Лекция 6 Гаструляция и становление антериально-постериальной оси тела эмбриона

- А-Р различия в экспрессии генов отсутствуют; возможно

существуют индуцирующие сигналы от эпибласта (?)
В: ~ 5.25 dpc – устанавливаются проксимо-дистальные различия:
разделение на зародышевый и внезародышевый эпибласт
С: 5.5 dpc – экспрессия Cripto и T в первичной энтодерме: П-Д различия инициируют
начало формирования А-Р оси (сдвиг DVE в AVE положение)
D: 6.0 – 6.25 dpc – сегрегация Otx2+ и Cripto+ клеток приводит к инициации формирования
первичной полоски

Модель сегрегации Otx2+ и Cripto+ клеток до начала формирования первичной полоски на 6,5 dpc

В зародышевых цилиндрах эмбрионов Cripto-/- мезодерма не формируется (Ding et al., 1998)

У двойных нокаутов Otx2-/-;Cripto-/-
мезодерма не формируется, а так-
же нет экспрессии мезодермальных маркеров, а также экспрессии Lefty-2,Wnt3, Fgf3, or Eomesodermin
(mEomes)

Kimura et al., 2001

других млекопитающих: наличие укороченного хвоста (локус - ТOrl, локализован у

мыши на хромосоме 17).

91% гомологии у мыши и человека; а 77а/к составляющих T-box идентичны

OMIM http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=601397&rn=1

Формирование зародышевого цилиндра/диска

тела зародыша

структур.
Проксимальная зона постериального эпибласта (задняя часть первичной полоски (primitive

streak (PS) – розовый цвет) – зона формирования латеральной мезодермы).
Антериальная часть первичной полоски (anterior primitive streak - APS) или организатор ранней гаструлы (early gastrula organiser – EGO), красных цвет на схеме), имеет набор экспрессируемых генов, характерных для организатора. Часть этих генов экспрессируется и в зоне AVE.

anterior visceral endoderm (AVE)

APS - anterior primitive streak (also called the Early Gastrula Organiser, EGO)

Формирование антериальных (головных) структур
зависит от сигналов, посылаемых двумя организующими центрами
на стадии ранней гаструлы

Эмбрион. часть
зарод. цилиндра
6,5 сут.

мезодермы (HNF3β; Lim1 and Otx2-/- нокауты) приводят к образованию постериального

эпибласта в антериальной области гаструлы

У нокаутов по генам hepatocyte nuclear factor 3β (HNF3β or Foxa2) и Lim1 отсутствует антериальный эпибласт и вся область эмбриобласта заполнена клетками, имеющими характеристкики мезодермы или первичной полоски (розовый цвет)

У нокаутов по гену Otx2-/- зона AVE (оранж.цвет) расположена аномально, на дистальном конце зародышевого цилиндра. В результате в антериальной области ЗЦ не формируются головные структуры

У эмбрионов дикого типа первичная полоска (розовый) формируется в проксимально-постериальной области эпибласта.

Анализ фенотипов мутантных эмбрионов дает возможность предположить, что AVE (антериальная висцеральная энтодерма, показана оранжевым цветов) продуцирует сигнал (черные стрелки), который блокирует образование постериальных структур в антериальной области гаструлы мыши)

morphogenesis. All panels
show ventral views of the distal tip of

the embryo, the position of the node. Anterior is to the left.
A,B: MS (mid-streak, e7.25) stage. Visceral endoderm covers distal region
of the embryo.

C,D: LS stage (e7.5). Clusters of cells with small apical surfaces and cilia begin to
appear in groups near the presumptive node (arrows, C) and the axial midline (arrowheads, C). Some endoderm cells lie over the node field (arrowhead, D). Most cilia are located in the center of node cells at this stage.

E,F: 0B stage (e7.5– e7.75). The node region is free of overlying endoderm but has not adopted a concave shape. Cilia are longer and continue to project outward.

G,H: EHF stage (e7.75). The pit of the node is concave; cilia have elongated and project posteriorly. The panel in G is a lower magnification view of the embryo shown in Figure 3A.

These images are from
embryos in the C3H/HeJ inbred strain. Scale bars 20 m in A,C,E,G, 2 m in B,D,F,H.

Lee, Anderson DEV. DYNAMICS 237:3464–3476, 2008

Lee, Anderson DEV. DYNAMICS 237:3464–3476, 2008

узелка (Node) – последовательные стадии
endoderm,
ventral node,
notochordal plate,
paraxial

mesoderm,
epiblast.

Обнажившиеся на вентральной стороне клетки узелка эпителизируются и формируют реснички на апикальной (внешней) поверхности;
Куда деваются энтодермальные клетки, не очень понятно: мигрируют в латеральном направлении? не пролиферируют? гибнут?

с энтодермой первичной кишки и контактирует с дном нервной трубки

Исследование распространения клеток клона в развивающемся эмбрионе мыши:
А:

В одну клетку эпибласта эмбриона мыши 6,5 сут. развития была инъецирована пероксидаза хрена

В,С: Потомки такой помеченной клетки через 24 и 40 часов после инъекции

Результат большого числа таких экспериментов:

Карта презумптивных зачатков для эмбриобласта эмбриона 6,5 сут.
и
Компьютерная 3D реконструкция распределения потомков меченой клетки на стадии нейруляции

K. Lawson, Int. J. Dev. Biol. 43: 773-775 (1999)

(AVE) в формирование головы и головного мозга млекопитающих. AVE экспрессирует

гены - Lim1, Otx2, Hex, Cerberus, Dickkopf. Узелок – гены Hordin, Noggin

Линия клеток-предшественников АVE выявляется еще на стадии бластоцисты: экспрессия Lefty-1 в части клеток гипобласта;
В клетках первичной эктодермы, примыкающих к презумптивной AVE – экспрессия Cer-1

Ant-Рost ось: взаимодействие AVE и node