5.2 Embryologie bewegingsapparaat

Question 1

Wat ontstaat er uit de somieten?

Answer 1

Botten
Skeletspieren
Onderhuids weefsel (dermis)

Question 2

Hoe gaat de vorming en differentiatie van de somieten?

Answer 2

• Ze ontstaan uit het paraxiaal mesoderm
• Ze zijn van craniaal naar caudaal aangelegd
• Differentiëren in sclerotoom, myotoom en dermatoom
• Het is het segmentale bouwplan van de romp

Craniaal: Somieten (paraxiaal mesoderm)
Caudaal: Intermediair en lateraal mesoderm

Question 3

Waar wordt het mesoderm gevormd?

Answer 3

In de primitiefstreek (gastrulatie)

In verschillende delen van de primitiefstreek ontstaan verschillende soorten mesoderm

Question 4

Wanneer worden de somieten gevormd?

Answer 4

In de vierde week van craniaal naar caudaal
Voorste somiet is S1, deze ligt dus craniaal (bij de hoofd)

Question 5

Wat gebeurd er in week 3/4 met het mesoderm?

Answer 5

Het wordt gevormd en gedifferentieerd eerst naar ‘presomitisch’ paraxiale mesoderm

Dag 21 vormen zich somieten uit het paraxiale mesoderm
Dag 19-21 -> 1-3 somietparen

Question 6

Wat gebeurd er in week 4 met de somieten?

Answer 6

Er komen er steeds meer en ze gaan zich specialiseren
Ze splitsen zich in: Sclerotoom, dermatoom, myotoom (syndetoom en menigotome)

Question 7

Wat ontstaat er uit het sclerotoom?

Answer 7

Axiaal skelet (wervels, ribben, sternum)

Question 8

Wat ontstaat er uit het myotoom?

Answer 8

De skeletspieren

Question 9

Wat ontstaat er uit het dermatoom?

Answer 9

De dermis

Question 10

Hoe gaat de differentiatie van de somieten/hoe wordt het gestuurd?

Answer 10

Het wordt gestuurd door signaalmoleculen uit omliggende structuren (notochord, neurale buis, ectoderm, lateraal mesoderm)

Bijvoorbeeld Sonic Hedgehog (Shh) uit de notochord stuurt de ontwikkeling tot sclerotoom

Question 11

Hoeveel wervels hebben we per ‘gebied’?

Answer 11

7 cervicale (Atlas, axis, C3-C7)
12 thoracale (Th1 - Th12)
5 lumbale (L1 - L5)
5 sacrale (S1 - S5)
3-6 (meestal 4) coccygeale

Question 12

Hoe ontstaat het wervelkolom?

Answer 12

Uit sclerotomen van 2 somietparen waarbij de zenuwen naar de dermomyotomen (dermatoom en myotoom) tussen de wervels komen te liggen

Question 13

Hoe ontwikkelen myotomen zich?

Answer 13

Dorsale en ventrale myotomen ontwikkelen zich tot verschillende spiergroepen

Spieren ontvangen tijdens de ontwikkeling al sensibele en motorische innervatie uit het ruggenmerg en dorsale ganglia

Question 14

Somieten worden aangestuurd om te segmenteren en de wervelkolom te vormen, hoe gebeurd dit?

Answer 14

Door het clock en wavefront model

Question 15

Welke 2 gradiënten heeft het Clock en Wavefront model?

Answer 15

1: Gradiënten van Vitamine A zuur en FGF
2: Oscillerende genen/klokgenen

Question 16

Wat is het determination front?

Answer 16

Determination front is de plek waar de signaalmoleculen van caudaal en craniaal elkaar raken. Maar er is ook nog een signaal nodig dat aan en uit gaat: Segmentatie clock genen

Hoe meer naar craniaal, hoe meer wel signaal en hoe minder niet.

Signaalmoleculen: Retinoic acid, FGF, Wnt

Question 17

Wat gebeurd er als de clock genen/oscillerende genen actief zijn?

Answer 17

Als de clock genen/oscillerende genen actief zijn zal in het determination front een segment beginnen en zal eindigen als de klokgenen hun synthese hebben geblokkeerd en inactief zijn

Oscillerende expressie van genen door eiwitten die hun eigen expressie remmen. Snelheid van de oscillatie hangt af van o.a. af van afbraaksnelheid van ‘klok’ eiwitten

‘Determination front’ + clock genen aan -> Begin somiet
‘Determination front’ + clock genen uit -> Einde somiet

Question 18

Wat is een signaalmolecuul voor NIET somieten?

