Ontwikkelingsbiologie, hoofdstuk 5: vertebrate ontwikkeling III, kip en
muis
Kip en muisontwikkeling verschillen in een paar opzichten met amfibie en visontwikkeling: de vorm
van de vroege embryo, de timing van de specificatie van de kiemlagen en de gastrulatie die door een
primitief streep loopt i.p.v. blastopore. Er zijn ook verschillen tussen de kip en muis, maar na
gastrulatie verloopt de ontwikkeling vrij hetzelfde.
Phylotypic stage, het embryo stadium net na gastrulatie. Het uiteindelijke lichaamsplan is nu al
neergelegd. Richting dit stadium gaan vertebraten embryo’s steeds meer op elkaar lijken.
Antero-posterior patroonvorming, in de kip en muis wordt het begin van de antero-posterior as
patroonvorming in de kiemlagen gevormd tijdens mesoderm inductie. De latere patroonvorming van
zowel mesoderm als het zenuwstelsel wordt gecontroleerd door Hox genen.
Neurale lijstcellen, zijn cellen die afkomstig zijn van de rand van de neurale plaat en later o.a.
bindweefsel in het gezicht zullen vormen, inclusief skelet weefsel.
Kip
Blastoderm, tegen de tijd dat de kip het ei heeft gelegd, bestaat de embryo uit een circulaire
blastoderm waarvan de centrale regio, area pellucida, doorzichtig is en omringd wordt door de area
opaca (dunne ring cellen die de marginale zone vormt).
Koller’s sickle, na het leggen is de
blastoderm al asymmetrisch en dat
wordt nog duidelijker wanneer een
richel, die beter bekend staat als
Koller’s sickle, ontstaat op een bepaald
punt van de omtrek van de area
pellucida. Deze richel ligt naast de
posterior marginale zone en markeert
het punt waar de primitief streep zal
ontwikkelen in de epiblast tijdens gastrulatie.
Primitief streep, geeft de antero-posterior as aan van de embryo. Het begint van streep markeert het
posterior einde de streep elongeert richting het anterior einde. Ook duidt de streep de toekomstige
dorso-ventrale as aan, waarbij de meer ventrale structuren (zoals lateraal plaat mesoderm) afkomstig
zijn van het posterior einde en de dorsale structuren (zoals de notochord) afkomstig zijn van de
knoop aan het anterior einde van de streep.
Symmetrie, bij de Xenopus wordt de radiale symmetrie verbroken door asymmetrische verdeling van
maternale factoren dorsale determinanten kort na bevruchting. De kippenembryo is vergelijkbaar
met de amfibie en vis embryo’s door het feit dat de klievingsdelingen van de kip onder controle staan
van maternale factoren. Zygotische gen activiteit komt pas bij latere klievingsstadia. Het is echter
onduidelijk of maternale factoren asymmetrisch geërfd worden bij de klievingsdelingen en of ze een
rol hebben in as-formatie.
Rotatie, de antero-posterior as blijkt pas later gespecificeerd te worden als resultaat van de
rotatiekrachten die optreden als het ei door de eileider en baarmoeder reist. Tijdens de rotaties
wordt het blastoderm in een gekantelde positie van ±45 graden gehouden, zodat verschillende delen
van de blastoderm aan verschillende dooiergebieden blootgesteld worden die reoriënteren onder
invloed van zwaartekracht.
Posterior marginale zone, als resultaat van de rotatie zal de naar beneden gerichte rand later het
hoofd vormen en de posterior marginale zone wordt gevormd aan de meest naar boven gerichte
rand van de blastoderm. Moleculen in de dooier die hierbij betrokken zijn, zijn onbekend. De locatie
van de posterior marginale zone is van belang bij patroonvorming, aangezien Koller’s sickle hier
ontstaat. De posterior marginale zone wordt ook wel vergeleken met het Nieuwkoop center,
aangezien het de formatie van een nieuwe lichaams-as kan induceren.
