Arengubioloogia kordamisküsimused (2014) (0)

Kordamisküsimused:
1. Spermatogenees
Imetajate spermatogeneesi etapid - paljunemine, kasvamine, küpsemine, transformatsioon .
Kus ja millal toimuvad? Kirjelda igas etapis toimuvaid protsesse.
Paljunemisel jagunevad eellasrakud mitootiliselt, lähterakkude arv suureneb. Kasvamisel toimub sugurakkude massi suurenemine. Küpsemisel saadakse meioosi teel kahe järjestikuse jagunemisega spermatotsüütidest haploidsed tütarrakud — spermatiidid. Spermatiididest transformeeruvad viburiga varustatud gameedid — spermid . Spermatogeneesi protsessid toimuvad munandites, väänilistes seemnetorukestes. Spermatogenees algab meestel puberteedieas ning kestab elu lõpuni.
Mis on spermatogoonid, spermatotsüüdid, spermatiidid, spermid?
Need on spermi erinevad arenguastmed alustades spermatogoonidest, mis asetsevad seemnetorukestes kõige perifeersemalt, sealt sissepoole minnes tulevad spermatotsüüdid ja spermatiidid, lõpp- produkt on sperm . Spermatogoonid on ürgsugurakkudest tekkinud diploidsed rakud , mis on ühendatud plasmasildadega, neist arenevad spermatotsüüdid. Spermatotsüüdid jagunevad primaarseteks ja sekundaarseteks. Primaarsed spermatotsüüdid läbivad meioosi I jagunemise ning muutuvad sekundaarseteks spermatotsüütideks. Sekundaarsed spermatotsüüdid on väga lühikese elueaga ja läbivad kiiresti meioosi II jagunemise ja neist saavad haploidsed spermatiidid. Spermatiidid transformeeruvad järk-järgult ümarast vormist viburiga, liikumisvõimelisteks spermideks, protsessi käigus lõhutakse rakke ühendavad plasmasillad.
Spermi ehitus.
Sperm koosneb peast, kaelast, vaheosast ja sabast. Spermis on muutunud tsütoplasma -tuuma suhe: 1:1. Pead katab akrosoom ning peas paikneb tuum. Kaelaosas on moondunud distaalne tsentriool , millest kasvab välja viburi toes – aksoneem Kaelas on tsentrioolid . Vaheosas paiknevad mitokondrid. Sabas on aksiaalne filament , mis sisaldab mikrotuubuleid.
Leydigi ja Sertoli rakkude roll.
Leydigi rakud toodavad androgeene, nt. testosterooni. Sertoli rakud suunavad meessugurakkude arengut. Samuti tekitavad Sertoli rakud barjääri , mis laseb spermil ainult valendiku poole liikuda.
Spermatogeneesi hormonaalne regulatsioon (GnRF, FSH, LH, testosteroon ).
Regulatsioon algab hüpotalamusest, kust sekreteeritakse GnRH. GnRH stimuleerib ajuripatsis (hüpofüüsis) FSH ja LH sekreteerimist. LH reguleerib testosterooni sünteesi Leydigi rakkudes, testosterooni hulk omakorda inhibeerib LH ja GnRH tootmist. Osa spermatogeneesi faase sõltuvad otseselt testosterooni hulgast, testosteroon reguleerib ka paljude organite arengut ja talitlust. FSH aktiveerib Sertoli rakud, mis stimuleerivad spermatogeneesi ja toodavad inhibiini. Inhibiin omakorda inhibeerib FSH tootmist.
2. Oogenees
Imetajate oogeneesi etapid - paljunemine, kasvamine, küpsemine. Kus, millal toimuvad?
Kirjelda igas etapis toimuvaid protsesse.
Paljunemine on oogoonide mitootiline jagunemine. Paljunemine ja kasvamine toimuvad munasarjas embrüonaalses eas. Kasvamisel toimub põhiliselt rebuvalkude akumuleerumine ja seetõttu nimetatakse perioodi ka rebumoodustumiseks ehk vitellogeneesiks. Küpsemise põhisündmuseks on meioos, mis algab embrüonaaleas, aga arestitakse I profaasis ning jätkub alles puberteedieas. Ootsüüdi jagunemine on küpsemisel ebavõrdne. Tulevane muna saab endale peaaegu kogu ooplasma ja kolmele reduktsioon - ehk polaarkehakesele jäetakse tuumade ümber minimaalne hulk tsütoplasmat. Meioosi I jagunemise tulemuseks on sekundaarne ootsüüt ja 1.polaarkehake. Meioosi II jagunemisel jaguneb ootsüüt viljastumis-võimeliseks munarakuks ja polaarkehakeseks ning 1.polaarkehake jaguneb kaheks. Kõik see toimub munasarjades, küpsemise lõpp-faas aga munajuhas.
Mis on oogoonid, ootsüüdid? Munaraku erinevus keharakkudest. Munaraku kestad , nende päritolu.
Oogoonid on diploidsed emassugurakud munarakkude paljunemisperioodil. Ootsüüdid on kasvavad emassugurakud. Munarakud erinevad keharakkudest, sest neil on diploidne kromosoomistik, tsütoplasma-tuuma suhe 10:1, allasurutud ainevahetus , jagunemisvõime puudub ning nad on lõplikult diferentseerunud. Primaarsed munakestad on munaraku poolt tekitatud. Primaarseks munakestaks on vitelliinkest ehk rebukest, mida imetajatel nimetatakse zona pellucida. Sekundaarsed munakestad, nt putukate koorion , on abirakkude poolt toodetud. Tertsiaarsed munakestad, nt. munavalge, lisanduvad munajuhas.
Kirjelda imetajate follikulaarse oogeneesi etappe (primaarne-, sekundaarne- ja tertsiaalne ehk Graafi folliikul).
Primaarsed folliikulid asuvad munasarja koore kõige pindmises osas, otse sidekoelise valkjaskesta all, munarakud on neis kaetud vaid folliikulepiteeli rakkude ühe kihiga (kuupepiteel). Sekundaarsed folliikulid osalevad kasvuprotsessis. Sekundaarsetes folliikulites hakkab formeeruma teeka (sidekoeline kihn), munarakk liigub perifeeriasse, zona pellucida on selgesti eristav ja tekivad folliikuliõõne alged. Tertsiaarsetes folliikulites e. Graafi põiekestes on teeka kahekihiline, follikuliõõs täitunud vedelikuga ning tekib ootsüüti sisaldav munakühm, millest vabaneb munarakk ovulatsioonil. Kihistunud folliikulepiteeli nimetatakse granuloosaks, selle rakud paiknevad munaraku ümber radiaalselt ning moodustavad kiirpärja.
Oogeneesi hormonaalne regulatsioon (GnRF, FSH, LH, östrogeen , progesteroon).
Hormonaalne regulatsioon läbib naise kehas iga kuu tsükli. Osalevad hormoonid jagunevad kaheks: gonadotropiinid: FSH, LH ja hCG ning steroidhormoonid: östrogeen ja progrestroon. GnRH stimuleerib hüpofüüsis (ajuripatsis) FSH ja LH sekretsiooni. Teda ennast toodetakse hüpotalamuses. Ajuripatsist vabaneb FSH. FSH paneb kasvama ovariaalfolliikulid, millest enim östrogeeni tootvad jõuavad küpsemiseni. Lõpuks jääb alles 1 küps folliikul, milles on munarakk. Samal ajal FSH-d siduvad folliikulid produtseerivad LH-retseptoreid, mille sidumine põhjustab östrogeeni sünteesi. Östrogeen pidurdab FSH produktsiooni ajuripatsis. LH liigub ajuripatsist munasarja ja põhjustab seal ovulatsiooni. Kollaskeha toodab progrestrooni kollageenist. Progresteroon tekitab emakaseinale veresooni juurde ja inhibeerib LH-id. Meioos kestab II metafaasini, siis võib toimuda viljastumine . Kui viljastumist ei toimu, siis munarakk degenereerub hCG mõjul ja hormoonide tase viiakse alla. Kui viljastumine toimub, siis hoitakse steroidhormoonide taset kollaskehas kõrgel.
3. Viljastumine
Kehaväline viljastumine (merisiilik). Spermi atraktsioon, munaraku kestade läbimine, rakumembraanide sulandumine ( kemotaksis , Ca-kanalid, kallerkest (egg jelly ), vitelliinkest, akrosomaalreaktsioon, retseptorid ).
Spermi atraktsioon toimub kemotaksise abil. Munaraku kallerkestas olevad peptiidid hulbivad merevees, spermid tunnevad need ära ja liiguvad munarakule aina lähemale, sest lähemal suurem peptiidigradient. Spermi välismembraani retseptorid tunnevad ära munaraku kallerkestas olevad glükoproteiinid. Spermid kinnituvad primaarsetele munakestadele ja käivitub akrosomaalreaktsioon. Spermi peas lõhkeb akrosoom ja väljuvad hüdrolaasid, tekivad akrosomaaljätke ja aktiini filamendid. Akrosomaalreaktsioon toimub, kui Ca2+ on ümbritsevas keskkonnas piisavalt kõrge. Akrosomaaljätke, mis on kaetud bindiiniga, lükkab kallerkesta augu , tuntakse ära retseptoritega munaraku valgud ja seondutakse neile. Rebukest lüüsitakse akrosoomi ensüümide toimel ja toimub spermi sisenemine. Sperm tungib munarakku ja ta mitokondrid lagunevad. Toimub spermi ja ootsüüdi membraanide kokkusualmine bindiini toimel. Spermi sisenemisele järgneb Ca-ioonide sissevool .
