MODUL 5, Woche 3 und 4

- aktive Ortsveränderung von Zellen oder Zellverbänden

- ungerichtetete Spontanbewegung

- gerichtete chemotaktische Bewegung

- Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit (Chemokinetik)

- embryonale Stammzellen

- induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen)

- adulte Stammzellen

- pluripotent

- aus Embryoblast

- können in jeden Zelltyp differenzieren

- durch künstliche Reprogrammierung von nicht-pluripotenten somatischen Zellen hergestellt

- Umwandlung geschieht von aussen angeregte Genexpression (Transkriptionsfaktoren)

- multipotent

- aus Knochenmark

- Ende der dritten Woche ist die Neuralanlage eine Platte, die sich beiderseits vom Primitivstreifen nach kaudal fortsetzt

- die lateralen Ränder richten sich zu den Neuralfalten auf

- dazwischen liegt die Neuralrinne

- die Neuralfalten wandern aufeinander zu und verschmelzen in der Mittellinie zu dem Neuralrohr

- am kranialen und kaudalen Ende des Embryos steht das Rohr mit der Amnionhöhle in offener Verbindung

- das Neuralrohr bildet in seinem unteren schmalen Abschnitt die Anlage des Rückenmarks

- in seinem kranialen breiten Anteil entwickelt sich das Gehirn

- das Material der Neuralleiste liegt im Neuralepithel am Übergang zum Oberflächenektoderm

- wenn die Neuralfalten sich aufrichten und verschmelzen, wandern die Neuralleistenzellen aktiv aus dem Neuralepithel in das seitlich angrenzende Mesoderm aus (Epithel-Mesenchym-Transformation) in 2 Richtungen:

- der laterale Wanderweg direkt unter dem Oberflächenepithel wird von den Vorläuferzellen für die Melanozyten der Haut- und der Haarfollikel benutzt. Aus der mesodermalen Dermis wandern sie an ihren Zielort in das Epithel der Haut ein

- der ventrale (mediale) Wanderweg führt die Neuralleistenzellen durch den kranialen Abschnitt der Somiten. Von den Neuralleistenzellen des venteralen Wanderweges stammen die Spinalganglien, die vegetativen Ganglienzellen des Grenzstrangs (Sypathikus), die Neurone des enterischen Nervensystems, die Schwann-Zellen und die Zellen des Nebennierenmarks ab

- Ursegment, Urwirbel

- Neuralrohr entwickelt sich in der 3. Woche in einzelne Segmente --> Somiten

- erstes Somitenpaar im kranialen Abschnitt

- 3 weitere in kraniokaudaler Richtung

- am Ende 42-44 Paare

- 4 okzipitale

- 8 zervikale

- 12 throrakale

- 5 lumbale

- 5 sakrale

- 8-10 kokzygeale

- als erstes löst sich der epitheliale Zellverband in der ventralen und medialen Wand auf --> Sklerotom

--> lockerer netzartiger Gewebeverband (Mesenchym, embryonales Bindegewebe)

--> Wirbelsäule

epitheliale dorsale Wand des Somiten --> Dermatom und Myotom

--> Muskulatur

- Nervensystem

- Haut

- Sinnesorgane

- lymphatisches System

- Milz

- Niere

- Nebennierenrinde

- Herz

- Knochen

- Muskulatur

- Blutgefäße

- Keimdrüsen

- Urogenitaltrakt

- Darm

- Leber

- Pankreas

- Schilddrüse

- Thymus

- Atmungstrakt

- blockiert Wachatumsfaktor VEGF (vascular endothelial growth factor)

- Fehlbildungen der Gliedmaßen (Dysmelien)

- komplettes Fehlen von Gliedmaßen (Aplasie, Amelie)

- teilweises Fehlen (Meromelie)

- radiale Klumphand

- fehlende Röhrenknochen (Phokomelie)

- z.B. Vitamin A

- Fehlbildungen an:

- ZNS

- Ohren

- Herz-Kreislauf-System

- Gaumenspalte

1. Präimplantation:

2. Postimplantation:

3. Gastrulation:

4. Neurulation:

5. Etablierung der Körperachse und Organanlagen

- Unterschiede zwischen Zellen eines vielzelligen Organismus kommen fast ausschließlich durch differentielle Genexpression zustand

