Casus 6; met armpjes en beentjes
Moeilijke woorden
Inductie → Invloed die cellen kunnen uitoefenen op de ontwikkeling van andere cellen.
Hox genen → Transcriptie regulatoren.
Leerdoelen
1) Herhaal de verschillen tussen conceptus, embryo en foetus.
2) Verklaar cel bepaling, morfogeen (substraatgradiënt), migratie en differentiatie in het
algemeen.
3) Welke groeirichtingen zijn er?
4) Wat zijn HOX-genen?
5) Wat zijn somieten?
6) Wat is de AER en wat is de ZPA?
7) Hoe werkt ontwikkeling van het bovenlichaam?
- ledermaatvorming met HOX-genen
- groei in verschillende directies
- proximal-distal axis, rol van AER-FGF
- cranial-caudal axis, rol van ZPA-shh
- ventral-dorsal axis, rol van Wnt-7
8) Wat is de route van apoptose?
- intrinsieke en extrinsieke route van inductie
- caspase cascade, initiatie en uitvoering
- rol van membraan transformatie, waarom geen necrose
- waarom vingers los gaan
Bronnen
Boeken;
The understanding and use of morphogenesis in gastrointestinal disease - Drs. Sylvia A.
Bleuming
Websites;
Inductive Cell-cell Signaling Gene Ontology Term (GO:0031129). (z.d.).
https://www.informatics.jax.org/vocab/gene_ontology/GO:0031129#:~:text=inductive%20cel
l%2Dcell%20signaling%20Gene%20Ontology%20Term%20(GO%3A0031129)&text=Defin
ition%3A,developmental%20change%20in%20the%20other.
Filmpjes;
khanacademymedicine. (2015, 27 maart). Cellular Movement | Cells | MCAT | Khan
Academy [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=FD-A0MhYc7Y
,Uitwerken leerdoelen
1) Herhaal de verschillen tussen conceptus, embryo en foetus.
Er wordt gesproken over een embryo in de periode tot en met de achtste week van de
ontwikkeling. Vanaf de negende week tot aan de geboorte wordt gesproken over een foetus.
Deze grens is hier getrokken, omdat de meeste weefsels en organen worden gevormd tot en
met de achtste week (de tiende week van de zwangerschap, de achtste van de embryonale
ontwikkeling). Hierna moet alles nog wel verder ontwikkelen, maar het is dan al wel
aanwezig, het is dan al een echt klein mensje. Een conceptus is de zygote (bevruchte eicel)
en alles wat daaruit ontstaat, zowel embryonaal als extra-embryonaal weefsel. Hieronder
valt dus de embryo of foetus, maar ook de placenta en alles wat naast de embryo aan
weefsels gevormd wordt, zoals het amnion (het dunne binnenste vlies in de baarmoeder/van
de vruchtzak) en chorion (het iets dikkere buitenste vlies in de baarmoeder/van de
vruchtzak) (figuur 1).
Figuur 1
2) Wat is de rol van cel determinatie, morfogeen (substraatgradiënt), differentiatie,
inductie en migratie in het algemeen.
