Reader Chapter 9 Flashcards
Hypertrofie
Celvergroting
Patroonvorming
Proces waardoor een ruimtelijk patroon van cellulaire activiteiten ontstaat dat resulteert in ontwikkeling van anatomische structuren
> ook vastleggen van de lichaamsassen
Morfogenese
Vormwording van het embryo en de organen
Welke 5 processen zijn betrokken bij de drie basisprincipes voor ontwikkeling (differentiatie, patroonvorming, morfogenese)
- Celgroei / proliferatie
- Cel-interactie
- cel-specialisatie
- Migratie
- apoptose
Een uitzondering van de genetische equivalentie
Antilichaamproducerende cellen
Cytodifferentiatie
Proces dat de imperking van mogelijkheid tot activatie van genen bewerkstelligt waardoor verschillende typen gedifferentieerde cellen ontstaan
Wanneer treedt de eerste differentiatie op?
Bij deling tot 16 cellen omdat de blastomeren dan geen contact hebben met alle andere cellen
Hoe worden embryoblastcellen pluripotent gehouden (zij hebben geen interactie met het milieu en trofoblast wel)
De trofoblastcellen maken het hormoon dif wat differentiatie inhibeert
Oorzaak cytodifferentiatie
Differentiële genexpressie door inductieve interacties tussen cellen onderling of met milieu
Maturatie
Proces waardoor reeds gedifferentieerde cellen het vermogen verwerven hun unieke set van eiwitten met de snelheid van volwassen cellen te maken (productiecapaciteit)
Modulatie
Tijdelijke, reversibele verandering in snelheid van de expressie van eenn gen in reactie op een verandering op de omgeving bv in hormoonspiegel of zenuwprikkel
Wanneer zijn cellen gespecificeerd?
Wanneer zij in een neutrale omgeving autonoom hun oorspronkelijke differentiatietoestand kunnen handhaven en zich ontwikkelen volgens de fate map
Wanneer zijn cellen gedetermineerd?
Wanneer zij autonoom verder kunnen differentiëren, zelfs wannneer zij in een andere omgeving worden geplaatst.
Embryonale inductie
Een inducerend weefsel gaat een wisselwerking aan met een reagerend weefsel wat tot differentiatie leidt
Teratocarcinomas
Embryonale stamcel komt terecht bij de nier of de testis van een volwassen dier (oorsprong=intermed. mesoderm) > desgereguleerde toestand en bizarre massa van cellen ontstaat uit scala van gedifferntieerde weefsels zoala huid, tanden, bot en klierweefsel
Hoe heten de stamcellen van teratocarcinomas?
Embryocarcinomacellen
> kunnen ombeperkt in cultuur worden gehouden
> bij transplantatie in embryoblast ontstaat een normaal chimeer dier
Wat neemt relatief meer toe: het aantal transcriptiefactor genen of het totaal aantal genen?
Het aantal transcriptiefactor genen
Cellulaire geheugen
Vasthouden van patronen van genexpressie bij celdeling
> positive feedback loop
en overerfbare methylatie patronen
> combinatorial gene control
Overerfbare methylatie patronen
Maintenance methylase herkent in dochtercellen een enkelstrengs gemethyleerde sequentie en zal de andere strand methyleren bij dezelfde herkencode
Holt-Oram Syndroom
Defect gen van Tbx5. Om hartgenen te reguleren werkt Tbx5 met Nkx2-5 die alleen in het hart voorkomt.
> mutatie Nkx2-5 leidt tot de hartproblemen van Holt-Oram, maar niet tot arm afwijkingen want daar werkt Tbx5 samen met andere genen
De zelfde genen komen voor in verschillende celtypes (organen), maar ander gerugeleerd. Hoe
Andere modules voor transcriptiefactoren van regulatoir DNA worden gebonden per celtype
> onafhankelijk functionerende modules
Equivalentie van het genoom: wat betekent dit voor de bijdrage van genen vanaf beide ouders voor een kind?
genetische bijdrage van beide ouders in in principe gelijk
Imprint
Het programma van de bevruchte eicel > van zowel maternaal als paternaal en beide zijn essentieel voor normale ontwikkeling
Problemen met gynogyne en androgyne embryo’s (uit 2 vrouwelijke of mannelijke pronuclei)
Gynogyne: normale embryo maar onderontwikkelde extra embryonale delen
Androgyne: onderontwikkelde embryo maar normale extra embryonale delen
Mola hydatidosa
Woekering van placentaal weefsel > vaak gevolg van eicel zonder functionele pronucleus waarbij de chromosomen van de zaadcel worden verdubbeld.
