventraal van de limb bud. Cellen
achter de AER zullen niet alleen prolifereren maar zullen ook
differentiëren, van proximaal naar distaal.
Eerst zal kraakbeen ontwikkelen van proximaal naar distaal.
De mesenchym cellen zullen condenseren (packing).
Vervolgens worden ze vervangen door bot. En er zal een
identation plaatsvinden wat de elleboog wordt. Aan het
distale eind wordt een hand-plaat gevormd en uiteindelijk de
vingers.
Zoals eerder besproken wordt het lichaam tijdens de
ontwikkeling als het ware opgedeeld in segmenten van
anterior tot posterior. Waarbij de hox genen dus in
verschillende gebieden van A-P tot expressie komen.
Hox gen expressie wordt geregionaliseerd in het lateraal plaat mesoderm.
De combinatie van hox genen leiden in dit gebied tot de expressie van Tbx5 en Tbx4.
Tbx5 komt anterior tot expressie en Tbx4 posterior. Als er mutaties optreden in Tbx5 heb je defecten
in je boven ledenmaten.
Pitx1 reguleert Tbx4 en als een van deze muteert heb je dus een defect in de onderste ledenmaten.
Tbx4 en 5 controleren de expressie van FGF (fibroblast growth factor).
FGF heeft weer als functie om:
• De AER te behouden via de expressie van FGF8 wat weer een soort feedback loop maakt.
• Proliferatie achter de AER en controleren de expressie van Sonic hedgehog.
,De AER speelt een belangrijke rol in de proximale-
distale ontwikkeling. Het zorgt namelijk voor de
uitgroei. Bij experimenten waar ze op bepaalde
momenten de AER verwijderde bleek dat dit leidde
tot reducering van de proliferatie en celdood.
Bij het weghalen stop je als het ware de uitgroei.
Ook zie je bij deze experimenten dat de ledenmaten
zich van proximaal naar distaal ontwikkelen.
Naast FGF spelen andere signalerings moleculen ook
een belangrijke rol in dit proces, maar welke?
Hierbij werden experimenten gedaan waarbij de
AER verwijderd was uit het embryo en vervangen
werd met beads die waren volgezogen met FGF(-4),
deze werden geplaatst op de tip van de limb bud en te zien w as dat de ledenmaat zich nagenoeg
ontwikkelde als normaal.
Je zou ook een experiment kunnen doen waarbij Fgf genen uitgeknocked zijn, hierbij zal je zien dat
de in dit geval muizen verkortte ledenmaten ontwikkelden.
Voordat de limb bud gevormd wordt dan zal er van hoofd naar staart elongatie en celdeling
plaatsvinden (linker afbeelding).
Nadat deze limb bud gevormd wordt, zal er ook een groepje cellen zijn die van oriëntatie zullen
wisselen en juist van proximaal naar distaal zullen bewegen. Deze duwen als het ware de ledenmaat
knop naar distaal. Nog weer la ter zie je dat hier de meeste cellen naar distaal zullen uitgroeien.
De uitgroeiende ledenmaat knop groeit omdat cellen op een bepaalde manier migreren en delen.
, Deze beweging wordt veroorzaakt door FGF, die ervoor zorgt dat
de cellen zich zullen delen. Wnt speelt ook een belangrijke rol
hier.
Wnt speelt dus een belangrijke rol voor de migratie. Dit gaat
echter niet volgens het al bekende Wnt pathway wat in vorige
hoofdstukken beschreven is.
Hier gaat het om de Wnt/Planar cell polarity pathway.
Dit wordt ook wel de non- canonical pathway genoemd (de
classic is de canonical pathway).
Wnt signaleert ook hier via zijn receptor Frizzled , wat zou leiden
tot veranderingen in het cytoskelet.
Wnt5a werkt als een chemo-attractant, hierdoor zullen de cellen
migreren naar daar waar de hoogste Wnt 5a concentratie is.
Wnt5a komt het hoogste tot expressie in de limb bud net onder
de AER.
Wnt5a komt tot expressie in alle regionen van het embryo die uitgroei ondergaan.
Er zijn 2 modellen die verklaren hoe cellen in dit proces hun identiteit krijgen.
• Progress zone model
• Two signal model.
Er zijn 2 belangrijke signalerings regionen:
• Apicale ectodermale ridge (P-D)
• Polarizing region (A-P)
De cellen krijgen positionele informatie omdat ze kunnen meten hoeveel factoren ze van de ene
regio krijgen en hoeveel van de andere. De cellen kunnen ook onthouden hoeveel ze van welke
moleculen gehad hebben om zo te weten waar in de ledenmaten ze ongeveer zijn.
Progress zone model
De tijd die een cel doorgebracht heeft in
de progress zone kan hij meten, want hij
kan zien hoeveel FGFs hij heeft gehad.
Deze theorie zegt dus dat de cellen die
de progress zone eerder zullen verlaten
andere structuren gaan vormen dan de
cellen die pas later deze progress zone
verlaten.