De drielagige embryonale kiemschijf moet een hoop ontwikkelingen ondergaan om een
driedimensionaal embryo te worden met goedgevormde organen. Een cel heeft een
ontwikkelingspotentieel, ofwel potency, dit beschrijft het scala aan verschillende celtypen wat
een cel kan worden (stamcellen gaan differentiëren). Cel determinatie beschrijft dan ook van
een cel wat het zal worden als het lichaam zich normaal zal ontwikkelen. Het
determinatieproces van verschillende cellen is onder andere afhankelijk van toenemende
restricties in het ontwikkelingspotentieel (cell fate). Determinatie kan het gevolg zijn van
asymmetrische segregatie van celorganellen tijdens bijvoorbeeld deling (figuur 2). In de
meeste gevallen is determinatie echter een gevolg van inductieve celsignalering, waarbij
, cellen die van elkaar verschillen en een andere ontwikkelingspotentieel hebben over een
korte afstand met elkaar signaleren en zo één of meerdere cel(len) in de omgeving
aanzetten tot een verandering in de ontwikkeling. Blootstelling aan verschillende
drempelniveaus van morfogenen zal ook leiden tot een andere determinatie uitkomst en dus
een andere vorm van differentiatie (cell specific). Morfogenen zijn eiwitten afkomstig van
genen die tot expressie komen bij de embryonale ontwikkeling. Zij verspreiden zich uit een
bepaald gebied binnenin een populatie van cellen, waardoor er gradiënten ontstaan van
verschillende morfogenen. Morfogenen binden met de receptoren van ontvangende cellen
die daarmee een respons van de ontvangende cel veroorzaken. De verschillende
morfogenen en hun gradiënten zijn een communicatiemiddel tussen cellen en uiteindelijke
proliferatie, differentiatie en apoptose van de cel bepalen. Deze processen samen maken
dat de assen en de organen van een embryo op het juiste moment en op de juiste plaats
kunnen ontstaan. Een cel doorloopt dus een aantal stadia voordat het uiteindelijk zijn
einddoel heeft bereikt;
Stamcellen (cell potency) → Determinatie (cell fate) → Differentiatie (cell specific)
Inductie → Inductie is een soort van sterke aanmoediging, waarbij één cel of eigenlijk
meestal een groep cellen een andere groep cellen kan aanzetten tot differentiatie. Dit
gebeurt door middel van signaaloverdracht zoals diffusie, gap junctions en direct contact.
Specifieke signalen van inductiecellen (verzenders) kunnen de targetcellen (ontvangers)
uiteindelijk aanzetten tot specialisatie. De moleculen die verantwoordelijk zijn voor
signaaloverdracht behoren bij de beta transformatie-groeifactoren familie (TGF-B). Andere
voor signaaloverdracht verantwoordelijke moleculen zijn morfogenen. Morfogenese is een
belangrijk onderdeel van de embryonale ontwikkeling. Het zorgt voor de verplaatsing van
cellen. De inducerende cellen geven dus signaalstoffen, morfogenen, af die door de target
cellen worden ontvangen, door middel van het binden aan receptoren op het celmembraan.
Echter reageren niet alle cellen op ieder signaal. Een target cel moet competent zijn voor de
signaalstof van de inducerende cel om het lot te kunnen veranderen (determinatie). Deze
competentie verliest de cel gedurende de tijd. Naast inducerende interacties heb je ook
remmende interacties, die vorming van bepaald weefsel voorkomen. Er zijn enkele dingen
die belangrijk te zijn om te onthouden bij inductie;
- De plaats waar een cel zich bevindt, bepaalt mede de determinatie.
- Welke buurcellen de cel heeft bepaalt wat de cel gaat worden.
- Als er geen contact is tussen de cel en de buurcellen, leidt dit tot celdood (apoptose)
door gebrek aan signaalstoffen.
Determinatie → Determinatie is het lot van de cel bepalen. De cel moet hierna alleen nog
maar differentiëren om ook echt te worden wat deze moet van de determinatie. Differentiatie
vindt vervolgens plaats door genexpressie op DNA-niveau. Vóór de determinatie vinden
gradiënt factoren plaats (gradient is in de cel bijvoorbeeld meer deeltjes dan daarbuiten).
Deze gradiënten bepalen hoeveel de cel nog ontvangt van alle signalerende stoffen zoals
bijvoorbeeld groeifactoren, deze bepalen namelijk uiteindelijk wat de cel moet worden.
Enkele dingen die belangrijk zijn bij determinatie;
- Determinatie begint vroeg en vernauwt geleidelijk de opties als de cel door de
verschillende processen stapt. Het proces bereikt zijn limiet wanneer de cel terminale
differentiatie ondergaat en het zijn einddoel heeft bereikt.
- Bevat transcriptiefactoren die genen aan of uit zetten.
- Een voorbeeld van determinatie; de zygote kan alle cellen vormen. De zygote bevat
transcriptiefactoren en mRNA voorlopers, deze zijn niet gelijk verdeeld
Moeilijke woorden
Inductie → Invloed die cellen kunnen uitoefenen op de ontwikkeling van andere cellen.