De vaderlijke chromosomen zijn vooral actief in de …. en de moederlijke genen vooral in de ….blast
Trofoblast; embryoblast
(net niet) equivalentie van het genoom
Strucureel zijn genomen van beide gameten gelijk maar functioneel anders
Genomic imprinting
Selectieve methylering van ouderlijke DNA op imprinting control regions
> verschillen in expressie tot stand brengen
> tijdens groei oocyten voor de ovulatie en tijdens de spermatogenese voor de geboorte
> expressie van een gen hangt af van ouderlijke afkomst van het chromosoom waarop het gen ligt
Verschillen van ziektebeelden afhankelijk van ouderlijke afkomst van gemuteerde gen: Prader-Willi Syndroom en Angelman syndroom
Prader-Willi: mutant vanaf vader: milde verstandelijke beperking
Angelman: ernstige verstandelijke beperking
Compactie binnen de morula
Binnenste cellen zijn volledig omsloten door buitenste cellen > andere omgevingsfactoren > creatie verschillen via symmetrische deling.
Patroonvorming (vorming geördende structuren) door sequentiële inductie
Door serie van inductieve reacties door buurcellen ontstaan er steeds meer verschillen omdat er andere combinaties van inductieve signalen ontstaan.
Patroonvorming door laterale inhibitie
Bv notch delta principe
> de cel die de competitie wint zal de buurcellen onderdrukken > ontstaan regelmatig patroon van gespecialiseerde cellen
Sonic Hedgehog (Shh) en Fgf10 worden herhaaldelijk gebruikt voor ontwikkeling en hun receptoren zijn essentieel voor ontwikkeling van allerlei structuren in zowel insecten als mens. > Welke transcriptiefactor is essentieel voor vorming van het hart, voorpoten/armen in landvertebraten en pectorale vinnen van vis?
Tbx5
Welke factor in belangrijk voor inductie van de longvorming en welke factor is essentieel voor lokale inhibitie om vertakkingen te vormen?
Inductie; Fgf10 en Shh inhibeert Fgf10 lokaal
Positionele informatie
De informatie van de ruimtelijke omgeving die door cellen wordt geïnterpreteerd volgens hun differentiatietoestand, waardoor ze verschillende positionele waarde verwerven
Twee-staps proces van patroonvorming
1 verwerven positionele informatie
2 interpretatie volgens gedifferentieerde toestand
Voorbeeld positionele informatie
Concentratiegradiënt van een morfogen
> drempelwaarde per cel per differentiatie voor discrete veranderingen
Polarisatie lichaamsassen bij drosophila
Tijdens oogenese > egg-polarity genen bepalen de twee hoofdassen.
> maternal effect: alleen transcriptie door follikelcellen
> voor dorsoventrale as: transmembraanreceptoren genen zijn betrokken: dorsoventrale gradient van morfogenen
> voor craniocaudale as: genen voor TFs, met al dan niet een homeodomein (evolutionair zeer geconserveerde eiwitstructuur)
Homeodomein
Evolutionair zeer geconserveerde eiwitstructuur: helix-turn-helix structuur van TFs voor DNA binding
Homeodomein genen zijn ook betrokken bij
> segmentatie van lichaam
apart zetten primordiale geslachtscellen aan caudale zijde embryo
Bicoid gen drosophila
Een craniaal gen > homeodomein bevattende transcriptiefactor
> k.o.: geen craniale segmenten
> overexp.: te veel craniale segmenten
Nanos gen drosophila
Caudaal gen dat betrokken is bij apart zetten van primordiale kiemcellen
Segment wordt bepaald door … (hierarchische cascade segmentatiegenen)
Een combinatie van factoren met verschillende concentratie gradients
> niet gevoelig voor kleine veranderingen
> indien craniocaudale as afh is van 1 gen gradient: erg gevoelig voor kleine veranderingen
Homeote selector genen
Bepalen de unieke identiteit van elk segment
Homeote mutatie
Door mutatue in homeote selector genen ontstaan er segmenten van een andere locatie op de verkeerde locatie
Homeote selector genen coderen voor …
Homeodomein transcriptiefactoren
Gehele groep homeote selector genen:
HOM-complex > bij drosophila 8 genen
Volgorde HOM genen op DNA komt overeen met…
volgorde van tijd en positie waarin zij gedurende ontwikkeling langs de craniocaudale as worden geactiveerd
> positie van de genen is colineair in ruimte en tijd met expressiepatronen
> craniocaudale gradient van ontwikkeling
Eerste vastgelegde as bij vertebraten
Dorsoventrale as
Bepaling craniocaudale as bij muizen
Positie van anterieure viscerale endoderm is bepalend voor vorming primitiefstreep
Anterior=craniaal
Homeote selector complexen bij muizen en mensen
4 kopieën van HOM-complex
- Muis: Hox
-Mens: HOX
Hoxa, Hoxb, Hoxc en Hoxd ontstaan uit serie duplicaties van HOM-complex uit drosophila
Elk Hox-complex is equivalent aan een compleet ….