Kuidas tagatakse liigispetsiifilisus?
Kemotaktilised molekulid (peptiidid) on rangelt liigispetsiifilised. Samuti takistab vale spermi jõudmist munarakuni kallerkest, mis liigispetsiifiliselt peab sinna sattunud spermid kinni neid aktiveerides. Veel on liigispetsiifiline bindiin.
Kuidas hoitakse ära polüspermia - kiire ja aeglane blokk (membraanipotentsiaal, kortikaalreaktsioon).
Kiire blokaad toimub munaraku membraani elektrilise potentsiaali muutmisega (-70mV -> +20mV). Sperm saab munarakuga liituda aga ainult -70mV juures. Toimub kiiresti, aga on lühiajaline. Aeglane blokaad toimub kortikaalreaktsiooni abil: kortikaalgraanulid vabastavad oma sisu, mis liigub perivitelliinruumi. Proteasoomid lõikavad vitellinkesta ja raku-membraani omavahel lahti, vahe suureneb ja tekib viljastumiskest, millest spermid läbi ei pääse.
Kehasisene viljastumine. Kuidas sperm jõuab munarakuni ja kus toimub viljastumine (lihaskestad, termotaksis, kemotaksis, munajuha isthmus e. kitsus, munajuha ampull ).
Sisemisel viljastamisel purskub seemnevedelik tuppe. Spermid tungivad lihasjõul emakakaelast munajuhasse, kus ampullis ootab munarakk. Munajuha ampull on koht, kus munarakk ja sperm kohtuvad. Termotaksis – ampulli ja ülejäänud munajuha vahel on termperatuuri vahe, ampull on soojem ja spermid liiguvad sinna poole. Kemotaksis – progrestroon on atrandandiks, spermid liiguvad isthmuse poole. Isthmuse piirkonnas peavad spermid seonduma munajuha seinaga, et saaks toimuda kapatsitatsioon . Kapatsitatsioon muudab spermi viljastamisvõimeliseks, see vabaneb emakaseinalt ja jõuab taksiste abil munarakuni. 300 miljonist spermist jõuab viljastumise kohta 200. Sperm läbib munarakku ümbritsevad barjäärid, toimub akrosomaalreaktsioon ja membraanide sulandumine. Munajuha kitsuse kaudu suunatakse viljastatud munarakk emakasse.
Kirjelda spermis kapatsitatsioonil toimuvaid muutusi.
Kapatsitatsioon muudab spermid viljastamisvõimeliseks. Kapatsitatsioonil spermid kaotavad ensüüme inhibeerivad ning membraane stabiliseerivad valgud ja süsivesikud. Spermi sisemus muutub aluselisemaks. Muutub ka spermi membraani lipiidne koostis ja pinnaretseptorite topograafia . Kapatsitatsioonil toimub kaaliumi ioonide väljumine, mis põhjustab membraanipotensiaali muutust. Kolesterooli eemaldamine plasmamembraanist stimuleerib ioonkanalite avanemist, mis võimaldavad Ca2+ ja karbonaadiioonide rakku sisenemise. Ca2+ ja HCO3 - ioonid aktiveerivad adenüültsüklaasi ning moodustub cAMP . cAMP kontsentratsiooni tõus põhjustab valkude fosforüleerumise.
Munarakku ümbritsevate barjääride läbimine (cumulus, zona pellucida, akrosomaalreaktsioon, membraanide sulandumine).
Kapatsitatsiooni läbinud sperm peab penetreerima cumuluse ja seostuma zona pellucidale enne akrosomaalreaktsiooni. Seostumist kontrollib ZP3 (hiires) ja seda äratundvad valgud. Sperm seostub ja siseneb külg ees Akrosomaalreaktsioonil lõhkeb akrosoom ja väljuvad hüdrolaasid. Nende abil lüüsib sperm zonasse augu ja membraanid saavad sulanduda. Spermi ja munaraku membraanide ühinemisel liiguvad munarakku spermi pronukleus, tsentriool ja vibur .
Polüspermia vältimine - aeglane blokk.
Kuna munarakuni jõuab ainult 200 spermi, pole kiiret blokaadi vaja. Aeglane blokaad toimub kortikaalreaktsiooni abil: kortikaalgraanulid vabastavad oma sisu perivitelliinruumi. Proteasoomid lõikavad vitellinkesta ja raku-membraani omavahel lahti, vahe suureneb ja tekib viljastumiskest, millest spermid läbi ei pääse.
4. Lõigustumine
Mis on lõigustumine?
Lõigustumine on jagunemine ilma kasvamiseta, mille eesmärgiks on tuuma-tsütoplasma suhte normaliseerimine ja organismi hulkraksuse taastamine.
Lõigustumisel rakutsükli regulatsioon (MPF-mitosis promoting factor ), kesk-blastula üleminek (mid-blastula transition) ja sügoodi genoomi aktivatsioon .
Lõigustumisel puuduvad G1 ja G2 faasid . Lõigustumise algust stimuleerib MPF, mille aktivatsiooni stimuleerib viljastamine. MPF tase muutub lõigustumise tsüklite ajal. M faasis on MPF tase kõrgeim ning S faasi ajal madalaim. Perioodilised muutused MPF tasemes kontrollivad tsükliliselt raku jagunemise protsessi. MPF koosneb kahest subühikust: tsükliin B ja tsükliin-sõltuvast-kinaasist (CDK1). Tsükliin B akumuleerub S faasis ja degradeeritakse peale M faasi läbimist, ta reguleerib CDK1 aktiivsust. CDK1 aktiveerib mitoosi, ta fosforüleerib erinevaid märklaudvalke, käivitab kromatiini kondenseerumise, tuumaümbrise depolariseerumise ja mitoosikäävi organiseerumise .
Kesk-blastula üleminek: Rakutsüklis on taas G1 ja G2 faasid, taastab normaalse rakutsükli kestuse. Kaob sünkroonsus, sest erinevad rakud sünteesivad erinevaid MPF regulaatoreid. Transkibeeritakse uusi mRNA-sid. Toimub karüokinees (mitootiline tuumade jagunemine) ja tsütokinees (mitootiline raku jagunemine)
Sügoodi genoomi aktivatsioon: munarakupoolsed mRNA-d degradeeritakse ja hakatakse transkribeerima sügoodi genoomi enda mRNA-sid.
Millest sõltub lõigustumise tüüp?
Lõigustumise tüüp sõltub rebu hulgast ja jaotusest tsütoplasmas. Rebu inhibeerib lõigustumist: vegetatiivsel poolusel on rebu rohkem, seega on seal ka lõigustumine aeglasem. Animaalsel poolusel, kus rebu on vähem, toimub lõigustumine kiiremini. Rebu hulk ja jaotus on liigiti erinev. Samuti mängivad rolli faktorid munaraku tsütoplasmas, mis mõjutavad mitoosikäävi formeerumist ja asendit.
Lõigustusmise tüübid, klassifikatsioon :
Mõisted- täielik e. holoblastiline, osaline e. meroblastiline lõigustumine ning nende alatüübid (radiaalne, bilateraalne, spiraalne , rotatsiooniline, diskoidaalne, superfitsiaalne), osata tuua näiteid loomariigist.
Tüüp/alatüüp
tulemus
lõigustumiseviis
Näited
Holoblastiline ehk täielik lõigustumine
Lõigustumisvagu läbib munarakku, vähe munarebu
Merisiilikud , imetajad ja teod
radiaalne lõigustumine
tsöloblastula
Lihtsaim, lõigustumistasapinnad risti, isoletsitaalne
Okasnahksed , amfiibid
spiraalne lõigustumine
stereoblastula
Isoletsitaalne (võrdselt rebu), mikro- ja makromeerid
limused
bilateraalne lõigustumine
Peegelpildis, isoletsitaalne
mantelloomad
rotatsiooniline lõigustumine
Õõnsuseta
Asünkroonne algusest peale,
Trofo- ja embrüoblastid
imetajad
Meroblastiline lõigustumine
Keskmine rebuhulk, lõigustumisevagu ei läbi munarakku
Putukad, kalad , reptiilid, linnud
diskoidaalne lõigustumine
blastotsööliga
lõigustub sügoodi rebuvaba osa,
hele- ja tumeväli, teloletsitaalne
Linnud (kana), reptiilid, kalad
superfitsiaalne ehk pindmine lõigustumine
ovaalne
Tsentroletsitaalne (rebu keskel),
esialgu jaguneb sügoodi tuum
Putukad (Drosophila melanogaster)
Blastulate tüübid (tuua näiteid).
1.Tsöloblastula ehk õõnesblastula: ühe- või mitmekihiline blastoderm, ruumikas blastotsööl . Konn, meritäht , merisiilik.
2.Stereoblastula ehk umbblastula: siseõõs on rudimenteerunud. Kärssussid, lameussid , rõngussid, molluskid , putukad.
3.Plaakula: blastula on lamenenud liistakuks. Väheharjasussid , mantelloomad.
4. Blastotsüst : imetajatel (toimub rakkude divergents , õõnsuse teke ei ole võrreldav tüüpilistel blastulatel toimuvaga).
5.Diskoblastula ehk ketasblastula: lõigustumisel tekib animaalsel poolusel iduketas ehk blastodisk. Linnud, roomajad , luukalad, siugkonnalised, skorpionid, haid , raid.
6.Periblastula ehk ümbrisblastula: blastotsööl puudub, on asendunud rebuga. Enamik putukaid.
Täpsemalt:

