Szomitogenezis - Somitogenesis
| Szomitogenezis | |
|---|---|
 Emberi embrió háta, 2,11 mm hosszú. (A régebbi kifejezés primitív szegmensek a somitogenezisben képződött somiták azonosítására szolgál)
| |
| Részletek | |
| Prekurzor | paraxiális mezoderma |
| Felkelést ad | dermatome , miotomból , syndetome, sclerotome |
| Anatómiai terminológia | |
Somitogenesis az a folyamat, amelynek szomitokból formában. Szomitok vannak kétoldalúan párosított blokkok paraxiális mezoderma , hogy a forma mentén az elülső-hátsó tengelyére a fejlődő embrió a szegmentált állatokban . A gerincesek , szomitok vezetnek vázizomzat, a porc , inak , endotélium , és bőrben .
Áttekintés
A somitogenezis során somiták képződnek a paraxiális mezodermából , a mezoderma egy adott régiójából a neuruláló embrióban. Ez a szövet konvergens kiterjedésen megy keresztül, amikor a primitív csík visszafejlődik, vagy az embrió gastrulál . A notochord a fej aljától a farokig terjed; vele kiterjed paraxialis mesoderm vastag csíkjai.
Ahogy a primitív csík tovább regresszálódik, a paraxiális mezodermából somiták képződnek úgy , hogy rostrálisan „lebomlanak”, mint somitomerek , vagy paraxiális mezodermasejtek örvényei, tömörülnek és különálló testekre különülnek el. Ezeknek a felosztási eseményeknek a periodikus jellege miatt sokan azt mondták, hogy a somitogenezis egy óra-hullámfront modell révén történik, amelyben a fejlődési jelek hullámai új somiták időszakos kialakulását okozzák.
Ezeket az éretlen somitákat ezután külső rétegbe (hám) és belső tömeggé ( mezenchim ) tömörítik .
Magukat a somitákat a helyük szerint határozzák meg, mivel a szegmentális paraxialis mezodermát, amelyből létrehozzák, maga határozza meg az elülső-hátsó tengely mentén a somitogenezis előtti helyzet.
Az egyes szomitokon belüli sejteket a somiten belüli elhelyezkedésük alapján határozzák meg. Ezenkívül megőrzik azt a képességüket, hogy a somitogenezis folyamatának viszonylag késői szakaszáig bármiféle somit-eredetű struktúrává váljanak.
Jelzés
Periodicitás
Amint a pre-szomitikus mezoderma sejtjei a helyükön vannak a gasztruláció során bekövetkezett sejtvándorlás után, sok gén oszcilláló expressziója kezdődik ezekben a sejtekben, mintha egy fejlődési "óra" szabályozná őket. Amint azt korábban említettük, ez sokaknak azt a következtetését vonta le, hogy a somitogenezist egy "óra és hullám" mechanizmus koordinálja .
Technikai értelemben ez azt jelenti, hogy a somitogenezis a gének és géntermékek hálózatának nagyrészt sejt-autonóm rezgései miatt következik be, ami miatt a sejtek egy megengedő és egy nem megengedő állapot között ingadoznak, következetesen időzítve, mint egy óra . Ezek a gének magukban foglalják az FGF család tagjait, a Wnt és a Notch útvonalat, valamint ezen utak célpontjait. A hullámfront lassan halad előre-hátra irányban. Mivel a jelzés hullámfrontja megengedő állapotban lévő sejtekkel érintkezik, hám-mesenchymális átmeneten mennek keresztül, és lecsípődnek a hátsó, pre-szomitikus mezodermáról, somithatárt képezve, és alaphelyzetbe állítva a következő szomit folyamatát.
Különösen a Notch-út ciklikus aktiválása tűnik nagy jelentőségűnek a hullámfront-óra modellben. Azt javasolják, hogy a Notch aktiválása ciklikusan aktiválja a gének kaszkádját, amely szükséges ahhoz, hogy a somiták elváljanak a fő paraxiális testtől. Ezt különböző eszközökkel szabályozzák a különböző fajokban, például egy egyszerű negatív visszacsatolási hurkon keresztül a zebrafish -ban vagy egy bonyolult folyamatban, amelyben az FGF és a Wnt órák befolyásolják a Notch órát, mint a csibéknél és egereknél. A szegmentációs óra modell azonban evolúciós szempontból erősen konzervált.
Az "óragének" belső expressziójának oszcillálnia kell olyan időközönként, amennyi egy szomit kialakulásához szükséges, például 30 perc zebrahalban, 90 perc csibében és 100 perc kígyóban.