insecten HOM-complex
> zelfde volgorde van de genen
Colineairiteit van Hox genen
expressiepatroon craniocaudaal colineair aan positie van gen in chromosoom
Rhombomeren (wat is dat) expressiepatroon (evenals bij kieuwbogen en somieten)
Segmentaal gerangschikte compartimenten van de achterhersenen (laterale zwellingen)
> elk Hox gen heeft een scherpe craniale grens van expressie (craniaal van deze grens niet tot expressie)
> ontstaan compartimenten met aparte Hox-code > van craniaal naar caudaal steeds een Hox gen meer tot expressie
Caudale transformatie van wervelsegmenten: bij grootste verschillen: tussen C1-C2 (atlas en draaier) en tussen C7-Th1.
Door stimulatie Hox genen zal de expressie craniaal opschuiven (bovenste deel krijgt kenmerken van onderste deel) Th1 komt tot expressie op hoogte van C7 > extra rib aangelegd (extra halsribben)
Craniale mutatie en retinolzuur
Overmaat retinolzuur kan expressie van Hox-genen extra activeren en caudale transformatie veroorzaken, maar ondermaat retinolzuur kan leiden tot onderexpressie Hox-genen (of door mutatie retinolzuur receptoren) > craniale mutaties
Ziektebeeld Kartgener Syndroom
Situs inversus, geen ziekte daarbij maar immotiele cilia zorgen voor bv steriel zijn
Kenmerken Links isomerie en rechts isomerie
Resp. asplenie en polysplenie (milten) en symmetrisch hart.
Situs ambiguus
organen random tov spiegelvlak
Morfologische aanwijzig doorbreken symmetrie vroege hartbuis
Buiging naar rechts
> Het hart buigt naar links als Shh enkel rechts wordt uitgescheiden en buigt naar rechts als Shh enkel links wordt uitgescheiden (tov knoop van Hensen)
Wat als Shh aan beide kanten wordt uitgescheiden of niet?
50% situs solitus en 50% situs inversus (random kans)
Pitx2 en links rechts as
Pitx2 (bevat homeodomein) transcriptiefactor wordt alleen aan linkerkant van asymmetrische organen tot expressie gebracht
> vastleggen linker identiteit
Cilia van de knoopcellen rotatie
Roteren met de klok mee
> vloeistofstroom naar links
Welke extremiteitsknoppen ontstaan eerst?
De bovenste
Ledematen proximaal naar distaal en ventraal en dorsaal en anterior posterior
Proximaal: dicht bij romp en distaal verder weg (vingertoppen)
Ventraal: handpalm en voetzool
Anterior: duim/ grote teen naar posterior: pink/kleine teen
Craniale extremiteitsknop bij mensen er hoogte van
C7-Th1
> craniale grens Hoxc6
Caudale extremiteitsknop hoogte
Onderste lumbale wervels
Differentiatie craniale/caudale extremiteitsknop
Expressie Tbx (T box) transcriptiefactoren
> Tbx5: craniale extremiteit
> Tbx4: caudale extremiteit
Extremiteitsknop proximodistale as
- Apicale ectodermale richel (AER) op de distale top tussen ventrale en dorsale zijde
> AER geeft FGF8 af aan onderliggend mesenchym (progress zone) > deling mesenchym
> bij verlaten cellen progress zone krijgen ze info over toekomstige positie en differentiatie
Verwijdering AER
Alleen aanleggen proximale structuren
Extremiteitsknop dorsoventrale asbepaling
Ventrale ectoderm: expressie En1.
> En1 onderdrukt Wnt7a
> expressie Wnt7a in dorsale ectoderm wat Lmx1 stimuleert: dorsale zijde: stimulatie nagels en haren
Extremiteitsknop anteroposterieure as
Bepaald door zpa (zona polar. act.) gelegen in mesenchym aan posterieure zijde onder het ectoderm
> Shh komt hoog tot expressie in de zpa met gradient over anteroposterieure as.
> laagste Shh: wordt duim
Hox genen en bepaling polariteit in extremiteiten
Hoxa > determinatie elementen proximodistale as
Hoxd > determinatie elementen anteroposterieure as.