Kirjelda lõigustumist äädikakärbsel (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on tegu)

• Süntsüütium, süntsütiaalne ja rakuline blastoderm, energiidid, polaarrakud
  

Äädikakärbsel on omane meroblastilise lõigustumise alatüüp superfitsiaalne ehk pindmine lõigustumine, seda iseloomustab tsentroletsitaalsus (rebu paikneb keskel). Esmalt jaguneb sügoodi tuum 256 tuumani. Seejärel liiguvad tuumad perifeeriasse, moodustavad seal ilma rakkude vaheseinteta süntsütiaalse blastodermi. Need rakud, mis rändasid posterioorsele poolusele, moodustavad kohe enda ümber membraanid ja neist saavad alguse sugurakud (polaarrakud). Sügoodi keskel on mikrotorukeste ja mikrofilamentide rikkast tsütoplasmast ümbritsetud tuumad, mida koos ümbritseva tsütoplasmaga nimetatakse energiidideks. Rakkude vaheseinad formeeruvad ühtseks blastodermiks alles 14.rakutsüklil, sellega algab asünkroonne lõigustumine.

Kirjelda lõigustumist konnal (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on tegu)

• Hall sirp , kortikaalne rotatsioon , mikromeerid, makromeerid; blastotsööl, moorula, blastula, kesk-blastula transitsioon
  

Konnal on holoblastiline radiaalne lõigustumine. Muna sisaldab keskmisel hulgal rebu ja vegetatiivse pooluse lõigustumine jääb maha animaalse pooluse lõigustumisest. Vegetatiivse pooluse rakud on seega suuremad, neid kutsutakse makromeerideks ja animaalse pooluse rakud, mis on väiksemad, on mikromeerid. 16-64 rakust koosnevat embrüot nimetatakse moorulaks ehk kobarlooteks. 128-raku staadiumit nimetatakse blastulaks, sest siis on blastotsööl hästi ilmne. Blastotsööl võimaldab rakkude migratsiooni gastrulatsioonis ja aitab vältida enneaegset ülemise/alumise rakukihi kokkupuudet. Kortikaalsel rotatsioonil (kortikaalne tsütoplasma roteerub sisemise tsütoplasma suhtes 30 kraadi) pannakse paika dorso- ventraalne telg . Halli sirbi piirkonnast algab gastrulatsioon. Kesk-blastula transitsooni (ülemineku) käigus aktiveeritakse embrüo genoom, eri blastomeerides transkribeeritakse eri geene, rakutsüklis taastuvad G1 ja G2 faasid.

Kirjelda lõigustumist kanal (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on tegu)

• Heleväli, tumeväli, blastoderm, epiblast, subgerminaalne õõs , marginaaltsoon
  

Kanal on meroblastiline diskoidaalne lõigustumine. Muna sisaldab väga suurel hulgal rebu. Lõigustub vaid sügoodi rebuvaba osa, sellest kujuneb iduketas ehk blastodisk ehk blastoderm. Blastodiski ja rebu vahele moodustub subgerminaalne õõs. Selle kohal kumab iduketas läbi ja nii nimetatakse seda area pellucida-ks (heleväli). Ülejäänud osas on iduketas liibunud tihedalt rebule ja seda nimetatakse area opaca-ks (tumeväli). Iduketta pealmine osa on epiblast. Osa epiblasti rakke langeb subgerminaalsesse õõnde ja moodustavad primaarse hüpoblasti (neist saavad esmased sugurakud). Tume ja helevälja piirialal on marginaalrakkude tsoon.

Kirjelda lõigustumist inimesel/hiirel (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on tegu)

• Kompakteerumine, moorula, blastotsüst, blastotsööl. Totipotentsus, pluripotentsus. Trofoblasti ja ICM-sisemine rakumassi teke ja mis neist saab. Blastotsüsti koorumine ja implantatsioon. Identsete kaksikute teke.
  

