Ontwikkelingsbiologie
College 1 – Hoofdstuk 1, 3, 4 (02-03-2020)
Embryologie → leer van de ontwikkeling vóór de geboorte
➔ Eigenlijk ontwikkelingsbiologie een betere term hiervoor
- Cytodifferentiatie → ontstaan van cellulaire diversiteit
- Morfogenese → vorming van complexe structuren uit verschillende cellen
- Gametogenese → vorming van geslachtscellen
Embryo/foetus → weefsels die bijdragen aan de baby zelf
Extra-embryonale delen → dooierzak, vliezen (chorion en amnion), placenta en navelstreng
➔ Embryo + extra-embryonale delen → vrucht (conceptus) vanwege bevruchte eicel (zygote)
Zwangerschap kan opgedeeld worden in de embryonale periode en de foetale periode
Embryonale periode → eerste 8 weken, bouwplan en beginnende differentiatie van organen (organogenese) komen
tot stand
➔ In de verloskunde → embryonale periode = eerste 13-14 weken → eerste trimester
Wanneer alle organen aangelegd zijn en definitieve differentiatie van de meeste organen is begonnen
Foetale periode → verdere morfogenese en groei
➔ Met deze klinische indeling wordt het makkelijker om aangeboren afwijkingen te verklaren die tijdens de
verschillende stappen van de ontwikkeling kunnen ontstaan
Ontwikkeling organen → begint in embryonale periode → groeien verder en uitrijpen in foetale (en na geboorte)
➔ Na de geboorte → longen, adnexen van huid (haren en zweetklieren), grote en kleine hersenen
Foetus kan in 24e week zelfstandig ademhalen → longen zijn dan ver genoeg ontwikkeld
Eerste trimester (embryonale periode) → foetus wordt circa 14 gram
➔ Foetale periode → gewicht van foetus neemt zo’n 250 maal toe
Niet alle delen groeien in dezelfde mate (denk aan hoof van foetus, baby en volwassene)
Leeftijd van embryo/foetus
- Embryologie → vanaf moment van bevruchting (fertilisatie) → in totaal 38 weken
- Verloskunde → vanaf eerste dag vanaf laatste menstruatie → in totaal 40 weken
Mesenchym → losmazig pluripotent embryonaal bindweefsel
Parenchymcellen → oefenen orgaanspecifieke functies uit
- Ontwikkelen zich rechtstreeks uit één van de drie kiembladen (ecto-, meso- en endoderm)
Stromacellen → vormen bindweefselcomponent van organen
- Kunnen zich van vanuit alle drie de kiembladen ontwikkelen
Belangrijkste elementen van het bouwplan van een embryo
1. Bilaterale symmetrie → ene deel van het lichaam is in essentie een spiegelbeeld van de andere kant. Het
spiegelvlak is mediosagittale/mediane vlak. In embryonale ontwikkeling worden hart, bloedvaten en
spijsverteringsstelsel symmetrisch aangelegd, maar dit verdwijnt in verdere ontwikkeling
2. Polariteit → dorsale en ventrale zijde kunnen onderscheiden worden, net als craniaal en caudaal
3. Segmentatie → herhaling van min of meer gelijke elementen, zoals ribben en bloedvaten, maar ook
kieuwbogen en het centrale zenuwstelsel
4. Kiembladen → 3 kiembladen: ectoderm, mesoderm en endoderm. Uit ectoderm ontstaan voornamelijk delen
die contact hebben met buitenwereld. Uit mesoderm ontstaan vooral spieren, bloedvaten, delen van het
urogenitaal stelsel. Uit endoderm ontstaat de epitheliale bekleding van spijsverterings- en ademhalingsstelsel.
