curs medicina dezv umane 1
DESCRIPTION
curs 1 mduTRANSCRIPT
1
CURS 1: MEDICINA DEZVOLTARII UMANE INTRODUCERE IN EMBRIOLOGIE, CELULE GERMINALE PRIMORDIALE
Conf. Dr. B. A. Voiculescu
3
PRIMA SAPTAMANA
Zigot- diviziuni mitotice- rezulta blastomere
Embrionul cu 32 de blastomere= morula Prin compactare si cavitatie, din morula
se formeaza blastocistul sau blastula Blastocistul ajunge in cavitatea uterina si
elimina zona pellucida Incepe implantarea pe peretele posterior
al uterului
4
PRIMA SAPTAMANA
BLASTOCISTUL
O masa interna de celule= embrioblast, din care se va forma embrionul
O masa externa de celule= trofoblast, ce va forma anexele embrionare
7
SAPTAMANA A 2- A
Trofoblastul se diferentiaza in: sincitiotrofoblast (extern) citotrofoblast (intern)
Embrioblastul: Se subdivide in hipoblast si epiblast,
formand discul bilaminar Hipoblastul- celulele migreaza de-a lungul
citotrofoblastului, formand sacul yolk primar Epiblastul formeaza cavitatea amniotica
10
SAPTAMANA A 2-A
Mezodermul extraembrionar Origine controversata- din citotrofoblast/
epiblast/ citotrofoblast + epiblast Migreaza intre citotrofoblast si sacul yolk/
cav amniotica Caviteaza, fomand:
Cavitatea corionica Mezodermul somatic (sub CT) Mezodermul visceral ( in jurul embrionului)
11
SAPTAMANA A 2- A
La sfarsitul saptamanii implantatia se termina, embrionul e alcatuit din:
2 cavitati emisferice- Amniotica (dorsala)- Yolk= vezicula ombilicala (ventrala)
Hipoblast + epiblast= disc embrionar didermic
14
SAPTAMANA A 3-A
Formarea liniei primitive- mediana, de-a lungul axei cranio- caudale- prin proliferarea si migrarea celulelor epiblastice
Capatul anterior al liniei primitive- incepe sa se adanceasca si formeaza santul primitiv, ce are la extremitatea craniala nodul primitiv (extremitate cefalica)
15
SAPTAMANA A 3-A
Are loc formarea discului trilaminar prin aparitia celei de-a treia foite embrionare- mezoblastul
Procesul= gastrulatie, dar noul termen preferat este tranzitie epitelio- mezenchimala
Mezoblastul se formeaza din celulele epiblastice, care migreaza prin linia primitiva
17
MIGRAREA CELULELOR EPIBLASTICE
Primele care migreaza, inlocuiesc celulele hipoblastice si formeaza endoblastul definitiv
Alte celule migreaza in directie craniala prin nodul primitiv si formeaza: Placa precordala Procesul notocordal
Cea mai mare parte dintre celule migreaza intre hipoblast si epiblast si formeaza mezoblastul intraembrionar
18
DISCUL TRILAMINAR
STRATUL GERMINAL DORSAL= ECTOBLAST/ ECTODERM
STRATUL MIJLOCIU (AL TREILEA IN ORDINEA FORMARII)= MEZOBLAST/ MEZODERM
STRATUL VENTRAL= ENDOBLAST/ ENDODERM
19
RETINETI
EPIBLASTUL ESTE PRECURSOR PENTRU:
- ECTOBLAST/ ECTODERM- MEZOBLAST/ MEZODERM intraembrionar +/ -
extraembrionar- ENDOBLAST DEFINITIV/ ENDODERM intraembrionar
(visceral)
HIPOBLASTUL ESTE PRECURSOR PENTRU:
- ENDODERM EXTRAEMBRIONAR (VEZICULA OMBILICALA SI ALANTOIDA)
20
CELULE GERMINALE PRIMORDIALE
celula progenitoare care va forma gametii la ambele sexe
la toate speciile de vertebrate, morfologia si proprietatile histochimice sunt asemanatoare
CGP- celule mari, rotunde, cu un nucleu mare, heterocromatic
citoplasma bogata in ribozomi si mitocondrii (activitate metabolica intensa- sinteza proteica), aparatul Golgi si RER slab reprezentate.