Inimestel on holoblastiline rotatsiooniline lõigustumine. Rebuhulk on väga väike. Lõigustumine on aeglane ja asünkroonne algusest peale ehk üks tütarrakk lõigustub aeglasemalt kui teine. Kuni 8-raku staadiumini on blastomeerid hõredalt ning totipotentsed – suudavad areneda nii trofoblastiks kui embrüoblastiks, seejärel liibuvad rakud tugevasti üksteise vastu - toimub embrüo tihendamine e kompakteerumine. Kompakteerumise järgselt on rakud kahe populatsiooni vahel jagunenud: trofoblast (millest arenevad lootevälised organid ja koed , mis stabiliseerivad loote üsasisesest arenemist, näiteks koorion) ja embrüoblast ehk ICM -sisemine rakkude mass, sellest areneb loode, on pluripotentsed – suudavad diferentseeruda kõikideks primaarseteks lootelehtedes. Zona pellucida oli tähtis viljastamisel, aga ta segab blastotsüsti munajuhasse implanteerumist. Koorumiseks blastotsüst lüüsib trofoblastist sekreteeritud trüpsiinilaadste proteaaside abil augu zona pellucidasse ja roomab läbi selle välja. Implantatsioonil seostub kestast koorunud blastotsüst emaka endomeetriumi ekstratsellulaarse maatriksiga.
Identsete kaksikute tekeks jaguneb üks embrüo kaheks. Mida varasemas embrüoeas jagunemine toimub, seda ohutum (väiksem risk Siiami kaksikute tekkeks).
5. Gastrulatsioon
Lootelehed ja nende derivaadid ( ektoderm , mesoderm , endoderm ).
Ektoderm moodustab embrüo välimise kihi. Sellest tekib naha epidermis ja tsentraalne närvisüsteem (aju, närvid). Mesoderm on embrüo keskmine kiht, asub ektodermi ja endodermi vahel. Sellest arenevad veri , süda, neerud , gonaadid , luud , lihased ja ühendavad koed. Endoderm on kõige sisemine kiht. Sellest arenevad seedeelundkonna epiteel ja ta osaleb ka organite moodustamises (sh kopsud ).
Morfogeneetilised liikumised gastrulatsioonis (involutsioon, ingressioon, delaminatsioon, epiboolia, invaginatsioon) - osata tuua ka vastavate liikumiste näiteid erinevate mudelorganismide arengust
Invaginatsioon ehk sissesopistumine: rakkude sissesopistumine embrüo sisemusse . Vegetatiivse pooluse rakud sopistuvad ühtse kihina blastula sisemusse ning moodustavad ürgsoole ehk arhenteroni. Nt merisiiliku arhenteroni teke vegetaalplaadi invaginatsiooni teel, amfiibi blastopoori teke pudelrakkude invaginatsioonil.
Involutsioon ehk sisserullumine: rakkude sisserullumine blastulasse mööda välimiste rakkude sisepinda. Nt kahepaiksete mesodermi teke, marginaaltsooni rakud rulluvad mööda animaalsete rakkude sisepinda embrüo sisemusse.
Ingressioon ehk sisseastumine : üksikud rakud migreeruvad embrüo sisse. Osad rakud muudavad oma morfoloogiat ja sisenevad üksikult blastotsööli. Nt merisiiliku mesodermi teke, Drosophila neuroblastide teke, lindudel ja imetajatel ürgjutist mesodermi ja endodermi teke.
Delaminatsioon ehk lõhastumine: ühe rakukihi lõhastumine või migratsioon kaheks kihiks. Nt imetajate ja lindude hüpoblasti/ primitiivse endodermi teke.
Epiboolia ehk kattumine: kui rakukiht katab teise rakukihi. Väiksemad rakud (mikromeerid) liiguvad üle suuremate (makromeerid) ja katavad need. Rakud liiguvad mitmekesi, mitte üksikult ja toimub embrüo sügavamate kihtide kinni ehitamine. Nt ektodermi teke kahepaiksetel , okasnahksetel ja mantelloomadel.
Täpsemalt:

Kirjelda konna gastrulatsiooni

• Hall sirp/marginaaltsoon, pudelrakud/invaginatsioon, vegetaalne rotatsioon/IMZ (involueeruv marginaaltsoon), blastopoori (üla, ala, külghuul)- millised struktuurid läbi nende tekivad, arhenteroni teke/involutsioon, ektodermi teke/epiboolia, rebukork
  

Konnal algab gastrulatsioon halli sirbi piirkonnast. Seal hakkavad moodustuma pudelrakud ning invaginatsioonil moodustatakse embrüo pinnal blastopoori ülahuul (ehk dorsaalne huul). Seejärel toimub sisemiste marginaalrakkude involutsioon, nad roomavad mööda blastotsööli lage blastotsööli sisemusse ning veavad enda järel ülejäänud arhenteroni, välimised marginaalrakud jäävad arhenteroni voodriks. Embrüo vastaspoolel toimub samal ajal animaalsete rakkude epiboolia, nad katavad vegetatiivse pooluse reburikkad rakud. Blastopoor suletakse vegetatiivsetest rakkudest rebukorgiga, mis jääb embrüost välja.
2 tundi enne pudelrakkude teket toimub vegetaalne rotatsioon - morfogeneetiline sisemine rakkude ümberpaigutumine. Selle käigus paigutuvad blastopoori ülehuule juurde rakud, mis osalevad marginaalrakkude involutsioonis.
Blastopoori külg- ja alahuulest tekivad mesodermi alaliigid (süda,neerud, luud, jt). Blastopoori ülahuulest tekib notokord ja somiitide mesoderm.

Kirjelda linnu gastrulatsiooni

• Hüpoblasti formeerumine (primaarne ja sekundaarne hüpoblast , hüpoblasti funktsioon). Ürgjuti teke ja funktsioon (Kolleri sirp, Henseni sõlm, ürgjutt(pea, keskosa, sabaosa – millised struktuurid tekivad läbi nende piirkondade), ürgvagu, mesodermi-endodermi rakkude teke epiblastist). Germinatiivsirp. Ekstra -embrüonaalsed koed.
  

Subgerminaalsesse õõnde langenud rakud moodustavad primaarse hüpoblasti. Iduketta ühes otsas on epiblasti all Kolleri sirp, need rakud levivad lainena epiblasti ja rebu vahel ning kaasavad endasse primaarse hüpoblasti, moodustub sekundaarne hüpoblast (selle teke on ürgjuti tekkeks vajalik). Epiblasti ja hüpoblasti vahele jääb blastotsööl. Kolleri sirbist saab alguse ürgjutt, mis paneb paika organismi teljed – dorsoventraalse, anterioposterioorse, vasak-parema (Kolleri sirbi juures paikneb sabaosa ning eespool on peaosa). Valminud ürgjuti kaudu algab epiblasti rakkude liikumine blastotsööli, tekib vagu ürgjuti keskel – ürgvagu. Ürgvao kaudu toimub epiblasti rakkude migratsioon embrüo sisemusse, kus nad moodustavad organismi enda koed ja organid. Ürgjuti eesmine osa on laienenud ürgsõlmeks ehk Henseni sõlmeks. Rakud migreeruvad läbi ürgjuti anterioorse osa ja langevad alla blastotsööli, seal nad moodustavad endodermi, pea mesodermi, notokordi. Ürgjuti posterioorset osa läbivad migreeruvad rakud moodustavad enamuse mesodermaalsest koest. Henseni sõlmest (anterioorne(pea) ürgjuti osa) areneb kordamesoderm, somiitide mesodermi mediaalne osa, notokord. Ürgjuti keskosast areneb süda, neerud, lateraalne osa somiitidest. Ürgjuti posterioorse (saba) osa rakud moodustavad külgplaadi mesodermi, ekstra-embrüonaalse mesodermi. Ürgvao lähedal olevad epiblast rakud moodustavad neuraalplaadi, kaugemal paiknevad epiblasti rakud aga epidermise . Henseni sõlme ette tekib mesodermist peajätke, millest areneb eesaju ja keskaju . Läbi ürgvao migreerunud ja endodermiks saanud epiblasti rakud laienevad ja lükkavad hüpoblasti rakud helevälja anterioorsesse ossa , seal nad moodustavad germinatiivsirbi. Epiblasti rakud annavad pärast sise- ja kesklehe eraldumist ektodermi, see liigub epiboolia abil tumevälja piirkonnas üle rakuvälise rebu. Tumevälja välimised äärerakud kasutavad liikumiseks rebukesta sisepinda ja veavad enda järel ülejäänud ekstraembrüonaalse meso - ja ektodermi. Ekstraembrüonaalne meso- ja ektroderm kasvavad embrüo kohal kahe kurruna kokku. Välimisest lestmest saab serooskest ehk koorion ja sisemisest lestmest vesikest ehk amnion . Ekstraembüonaalsed koed on amnion ehk vesikest, koorion, rebukott , allantois ehk kusekott .

Kirjelda imetaja gastrulatsiooni ( hiir ja inimene)

• Inimene: epiblasti/hüpoblasti formeerumine. Tsütotrofoblast, süntsiotrofoblast. Platsenta teke, ehitus ja funktsioon. Ekstra-embrüonaalsed koed (lootekestad) - koorion, amnion, rebukott, allantois. Ürgjutt, ürgsõlm, endo - ja mesodermi ingressioon läbi ürgjuti, epiteliaal-mesenhümaalne üleminek (EMT). Anterioorse (eesmise) – posterioorse (tagumise) kehatelje kujunemine ( hiire näitel): DVE/AVE vs. ürgjutt. Vasak-parem kehatelje kujunemine ja sõlme roll selles.
  

