Az embriogenezis
Tartalom
Az embriogenezis a megtermékenyítést követő első nyolc hétben zajló embrionális fejlődés folyamata. A blasztociszta endometriumba történő beágyazódása után az embrió az embrióblasztból és a trofoblasztból áll. Míg az embrióblaszt tovább fejlődik a test különböző struktúráivá, addig a trofoblaszt főként a méhlepény fejlődésében vesz részt. A második héten fejlődik ki az amnionüreg, a szikzacskó, az extraembrionális mezoderma és a chorionüreg. A 3. és 4. héten a bilamináris csíra trilamináris embrionális csírává differenciálódik a gasztruláció folyamatában. Számos struktúra fejlődik ki a három csíralemezből. Az idegrendszer is a 3. és 4. héten fejlődik ki a neuruláció folyamatán keresztül. Az 5–8. heteket főként az organogenezis és az embrionális szövetek folyamatos differenciálódása jellemzi.
Áttekintés
Embrionális fejlődés
Ez a táblázat a fertilizáció óta eltelt időt (azaz a fejlődés biológiai korát) veszi alapul, nem pedig az utolsó menstruáció első napja óta eltelt időt (azaz a terhességi kort).
| Nap/hét | Karakterisztika | Lehetséges rendellenességek |
|---|---|---|
| 0. nap |
|
|
| 1-5. nap |
|
|
| 6. nap |
|
|
| 6-14. nap |
|
|
| 3-4. hét |
|
|
| 5. hét |
|
|
| 6. hét |
|
|
| 7. hét |
|
|
| 8. hét |
|
|
| 9-12. hét |
|
|
Az embrió rendkívül érzékeny a teratogénekre a 3. héttől a 8. hétig, amikor is az organogenezis folyamata zajlik.
A 2. héttől a 4. hétig tartó fejlődési események a következőképpen jegyezhetők meg: 2 hetesen 2 réteg van jelen (bilamináris lemez), 3 hetesen 3 réteg (trilamináris lemez), és 4 hetesen 4 végtagrügy és 4 szívkamra van jelen.
Embrióblaszt és trofoblaszt fejlődés
Embrioblaszt
Az embrionális fejlődés 2. hetében (8–14. nap) az embrióblaszt két rétegre (epiblaszt és hipoblaszt) differenciálódik, amelyet bilamináris lemeznek nevezünk. Az amnionüreg és a szikhólyag kialakulása után a bilamináris lemez a kettő közé ékelődik.
- Embrióblaszt → bilamináris lemez,
- Epiblaszt: Az amnioblasztokhoz közeli oszlopos sejtek → kialakítják az amnionüreget → ebből fejlődik ki az embrió (az embrionális fejlődés 3. hetében kezdődik),
- Hipoblaszt:
- Köbhámsejtek, amelyek a blasztociszta üreg (blasztocöl) mellett helyezkednek el
- Kialakítja a szikhólyagot és a chorionüreg bélését,
- Az epiblaszt és a hipoblaszt fúziója → prechordális lemez → száj.
Mindhárom csíralemez (ektoderma, mezoderma és endoderma), valamint az amnionüreg, és ebből adódóan a teljes embrionális szövet az epiblasztból származik. Az extraembrionális mezoderma és a szikhólyag a hipoblasztból ered.
A bilamináris lemez alkotja a szikhólyag és az amnionüreg közötti elválasztó réteget.
Trofoblaszt
- A trofoblaszt a blasztocisztát körülvevő sejtréteg,
- A 2. hét során a trofoblaszt két rétegre oszlik: A citotrofoblasztra és a szinciciotrofoblasztra,
- Ezek alkotják a méhlepény embrionális komponensét.
Citotrofoblaszt
- A chorionbolyhok belső rétege; mitotikusan aktív,
- Funkciója: A sejtek kifelé vándorolnak és összeolvadva szinciciotrofoblasztot képeznek.