Hox genen → Transcriptie regulatoren.
Leerdoelen
1) Herhaal de verschillen tussen conceptus, embryo en foetus.
2) Verklaar cel bepaling, morfogeen (substraatgradiënt), migratie en differentiatie in het
algemeen.
3) Welke groeirichtingen zijn er?
4) Wat zijn HOX-genen?
5) Wat zijn somieten?
6) Wat is de AER en wat is de ZPA?
7) Hoe werkt ontwikkeling van het bovenlichaam?
- ledermaatvorming met HOX-genen
- groei in verschillende directies
- proximal-distal axis, rol van AER-FGF
- cranial-caudal axis, rol van ZPA-shh
- ventral-dorsal axis, rol van Wnt-7
8) Wat is de route van apoptose?
- intrinsieke en extrinsieke route van inductie
- caspase cascade, initiatie en uitvoering
- rol van membraan transformatie, waarom geen necrose
- waarom vingers los gaan
Bronnen
Boeken;
The understanding and use of morphogenesis in gastrointestinal disease - Drs. Sylvia A.
Bleuming
Websites;
Inductive Cell-cell Signaling Gene Ontology Term (GO:0031129). (z.d.).
https://www.informatics.jax.org/vocab/gene_ontology/GO:0031129#:~:text=inductive%20cel
l%2Dcell%20signaling%20Gene%20Ontology%20Term%20(GO%3A0031129)&text=Defin
ition%3A,developmental%20change%20in%20the%20other.
Filmpjes;
khanacademymedicine. (2015, 27 maart). Cellular Movement | Cells | MCAT | Khan
Academy [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=FD-A0MhYc7Y
,Uitwerken leerdoelen
1) Herhaal de verschillen tussen conceptus, embryo en foetus.
Er wordt gesproken over een embryo in de periode tot en met de achtste week van de
ontwikkeling. Vanaf de negende week tot aan de geboorte wordt gesproken over een foetus.
Deze grens is hier getrokken, omdat de meeste weefsels en organen worden gevormd tot en
met de achtste week (de tiende week van de zwangerschap, de achtste van de embryonale
ontwikkeling). Hierna moet alles nog wel verder ontwikkelen, maar het is dan al wel
aanwezig, het is dan al een echt klein mensje. Een conceptus is de zygote (bevruchte eicel)
en alles wat daaruit ontstaat, zowel embryonaal als extra-embryonaal weefsel. Hieronder
valt dus de embryo of foetus, maar ook de placenta en alles wat naast de embryo aan
weefsels gevormd wordt, zoals het amnion (het dunne binnenste vlies in de baarmoeder/van
de vruchtzak) en chorion (het iets dikkere buitenste vlies in de baarmoeder/van de
vruchtzak) (figuur 1).
Figuur 1
2) Wat is de rol van cel determinatie, morfogeen (substraatgradiënt), differentiatie,
inductie en migratie in het algemeen.
