Udviklingsbiologi 2008 Den paraxiale og intermediære mesoderm

Transkript

1 Udviklingsbiologi 2008 Den paraxiale og intermediære mesoderm

2 Oversigt Kropsmesodermen og dennes derivater Den paraxiale mesoderm: Somitter og deres derivater Den intermediære mesoderm: Dannelse af nyren

3 Chapter 14, Opener Mesodermdannelse hos vertebrater: Kropsmesodermen Chordamesoderm: Chorda Paraxiale mesoderm: Muskler, akseskelet, dermis Intermediære mesoderm: Urogenitalsystemet og binyrens cortex. BMPs Lateralplade mesoderm Hjerte, blod- kar og celler, krophulens beklædning, lemmer (undt. muskler), ekstraembryonale hinder

4 Somit specifikation: Noggin inhiberer BMP signalering Noggin secernerende celler placeret i lateralplade mesoderm respecificerer mesodermen

5 Mesodermdannelse i kyllingeembryon 24-timer 48-timer

6 Oversigt Kropsmesodermen og dennes derivater Den paraxiale mesoderm: Somitter og deres derivater Den intermediære mesoderm: Dannelse af nyren

7 Somitdannelse sker i rostral caudal retning Somiter dannes fra den usegmenterede pre-somitiske mesoderm i rostralcaudal retning. Nerverør Usegmenteret mesoderm

8 Segmentalpladens mesoderm er determineret før somitogenesens påbegyndelse

9 Somitdannelse Somitdannelse er karakteriseret ved periodicitet dannelse af spalte ved fission epiteldannelse specifikation differentiering Hvad driver somitdannelsen?

10 Somitdannelse: Transplantation af prospektive grænseceller Celler fra somitgrænsen er afgørende for adskillelsen af somiter og epiteldannelse

11 14.5 Notch signaling and somite formation (Part 2) Somitdannelse: Transplantation af non-grænseceller Celler udenfor somitgrænsen kan ikke danne ny somitgrænse

12 Somitdannelse og Notch (juxtacrine) signalering Aktiveret Notch giver ny somitgrænse

13 Somitdannelse og Notch ligander Kontrol mus Delta-like 3 mutation Defekter i dannelse af hvirvler og ribben

14 Somitdannelse korrelerer med Hairy1 gen ekspression

15 Ephrin og ephrinreceptoren udgør muligt sted for skæring under somitdannelsen Hairy1 er en transskriptionsfaktor der muligvis aktiverer gener for ephrin og dens receptor (involveret i celle-celle frastødning) somitgrænse

16 Epiteldannelse i kyllingeembryon

17 14.1 The major lineages of the amniote mesoderm (Part 1) Mesodermdannelse hos amnioter

18 Sclerotomen Diagram of a transverse section through the trunk of a chick embryo on days 2 4 (Part 1) Sclerotomen dannes fra somitens ventro-mediale væg og danner anlægget til hvirvelsøjlen og dele af ribbenene.

19 14.11 Diagram of a transverse section through the trunk of a chick embryo on days 2 4 Dermatomen og Myotomen (Part 2) Dermatomen dannes fra somitens dorso-laterale væg og danner dermis. Myotomen giver ophav til primaxiale muskler (rygmuskulatur) og abaxiale muskler (Kropsvæggens, lemmernes og tungens muskler)

20 Parakrine faktorer specificerer somitregioner Neurotrophin-3 fra nerverøret specificerer dermatomen Sonic hedgehog specificerer sclerotomen

21 Somitter og deres derivater Somitter er dynamiske, kortlivede, embryonale strukturer Somitter dannes i rostral-caudal retning fra den usegmenterede presomitiske mesoderm. Somitterne er specificeres i rostral-caudal retning (Hox-gener) før de separerer fra den usegmenterede mesoderm. De styrende molekylære mekanismer i somitdannelsen kan forklares ved cyklisk ekspression af gener og af en morphogen gradient (Fgf 8). De primære somitderivater er akseskelettet (sclerotom), muskler (myotom) og dermis (dermatom). Somitternes derivater specificeres af 1) ventraliserende signaler fra chorda og nerverørets bund 2) dorsaliserende signaler fra epidermis og nerverøret 3) lateraliserende signaler fra lateralplade mesodermen.

22 Mesodermdannelse hos amnioter

23 Oversigt Kropsmesodermen og dennes derivater Den paraxiale mesoderm: Somitter og deres derivater Den intermediære mesoderm: Dannelse af nyren

24 Intermediære mesoderm: Urogenitalsystemet SOMIT

25 Nefronet og samlekanalsystemet Samlekanalsystemet dannes fra urinlederen Nyrerør (tubulus) Principal celler Interkalerede celler Karnøgle (glomerulus)

26 Hvirveldyrnyren optræder i tre generationer Pronephros Den 1. nyre Funktionel nyre hos fiske- og paddelarver Mesonephros Den 2. nyre Funktionel nyre hos voksne padder Metanephros Den 3. nyre Funktionel nyre hos krybdyr, fugle og pattedyr Møbjerg, Larsen & Jespersen (2000)

27 Den intermediære mesoderm og dannelse af nyren pronefros Møbjerg, Larsen & Jespersen (2000)

28 Den intermediære mesoderm og dannelse af nyren Hvordan dannes pronefros? Pronefrosgangen dannes fra den intermediære mesoderm Gangcellerne migrere mod kloakken Den forreste del af gangen inducerer det pronefrogene mesenkym, som danner nefroner

29 Den intermediære mesoderm og dannelse af nyren Hvordan dannes mesonefros? I forbindelse med at pronefros degenererer begynder mesonefros at dannes Pronefrosgangen er nu den Wolffske gang og den inducerer dannelse af nefroner i det mesonefrogene mesenkym Hos pattedyr degenerer de forreste nefroner i takt med mere caudale bliver dannet Mesonefros danner hos amnioter bitestiklens vas deferens. Den Wolffske gang bliver til sædlederen.