Lõigustumise lõpuks on moodustunud välimine trofoblast ja sisemine embrüoblast (sisemine rakumass). Embrüoblastist eraldub ühekihiline hüpoblast õõnsuse poolel. Peale hüpoblasti eraldumist jääb sisemisest rakumassist alles epiblast, selle sisse moodustub amnioniõõs. Hüpoblasti rakkudest saadakse ekstraembüonaalne endoderm, mis moodustab rebukoti. Amnioni ektoderm liitub ekstraembrüonaalse mesodermiga ja annab imetaja esimese lootekesta – amnioni. Pärast amnioni ektodermi eraldumist epiblastist jääb vastu hüpoblasti embrüoepiblast, millest arenevad embrüo ektoderm ja ürgjutt. Ürgjutist arenevad embrüo endoderm ja mesoderm, millest arenavad omakorda embüo mesoderm ja ekstraembrüonaalne mesoderm. Embrüo epiblast ja temaga kokkupuutuv hüpoblast on imetaja iduketas ehk idukilp. Epiblastist kujuneb ürgjutt Henseni sõlmega (ürgsõlm), mille läbi ingresseeruvad meso- ja endodermi rakud. Allantois saadakse embrüoblastist, ta hoiustab uriini ühendeid, samuti aitab vahendada gaasivahetust. Implantatsioonil vohab trofoblast embrüoblastipoolsel küljel ja moodustab süntsütiaalse (tuumade jagunemisele ei järgne tsütokineesi) hatustiku – süntsütiotrofoblasti. See sekreteerib hürdolaase emararakkude ja veresoonte lammutamiseks (need aitavad emakaseina implanteeruda). Ülejäänud trofoblast säilitab põiekese seinas ühekihilisena rakulise ehituse ja kannab nimetust tsütotrofoblast. Koorion on loote panus plantsenta moodustamisse. Ta toodab ka hormoone, mis ei lase ema organismil embrüot eemale tõugata ( endokriin ja immuunorgan). Samuti stimuleerib see emakaseinu moodustama emapoolse osa platsentast – detsiidua. Allantois, rebukott ja amnion saadakse enamasti embrüoblasti rakkudest. Platsenta kaudu saab embrüo emalt hapniku ja toitaineid, samuti saab ta vabaneda jääkainetest. EMT (epiteliaal-mesenhümaalne üleminek) on epiblasti rakkude läbiminek ürgjutist, neist saavad nii mesodermi rakud (ka mesenhümaalne kude).
Hilises blastotsüsti staadiumis paikeb epiblasti peal primitiivne endoderm, selle hulgas on distaalse vistseraalse endodermi (DVE) rakke, millest kujunevad A-P telje väljakujunemisega anterioorse vistseraalse endodermi (AVE) rakud. Posterioorsele poolele tekib ürgjutt. AVE paikneb tulevases anterioorses piirkonnas, sekreteerib ürgjuti toodetule antagonistlike signaalmolekule, mis koos epiblastiga juhivad peapoolset embrüo arengut. Ürgjutt paikneb embrüo posterioorses piirkonnas (vastu AVE) ja ekspresseerib Nodal, Wnt3, Brachyury, Fgf8. Vasak-parem kehatelje kujunemiseks sõlme rakud produtseerivad posterioorsele-ventraalsele pinnale spetsiifilised ripsmed , mille päripäeva toimuv kooniline rotatsioon tekitab vasakule poole suunatud vedeliku voolu sõlme õõnsuses. Vasakpoolne vedeliku vool transpordib NVP sõlme vasakusse poolde, kus nad fragmenteeruvad ja väljutavad oma sisu sõlme vasakusse poolde. Vasakus pooles toimub Ca2+ ioonide tõus, mis käivitab vasaku poole arengu eest vastutavate geenide aktivatsiooni (nt Nodal, Pitx2).
6. Soo määramine

• Primaarse ja sekundaarse soo determinatsiooni mõiste, erinevused, toimumise eeldused
  

Primaarne soo determinatsioon on gonaadide areng, kas moodustub testis või munasarjad. Selline determinatsioon on kromosomaalne ning ei sõltu keskkonnast. Imetajatel algab testise ja munasarja areng samast eellasvormist – bipotentsiaalsest gonaadist. Y-kromosoom kannab testise formatsiooniks vajalikku faktorit , mis muudab bipotentsiaalse gonaadi testiseks (isegi siis kui X-kromosoome on rohkem kui normaalselt, piisab ühest Y-kromosoomist, et areneks testis). Kui Y-kromosoomi ei ole, siis arenevad munasarjad. Sekundaarne soo determinatsioon on väliste sugutunnuste areng testistes või munasarjas toodetud hormoonide mõjul. Meestel arenevad peenis , munandid, seemnetorukesed, eesnääre . Naistel arenevad vagiina , kliitor , häbememokad, emakakael, munajuhad , piimanäärmed ( rinnad ). Välised tunnused, mis sugude vahel erinevad, võivad olla ka kehasuurus, häälepaelte ehitus, lihaseline ehitus.

• Wolffi ja Mülleri juha derivaadid
  

Mehe puhul Wolffi juha areneb, Mülleri juha degenereerub. Wolffi juhast arenevad munandimanus, seemnepõieke ja seemnejuha . Mülleri juhast arenevad munajuhad, vagiina ülaosa , emakas ja emakakael.

• Sekundaarsed emas- ja isassuguorganid
  

Sekundaarsed emassuguorganid : emakakael, emakas, munajuhad, vagiina, kliitor, häbmemokad, piimanäärmed. Sekundaarsed isassuguorganid: peenis, skrootum ( munandikott ), munandimanus, seemnejuha, seemnepõiekesed, eesnääre.

• Emassuguhormoonid/isassuguhormoonid, nende roll sekundaarse soo väljakujunemisel
  

Isassuguhormoonideks on testosteroon, dihüdrotestosteroon ja anti-Mülleri juha hormoon . Testosterooni abil arenevad sisemised isassuguorganid, dihüdro-testosterooni abil välised ja anti-Mülleri juha hormoon inhibeerib Mülleri juha arengut. Emassuguhormooniks on östrogeen, mille mõjul arenevad kliitor ja häbememokad. Östrogeen indutseerib Mülleri juha diferentseerumise sisemisteks emassuguorganiteks.

• Dihüdrotestosterooni roll sekundaarsel soo determinatsioonil
  

Dihüdrotestosteroon vastutab peenise, munandikoti ja eesnäärme morfogeneesi eest.

• Bipotentsiaalse gonaadi teke imetajal
  

Seksuaalselt diferentseerumata gonaadi (bipotentsiaalne) alge hakkab arenema mesonefrose piirkonnas. Mesonefrose kõrval paikneva tsöloomi seina epiteel pakseneb – tekib genitaalvall. Inimese lootel ilmub bipotentsiaalse gonaadialge 4. arengunädalal. Gonaadialge jääb seksuaalselt indiferentseks 6.arengunädalani, mil tulevased sugurakud migreeruvad rebukotist genitaalvalli. Nii emaste kui isaste gonaadid lahknevad ühisest eellasest - bipotentsiaalsest gonaadist.

• Isasgonaadi e. testiste areng (tulevaste sugurakkude paiknemine gonaadi alges, Sertoli ja Leydigi rakkude diferentseerumine , AMH, testosteroon)
  

Inimestel on Y-kromosoomi lühikeses õlas Sry-geen, mis vastutab testise formatsiooni eest. Sox9 geen indutseerib testise arengut. Esmased sugurakud migreeruvad gonaadidesse 6.arengunädala jooksul. Kui organism on XY fenotüübiga, siis 8.arengunädalal diferentseeruvad somaatilised rakud gonaadides Sertoli rakkudeks. 8.arengunädala jooksul arenevad Sertoli rakud ümbritsevad gonaadidesse saabuvad sugurakud ning organiseerivad endid testise juhadeks. Sertoli rakud toodavad AMFi ( surub alla Mülleri juha arengu) ning hiljem toetab spermi arengut (spermatogenees). Loote arengu jooksul interstitsiaalne mesenhüüm (testises) diferentseerub Leydigi rakkudeks, mis toodavad testosterooni. AMF (anti-Mülleri faktor) põhjustab Mülleri juha taandarengu ning testosterooni mõjul Wolffi juha diferentseerub sisemisteks isassuguorganiteks.