, 5. Lichaamsholten → in het mesodermale compartiment ontstaan sereuze lichaamsholten. Eerst is er één grote
holte → intra-embryonale coeloom. Deze verdeelt zich in 4 holten → pericard-, 2 pleura- en peritoneale holte
6. De chorda dorsalis → staafvormige structuur in de lengterichting van embryo. Op geleide van de chorda
wordt het axiale skelet aangelegd, terwijl de chorda zelf grotendeels verdwijnt
7. De kieuwbogen → er zijn duidelijk herkenbare kieuwbogen die aan beide kanten van de embryonale darm
liggen, van craniaal naar caudaal gerangschikt. Kieuwbogen leveren een belangrijke bijdrage aan de vorming
van het aangezicht en de hals. Vele aangeboren afwijkingen kunnen ontstaan tijdens complexe omvormingen
van dit gebied naar volwassen structuren
Embryo’s van verschillende klassen lijken in vroege ontwikkelingsstadia erg op elkaar → in later stadium gaan ze van
elkaar verschillen
➔ Er zijn een aantal universele regels → Wet van Von Baer
o Algemene kenmerken die een soort deelt met andere vertebraten, verschijnen vroeger in een embryo
dan specifieke kenmerken voor de betreffende soort
➔ Charles Darwin → gemeenschappelijk patroon betekent gemeenschappelijke afkomst, evolutie via
overerfbare veranderingen
Fylotypische stadium → hierin lijken alle gewervelde dieren sterk op elkaar → stadium is gelijk voor een fylum (groep)
Universeel stadium → nodig voor functioneren/verdere ontwikkeling, evolutionair-geconserveerde ontwikkelingspaden
➔ Ontogenie (embryonale ontwikkeling van één soort) is een korte herhaling van de fylogenie → Haeckel
Organisme werkt via redelijk autonoom werkende modulen die deel uitmaken van een grotere unit → cellen zijn de
bouwstenen van weefsels, die van organen, die van orgaanstelsels en die van het lichaam
Veranderen van structuren in verschillende soorten:
- Dissociatie → door onafhankelijke timing van een proces en verschillende mate van groei
- Duplicatie en divergentie →
- Coöptie → verwerven van een nieuwe functie
Homologe genen → vertonen grote mate van gelijkheid in DNA-sequenties
- Paraloge genen → binnen het genoom van één organisme
- Orthologe genen → binnen het genoom van verschillende soorten
➔ Zijn geëvolueerd uit een gemeenschappelijk vooroudergen door duplicatie en divergentie
Homologie in DNA-sequentie betekent niet nadrukkelijk op biologische functie of op niveau van fenotype
➔ Homoloog gen kan andere functie uitoefenen wanneer het op een andere plaats tot expressie komt
Mutaties in genen zorgt niet alleen voor evolutie, maar vormt ook de basis voor syndromen
Bevruchting → proces waarbij aantal somatische chromosomen hersteld wordt door fusie van het haploïde genoom
van een eicel en van een zaadcel → diploïde zygote ontstaat
Na de ovulatie uit het ovarium, wordt de secundaire oöcyt opgevangen in de eileider
➔ Oöcyt is omgeven door zona pellucida en laag follikelcellen (corona radiata)
Om de bevruchting succesvol te laten verlopen, moeten de zaadcel en eicel elkaar herkennen → specifieke
receptoren aanwezig
- Zaadcel moet door corona radiata en zona pellucida dringen om te kunnen fuseren met de eicel
- Er kan maar 1 zaadcel fuseren met de eicel
- Uterus en eileider hebben peristaltische bewegingen om zaadcel naar eicel te brengen
- Voordat zaadcel aan de eicel kan binden, moet hij eerst gecapaciteerd worden
Capacitatie is de laatste stap in maturatie van spermatozoa → belangrijk voor versmelting met oöcyt
Spermavochteiwit glycodelin-S remt capacitatieproces, maar in contact met vaginaal vocht wordt glycodelin-S verdund
In celmembraan van spermatozoa zitten sterolbindende eiwitten → eigenschappen plasmamembraan veranderen en
calcium en bicarbonaat stromen spermatozoön in → activatie PKA (Protein Kinase A) en fosforylering van eiwitten →
ZP herkenningscomplex kan binden aan zona pellucida (ZP3 is belangrijkste eiwit) → acrosoomreactie → enzymen
die vrijkomen breken de zona pellucida af, zodat eicel en zaadcel kunnen fuseren (sensu stricto)
Door bevruchting polymeriseren actinemoleculen in de cortex van eicel, waardoor plasmamembraan microvilli vormt
