LITERATUUR UIT BOEK – ONTWIKKELING DT2
Het ectoderm direct boven de chorda heet de neurale plaat (of
neuroectoderm). Deze neurale plaat vormt het gehele zenuwstelsel.
De chorda sturen inductieve signalen naar het bovenliggende
ectoderm dat ervoor zorgt dat een aantal cellen differentiëren naar
neuroectodermal precursorcellen. Gedurende dit proces, dat
neurulatie heet, vormt het neuroectoderm tot de gecolumneerde
neurale plaat.
De neurale plaat vormt vervolgens de neurale buis.
Het deel van de neurale plaat bij de midline wordt het ventrale deel
van de neurale buis. De cellen bij deze ventrale midline groeien dan
uit tot een strip met gespecialiseerde epitheelcellen, de vloerplaat.
Zo’n gelijke strip bevindt zich aan de dorsale kant van de buis, de
plafondplaat.
Beide platen zijn subsets van neuroectodermale precursorcellen, die
regio- en functie specifieke neurale progenitorcellen produceren, die
uiteindelijk weel differentiëren in specifieke neuronen voor specifieke
hersenstructuren.
Signalen van de precursor subsets dicht bij de originele midline:
vloerplaat, somieten en neurale crest zorgen voor de vorming van
motor- en interneuron structuren.
Signalen van de precursor subsets verder weg van de midline: i.e. plafondplaat, zorgen voor de vorming
van sensorische neuron structuren.
De vloer- en plafondplaat zijn de eerste twee sets van precursorcellen, de derde is dus de neurale crest.
Neurale crest cellen migreren weg van de neurale buis naar verschillende structuren.
Formation of the Major Brain Subdivisions
Na het vormen van de neurale buis, groeit deze uit tot een structuur met precursors voor de vier grote
hersenstructuren: het ruggenmerg, het rhombencephalon (hersenstam), het mesencephalon
(middenhersenen) en het prosencephalon (voorhersenen).
Hierna verdelen een deel van deze neuromeren zich weer in meerdere structuren:
Rhombencephalon Myelencephalon Medulla oblongata
Metencephalon Cerebellum en Pons
Mesencephalon Mesencephalon Colliculli en Tegmentum
Prosencephalon Diencephalon (Hypo)thalamus
Telencephalon Cortex en Hippocampus en
Basale Ganglia
Maar hoe kan een neurale buis uitgroeien tot zulke gespecialiseerde structuren?
Dit begint bij de indeling van de neurale buis in herhaalde units die neuromeren heten, deze ontstaan door
het proces segmentatie (=verdelen van het embryo in herhaalde units om regionale identiteit te creëren).In
vliegen wordt deze segmentatie gevormd door homeotic/homeoboxgenen, maar in zoogdieren door hox-
, genen. I.p.v. een soort van deze genen, hebben wij er 4 homologe genen hiervan met gelijke functies. Elk
cluster van hox-genen liggen op een specifiek chromosoom, zij leggen de ‘floorplan’ voor het lichaam.
The Molecular Basis of Neural Induction
Neurale inductie = embryonale cellen in het ectoderm maken de beslissing om wel of niet een neurale
specialisatie te krijgen en dus de neurale plaat te vormen.
Interacties tussen nabijgelegen cellen en weefsels zijn essentieel voor regionale en cellulaire identiteit in de
ontwikkeling van het embryo. Zo zijn er speciale structuren die verantwoordelijk zijn voor neurale inductie:
chorda, vloerplaat, plafondplaat, somieten en neuroectoderm. Zij secreten de inductieve signalen.
Er zijn verschillende soorten klassen receptoren die signalen in het neuroectoderm omzetten om cellulaire
differentiatie in gang te zetten. Het resultaat van inductieve signalen kunnen veranderingen in
genexpressie, vorm en beweging voortbrengen in targetcellen.
Inductieve signalen:
1. Retinoide zuur (RA)
RA gaat door het membraan van de targetcel en bindt daar aan een retinoide-
binding proteine. Dit complex gaat samen in de celkern en bindt daar aan de RA-
receptor. Samen met coenzym A wordt dan de genexpressie van het DNA
aangepast.
2. Fibroblast groeifactor (FGF)
Deze peptide hormonen zijn de grootste groep inductieve
signaleringsmoleculen. Deze moleculen binden met de receptor tyrosine kinase.
Binding initieert fosforilatie-gebaseerd signaleringscascade via ras-MAP kinase
pathway. Dit kan weer genexpressie aanpassen.