• Emasgonaadi e. munasarjade areng (tulevaste sugurakkude paiknemine gonaadi alges, granulooskihi ja teeka rakkude diferentseerumine, folliikuli moodustumine)
  

Emasgonaadi pinnaepiteelis arenevad kortikaalsed väädid. Emastel paiknevad sugurakud gonaadide juures, suguorgani somaatiliste rakkudega vaheldumisi . Idurakud (tulevased munarakud) koonduvad gonaadi perifeersesse ossa, ümbritsetakse kortikaalsete epiteeliväätidega, mis arenevad folliikuliepiteeliks. Folliikuliepiteel muutub mitmekihiliseks – tekib granulooskiht ja teekarakud. Teeka-ja granulooskihi rakud ümbritsevad idurakku ning moodustavad munaraku folliikuli, mis toodab steroidhormoone. Iga folliikul sisaldab ühte sugurakku – oogooni.

• Peamised geneetilised faktorid primaarsel soo determinatsioonil (emassoo arengurada indutseerivad faktorid, isassugu määravad faktorid)
  

Emassoo geneetilised faktorid on R-spondin1, β-kateniin ja Wnt4. Wnt4 represseerib isasgonaadi tunnuste arengut emasgonaadides. Wnt4 ja Rspo1(R-spondin1) toimivad β-kateniini produktsiooni tagamiseks. β-kateniin blokeerib Sox9 sünteesi, aktiveerib Rspo1 ja Wnt4 (positiivne tagasiside) ning indutseerib munasarjade arengurada.
Isassoo geneetilised faktorid on Sry-geen (Y-kromosoomil) ja SOX9 (autosomaalne geen). Sry sunnib areneva embrüo isaseks kujunema. Sox9 blokeerib β-kateniini, aktiveerib AMH ekspressiooni ja indutseeirb testise arengut.

• Soolise diferentseerumise häired, põhjused, mõned näited
  

Soolise difernetseerumise häired võivad olla põhjustatud kromosomaalsetest muutustest, geenmutatsioonidest või välistest mõjuritest. Häired võivad põhjustada hermafrodismi(interseks) või pseudohermafrodismi. Hermafrodismi korral omavad nii nais -kui meessuguorganite kudesid, see tuleneb imetajatel primaarse soo determinatsiooni häiretest (nt Y-kromosoomi translokatsioon X-kromosoomi). Pseudohermafrodismi korral sekundaarsed sootunnused ei ühti gonaaditüübiga, see tuleneb sekundaarse soo determinatsiooni häiretest.
Näited: Klinefelteri sündroom : 47, XXY (Sry geen X kromosoomis; meessoo tunnused, aga naiselik kehaehitus ja kehv karvakasv), Turneri sündroom 45,X0 ( steriilsed naised), testikulaarne feminism (pseudohermafrodism - primaarsed meessuguorganid sekundaarsete naissugutunnustega, puudub testosterooni retseptor), Swyeri sündroom: 46,XY ( naissoo tunnused, ei tooda munarakke), naissoo pseudohermafrodism (primaarsed naissuguorganid sekundaarsete mehe sootunnustega, androgeenide üleproduktsioon munasarja või neerupealiste poolt).

• Aju soolised erinevused, aju maskuliniseerumist määravad tegurid
  

Aju on suuteline vastama gonaadide poolt sünteesitud steroidhormoonidele, seega sooline identiteet , seksuaalne orientatsioon , risk neuropsühhiaatrilistele häiretele on programmeeritud meie ajus juba varase arengu käigus. Soolised erinevused ajus võivad ilmneda juba enne suguhormoonide produktsiooni algust. Struktuursed erinevused hüpotaalamuses ning teistes ajupiirkondades on seotud soolise identiteedi ja/või seksuaalse orientatsiooniga. Testosterooni muutumine estradiooliks põhjustab aju maskuliniseerumist.
7. Endoderm

• Endoderm varajases arengus
  

Primitiivne endoderm

Parietaalne endoderm

Vistseraalne endoderm (k.a DVE ja AVE roll embrüo arengus)

Definitiivne endoderm
Endoderm on vajalik mitmete mesodermaalsete organite arengu induktsiooniks ning ka ürgsoole tekkeks.
Primitiivne endoderm avaldub hilises blastotsüstieas, see paikneb trofoektodermi all, aga epiblasti peal. Primitiivsest endodermist pärineb parietaalne ja vistseraalne endoderm ning neist moodustub hiljem rebukott.
Parietaalne endoderm moodustub primitiivsest endodermist vahetult peale implanteerumist emakasse, ta interakteerub trofoblasti gigantrakkudega. Nad migreeruvad mööda trofoektodermi sisemist pinda ja moodustavad koos trofoblasti gigantrakkudega parietaalse rebukoti.
Vistseraalne endoderm moodustub primitiivsest endodermist vahetult peale implanteerumist emakasse, ta moodustab blastotsööli sisevooderduse ning epiteliaalse koe epiblasti ja pinnale ekstraembrüonaalse ektodermi. Koos parietaalse endodermiga vahendab ta toitainete ja jääkide vahetust arenevas embrüos. Samuti on vistseraalne endoderm tähtis signalisatsioonikeskus areneva embrüo edasises arengus. Vistseraalne endoderm jaguneb veel embrüo distaalses osas distaalseks vistseraalseks endodermiks (DVE) ning sellele järgneb DVE rakkude ümberpaigutumine anterioorsesse poolde anterioorse vistseraalse endodermi (AVE) formeerumisega. Algul paikneb vistseraalne endoderm areneva loote distaalsesse ossa, seejärel anterioorsesse ossa. AVE on embrüo signaliseerimise keskus, see on vajalik anterioposterioorse telje moodustamiseks ja embrüo anterioorsete struktuuride moodustamiseks.
Definitiivne endoderm: selle all mõeldakse embüo kõige sisemist lootelehte. See pärineb epiblastist. Ilmub peale gastrulatsiooni algust ürgjutist anterioorse lõiguna. Moodustuv endodermi kiht suureneb anterioorselt ja lateraalselt. Definitiivne endoderm pärineb epiblastist ja moodustab endodermi kihi embrüos.

• Ürgsool (ees-, kesk- ja tagasool; oraalplaat, Rathke tasku )
  

Peale gastrulatsiooni formeerub endodermist ürgsool (inimesel 16.arengupäeval). Edasi toimub ürgsoole regionaliseerumine D-V (dorso-ventraalsel) ja A-P ( anterio -posterioorsel) teljel . Jaotub eessoole, kesksoole ja tagasoole piirkonnaks . Inimesel on kesksool ühenduses rebukotiga (inimesel 18.arengupäeval). Eessoole eesmine ots on blokeeritud ektodermaalse plaadiga – oraalplaadiga. See lõhkeb suuava tekkimiseks (inimesel 22.arengupäev). Oraalplaadi ektoderm on otseses kontaktis neuraalse ektodermiga. Need kaks ektodermi interakteeruvad omavahel moodustades Rathke tasku, millest areneb hüpofüüsi näärmeline osa (inimesel 28.arengupäev). Ürgsoolest areneb seedeelundkond ja hingamiselundkond

• Neel (neelutaskud ja mis neist areneb)
  

Neel järgneb suuõõnele. Neelu endodermaalne osa on neelutaskud (imetajatel on neid 4 paari). Esimesest paarist lõpustaskutest kujunevad kuulmetõrved, teine paar lõpustaskuid kasvab kinni, täitub lümfaatilise koega ja moodustab kurgumandlid . Kolmanda ja neljanda lõpustasku dorsaalsed osad arenevad tüümuseks ja ventraalsed osad neljaks kõrvalkilpnäärme sagaraks. Viimased liituvad kilpnäärmega, mille alge sopistub välja kolmanda ja neljanda neelutasku paari vahel. Neelutaskud paiknevad neelukaarte vahel, 1.paar neelutaskuid paikneb organismis kõige anterioossemalt.

• Seedekulgla areng
  

Seedekulgla osad on söögitoru, magu , peensool, jämesool . Endoderm moodustab seedekulgla sisevoodri. Splanhilisest mesodermist pärinevad lihased soolte ümber. Sool lõpeb esialgu endodermaalses kloaagis. Kui kloaak jaguneb põieks ja rektaalseks piirkonnaks, siis sool ühineb rektaalse osaga. Tekib sopistis, mis puutub kokku pinnaektodermiga, mida eraldab kloaagi membraan , mis lõpuks puruneb – tekib anus.
Seedekulgla kujuneb endodermi ja mesodermi vastastikusel signalisatsioonil. Mesodermist tulenevad signaalid omakorda määratlevad erinevate soole osade piirid. Piiride määratlemisele järgneb soole ja tema derivaatide diferentseerumine.