Szinciciotrofoblaszt
- A chorionbolyhok külső rétege; mitotikusan inaktív,
- Funkciója: Behatol az endometriumba, hogy lakúnákat (üregeket, amelyek anyai vérrel telnek meg) hozzon létre,
- A szinciciotrofoblaszt béta-hCG-t termel, amely hormon kulcsfontosságú az első trimeszterben a sárgatest fennmaradásához. A sárgatest ezáltal továbbra is progeszteront termel, ami létfontosságú a terhesség korai szakaszában. Emellett a szinciciotrofoblaszt a decidua (a méhnyálkahártya terhesség alatti, speciális állapota) kialakítását is megindítja a blasztociszta beágyazódásakor,
- Ez a réteg behatol a méhfalba (endometriumba), ahol kis üregeket, úgynevezett lakúnákat hoz létre. Ezek az üregek anyai vérrel telnek meg, ami megalapozza az anyai és magzati vér közötti tápanyag- és gázcserét,
- A szinciciotrofoblaszt által kiválasztott proteolitikus enzimek lebontják az extracelluláris mátrixot,
- Vakuólumok képződése a szinciciotrofoblasztban, a vakuólumok összeolvadása lakúnák (lakunáris stádium) kialakítására,
- A szinciciotrofoblaszt behatol az anyai kapillárisokba (szinuszoidokba),
- Az anyai szinuszoidok és lakúnák összeolvadnak; anyai vér áramlik a trofoblaszton keresztül → uteroplacentáris keringés,
- Nem fejezi ki az MHC I. osztályt a sejt felszínén, ezért kevésbé érzékeny az anya immunsejtjeinek támadására.
A chorionüreg kialakulása
- Kezdőpont: Az amnionüreget és a primer szikhólyagot trofoblaszt sejtek veszik körül,
- További események:
- A trofoblaszt jelentősen gyorsabban növekszik, mint a környező struktúrák → rések alakulnak ki közte és az amnionüreg között,
- A rést az extraembrionális mezoderma béleli,
- Az extraembrionális mezodermában újabb rések képződnek, ami egy új üreg kialakulását eredményezi,
- Az extraembrionális mezoderma két rétegre (szomatopleurális és splanchnopleurális mezodermára) oszlik, de egy összekötő nyélnél (connecting stalk) továbbra is rögzítve marad,
- Szomatopleurális (parietális) mezoderma: Béleli a trofoblasztot,
- Szplanchnopleurális (zsigeri) mezoderma: Körülveszi az amnionüreget és a szikhólyagot egy köztes embrionális lemezzel,
- Extraembrionális cölóma (chorionüreg),
- Az üreg, amely a szomatopleurális és szplanchnopleurális rétegek között alakul ki → a gesztációs zsák előfutára,
- A chorion (az embriót körülvevő legkülső sejtréteg) béleli,
- Összekötő nyél: Az extraembrionális mezoderma származéka, amely az amnionüreget és a primitív szikhólyagot a chorionhoz kapcsolja; a köldökzsinór előfutára.
Az extraembrionális cölóma más néven a chorionüreg, amelyet a chorion bélel.
Gasztruláció
Áttekintés
A gasztruláció a trilamináris embrionális lemez vagy gasztrula kialakulása az epiblaszt sejtek vándorlásával. Az epiblaszt sejtek a primitív csíkon keresztül vándorolnak az epiblaszt és a hipoblaszt rétegek közé, és egy köztes sejtréteget, az intraembrionális mezodermát hozzák létre. A hipoblasztot felváltják az epiblaszt sejtek, amelyekből az endoderma keletkezik. Az eredeti epiblaszt válik az ektodermává.
- Eredet: Primitív csík, amely az epiblaszt sejtek megnyúlt felhalmozódása,
- Eredmény: A trilamináris embrionális lemez (mezoderma, endoderma és ektoderma) kialakulása,
- Folyamat: A 3–4. héten zajlik,
- Mezoderma fejlődés (intraembrionális mezoderma):
- Az epiblaszt sejtek leválnak a primitív csík alatti sejtes komplexumból → kialakul a primitív gödör,
- A mezoderma sejtek vándorolnak a primitív gödrön keresztül,
- A sejtek proliferációja a primitív gödör mindkét oldalán, és a mezoderma kialakulása, egy új réteg az epiblaszt és a hipoblaszt között,
- Endoderma fejlődés:
- Az epiblaszt sejtek a primitív csíkból és a primitív csomóból a hipoblaszt rétegbe vándorolnak,
- A hipoblaszt sejteket az epiblaszt sejtek invadálják, és így egy további csíralemez, az endoderma alakul ki,
- Ektoderma fejlődés: A maradék epiblaszt sejtek differenciálódása ektodermává az endoderma, a mezoderma és a chorda dorsalis (gerinchúr) sejtjeinek vándorlása után.