- diese Unterschiede entstehen während der Entwicklung, weil regulatorische Mechanismen Gene an- und abschalten

- Wachstumsphase, Vorbereitung auf die Zellteilung - Zellen, die sich nicht mehr teilen befinden sich in der G0-Phase (z.B. Nerven-Muskelzellen) --> Cyclin D und CDK4, Cyclin E und CDK2

- hier erfolgt die DNA-Replikation und es werden nur die Proteine synthetisiert, die für die Replikation erforderlich sind

- erfolgt nach Abschluss der DNA-Replikation, die Zelle hat den doppelten DNA-Gehalt - am Ende dieser Phase wird kontrolliert, ob die DNA-Replikation korrekt abgelaufen ist

hier erfolgt die Zellteilung, aus einer Zelle werden zwei Zellen - die M-Phase wird allgemein in vier Abschnitte eingeteilt:

Prophase:

Metaphase

Anaphase

Telophase

- Proteine, die nur während bestimmter Zellzyklusphasen nachweisbar sind. Das gab den Proteinen den Namen

- bisher sind 29 Cycline identifiziert worden

- keine enzymatische Aktivität, sondern Steuerung durch Phosphorylierung und Bindung an CDKs

- für die Zellzyklusregulation von Bedeutung sind die Cycline A, B, D und E

- allen Cyclinen gemeinsam ist eine kurze Halbwertszeit (Minuten) und ein rascher Abbau durch das Proteasom

- Proteine, die spezifische Substrate phosphorylieren und bei diesen eine Aktivitätsänderung hervorrufen

- katalytische Funktion, Phosphat übertragende Enzyme

- Wachstumssuppressor, bei Fehlen --> Tumor

- Rb ist ein bedeutender Tumorsuppressor und hindert Zellen daran, ohne Aktivierung von Wachstumsfaktoren von G1 in die S-Phase einzutreten

- im hypophosphorylierten Zustand bindet Rb E2F, einen Transkriptionsfaktor und hält ihn dadurch im inaktiven Zustand

- die Aktivierung von E2F, durch Phosphorylierung von Rb, führt zum Eintritt in die S-Phase

G1-Checkpoint

G2-Checkpoint

Spindle-Checkpoint

- schärfster Kontrollpunkt G1-->S

- G1-Zykline binden während der G1-Phase an CDKs (S-Phase-Promotor)

- Neusynthese von G1-Zyklinen stoppt den Abbau von Zyklin B

- Zyklin D / CDK4 und Zyklin E / CDK2

- p53 checkt ab, ob DNA-Mutationen, genug Zytoplasma oder anderes vorliegt (Schutz vor Tumoren)

- Eintritt in die S-Phase wird ausgelöst durch Assozation von CDK1 mit G1-Zyklinen

- G2 --> M

- während der G2-Phase aktivieren G2-Zykline CDKs und steuern den Eintritt in die Mitose

- die Produktion von Zyklin B führt zur Bindung an aktiviertes CDC2 (Untereinheit der CDK)

- dadurch bildet sich ein M-Phase-Förderfaktor (MPF, Proteinkinase)

- diese phosphoryliert Schlüsselproteine, die Mitoseprozesse steuern (Chromosomenkondensation, Zerfall der Kernhülle, Neuorganisation der Mikrotubuli, Ausbildung der Mitosespindel)

- Zyklin A / CDK1

- sind alle Chromosomen an der Spindel angeheftet, beginnt deren Verteilung auf die Tochterzellen

- Phosphatgruppen werden abgebaut

- Zyklin B wird von MPF induziert abgebaut --> Hemmung von MPF

- Zyklin B / CDK1

--> Einleitung zur Zellteilung (Mitose)

- pathologischer Untergang einzelner oder mehrerer Zellen

- Entzündungsreaktion im Gewebe

- Makrophagen schütten TNF aus --> zusätzliche Apoptose

Ursachen der Nekrose:

- ischämisch (Minderdurchblutung)

- hypoxämisch (Sauerstoffmangel im Blut)

- thermisch (Wärme)

- aktinisch (durch Strahlung)

- mechanisch

- histotoxisch (Gifte)

- Verklumpung des Chromatins

- Zellanschwellung (Zerstörung der Plasmamembran)

- Desintegration

- Freisetzung intrazellulärer Bestandteile