21
CGP
La om, citoplasma contine numeroase granule de glicogen si lipide.
Prezinta o intensa activitate fosfataz- alcalina pozitiva.
Nu se cunoaste rolul acestei enzime in celuele germinale, insa este importanta pentru identificarea lor.
22
ORIGINE EMBRIONARA
Originea lor este in epiblastul proximal in saptamana a 2- a.
Aparitia este conditionata de prezenta unor factori de crestere secretati de ectoderm extraembrionar si endoderm visceral
De la origine migreaza catre crestele genitale
23
BMP
Bone morphogenic protein grup de factori de crestere ai marii
familii TGF-b - transforming growth factor
BMP1 nu face parte din aceastã familie 20 de proteine- GM= 10 si 30 kDa Se fixeaza de un receptor heteromeric
(BMP-R), aflat pe membrana celulei tinta- douã subunitãti tip I si douã subunitãti tip II.
24
BMP
Subunitãtile tip II sunt kinaze ce pot fosforila un rest serinic sau treoninic de pe subunitatea tip I adiacentã
In citoplasma celulei tinta SARA- proteina adaptoareo nouã fosforilare a
unui grup de proteine R-smad- proteina aflata in stare nefosforilata,
inactiva Prin intermediul SARA, R- Smad se
fosforileaza
25
BMP
R-smad fosforilate formeazã complexe cu proteine adiacente numite Co- smad.
Complexul se deplaseazã în nucleu, unde se leagã de secvente specifice din ADN (elemente de rãspuns ale BMP) si activeazã anumite gene, ce determina sinteza unor proteine specifice- initiaza diferentierea celulelor epiblastice in CGP
26
IMPORTANTA BMP SI A CAII SALE
Cãile de semnal ce implicã BMP, BMP-R si Smad sunt importante în : diferentierea CGP, dezvoltarea cordului, dezvoltarea SNC, dezvoltarea cartilajului, sistemului nervos enteric, dezvoltarea osoasã postnatalã.
27
CALE DE SEMNALIZARE BMPReceptorii reglati de Smad sau R-Smad se asociazã cu receptorul de tip 1, printr-o proteinã adaptoare numitã SARA (Smad Anchor for Receptor Activation).
28
INDUCTIE CGP
Factori secretati de ectoderm si endoderm sunt decizionali in diferentierea celulei epiblastice in CGP
Celulele epiblastului proximal nu sunt restrictionate la linia germinala primordiala, dand nastere si unor celule somatice de la nivelul alantoida si s-ar parea ca si al mezodermului extraembrionar
29
INDUCTIE CGP
Ectodermul secreta BMP4, semnalul inductor primar-
interactiune Smad 5 Apoi BMP4 si BMP8b- Smad 1, -5-
diferentiere si localizare- doar 40 de celule epiblastice se vor diferentia in CGP
Endodermul secreta BMP2- diferentiere
30
INITIEREA MIGRARII
Sub actiunea factorilor BMP, celulele precursoare CGP exprima proteina fragilis (IFITM), care: marcheaza initierea diferentierii ca
celule germinale primordiale are rol de adeziune intercelulara
Odata cu formarea celulelor fragilis + incepe separarea de celule somatice, formandu-se o aglomerare de precursori CGP
31
INDUCTIE CGP
Apoi, o parte din celulele fragilis + exprima proteina stella, detectata exclusiv la linia germinala primordiala
La nivelul celulelor fragilis, stella + nu sunt exprimate proteinele Hox 1, specifice celulelor somatice
33
INDUCTIE CGP- BLIMP 1
In afara de factorii mai sus amintiti, care induc diferentierea cel epiblastice in CGP, exista un represor transcriptional numit Blimp1 (Prdm1)
Inhiba sinteza factorilor somatici la nivelul precursorilor CGP
Soarecii mutanti Blimp1 negativi- se formeaza in jur de 20 de celule primordiale (in loc de 40), asemanatoare CGP, dar care nu au proprietatile acestora: migrare, proliferare si represia genelor somatice (Hox1)
34
MIGRARE
In saptamana a 3- a, CGP migreaza din ectodermul primar in peretele sacului vitelin, prin miscari ameoboidale.