Minden embrionális szövet az epiblasztból származik.
Notogenezis
Áttekintés
- Definíció: A chorda dorsalis (gerinchúr) fejlődése, egy rúd alakú struktúra az ektoderma és az endoderma között, amely alapvető fontosságú az idegrendszer és a primitív vázrendszer fejlődéséhez,
- Elhelyezkedés: a chorda dorsalis a primitív csík (a leendő koponya-farki tengely) mentén vándorol, és a prechordális lemeznél végződik. Az axiális mezoderma része,
- Folyamat: A 3–4. héten zajlik (ugyanakkor, mint a trilamináris embrionális lemez fejlődése),
- Az epiblaszt sejtek a primitív csomókból vándorolnak, és kraniális irányba (fej felé) terjedve létrehozzák a chorda dorsalis (gerinchúr) nyúlványát,
- A gerinchúrnyúlvány szélei konvergálnak (összetartanak), amíg a 4. hét végére össze nem olvadnak a rúdalakú chorda dorsalisba,
- Származékok:
- A chorda dorsalis az embriófejlődés során degenerálódik,
- A csigolyaközi porckorongok nucleus pulposusai (porcos magjai) a chorda dorsalis maradványai.
Neuruláció
Áttekintés
A harmadik és negyedik héten a háromrétegű embriólemez legfelső rétege (ektoderma) kialakítja a velőlemezt, ami két oldalról csővé pöndörödve a neuruláció folyamata során létrehozza a velőcsövet, amelyből az agy és a gerincvelő fejlődik ki. A neuruláció tehát a velőcső és a velőléc képződése, amelyek a központi és perifériás idegrendszer prekurzorai. E folyamat során képződik a felszíni ektoderma is, amelyből az epidermisz alakul ki.
- Definíció: A velőcső és a velőléc képződése a velőlemez redőződése révén,
- A folyamat:
- A chorda dorsalis olyan szignál molekulákat választ ki, amelyek kiváltják a mediális ektoderma (közvetlenül a chorda dorsalis felett elhelyezkedő) differenciálódását idegsejtekké,
- Ezt a régiót ideglemeznek nevezzük,
- Sorrend:
- Az ideglemez középső területe bemélyed (invagináció) és idegbarázdává alakul,
- Az idegbarázda két hosszanti oldalán találhatók az idegredők,
- Az idegredők konvergálnak (a 3. héten), és az idegbarázdát idegcsővé alakítják,
- Az idegcső legdorzálisabb része alkotja a specializált velőlécet,
- Az idegcső a kraniális és kaudális nyílásokon (neuropórusokon) keresztül kommunikál az amnionüreggel,
- Elülső neuropórus: Körülbelül 24–25. napon záródik,
- Hátulsó neuropórus: Körülbelül 26–27. napon záródik,
- Az idegredők ellentétes oldalainak fúziója a felületi ektoderma kialakulását eredményezi,
- Az idegredő fúziója során több sejt is disszociálódik az epiteliális sejthalmazból, amelyek az idegcső és a felületi ektoderma közé rakódnak le mint velőléc sejtek
- Származékok:
- Az idegcső származékai:
- Központi idegrendszer (agy és gerincvelő), beleértve az neuronokat és a gliasejteket (kivéve a mikrogliát),
- Retina,
- Velőléc származékok:
- Perifériás idegrendszer (PIR): Idegsejtek (a koponyában, háti gyöki és autonóm ganglionok) és gliasejtek (szatellitsejtek és Schwann-sejtek),
- Melanociták,
- Mellékvesevelő,
- Leptomeninx (pia mater és arachnoidea),
- Odontoblasztok,
- Enterokromaffin sejtek,
- Aorticopulmonalis szeptum (spirális membrán),
- Endocardialis párnák (részben a mezodermából is származnak),
- Neurocranium,
- Felületi ektoderma: Ebből alakul ki az epidermis (felhám), az adenohipofízis (adenohipofízis), az orrüregi epiteliális (hám) sejtek és a fül érzékszervei,
- Chorda dorsalis: A csigolyaközi porckorong nucleus pulposusává (porcos magjává) differenciálódik.