A génoszcilláció a presomitikus sejtekben nagyrészt, de nem teljesen sejt-autonóm. Amikor a Notch -jelzés megszakad a zebrahalban, a szomszédos sejtek már nem szinkronban oszcillálnak, ami azt jelzi, hogy a Notch -jelzés fontos a szomszédos sejtpopulációk szinkronban tartásához. Ezenkívül bizonyos sejtek közötti kölcsönös függőséget mutattak ki a Sonic hedgehog (Shh) fehérjét a somitogenezisben vizsgáló tanulmányokban. Bár a Shh-útvonal fehérjéinek expressziójáról nem számoltak be, hogy oszcillálnak a pre-szomitikus mezodermában, a somitogenezis során a pre-szomitikus mezodermában expresszálódnak. Amikor a csirkeembrióban a somitogenezis során a notokordot eltávolítják, a megfelelő számú somita képződik, de a szegmentációs óra késik a somiták hátsó kétharmadánál. Az elülső somitákat nem érinti. Egy tanulmányban ezt a fenotípust utánozták a Shh inhibitorok, és az időszerű somitképződést exogén Shh fehérje mentette meg, ami azt mutatja, hogy a notokord által előállított hiányzó jelet a Shh közvetíti.
Jelzés a somiták elválasztásában és epithelizációjában
A somiták fizikai elválasztása a sejtek egymástól való elhúzásától, valamint a különböző sejtek közötti határok és új tapadások kialakulásától függ. Tanulmányok jelzik az Eph -receptort és a határképződést koordináló Ephrin -családot magában foglaló utak fontosságát ebben a folyamatban. Ezenkívül a fibronektinek és a kadherinek segítik a megfelelő sejtek lokalizációját egymással.
Specifikáció és differenciálás
Ami a paraxialis mezodermából ahonnan szomitokból forma, sors feltérképezése kísérletek a blasztula színpadi show előtti somitic mezodermából progenitor helyén gasztruláció nevezünk primitív csík egyes szervezetek, régiókat szegélyező szervező. A transzplantációs kísérletek azt mutatják, hogy ezek a sejtek csak a gastrula késői stádiumában kötelezik el magukat a paraxiális sors mellett, ami azt jelenti, hogy a sors meghatározását a helyi jelek szorosan szabályozzák, és nem előre meghatározott. Például a szomszet előtti mezoderma Bone morfogenetikus fehérjéknek (BMP) való kitettsége ventralizálja a szövetet, azonban in vivo a szervező által kiválasztott BMP-antagonisták (például Noggin és chordin) ezt megakadályozzák, és ezáltal elősegítik a háti struktúrák kialakulását.
A somitogenezis leállítása
Egyelőre nem ismert, hogy a somitogenezis milyen mechanizmusa fejeződik be. Az egyik javasolt mechanizmus a tömeges sejtpusztulás a paraxiális mezoderma legmagasabb sejtjeiben, így ez a régió megakadályozható a szomitok képződésében. Mások azt sugallták, hogy a BMP jelátvitel gátlása Noggin , a Wnt célgén által, elnyomja az epiteliális-mesenchymális átmenetet, amely szükséges a szomitok szétválásához a pre-szomitikus mezoderma sávjaiból, és ezzel megszünteti a somitogenezist. Bár a magasabb gerincesekben endogén retinsavra van szükség, hogy korlátozzák a törzsben (de nem a farokban) a somitogenezishez szükséges caudális Fgf8 domént, egyes tanulmányok rámutatnak a retinsav lehetséges szerepére is a farok nélküli gerincesek somitogenezisének befejezésében (ember) vagy rövid farka van (csaj). Más tanulmányok azt sugallják, hogy a megszüntetés oka lehet a somitképződés sebessége és az e farkastájéig terjedő pre-szomitikus mezoderma növekedése közötti egyensúlyhiány.
Szomitogenezis különböző fajokban
A különböző fajok különböző számú somitot tartalmaznak. Például a békáknak körülbelül 10, az embereknek 37, a csibéknek 50, az egereknek 65, a kígyóknak pedig több mint 300, körülbelül 500 -an vannak.
A Somite számot nem befolyásolják az embrió méretének kísérleti eljárással történő változásai. Mivel egy adott faj összes fejlődő embriója azonos számú somitot képez, a jelenlévő somitok számát jellemzően a fejlődő gerincesek életkori referenciájaként használják.