• Maksa ja sapipõie ning pankrease areng
  

Eessoole piirkond spetsialiseerub hepaatiliseks endodermiks. Hepaatilisest endodermist pärinevad hepatoblastid (eellasrakud) moodustavad väljakasvu – maksapunga. Maksapunga epiteel hakkab harunema vastusena mesenhüümist tulenevatele signaalidele (FGF, BMP, Wnt, HGF). Hepatoblastid on bipotentsiaalsed. Eessoolest kaugemal asuvad rakud kujunevad hepatotsüütideks (maksarakud). Eessoole lähedased hepatoblastid kujunevad sapijuha/põie epiteeliks, nendest areneb sapisüsteem. Mesenhüüm indutseerib kahe pankrease punga kujunemist - dorsaalne ja ventraalne pung . Ventraalne pankrease pung indutseeritakse ventraalse eessoole osast, mida mõjutab madal FGF signaal (pärineb südamest). Dorsaalse pankrease punga areng vajab retinoolhappe olemasolu, lisaks signaale seljakeelikust ja dorsaalaordist. Eksokriinse pankrease arenguks vajalik Wnt signaalirada, endokriinse osa kujunemiseks vajalik Notch -Delta signaalirada. Dorsaalne ja ventraalne osa kasvavad lõpuks kokku. Inimesel säilib vaid ventraalne pankrease juha, mis viib seedeensüüme soolestikku.

• Kopsude areng
  

Hingamiselundkond areneb ürgsoolest vastusena südamest tulenevale FGF signaalile. Neelus tekib larüngotrahheaalne vagu, mis pikeneb ventraalselt. Vagu jaguneb kaheks haruks, millest arenevad bronhid ja kopsud. Oluline on endodermaalse epiteeli ja mesenhüümi vastastikune signalisatsioon. Endoderm vooderdab hingetoru , bronhid ja kopsualveoolid . Kopsud on embrüonaalses arengus viimasena diferentseeruvad organid.
8. Jäseme areng

• Jäsemeväli kui morfogeenne väli
  

Jäsemeväli on piirkond, kuhu on koondunud rakud, mis on võimelised jäset moodustama. Sabakonnalistel on jäseme morfogeneetiline väli somiitide naabruses pronefrose kohal. Vaba jäseme esmaseks allikaks on jäseme morfogeneetilise välja tsentraalne osa, aga selle eemaldamisel on ikkagi võimalik jäseme taastumine väljaga külgnevate alade arvelt.

• Millised rakud on olulised jäsemepunga tekkeks?
  

Jäsemepunga moodustamisel osalevad mesenhüümi rakud lateraalplaadi mesodermi somaatilisest kihist (jäseme skeleti eelrakud ) ja somiitidest (lihaste eelrakud). Vajalikud on ka neuraalhari ja neuraaltoru.
Maismaaselgroogsetel on 4 jäsemepunga, mis asetsevad alati vastakuti.

• Kuidas Hox perekonna geenid mõjutavad jäseme arengut?
  

Hox geenid määravad anterioposterioorsel teljel koha, kuhu jäse tekib; eristavad mesenhüümi rakud kas stülopoodiks, seugopoodiks või autopoodiks ja määravad sõrmede asetuse . Jäsemepungade positsioon on määratud Hox geenide ekspressiooniga piki anterio-posterioorset telge. Esimesena aktiveerub Hox-geenide toimel jäseme tagumine osa. Erinevate Hox geenide avaldumine erinevates jäseme piirkondades määrab ära, mis jäseme osa tekib. Nt Hox9 vastutab rangluu arengu eest, Hox10 õlavarreluu , Hox11 küünarluu ja kodarluu , Hox 12 kämblaluu , Hox 13 sõrmede arengu eest. Sõrmede arengu eest vastutavad Hoxd-geenid, kusjuures geenide aktiivsus kasvab posterioorses suunas: pöidla piiirkonnas on aktiivne ainult Hoxd-9, nimetissõrme piirkonnas Hoxd-9 ja Hoxd-10 ning lõpuks posterioorseima ehk väikese sõrme piirkonnas on aktiivsed kõik viis Hoxd-geeni.

• Kuidas mõjutavad jäsemepunga teket ning jäseme arengut FGF8 ja FGF10?
  

FGF8 ja FGF10 on fibroblasti kasvufaktorid. FGF perekond reguleerib proksimaalse-distaalse telje (õlg-sõrmed) arengut. FGF10 indutseerib AERi arengut. Fgf8 stimuleerib mesenhüümi rakkude mitoosi ja seeläbi sunnib rakke Fgf10t edasi tootma . Seega Fgf8 ja Fgf10 on loonud positiivse tagasiside ringi. Teistega koostöös osalevad FGF-id esijäseme punga tekkes : Hox geenid panevad paika jäsemepunga asukoha anterioposterioorsel teljel ning on vajalikud retinoolhappe (RA) sünteesi alustamiseks. RA indutseerib Tbx transkriptsioonifaktorite sünteesi. Tbx valgud põhjustavad lateraalplaadi mesodermis (LPM) FGF10 sünteesi (mille ekspressiooni stabiliseerivad Wnt2b-esijäse; Wnt8c-tagajäse). FGF10 omakorda põhjustab FGF8 sünteesi (läbi Wnt3a) apikaalses ektodermaalses vallis (AER), mis positiivse tagasisidena indutseerib jällegi FGF10’t.
FGF-de hulk AER-is võib toetada või inhibeerida Shh tootmist ZPA poolt. Kui jäsemepung kasvab ja rohkem FGFsid toodetakse, toimub Shh inhibitsioon , mis omakorda vähendab FGFde taset ja lõpuks proksimaaldistaalne kasv lakkab.

• Apikaalse-ektodermaalse valli (AER) ning selle all paikneva mesenhüümi roll
  

AER rollideks on tagada lineaarne proksimaalne-distaalne (õlg-sõrmed) jäseme kasv (selleks hoiab AER all paiknevaid mesenhüümi rakke mitootilises prolifereerumis-järgus), säilitada anterioorse-posterioorse (pöial-väike sõrm) telje tekkimiseks vajalike faktorite ekspressioon ja määratleda dorsoventraalsed (käeselg- peopesa ) teljed. AER kujuneb alloleva mesenhüümi induktsiooni toimel. Interaktsioonid AERi ja selle all paikneva mesenhüümi vahel tagavad proksimaaldistaalse telje arengu ja jäsemepunga diferentseerumise. Mesenhüümi distaalse osa (PZ) aktiivsus pikendab jäsemepunga.
Manipulatsioonid AERi ja selle all paikneva mesenhüümiga põhjustavad topeltjäseme arengut (lisa-AER), jäseme arengu katkemist (AERi eemaldamine või muu mesenhüümi kasutamine), tagajäseme teket esijäseme kohale (tagajäseme mesenhüümi panemine ). Seega mesenhüümi rakud indutseerivad ja säilitavad AERi ning määravad jäsemetüübi, AER ise aga vastutab jäseme püsiva kasvu ja arengu eest.

• Proksimaal -distaalse telje areng ja peamised faktorid
  

Proksimaalsed struktuurid tekivad enne, sest distaalsete osade arenguks on vaja rohkem rakutsükleid läbinud rakke. Seega õlavarreluu areneb vähim jagunenud rakkudest ja sõrmelülid enim mitoose läbinud rakkudest. Peamisteks faktoriteks on AER koos oma alloleva mesenhüümi tsooniga ZP, retinoolhape, FGFid ja Wnt signaalid. Progresseeruv tsoon (PZ) , mis asub jäsemepunga mesenhüümi AER all, tagab jäsemepunga proksimaal-distaalse pikenemise prolifereeruva aktiivsuse kaudu. Jäseme proksimaal-distaalse telje kujunemist mõjutavad lateraalsest mesodermist pärinev RA (proksimaalse luu tüübi teke) ning AERist pärinevad FGF ja Wnt signaalid (distaalsete luude/kõhrede teke). Tõestus: luu/ kõhre tüüp muutus proksimaalsemaks, kui mesenhüümi rakke oli eelnevalt töödeldud RAga ning distaalsemaks, kui rakke oli töödeldud FGF või Wnt’ga. Seega FGF ja Wnti puhul ekspresseeritakse autopoodi markerit tugevamalt, stülopoodi marker on kahanenud.