Answer 18

FGF en Wnt (caudaal)

Question 19

Wat is een signaalmolecuul voor WEL somieten?

Answer 19

Retinoic acid (craniaal)

Question 20

De wel en niet signalen (retinoic acid, FGF en Wnt) zijn niet genoeg. Er is nog een signaal nodig dat aan en uit gaat, wat kan de segmentatie ‘uitzetten’?

Answer 20

De klok eiwitten/oscillerende

Eiwit remt de productie van mRNA. Dat eiwit wordt op een gegeven moment afgebroken en mRNA kan weer aangemaakt worden. Als je een stabiel eiwit hebt duurt het proces langer, instabiel juist korter. Als clock genen aanstaan krijg je een somiet, als ze uitstaan is het juist einde somiet

Question 21

Welke 2 factoren zijn dus nodig voor de somitogenese?

Answer 21

1: Determination front gevormd door voldoende retinoic acid en afwezigheid van remmers FGF en Wnt
2: Klok genen

Oscillerende genen regelen samen met signaalmoleculen (FGF, Wnt, Vitamine A zuur) de segmentatie van somieten

Question 22

Wat doen de delta notch cel-cel interactie eiwitten?

Answer 22

Die coördineren de oscillerende expressie van genen

Zorgen voor communicatie tussen cellen, zorgen ervoor dat de eiwitproductie op elkaar afstemmen -> Synchronisatie

Question 23

Hoe kan de snelheid van de segmentatieklok de somieten beïnvloeden?

Answer 23

Snelle klok: veel maar kleine somieten

Question 24

Waar kunnen verstoringen in segmentatie genen naartoe leiden?

Answer 24

Scoliose (scheve wervelkolom)

Bij mutaties in segmentatie eiwitten veroorzaken aangeboren afwijkingen aan de wervelkolom

Question 25

Hoe kan de werking van de menselijke segmentatie klok onderzocht worden?

Answer 25

Met humane presomitische mesoderm (PMS) cellen in kweek

Question 26

Wat zijn Hox genen?

Answer 26

Het zijn transcriptie factoren die een belangrijke rol spelen in het bepalen van de cranio-caudale positionele identiteit van cellen

Ze zijn genummerd van A t/m D en vanaf 1 aan de craniale zijde. Door Hox genen weten somieten al in een presomitische stadium welke differentiatie ze zullen doorlopen om een bepaald type wervel te worden. Als er meer caudale delen van het lichaam worden gemaakt gaan er meer hoge Hox genen aan. In de thorax betekent dit aanleg van de ribben

Mensen hebben 39 hox-genen

Question 27

Welke genen komen het meest tot expressie?

Answer 27

De genen die aan de meest 3’ kant liggen komen het meest craniaal tot expressie

De cranio-caudale expressie van individuele Hox-genen is colineair met de positie van het betreffende gen op het chromosoom

Question 28

Hoeveel Hox gen clusters hebben tetrapoden?

Answer 28

4: A, B, C, D

Question 29

In welke richting worden de Hox- gen clusters uitgepakt?

Answer 29

3’ naar 5’

Question 30

Wanneer krijgen somieten hun Hox code?

Answer 30

Somieten krijgen hun Hox code bij hun geboorte. Ze vertalen tijdstip van geboorte in segmentele identiteit
Vroege somieten hebben lage Hox genen

Naar caudaal hebben Hox-genen hogere getallen. Lage hox-genen blijven voor een deel aanstaan en komen eerder tot expressie dan de Hoge-hox genen

Question 31

Wat is het gevolg van mutaties in de Hox genen?

Answer 31

Veranderingen in de wervelkolom

Question 32

Romp en hals zijn opgebouwd uit segmenten. Waaruit bestaat ieder segment?

Answer 32

Wervel
Spieren
Motorische en sensibele zenuwen

Question 33

Wat is er te zien op deze plaatje?

Answer 33

Question 34

Welke structuren zijn er te zien op deze plaatje?

Answer 34

Question 35

Welke structuren zijn er te zien op deze plaatje van de sclerotomen?

Answer 35

Question 36

Welke structuren zijn er te zien op deze plaatje van de wervelkolom?

Answer 36