De drielagige embryonale kiemschijf moet een hoop ontwikkelingen ondergaan om een
driedimensionaal embryo te worden met goedgevormde organen. Een cel heeft een
ontwikkelingspotentieel, ofwel potency, dit beschrijft het scala aan verschillende celtypen wat
een cel kan worden (stamcellen gaan differentiëren). Cel determinatie beschrijft dan ook van
een cel wat het zal worden als het lichaam zich normaal zal ontwikkelen. Het
determinatieproces van verschillende cellen is onder andere afhankelijk van toenemende
restricties in het ontwikkelingspotentieel (cell fate). Determinatie kan het gevolg zijn van
asymmetrische segregatie van celorganellen tijdens bijvoorbeeld deling (figuur 2). In de
meeste gevallen is determinatie echter een gevolg van inductieve celsignalering, waarbij
, cellen die van elkaar verschillen en een andere ontwikkelingspotentieel hebben over een
korte afstand met elkaar signaleren en zo één of meerdere cel(len) in de omgeving
aanzetten tot een verandering in de ontwikkeling. Blootstelling aan verschillende
drempelniveaus van morfogenen zal ook leiden tot een andere determinatie uitkomst en dus
een andere vorm van differentiatie (cell specific). Morfogenen zijn eiwitten afkomstig van
genen die tot expressie komen bij de embryonale ontwikkeling. Zij verspreiden zich uit een
bepaald gebied binnenin een populatie van cellen, waardoor er gradiënten ontstaan van
verschillende morfogenen. Morfogenen binden met de receptoren van ontvangende cellen
die daarmee een respons van de ontvangende cel veroorzaken. De verschillende
morfogenen en hun gradiënten zijn een communicatiemiddel tussen cellen en uiteindelijke
proliferatie, differentiatie en apoptose van de cel bepalen. Deze processen samen maken
dat de assen en de organen van een embryo op het juiste moment en op de juiste plaats
kunnen ontstaan. Een cel doorloopt dus een aantal stadia voordat het uiteindelijk zijn
einddoel heeft bereikt;
Stamcellen (cell potency) → Determinatie (cell fate) → Differentiatie (cell specific)
Inductie → Inductie is een soort van sterke aanmoediging, waarbij één cel of eigenlijk
meestal een groep cellen een andere groep cellen kan aanzetten tot differentiatie. Dit
gebeurt door middel van signaaloverdracht zoals diffusie, gap junctions en direct contact.
Specifieke signalen van inductiecellen (verzenders) kunnen de targetcellen (ontvangers)
uiteindelijk aanzetten tot specialisatie. De moleculen die verantwoordelijk zijn voor
signaaloverdracht behoren bij de beta transformatie-groeifactoren familie (TGF-B). Andere
voor signaaloverdracht verantwoordelijke moleculen zijn morfogenen. Morfogenese is een
belangrijk onderdeel van de embryonale ontwikkeling. Het zorgt voor de verplaatsing van
cellen. De inducerende cellen geven dus signaalstoffen, morfogenen, af die door de target
cellen worden ontvangen, door middel van het binden aan receptoren op het celmembraan.
Echter reageren niet alle cellen op ieder signaal. Een target cel moet competent zijn voor de
signaalstof van de inducerende cel om het lot te kunnen veranderen (determinatie). Deze
competentie verliest de cel gedurende de tijd. Naast inducerende interacties heb je ook
remmende interacties, die vorming van bepaald weefsel voorkomen. Er zijn enkele dingen
die belangrijk te zijn om te onthouden bij inductie;
- De plaats waar een cel zich bevindt, bepaalt mede de determinatie.
- Welke buurcellen de cel heeft bepaalt wat de cel gaat worden.
- Als er geen contact is tussen de cel en de buurcellen, leidt dit tot celdood (apoptose)
door gebrek aan signaalstoffen.
Determinatie → Determinatie is het lot van de cel bepalen. De cel moet hierna alleen nog
maar differentiëren om ook echt te worden wat deze moet van de determinatie. Differentiatie
vindt vervolgens plaats door genexpressie op DNA-niveau. Vóór de determinatie vinden
gradiënt factoren plaats (gradient is in de cel bijvoorbeeld meer deeltjes dan daarbuiten).
Deze gradiënten bepalen hoeveel de cel nog ontvangt van alle signalerende stoffen zoals
bijvoorbeeld groeifactoren, deze bepalen namelijk uiteindelijk wat de cel moet worden.
Enkele dingen die belangrijk zijn bij determinatie;
- Determinatie begint vroeg en vernauwt geleidelijk de opties als de cel door de
verschillende processen stapt. Het proces bereikt zijn limiet wanneer de cel terminale
differentiatie ondergaat en het zijn einddoel heeft bereikt.
- Bevat transcriptiefactoren die genen aan of uit zetten.
- Een voorbeeld van determinatie; de zygote kan alle cellen vormen. De zygote bevat
transcriptiefactoren en mRNA voorlopers, deze zijn niet gelijk verdeeld