Az egész idegrendszer az ektodermából fejlődik.
A velőcső-záródási defektusok az egyik leggyakoribb központi idegrendszeri (KIR) fejlődési rendellenességek, amelyek az idegcső hiányos záródásának következtében alakulnak ki (pl. spina bifida, anenkefália).
Branchiális apparátus
Áttekintés
A branchiális apparátus egy embrionális struktúra, amely öt pár ívet tartalmaz. Ezek az ívek mezodermális és velőléc sejtekből épülnek fel, külsőleg egy ektodermális hasadék, belsőleg pedig egy endodermális tasak határolja őket. Ezek az ívek differenciálódnak a fej és a nyak különböző struktúráivá. A branchiális apparátus külsőleg látható egy 4 hetes embrió fejlődő agya alatt. Az ötödik ív méhen belül visszafejlődik, és nem járul hozzá semmilyen fej- és nyakstruktúra fejlődéséhez.
- Garathasadék: Ektodermális eredetű,
- Garatív:
- Központi mezimális mag, amely egy ideget, egy artériát és porcot tartalmaz
- A velőlécből és a mezodermából származik,
- Garattasak: Endodermális eredetű
| Garativ (az ötödik garativ csak átmenetileg létezik emberi embriókban) | Idegellátás (az ívekből származó struktúrákat idegzik be; nem belőlük erednek) | Artériák | Izmok | Váz struktúrák | Kapcsolódó patológiák |
|---|---|---|---|---|---|
| Első garatív (mandibuláris ív) |
|
|
|
|
|
| Második garatív (hyoid ív) |
|
|
|
|
|
| Harmadik garatív |
|
|
|
|
|
| Negyedik garatív |
|
|
|
|
|
| Hatodik garatív |
|
|
|
|
|
Garattasak
- Származékok:
- Első garattasak:
- Tuba auditiva (Eustach-kürt),
- Cavitas tympanica (dobüreg),
- Cellulae mastoideae (csecsnyúlványi légsejtek) (a fül endodermával borított struktúrái),
- Második garattasak: A szájpadmandula epiteliális (hám) kriptái, fossa supratonsillaris (mandula feletti árok),
- Harmadik garattasak:
- Dorzális szárnyak: Glandulae parathyroideae inferiores (alsó mellékpajzsmirigyek),
- Ventrális szárnyak: Thymus (csecsemőmirigy),
- Negyedik garattasak:
- Dorzális szárnyak: Glandulae parathyroideae superiores (felső mellékpajzsmirigyek),
- Ventrális szárnyak: Corpus ultimobranchiale, parafollicularis sejtek (C-sejtek) a glandula thyroidea (pajzsmirigy) területén.
Az alsó mellékpajzsmirigyek kraniálisan (3. tasak) alakulnak ki, de kaudálisan (a pajzsmirigy alsó pólusaihoz) vándorolnak. A felső mellékpajzsmirigyek kaudálisan (4. tasak) alakulnak ki, de kraniálisan (a pajzsmirigy felső pólusaihoz) vándorolnak.
Garathasadékok
- Származékok:
- Az első garathasadék a külső hallójárattá, a hallójárattá és a dobhártya külső részévé fejlődik,
- A második és negyedik garathasadék a méhen belül elpusztul a második garatív gyors növekedése miatt, és nem differenciálódnak semmilyen fej- és nyaki struktúrává,
- Sinus cervicalis:
- A második garatív gyorsabban fejlődik, mint a többi, ami átfedést és egyesülést eredményez a harmadik és negyedik garatívvel. Ennek következtében a garathasadékok elveszítik kapcsolatukat az amnionnal, ami a sinus cervicalis kialakulásához vezet,
- A sinus cervicalis a későbbi fejlődés során elpusztul a második garatív mezimális szövetének proliferációja miatt,
- Ha a sinus cervicalis nem pusztul el teljesen, az branchialis hasadék szinuszt eredményezhet, ami laterális nyaki sipoly kialakulásához vezethet,
- A m. SCM előtt helyezkedik el,
- A branchialis hasadék szinusz által okozott duzzanat a nyeléssel ellentétben nem mozdul el, szemben a ductus thyroglossus cisztájával.
