28. Entwicklung der Extremitäten

Präsentation zum Thema: "28. Entwicklung der Extremitäten"—  Präsentation transkript:

1 28. Entwicklung der Extremitäten
Dávid Csaba

2 24. Tag nach der letzten Ovulation
13 Somiten noch keine Zeichen der Extremitäten Aufgabe: beschreiben der morphologische Änderungen und der Wechselwirkungen der Signalwege und Genexpression

3 Tag 26 – Anlage der oberen Extremität
27 Somiten Prosenzephalon Linsenplakode Ohrplakode Stomodeum 1., 2., 3. Kiemenbogen frühe obere Extramitätanlage

4 Obere und untere Extremitätenanlage
Stage13 – Tag 28 Stage14 – Tag 32

5 Tag 32 – Armknospe flossenähliche Ausstülpung
wächst dorsal schneller, deswegen biegt sich nach ventral 9-Week Human Embryo from Ectopic Pregnancy Ed Uthman from Houston, TX, USA

6 Induktion der Armknospe
ortspezifische Genexpression: HOX 9-13 laterales Mesoderm wird umstrukturiert Ectoderma wölbt sich (Armknospe) Developmental Biology. 6th edition. Gilbert SF .Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.

7 Die Rolle der Gene HoxA und HoxD
proximo-distalie Achse HoxD radio-ulnare + proximo-distale Achse

8 Differenzieren der Extremitätenanlagen
Organisator: apical ectodermal ridge (AER) (Randleiste) Serie von epithelo-mesenchymale Indoktionen wenn die Randleiste entfernt wird, hört die Wachstum der Anlage auf

9 Achsen der Entwicklung– Entwicklung der Achsen
Proximo-distal: HoxA, HoxD Dorso-ventral: Wnt-7a – Engrailed 1 Antero-posterior (Daumen-Kleinfinger): ZPA (Zone polarisierender Aktivität) BMP: induziert Skelettelemente Gremlin1: BMP Antagonist

10 Geometrie der Armknospe und die Verteilung der mophogenetischen Faktoren
AER AER FGF 4,8,9,17 ZPA Sonic Hedgehog Dorsal Wnt-7a Ventral Engrailed-1

11 Inneres Differenzieren der Extremitätenanlage
ZPA – Zone polarisierender Aktivität - morphogener Gradient von Sonic hedgehog (Shh) - Entstehen des antero-posterioren Muster - Shh wird posterior exprimiert nach der Expression der Gene HoxD images/thumb/0/0d/Limb_patterning_factors_03.jpg/604px-Limb_patterning_factors_03.jpg

12 Störungen in der Entwicklung der AP Achse
% transplantierte ZPA ZPA

13 Entstehen des Knorpelmodells
Sox9 Differenzierung der Chondrozyten Produktion des Kollagens Typ II Sox9 erscheint im Arm am Tag 44, in der Hand am Tag 52 BMP-s haben chondrognetischen Effekt(zB. Induktion des Sox9) Ektoderma: BMP Antagonist, daher erscheint der Knorpel nur in der Mitte der Finger (chondrogene Zone -> Fingerstrahl) Smad4 is required to induce digit ray primordia and to initiate the aggregation and differentiation of chondrogenic progenitors in mouse limb buds. Jean-Denis Bénazet et al.

14 Gelenkentwicklung 4. EW: proximo-distale Zellsäule kondensiert: Vorknorpelblastem, wo die Gefäße zurückbilden 5. EW: Knorpelbildung fängt an 5-6. EW: Interzone, woher die Zellen auswandern -> zukünftiger Gelenkspalt wo sie hingehen, entsteht eine dichte Zellplatte -> zukünftiger Gelenkknorpel Entstehen des Gelenkspaltes ist abhängig von Apoptose Muskelaktivität (ohne Bewegung wird verknöchert)

15 Finger und Zehe 5. EW zwischen Fingerstrahlen: BMP induzierter Zelltod, interdigitale nekrotische Zone (eigentlich: Apoptose) Radius und Ulna werden ähnlich gegliedert zwischen oberer und unterer Extremität 3-5 Tage d/d4/Mouse_interdigit_apoptosis_01.jpg/400px-Mouse_interdigit_apoptosis_01.jpg

16 Gray’s Anatomy 2008

17 Muskel der Extremitäten
4. EW: myogene Zellen wandern vom desintegrierenden Dermomyotom heraus Pax3 Transkriptionsfaktor zunächst wird in Somitenzellen exprimiert notwendig fürs Überleben des ventro-lateralen Dermomyotoms (hypaxiale und Gliedmaßenmuskulatur) MF20:sarcomeric myosin heavy chain (MyHC) Antikörper myogene Regulationsfaktoren: Myf-5, MyoD, Myogenin

18 Rotation 8. EW Knie und Ellenbogen sind nach lateral orientiert
obere Extremität rotiert nach cranial untere Extremität rotiert nach caudal 2/2b/Stage19-_limb_rotation.jpg/400px-Stage19-_limb_rotation.jpg

19 Entwicklungsstörungen
1:600 kongenitale Missbildung der Hand und/oder Unterarm, davon 30% bilateral die beiden Geschlechter sind gleichmäßig beteiligt Missbildungen der oberen Extremität sind zweimal häufiger typische Formen: Langknochenentwicklung ist gestört Störungen der Gliederung (z.B. Syndactylia) Duplikation der Extremitäten übermäßige oder reduzierte Wachstum

20 Entwicklungs-störungen
die Randleiste (AER) kontrolliert die Breite der Hand- und Fußplatte, dadurch die Anzahl der Funger/Zehe wenn sie kürzer ist: Oligodactylia wenn sie länger ist: Polydactylia Sonic hedgehog Mutation verursacht auch Polydactilia

21 Ursachen der Entwicklungsstörungen
Endogene (vererbte) und exogene (intrauterin wirkende Faktoren) Gründe. Endogen: Polydactylia (Chromosom 13 Trisomie) Brachydactylia (Chromosom 21 Trisomie) fehlender Daumen (Chromosom 13q Syndrom) HoxD13 Mutatio (Polysyndactylia) Exogen: berühmtes Beispiel: Contergan verursacht Phokomelie

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Nick Vujicic