3. Bone morfogenetische proteïnen (BMPs) – epidermis of neuraal
weefsel?
BMPs zijn familie van de TGF-beta familie peptide hormonen. Deze is vooral
belangrijk voor verschillende gebeurtenissen in neurale inductie en
differentiatie. Er zijn 6 verschillende soorten BMP-liganden die allemaal kunnen
binden met dezelfde serine kinase receptor. Dit resulteert in de fosforylatie
en translocatie van transcriptie regulators SMADs naar de celkern. Hier binden ze
met speciale BMP-response elements (BMPre) en zo beïnvloeden zijn transcriptie
regulatie. Dit mechanisme is afhankelijk van noggin en chordin
(geproduceerd uit de chorda) deze kunnen extracellulair binden met BMPs,
waardoor deze niet met celreceptoren kunnen binden. Wanneer dit gebeurt
krijgen de cellen een neuraal doeleinde, ze worden gered van hun toekomstig
saai epidermis bestaan. Dus bij normale binding: epidermis.
BMP-concentratie-afhankelijke specificatie:
- Morfogen model: hoge concentratie gradient BMP; cellen worden epidermaal, lage concentratie
gradient; default programma neuraal en ertussenin; neurale lijst differentiatie.
- BMP attinuatie model: lokaal anti-BMP-productie, hoe dichter bij anti-BMP; hoe minder BMP, dus
neuraal.
4. Wnt-familie
- Noncanonial Wnt pathway
Ook wel het planar cell polariteitspathway (PCP). Deze reguleren cel beweging
nodig voor de verlenging van de neurale plaat en neurale buis. Wnt- liganden
binden aan receptorproteïnen (frizzled), dit leidt tot veranderingen in
intracellulair calcium. Of de Wnt-liganden kunnen aan de alternatieve tyrosine
kinase receptors binden, dit leidt tot activatie van Jun kinase (Jnk) pathway.
Hierdoor kunnen intracellulaire targets fosforyleren, waardoor er
verandering in cel vorm en beweging komt.
- Canonial Wnt pathway
Deze signaleringsmoleculen beinvloeden cel proliferatie, adhesie en
differentiatie als gastrulatie en neurulatie compleet is. Deze pathway is ook
afhankelijk van de activatie van receptor frizzled in de aanwezigheid van co-
Het ectoderm direct boven de chorda heet de neurale plaat (of
neuroectoderm). Deze neurale plaat vormt het gehele zenuwstelsel.
De chorda sturen inductieve signalen naar het bovenliggende
ectoderm dat ervoor zorgt dat een aantal cellen differentiëren naar
neuroectodermal precursorcellen. Gedurende dit proces, dat
neurulatie heet, vormt het neuroectoderm tot de gecolumneerde
neurale plaat.
De neurale plaat vormt vervolgens de neurale buis.
Het deel van de neurale plaat bij de midline wordt het ventrale deel
van de neurale buis. De cellen bij deze ventrale midline groeien dan
uit tot een strip met gespecialiseerde epitheelcellen, de vloerplaat.
Zo’n gelijke strip bevindt zich aan de dorsale kant van de buis, de
plafondplaat.
Beide platen zijn subsets van neuroectodermale precursorcellen, die
regio- en functie specifieke neurale progenitorcellen produceren, die
uiteindelijk weel differentiëren in specifieke neuronen voor specifieke
hersenstructuren.
Signalen van de precursor subsets dicht bij de originele midline:
vloerplaat, somieten en neurale crest zorgen voor de vorming van
motor- en interneuron structuren.
Signalen van de precursor subsets verder weg van de midline: i.e. plafondplaat, zorgen voor de vorming
van sensorische neuron structuren.
De vloer- en plafondplaat zijn de eerste twee sets van precursorcellen, de derde is dus de neurale crest.
Neurale crest cellen migreren weg van de neurale buis naar verschillende structuren.
Formation of the Major Brain Subdivisions
Na het vormen van de neurale buis, groeit deze uit tot een structuur met precursors voor de vier grote
hersenstructuren: het ruggenmerg, het rhombencephalon (hersenstam), het mesencephalon
(middenhersenen) en het prosencephalon (voorhersenen).
Hierna verdelen een deel van deze neuromeren zich weer in meerdere structuren:
Rhombencephalon Myelencephalon Medulla oblongata
Metencephalon Cerebellum en Pons
Mesencephalon Mesencephalon Colliculli en Tegmentum
Prosencephalon Diencephalon (Hypo)thalamus
Telencephalon Cortex en Hippocampus en
Basale Ganglia
Maar hoe kan een neurale buis uitgroeien tot zulke gespecialiseerde structuren?