A laterális nyaki sipoly hajlamos a fertőzésre, és egyértelműen műtéti kezelést indokol.
Aortaívek
Az aortaívek a garattasakok között futó vérerek, amelyek a fő fej- és nyaki artériákat alkotják. Az ívek kraniokaudális sorrendben fejlődnek, az első két ív korán elpusztul, az ötödik pedig vagy soha nem fejlődik ki, vagy szintén elpusztul anélkül, hogy eret hozna létre.
| Aortaívek | Származékok |
|---|---|
| Első |
|
| Második |
|
| Harmadik |
|
| Negyedik |
|
| Hatodik |
|
Morfogenezis
A morfogenezis az a folyamat, amely során egy szervezet alakja létrejön. Az embrió redőződésen megy keresztül, ami a lapos embrionális korong átalakulását eredményezi egy olyan embrióvá, amely a terhesség során megközelíti az emberi formát. A redőződési folyamatok során alakul ki a hasüreg, a hasi fal és a bélcső. A kraniális és kaudális embrionális pólusokon van egy terület, amely mezodermától mentes, ahol az endoderma és az ektoderma közvetlenül érintkezik egymással; ezt bukkofaringeális vagy kloakális membránnak nevezik. Ezeken a területeken alakul ki később a száj és az anus.
A testtengely meghatározása
- Dorzoventrális testtengely: A bilamináris csíra kialakulásával jön létre,
- Dorzális testtengely: Epiblaszt,
- Ventrális testtengely: Hipoblaszt,
- Kraniokaudális testtengely:
- A primitív csík kiterjedésével jön létre,
- Kraniális pólus: Primitív csomók,
- Jobb-bal differenciálódás: A páratlan mellkasi és hasi szervek elhelyezkedését a laterális lemez mezoderma jelzőmolekuláinak aszimmetrikus expressziója határozza meg.
A situs inversus egy nagyon ritka veleszületett állapot, amelyben a mellkasi és hasi szervek fordítottan vagy tükörképszerűen helyezkednek el. Általában jóindulatú állapotnak tekintik, de szindróma részeként is megjelenhet, pl. Kartagener-szindróma esetén.
Kraniokaudális redőződés
- Folyamat: A kraniális és kaudális embrionális pólusok begörbülnek, ami az embrionális korong görbülését eredményezi
- Eredmény:
- Az embrió C-formát vesz fel,
- Kaudális vég: Farokredő,
- Kraniális vég: Fejredő,
- A szikhólyag beszűkülése
Laterális redőződés
- A folyamat:
- A laterális redőzés egy ventrális kinövése az embrionális korong oldalsó széleinek,
- Az ektoderma és a felette elhelyezkedő laterális lemez mezoderma mindkét oldalon konvergál. Mindkét oldal adhéziója egy laterális és anterior testfal, valamint egy üreg, az intraembrionális coeloma kialakulását eredményezi,
- Az endoderma és a felette elhelyezkedő laterális lemez mezoderma mindkét oldalon konvergál, ami a bélcső kialakulását eredményezi,
- Eredmény:
- Intraembrionális coeloma:
- Pericardialis üreg,
- Pleuralis üreg,
- Peritonealis üreg,
- Bélcső
- Az előbél elülső vége,
- Előbél,
- Középbél,
- Utóbél.
Bukkofaringeális és kloakális membrán kialakulása
A folyamat
- Bukkofaringeális membrán: A kraniális embrionális póluson lévő, mezodermától mentes régió
- A stomodeum (szájüregi mélyedés) kialakulása a bukkofaringeális membrán mélyedéseként történik, amit az agy terjeszkedése okoz,
- A bukkofaringeális membrán a redőződés után röviddel felszakad, ami kapcsolatot teremt a stomodeum (és ezáltal az amnionüreg) és a bélcső között,
- Kloakális membrán: Mezodermától mentes régió a kaudális embrionális póluson
- A proctodeum (végbélmélyedés) kialakulása az ektoderma befelé történő redőződésének eredményeként jön létre,
- A kloakális membrán lényegesen később szakad fel, mint a bukkofaringeális membrán, ami kapcsolatot teremt az amnionüreg és az urogenitális traktus/végbélcsatorna között.