Apoi ajung la baza alantoidei.
Astfel, au devenit extraembrionare, fiind asezate in endodermul si mezodermul peretelui sacului vitelin.
35
MIGRARE
Intre saptamanile 4- 6, ajutate de curbarea cranio- caudala si laterala a embrionului, celulele germinale primordiale migreaza din nou in embrion
Migreaza de-a lungul peretelui alantoidei si a intestinului primitiv posterior (metenteron)
36
MIGRARE
Dupa ce traverseaza mezenterul dorsal, colonizeaza crestele gonadale.
In cursul acestei calatorii, celulele se multiplica mitotic, astfel incat se pare ca ating un numar de zeci de mii in momentul in care populeaza crestele gonadale.
Mecanismele migrarii sunt incomplet intelese
38
Pasul 1. CGP la soarece, cu originea in epiblastul proximal, migreaza de la linia primitiva la endoderm (viitorul intestin dorsal) Pasul 2. CGP migreaza de-a lungul endodermuluiPasul 3. CGP migreaza bilateral catre peretele posterior al abdomenuluiPasul 4. CGP ajung in crestele genitale
40
MECANISMELE MIGRARII
Sunt incomplet intelese, dar se realizeaza pe doua cai: 1. adeziune controlata, care implica existenta
unui receptor pe CGP si a unei substante cu rol de ligand, secretate de tesuturile caii de migrare
2. prin chemotactism, ce implica secretia unor factori chemotactici de catre tesuturile tinta (ex, creasta gonadala)- CGP se deplaseaza catre concentratia maxima a acestor substante
41
INITIEREA MIGRARII
CGP capata motilitate la scurt timp dupa formare
In momentul initierii migrarii, CGP capata morfologie caracteristica- devin polarizate si prezinta pseudopode/ extensii citoplasmatice
43
INITIERE
La soarece, migrarea directionata necesita initial o activitate repelenta a factorului IFITM1 (interferon- induced transmembrane protein) exprimat de mezoderm
Are rol de respingere a celulelor din mezoderm in endoderm si implicit in activarea comportamentului migrator (CGP evita tesuturile ce exprima IFITM1)
IFITM= fragilis
44
CALEA MIGRATORIE
In intestinul posterior prin IFITM3 si E- caderina
IFITM3- exprimata in CGP, rol necunoscut (insa in mod sigur are rol in migrare)
E- caderina- molecula de adeziune exprimata in intestin, nu de CGP in acest stadiu- rol in mentinerea CGP in intestin
Supravietuirea si proliferarea CGP- cuplul C-kit/ Steel C- kit- receptor- pe CGP Steel- ligandul c- kit- pe tesuturile somatice
La soarece, in stadiul E9,5- parasesc intestinul
45
PGC SUNT MOBILE, IN INTESTIN; CELULELE NOTOCORDULUI SE MISCA SPRE POSTERIOR PE MASURA CE EMBRIONUL CRESTE
47
CALEA MIGRATORIE
Catre crestele genitale Dupa ce parasesc intestinul, se impart in
doua grupuri- pentru fiecare creasta
Migreaza din intestin individual, dar interactioneaza intre ele prin extensii subtiri citoplasmatice- retea de celule migratorii
48
CALEA MIGRATORIE
SDF1- secretat de mezenchim si de crestele genitale, reprezinta un factor chemotactic pentru CGP
CXCR4- receptorul pentru SDF1- pe CGP
Pe langa rolul in migrare, SDF1 are rol si in supravietuirea celulelor- cele ce parasesc ruta mor
52
OPRIREA MIGRARII
Se pare ca aceleasi molecule care au ghidat migrarea, prezente in cantitate mare la nivelul crestelor gonadale, determina si oprirea lor
Cantitati mari de SDF1 reprezinta un semnal stop
Celulele devin rotunde, isi pierd polaritatea, adera intre ele, de celulele somatice din jur si de matricea extracelulara prin molecule de adeziune- E-caderina si integrina B1, exprimate de CGP