, Vg-1, dit lid van de TGF-β is betrokken bij de primitieve streep initiatie in de kip
en komt tot expressie in de posterior marginale zone. Transplantatie van cellen
die Vg-1 tot expressie brengen naar een andere locatie op de marginale zone kan
een tweede streep induceren.
Wnt-8C, komt in de gehele marginale zone tot expressie, maar het meest in de
posterior marginale zone en is ook betrokken bij primitive streak initiation.
Deze signaling eiwitten zijn we ook al in Xenopus tegengekomen, waarbij Wnts
betrokken zijn bij de formatie van signaling centers in de blastula en Vg-1
betrokken is bij mesoderm inductie.
Primitieve streep vorming, het blijkt dat kippen embryo’s meestal maar één
primitief streep vormen desondanks transplantatie van bv Vg-1 expressie cellen.
De meer ontwikkelde van de twee organizing centers inhibeert dus streak
formation op een andere locatie. Vg-1 induceert namelijk een inhiberend signaal
dat zich door de embryo verspreid en zo een tweede primitief streep voorkomt.
Endoblast, formatie van de primitief streep begint pas als de hypoblast cellen,
die de dooier bedekken in de area pellucida, vervangen worden door endoblast
cellen die afkomstig zijn van de posterior marginale zone.
Hypoblast, inhibeert de formatie van een primitief streep door productie van de
antagonist Cerberus. Deze antagonist inhibeert Nodal signaling van de epiblast
cellen die naast de posterior marginale zone liggen.
Nodal signaling, in de epiblast cellen naast de posterior marginale zone wordt
Nodal signaling geïnduceerd door Wnt-8C en Vg-1. Deze signalen zijn samen met
FGF signaling van Killer’s sickle nodig voor formatie van de streak.
Muis
Zoogdier ei, verschilt nogal van eieren van de Xenopus of kip. Het bevat namelijk geen dooier en de
vroege stadia van ontwikkeling zijn gericht op de aanmaak van extra embryonale dooier zak
membranen en de placenta.
Klievingsdelingen muis, de eerste klievingsdelingen volgen geen goed geordend patroon.
Morula, zo noem je een zoogdierembryo voordat het blastocyst stadium bereikt is.
Blastocyst, bij muis is in het blastocyst stadium een duidelijke scheiding te zien tussen de inner cell
mass en het trophectoderm (buitenste laag cellen).
Trophectoderm, de epitheelcellen van de blastocyst zullen de extra-embryonale structuren vormen
die geassocieerd worden met implantatie in de baarmoederwand en formatie van de placenta.
ICM, cellen van de inner cell mass zullen zich tot het epiblast ontwikkelen waaruit de embryo
ontstaat. Ook zal de ICM het primitieve endoderm vormen, waaruit de dooierzak (extra-embryonaal)
gevormd wordt.
Pluripotent, ICM cellen zijn pluripotent wat betekent dat ze zich tot elk celtype kunnen ontwikkelen.
ES cellen, cellen van de ICM van de muis en mens kunnen geïsoleerd en gekweekt worden om
pluripotente embryonale stamcellen te produceren.
Specificatie, de specificatie van cellen als ICM of trophectoderm cel is afhankelijk van hun positie.
Determinatie vindt plaats in de 32-cel fase.
Regulatie, in de vroege ontwikkeling van muizen embryo’s vindt een opmerkelijke hoeveelheid
regulatie plaats. Zelfs een enkele cel uit het 32-stadium kan een gehele embryo genereren als die
geaggregeerd wordt met tetraploïde cellen die exclusief trophectoderm zullen vormen.
Placenta, de specificatie van trophectoderm en pluripotente ICM lineages is het eerste differentiatie
evenement in de zoogdierlijke embryonale ontwikkeling en is essentieel voor placenta formatie.
Cdx2, is betrokken bij differentiatie van trophectoderm. Terwijl de morula ontwikkelt wordt de Cdx2
niveaus in de buitenste cellen net iets hoger. D.m.v. wederzijdse negatieve feedback tussen Cdx2 en
Oct4 zal de hoeveelheid Cdx2 expressie toenemen en Oct4 expressie afnemen.