Dit begint bij de indeling van de neurale buis in herhaalde units die neuromeren heten, deze ontstaan door
het proces segmentatie (=verdelen van het embryo in herhaalde units om regionale identiteit te creëren).In
vliegen wordt deze segmentatie gevormd door homeotic/homeoboxgenen, maar in zoogdieren door hox-
, genen. I.p.v. een soort van deze genen, hebben wij er 4 homologe genen hiervan met gelijke functies. Elk
cluster van hox-genen liggen op een specifiek chromosoom, zij leggen de ‘floorplan’ voor het lichaam.
The Molecular Basis of Neural Induction
Neurale inductie = embryonale cellen in het ectoderm maken de beslissing om wel of niet een neurale
specialisatie te krijgen en dus de neurale plaat te vormen.
Interacties tussen nabijgelegen cellen en weefsels zijn essentieel voor regionale en cellulaire identiteit in de
ontwikkeling van het embryo. Zo zijn er speciale structuren die verantwoordelijk zijn voor neurale inductie:
chorda, vloerplaat, plafondplaat, somieten en neuroectoderm. Zij secreten de inductieve signalen.
Er zijn verschillende soorten klassen receptoren die signalen in het neuroectoderm omzetten om cellulaire
differentiatie in gang te zetten. Het resultaat van inductieve signalen kunnen veranderingen in
genexpressie, vorm en beweging voortbrengen in targetcellen.
Inductieve signalen:
1. Retinoide zuur (RA)
RA gaat door het membraan van de targetcel en bindt daar aan een retinoide-
binding proteine. Dit complex gaat samen in de celkern en bindt daar aan de RA-
receptor. Samen met coenzym A wordt dan de genexpressie van het DNA
aangepast.
2. Fibroblast groeifactor (FGF)
Deze peptide hormonen zijn de grootste groep inductieve
signaleringsmoleculen. Deze moleculen binden met de receptor tyrosine kinase.
Binding initieert fosforilatie-gebaseerd signaleringscascade via ras-MAP kinase
pathway. Dit kan weer genexpressie aanpassen.
3. Bone morfogenetische proteïnen (BMPs) – epidermis of neuraal
weefsel?
BMPs zijn familie van de TGF-beta familie peptide hormonen. Deze is vooral
belangrijk voor verschillende gebeurtenissen in neurale inductie en
differentiatie. Er zijn 6 verschillende soorten BMP-liganden die allemaal kunnen
binden met dezelfde serine kinase receptor. Dit resulteert in de fosforylatie
en translocatie van transcriptie regulators SMADs naar de celkern. Hier binden ze
met speciale BMP-response elements (BMPre) en zo beïnvloeden zijn transcriptie
regulatie. Dit mechanisme is afhankelijk van noggin en chordin
(geproduceerd uit de chorda) deze kunnen extracellulair binden met BMPs,
waardoor deze niet met celreceptoren kunnen binden. Wanneer dit gebeurt
krijgen de cellen een neuraal doeleinde, ze worden gered van hun toekomstig
saai epidermis bestaan. Dus bij normale binding: epidermis.
BMP-concentratie-afhankelijke specificatie:
- Morfogen model: hoge concentratie gradient BMP; cellen worden epidermaal, lage concentratie
gradient; default programma neuraal en ertussenin; neurale lijst differentiatie.
- BMP attinuatie model: lokaal anti-BMP-productie, hoe dichter bij anti-BMP; hoe minder BMP, dus
neuraal.
4. Wnt-familie
- Noncanonial Wnt pathway
Ook wel het planar cell polariteitspathway (PCP). Deze reguleren cel beweging
nodig voor de verlenging van de neurale plaat en neurale buis. Wnt- liganden
binden aan receptorproteïnen (frizzled), dit leidt tot veranderingen in
intracellulair calcium. Of de Wnt-liganden kunnen aan de alternatieve tyrosine
kinase receptors binden, dit leidt tot activatie van Jun kinase (Jnk) pathway.
Hierdoor kunnen intracellulaire targets fosforyleren, waardoor er
verandering in cel vorm en beweging komt.
- Canonial Wnt pathway
Deze signaleringsmoleculen beinvloeden cel proliferatie, adhesie en
differentiatie als gastrulatie en neurulatie compleet is. Deze pathway is ook
afhankelijk van de activatie van receptor frizzled in de aanwezigheid van co-