Az eredmény
- Jövendőbeli testnyílások kialakulása,
- Az embrió a testnyílásokon keresztül kapcsolódik külső környezetéhez (pl. az amnionfolyadékhoz).
A morfogenezis rendellenességei
| Folyamat | Defíníció | Jellemzők | Példa |
|---|---|---|---|
| Agenezis |
|
|
|
| Aplázia |
|
|
|
| Hipoplázia |
|
|
|
| Diszrupció |
|
|
|
| Deformitás |
|
|
|
| Malformáció |
|
|
|
| Szekvencia |
|
|
|
| Szindróma |
|
|
|
| Meződefektus |
|
|
|
Az embrionális korong differenciálódása
A mezoderma differenciálódása
Axiális mezoderma
- Helyszín: A mezoderma központi régiója,
- Komponensek: A chorda dorsalis és prechordális mezoderma
Paraxiális Mezoderma
- Helyszín: A mezoderma csőszerű területe, amely körülveszi a chorda dorsalist,
- Komponensek: Szomiták,
- A folyamat:
- A paraxiális mezoderma szegmentált, kerek sejthalmazokká (szomitákká) oszlik a velőcső mentén (4. hét),
- Az 5. hét elejéig kezdetben 42–44 szomitapár alakul ki kraniokaudális irányban,
- Több szomitapár degenerálódik, így 35–37 szomitapár marad meg,
- Primitív szegmensekként a szomiták határozzák meg a test szegmentálását,
- Szomita szegmentumok:
- Szklerotóma: A sejtek mediális vándorlása a notokord felé és egy szomita pár mindkét szklerotómájának összeolvadása,
- Dermomiotóma:
- Dermatoma: Vándorlás a felszíni ektoderma felé,
- Miotoma: Felosztás a dorzális epaxiális és ventrális hipaxiális vázizomzatra a mellkas és a has oldalsó és elülső régióiban.
Középső (intermedier) mezoderma
- Helye: A paraxiális mezoderma laterális részén,
- Összetevői: Urogenitális redő, amely a nefrogén lécből és a genitális lécből áll.
Laterális lemez mezoderma
- Helye: Az intermedier mezoderma laterális részén,
- További események:
- A fejlődés második hetében kis redők alakulnak ki a mezoderma laterális részén,
- Ezek a redők horizontálisan kettéválnak, és két komponenst alkotnak,
- Szomatikus (fali) mezoderma: A dorzális réteg, amely az ektoderma alatt fekszik, és a pleurális, perikardiális és peritoneális üregek bélésévé differenciálódik,
- Splanchnikus (zsigeri) mezoderma: A ventrális réteg, amely az endoderma felett fekszik, és a belső szervek zsigeri bélésévé differenciálódik,
- Az ezen komponensek közötti teret coelomának nevezzük,
- A két oldalsó coeloma az embrionális laterális redőződés végén összeolvad, és egy nagy üreget, az intraembrionális coelomát alkotja, amely mellkasi és hasi üregekké differenciálódik.
Mezenchima ≠ mezoderma: A mezoderma a három csíralemez egyike, amely különböző szövetekké differenciálódik. A mezenchima embrionális kötőszövet, amely a mezodermából és más csíralemezekből fejlődik.
Sorsmeghatározás (Fate mapping)
A sorsmeghatározó térkép (fate map) egy sejtvonal, pl. egy csíralemez eredetének meghatározására szolgál. Az alábbi táblázat áttekintést nyújt a három csíralemezből származó különböző szövet- és struktúratípusokról.
| Csíralemez | Csíralemez struktúrák | Differenciált szövet/szervek | |
|---|---|---|---|
| Ektoderma |
|
|
|
|
|
||
|
|
||
|
|
||
| Mezoderma (intraembrionális mezoderma) |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
| Endoderma | - |
|
|