30 Den intermediære mesoderm og dannelse af nyren Hvordan dannes metanefros? Den endelige nyre hos amnioterne, metanefros, induceres af en ureter knop, dannet som en forgrening af den bagerste del af Wolffske gang.

31 Intermediære mesoderm hos 13 dage gammelt museembryon Mesonefros og metanefros

32 Den paraxiale mesoderm inducerer pronephros

33 Paraxiale mesoderm inducerer den intermediære mesoderm Pax2 Prospektive intermediære mesoderm: Lim1 Specificering af intermediære mesoderm involverer ekspression af homeodomæne transkriptionsfaktorerne Lim1, Pax2 og Pax8.

34 Reciprok induktion i nyreudvikling hos Pattedyr

35 Ureterknoppens forgreninger i metanefros fra mus in vitro GFP gen fusioneret med Hoxb-7 promoter (Wolffske gang og ureterknoppen)

36 Den reciprokke induktion af metanefros 1. Dannelse af det metanefrogene mesenkym: Det metanefrogene mesenkym bliver kompetent til at danne nefroner ved at udtrykke WT1 (Wilms' tumor protein). Det secernerer af GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) som inducerer dannelsen af ureterknoppen.

37 Ureterknoppens vækst er afhængig af GDNF og dens receptor Ureterknop i kultur: WT muse-embryon Mutation i gdnf gen: heterozygot Mutation i gdnf gen: homozygot

38 Ureterknoppens vækst er afhængig af GDNF og dens receptor Mesenkymet bliver kompetent til at danne nefroner ved at udtrykke WT1 GDNF secerneret af mesenkymet stimulerer væksten af ureterknoppen.

39 Den reciprokke induktion af metanefros 1. Dannelse af det metanefrogene mesenkym: Det metanefrogene mesenkym bliver kompetent til at danne nefroner ved at udtrykke WT1. Det secernerer GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) som inducerer dannelsen af ureterknoppen. 2. Ureterknoppen secernerer FGF2 og BMP7 og forhindrer herved apoptose i det metanefrogene mesenkym. 3. Ureterknoppen secernerer Wnt9 og Wnt6 og disse proteiner inducerer det kompetente mesenkym til at aggregere og danne nyrerør. Nyrerørene secernerer under deres dannelse Wnt4, som promoverer og vedligeholder deres epitelisering.

40 Wnt signalering er kritisk under nyrens udvikling Wnt9 secerneres af ureterknoppens stilk Wnt9 inducerer det kompetente mesenkym til at aggregere og danne nyrerør. Ingen Wnt9, ingen nyrer

41 Den reciprokke induktion af metanefros 1. Dannelse af det metanefrogene mesenkym: Det metanefrogene mesenkym bliver kompetent til at danne nefroner ved at udtrykke WT1. Det secernerer GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) som inducerer dannelsen af ureterknoppen. 2. Ureterknoppen secernerer FGF2 og BMP7 og forhindrer herved apoptose i det metanefrogene mesenkym. 3. Ureterknoppen secernerer Wnt9 og WNT6 og disse proteiner inducerer det kompetente mesenkym til at aggregere og danne nyrerør. Nyrerørene secernerer under deres dannelse Wnt4, som promoverer og vedligeholder deres epitelisering. 4. Det kondenserede mesenkym secernerer parakrine faktorer som, GDNF, BMP4 og TGF-β2 der medierer forgrening af ureterknoppen. Forgreningen afhænger herudover af epitelets ECM.

42 Effekt af GDNF på ureterknoppens forgrening Kontrol-perle GDNF-perle: nye forgreninger nefroner nefroner ureterknoppens forgreninger

43 Formen af ureterknoppens forgreninger bestemmes af paracrine faktorer secerneret af mesenkymet kontrol TGF-β1 Signalering: Stabilisering af forgreninger BMP signalering: Forvrængning af forgrening Forgrening i lungemesenkym: Ligner lunge epitel

44 Nyrens udvikling Den intermediære mesoderm danner urogenitalsystemet (nyrer, gonader og disses udførelsesgange). Hvirveldyrnyren optræder i tre generationer: pronephros, mesonephros og metanephros. Metanephros er den funktionelle nyre hos voksne amnioter. Metanefros dannes under reciprok induktion af det metanefrogene mesenkym og ureterknoppen: Det metanefrogene mesenkym bliver kompetent til at danne nefroner ved at udtrykke WT1 og secernerer GDNF, som inducerer dannelsen af ureterknoppen. Ureterknoppen secernerer parakrine faktorer der forhindrer apoptose i det metanefrogene mesenkym og inducerer det kompetente mesenkym til at aggregere og danne nyrerør. Det kondenserede mesenkym secernerer parakrine faktorer som medierer forgrening af ureterknoppen.