Hoofdstuk 11, organogenese
HCO
Modelsystemen ledemaatformatie, er zijn momenteel 3 modelsystemen die we gebruiken:
- Muis, in het begin is dit model vooral onderzocht door spontane mutaties te onderzoeken,
maar tegenwoordig wordt veel met gen knock-outs gedaan.
- Kip, is erg toegankelijk voor manipulatie doordat een raampje uit de eischaal gehaald kan
worden, er vervolgens een manipulatie toegepast kan worden en uiteindelijk de schaal
dichtgeplakt kan worden met plakband om de verdere ontwikkeling te bekijken.
- Zebravis, wordt de laatste jaren gebruikt m.b.t. vorming van de pectorale vin.
Embryonale kippenvleugel, hierbij zijn 3 assen waar te
nemen: proximaal-distaal, anterior-posterior en dorsaal-
ventraal. Verder heeft die 3 vingers die digit 2, 3 en 4
genoemd worden. Op de 10e dag van ontwikkeling zal
het kraakbeen vervangen zijn voor bot, zijn er spieren en
pezen aanwezig en zijn er feather buds zichtbaar waarbij
de grotere veren aan de dorsale zijde te vinden zijn.
Nomenclature, hieronder is de benaming van de verschillende botten te zien. Bij
elke vertebraat wordt het eerste bot van de voorpoot/vleugel (forelimb) dus Humerus
genoemd.
Kippen limb bud, in de afbeelding (rechtsboven) is de ledemaat bud te zien
van een kip waarbij de AER aangegeven is. Verder zie je ectodermale cellen
aangegeven die de huid vormen. Ook zie je mesenchym cellen van het
lateraal plaat mesoderm en mesenchym cellen van de somieten die zullen
migreren en spiercellen zullen vormen.
AER, apical ectodermal ridge, deze richel is de grens tussen de ventrale en
dorsale zijde. De bud groeit als het ware uit de AER en cellen achter de AER
zullen differentiëren. Differentiatie begint hierbij altijd proximaal en
verloopt middels een ‘golf’ distaal. Deze richel is dan ook betrokken bij de
determinatie van de P-D (proximaal-distaal) as.
Vergelijking kippenvleugel en muizenvoorpoot, rechts in de afbeelding is
te zien dat de ontwikkeling van de kippenvleugel en muizenvoorpoot
vergelijkbaar is. Het kraakbeen ontwikkelt zich in een proximaal-distale
, sequentie en wordt op den duur vervangen voor bot. De indeuking die te zien is, is de elleboog en
verder bevatten ze allebei een hand-plate/digital-plate met digits.
Hox genen, zorgen ervoor dat de limb buds
op de juiste positie ontwikkelingen. Hox
genexpressie wordt geregionaliseerd in
lateraal plaat mesoderm en de combinatie
van specifieke Hox genen zorgt voor Tbx5 en
Tbx4 expressie. De forelimb wordt hierbij
door Tbx5 geïnitieerd en de hindlimb door
Tbx4. Deze eiwitten controleren FGF
expressie en FGF expressie zorgt voor de
vorming en het behoud van:
- AER (FGF 8 expressie)
- Polarizing region (Sonic hedgehog
(Shh) expressie)
Door de feedbackloop die ontstaat wordt
dus o.a. het AER gevormd en in stand
gehouden. AER speelt een belangrijke rol bij de ledemaatformatie.
AER experiment, de AER is
betrokken bij de P-D as
determinatie en verwijdering van
de AER zorgt voor verminderde
proliferatie en celdood. In de
afbeelding is te zien dat hoe eerder
de AER verwijderd wordt, hoe
minder vleugel er gevormd wordt.
Niet alleen de AER is dus betrokken
bij de P-D as, maar ook tijd. De
vraag is nu welke signaalmoleculen
hierbij betrokken zijn.
FGF-4/8, als het AER verwijderd wordt en FGF soaked beads op de tip geplaatst
worden, zal er een redelijk normale vleugel gevormd worden.
Elongatie, maar hoe vindt die elongatie dan plaats? Vóór limb bud formatie vindt
de elongatie en deling plaats in de richting van de A-P as. Als de limb bud region
echter eenmaal gedeterimineerd is, zullen cellen van het lateraal plaat epitheel
zich rekruteren en een epithelial-to-mesenchymal transitie ondergaan. Deze
laterale cellen zullen loodrecht op de lichaamsas delen en migreren volgens de P-
D as, waarbij distale cellen sneller
bewegen. De elongatie van de limb bud
vindt dus plaats door cel oriëntatie en
beweging, waarbij cellen in de centrale
regio langs de P-D as geörienteerd zijn en
cellen in de dorsale en ventrale regio
richting het ectoderm georiënteerd zijn. De
signaalmoleculen die dit reguleren,
initiëren FGF en Wnt (PCP) signaling
pathways.
Wnt5a muismutant, bij muizen die een
Wnt5a mutatie hebben, delen en migreren
de cellen in een willekeurige richting. Dit is
i.t.t. muizen die wildtype Wnt5a bevatten, waarbij cellen in de limb bud met name volgens de P-D as
migreren. Als bij de mutanten een Wnt5a implant ingebracht wordt, zullen de cellen migreren