die de toegang van de zaadcel tot de eicel vergemakkelijken
Corticale reactie daarna → glycosidases uit granulae verwijderen suikergedeelte van ZP3, waardoor verdere binding
van zaadcellen wordt voorkomen → ook wel zonareactie genoemd, voorkomt polyspermie (meervoudige bevruchting)
Capacitatie → binding aan zona pellucida → acrosoomreactie → corticale reactie → zona reactie
Penetratie van zaadcel in eicel → tweede meiotische deling wordt voltooid → “definitieve eicel” en tweede
poollichaampje worden gevormd
Zaadcel draagt kern (kop) en centriool bij aan zygote, en géén cytoplasmatische componenten
➔ Kern zwelt op tot mannelijke pronucleus
➔ Kern van definitieve eicel → vrouwelijke pronucleus
Door bevruchting → verhoogde Ca2+-concentratie en pH → DNA- en eiwitsynthese
, Na replicatie in beide haploïde pronuclei → versmelting van pronuclei → deling tot eerste twee diploïde cellen (eerste
klievingsdeling)
Zaadcel bevat X of Y chromosoom → bepaalt geslacht
Mitochondriaal DNA draagt voor een klein deel bij aan eigenschappen → van moeder (zaadcel levert dit DNA niet)
Klievingsdeling → mitotische deling waarbij 2 dochtercellen
ontstaan, totale hoeveelheid cytoplasma verandert niet
Eerste klievingsdeling → 2 blastomeren worden gevormd
Na de derde klievingsdeling → tight junctions worden
gevormd, binnenste cellen niet in contact met “buitenwereld”
- Cellen vormen onderling gap junctions →
cytoplasma’s staan in verbinding
Morula → 12-16 cellen na 3 dagen
➔ Hierin voor het eerst apoptose → holte begint te
ontstaan
➔ Bij 16-32 cellen praten we dan van een blastocyste
(met embryonale holte = blastocoel)
Trofoblast → perifere cellen, afgeplat, epitheliaal
Embryoblast → centrale cellen, “inner cell mass”,
mesenchymaal
Trofoblast produceert hCG → door deze stof kan
zwangerschap worden vastgesteld met een test
De vrucht blijft tijdens de klievingsdelingen omhuld door de
zona pellucida → in vijf dagen naar baarmoederholte
In baarmoeder gaat zona pellucida weg → hatching
➔ Blastocyste kan in grootte toenemen en zich innestelen in het endometrium van de baarmoederwand
Polaire trofoblast (deel tegen de embryoblast) kleeft aan endometrium via adhesiemoleculen
➔ Celdeling in trofoblast wordt geïnduceerd, dorsoventrale as wordt bepaald (ventraal is facing uterusholte)
Polaire trofoblastcellen delen onvolledig → wordt syncytiotrofoblast genoemd (verantwoordelijk voor innesteling)
➔ Andere trofoblastcellen (niet in contact met uteruswand) worden cytotrofoblastcellen genoemd
Innesteling (nidatie) → verwonding van endometrium waarbij bloedvaatjes worden aangeboord → nidatiebloeding
10 dagen na bevruchting → vrucht zover ingegraven, volledig door baarmoederslijmvlies bedekt
Stromacellen van endometrium rondom uterusholte
vertonen deciduareactie → transformatie in metabool
actieve, secernerende cellen
➔ Vormen samen met secretieproducten van
endometriumklieren de embryotrofe
➔ Deciduareactie → ontstaat door progesteron
onder invloed van nidatie
Syncytiotrofoblast groeit uit als netwerk met holten
(lacunen) → worden gevuld met moederlijk bloed
LIF (leukemie inhiberende factor) → zonder deze
groeifactor geen innesteling van de blastocyste
➔ Wordt uitgescheiden door endometriumklieren
➔ Speelt belangrijke rol bij afbraak van
endometrium door syncytiotrofoblast
➔ Zorgt dat vrucht niet als lichaamsvreemd wordt
herkend door immuunsysteem van de moeder
7 dagen na bevruchting ontstaat uit embryoblast een
nieuwe platte laag cellen → hypoblast → vormt
binnenbekleding van blastocoel/blastulaholte
➔ Blastulaholte wordt nu dooierzakholte genoemd
De rest van embryoblast wordt daarna epiblast genoemd
Door apoptose wordt er een holte in de epiblast
gevormd, de amnionholte
➔ Embryo wordt nu tweelagige kiemschijf genoemd
o De schijf ligt tussen amnionholte en dooierzak en bestaat uit epi- en hypoblast
Navelring → periferie van de epiblast, blijft de gehele ontwikkeling bestaan als grens tussen embryonale en extra-
embryonale delen