Leidt over/onderexpressie van individuele Hox genen tot homeote mutatues bij extremiteiten?
Nee, maar het beinvloedt wel de groei van een groot aantal elementen
TGFb pathway
Activatie Smad route
FGF pathway
Activatie MAPK route via Ras
Hh pathway (hedgehog)
Hh bindt aan Patched receptor waardoor het smoothened receptor loslaat en die activeert via Gli de genexpressie
Soorten celdood
Apoptose en necrose
-Apoptose: geprogrammeerde celdood
> PS naar buitenste laag lipid bilayer
> activatie caspases
-Necrose: afsterving en explosie cel, celinhoud komt vrij en inflammatie
Activatie Caspase 3 betekent:
geen weg meer terug: de cel gaat dood
Caspases fragmenteren de cel tot de …
apoptotic bodies
> na knippen genomisch DNA in stukken worden celresten door PS signaal op het PM herkend en vaak gefagocyteerd.
Uitzondering fagocytose van apoptotic bodies
Darmepitheelcellen worden via faeces uitgescheiden
Apoptose is een evolutionair … mechanisme
geconserveerd
Drie typen apoptose
1 histogenetische
2 morfogenetische
3 fylogenetische
Histogenetische celdood
afbraak van kraakbeencellen, chondrocyten, vlak voor de verbening van pijpbeenderen
Morfogenetische celdood
afbraak epitheelcellen bij fusie neurale wallen, bij afsnoering neurale buis
fylogenetische celdood
afbraak interdigitaire mesodermcellen in hand/voet plaat bij scheiding van de vingerstralen
> verlaagde apoptosefrequentie bij diersoorten met een vinpoot of zwemvlies.
Primaire holtevorming
deel van een reeds bestaande holte wordt afgenoerd volgens een vast patroon
Holtevorming eerste proces
apoptose treedt op en cel-cel contacten nemen af, kleine holtes fuseren tot grotere holtes
Het zakje van Rathke
de adenohypofyse
Voorbeelden volledig afgesloten holten door fusie van welvingen
-neurale groeve > neurale buis
-hypofyseplacode > zakje v. Rathke
-Oorsplacode > oorblaasje
-Lensplacode > lensblaasje
Allemaal afsnoeringen van de amnionholte
in de neusholte een afsnoering van de amnionholte?
niet volledig, want er blijft contact bestaan met de amnionholte via de uitwendige ventrale neusopening
Bij fusie van welvingen worden vaak mesenchymale cellen gevormd. Noem een voorbeeld
De neurale lijst bij neurulatie
Bij structuren als de traanbuis, de urethra en glans penis worden initieel afgesloten holte secundair gekanaliseerd door apoptose. Hoe heet dit?
Secundaire holtevorming van fusie
Merging voorbeeld
Mediaanlijn tussen beide aangezichtshelften
Een groeve tussen twee welvingen kan verdwijnen door merging. Kunnen congenitale afwijkingen op mergingplaatsen als fusiedefect worden beschouwd?
Nee
Spina bifida
Open rug: als bij neurulatie (primair) het huidectderm en de neurale buis niet normaal sluiten,
Compartiment van differentiatie
deel epitheelcellen die via celadhesie (bv tight junctions verbonden via intermediate filaments) een soort afgesloten verbonden orgaan vormen.
Voorbeelden MET (opvolgend van een EMT)
tijdens gastrulatie, neurulatie, de navelring, de endocardkussen in het hart.
EMT regulatie door groeifactoren
BMPs activeren Notch in subset epitheliale cellen die dan EMT ondergaan en TGFb regelt overgang in mesenchymaal fenotype en migratie in flankende compartiment
Functie integrinen bij mesenchymale cellen
Contact met de ECM maar ook sensor voor de aard van de matrix, voor migratie breken de cellen af in een matrix gediefinieerde richting
> fibronectine stimuleert migratie
Chondroitinesulfaat en neural lijst vestiging
Omgeeft de chorda (matrix materiaal)
> anti migratie signaal
> afstoting neurale lijstcellen
> nestelen neurale lijst in voorste helft van differentierende somiet tot vorming spinale ganglionen
Melanoblasten en activatie
afkomstig van neurale lijstcellen, nemen een dorsaal pad en nestelen tot pigmentcellen > melanocyten bevatten de Kit-receptor terwijl omringende fibroblasten en keratinocyten deze activeren door Steel te maken.
Defect van Kit of Steel
Pigmentafwijkingen
Regulatie proliferatie door
cyclines