• Anterio-posterioorse telje areng ja peamised faktorid
  

ZPA määrab anterio-posterioorse (pöial-väike sõrm) telje. Peamisteks faktoriteks on Shh, Gli3, Hox-id, BMP ja BMPi antagonist Noggin. Anterioposterioorne asümmeetria tuleneb sellest, et mesenhüümirakud jäsemepunga tagumises regioonis jagunevad kiiremini kui eespool. Protsessi kontrolivad Hox-geenid, mille perekonnad Hoxa ja Hoxd ekspresseeruvad alguses jäseme tagumises osas. ZPA-s ekspresseeritakse Sonic Hedgehog (Shh), mis vastutab sõrmede- varvaste tekke ja arvu eest. Sõrmedevaheline mesoderm, Shh, Gli3, BMP ja Hoxd-de perekond vastutavad sõrmede identiteedi (keskmine, väike, nimetissõrm jne) eest. Shh ekspressioon väljaspool ZPA’d põhjustab lisavarvaste teket (polüdaktüüliat). Shh puudumisel tekib ainult pöial, kui Shh ja Gli3 puudu, tekib palju identideedita sõrmi. BMP gradient võimaldab sõrmede erisuse, ka BMPi signaali pidurdamisel nt. Nogginiga puudub sõrmede identideedi teke. Faktorid ekspresseeruvad sõrmedevahelises mesodermis, mitte sõrmedes endas, seega sõrme identiteet määratakse sõrmedevahelises mesodermis. Hoxd geenide erinev ekspressioon määrab, milline sõrm parasjagu tekib. Mida rohkem Hoxd-sid ekspresseeritud, seda posterioorsem sõrm tekib: pöidla piiirkonnas on aktiivne ainult Hoxd-9, nimetissõrme piirkonnas Hoxd-9 ja Hoxd-10 ning lõpuks väikese sõrme piirkonnas on aktiivsed kõik viis Hoxd-geeni.

• Dorso-ventraalse telje areng ja peamised faktorid
  

Dorso-ventraalne (käeselg-peopesa) telg määratakse ektodermi poolt. Faktoridest on olulised Wnt7a ja BMP-id. Wnt7a, mis ekspresseerub dorsaalses ektodermis, aktiveerib Lim1-geeni dorsaalses mesenhüümi. Lim1 spetsifitseerib dorsaalsete rakkude diferentseerumise. Wnt7a puudus jäsemes põhjustab ventraalsete struktuuride tekke dorsaalsele poolele ja Lim1 puudus tekitab dorsaalsete poolte ventraliseerumise. Ventraalsel poolel ekspreseeitakse BMP 4 ja 7.

• Apoptoosi roll autopoodi kujunemisel
  

Apoptoos on vajalik sõrmede-varvaste ja liigeste arenguks. Teatud arengujärgul suunatakse sõrmede ja varvaste vahelised rakud apoptoosi – tagatakse sõrmede ja varvaste lahknemine. Apoptoos toimub nekrootilises tsoonis. Apoptoosi signaliseerivad BMP valgud (BMP2,4,7). BMP indutseerib apoptoosi, aga tema antagonistlik valk Gremlin just pidurdab apoptoosi. Seega näiteks kanal BMPi ekspressioon kõrge, Gremlini oma madal, pardil vastupidi.
9. Mesoderm

• Nimetage mesodermi liigid ning põhilised koe- ja organialged, mis nendest arenevad.
  

Mesodermi liik
Koe-ja organialge
Intermediaalne mesoderm
Neerud, gonaadid (kuse-ja suguelundkond )
Kordamesoderm
Notokord ( seljakeelik )
Paraksiaalne mesoderm
Pea, somiidid
Lateraalne mesoderm
Süda, (vere)ringesüsteem, kehaõõnsused

• Kordamesoderm ja tema roll selgroogsete arengus
  

Kordamesoderm moodustab korda e seljakeeliku, mis määrab kogu organismi anterioposterioorse telje. Kõrgematel selgroogsetel esineb embrüonaalses staadiumis, kus seljakeelik on tugiorgan. Hilisemas arengus lähevad kordamesodermi rakud selgroo vahediskide koosseisu. Lisaks on seljakeelik tähtis signalisatsioonikeskus.

• Mis on paraksiaalne mesoderm?
  

Paraksiaalne mesoderm on embrüonaalse mesodermi osa, mis asub kummalgi pool neuraaltoru ja seljakeelikut. Paraksiaalse mesodermi tagaosast arenevad somiidid ja peaosast näo sidekude ja muskulatuur.

• Somiitide areng ja derivaadid
  

Anterioposterioorsel teljel segmenteerunud paraksiaalset mesodermi nimetatakse somiidiks. Somiidid on tihedad mesenhümaalsete (embrüonaalne sidekude) rakkude kogumikud, mida ümbritseb täielikult või osaliselt epiteel. Somiitide moodustumist nimetatakse somitogeneesiks. Somitogeneesis toimuvad perioodiliselt protsessid: segmendi piiri teke (hairy1 ekspressioon vajalik), epitelialiseerumine (ephriin retseptor EphA4 ja ligand ephriin B2 vajalikud), spetsialiseerumine (vastutavad Hox geenid) ja diferentseerumine. Diferentseerumisel jaguneb somiit kolmeks osaks: sklerotoom (selgroo, roide kõhrete areng), müotoom (selja, roietevahelised ja keha eesmised lihased) ja dermamüotoom (skeletilihaste eellased, selja dermise rakud). Somiidi sklerotoom jaguneb veel ka eesmiseks (anterioorne) ja tagumiseks (posterioorne) osaks. Selline jagunemine on vajalik selgroolülide moodustumiseks ja perifeerse närvisüsteemi määratlemiseks – neuraalharja rakud ja motoorsed ja sensoorsed aksonid liiguvad ainult sklerotoomi anterioorsesse ossa.

• Selgroo moodustumine
  

Selgroolüli moodustamise alustamiseks indutseerib seljakeelik oma kõrvalolevaid mesenhüümi rakke, et need sekreteeriks epimorfiini, mis tõmbab ligi sklerotoomi rakke seljakeeliku ja neuraaltoru ümber. Seal hakkavad nad kondenseeruma ja diferentseeuvad kõhredeks. Enne selgroolüli tekkimist skleretoomi rakkudest toimub resegmenteerumine Resegmenteerumisel ühinevad eesmise somiidi tagumine osa ja tagumisest somiidi eesmine osa. Resegmenteerumine tagab lülisamba lateraalse liikuvuse . Resegmenteerumise tulemusel liiguvad eri segmentidest ühinenud sklerotoomi rakud seljakeeliku ümber. Segmendi kõhtmine osa moodustab selgroolüli keha, selgmine ja keskmine osa selgroolüli kaared (selgroolüli kaared moodustuvad ainult posterioorsest osast), mis ühinevad vastaspoole sama struktuuriga. Seljakeelik vastavalt luustub ja ühineb selgroolüli kehaga või jääb geeljaks ning jääb püsima vahediski koosseisu.

• Skeletiluude erinevad eellased
  

Skeleti luud pärinevad kolmest regioonist:
1.Somiidid – aksiaalskelett ( selgroog )
2.Lateraalplaadi mesoderm – jäsemete skelett
3.Kraniaalne neuraalhari – näokolju luud ja kõhred

• Kehalihaste päritolu ja üldine areng
  

Kõik keha skeletilihased pärinevad ( derma )müotoomist. Lihased kujunevad kahest müotoomi populatsioonist: epaksiaaselst müotoomist arenevad selgmised roietevahelised lihased ja selja lihased ning hüpaksiaalsest müotoomist arenevad ventro-lateraalse kehaseina (nt kõhulihased ) ja jäsemete lihased.
Lihaste moodustumise ehk müogeneesi etapid:
1. Müoblastid koonduvad (faktorid: fibronektiin-integriin)
2.Müoblastid joonduvad (membraani glükoproteiinid)
3.Rakud fuseeruvad (metalloproteinaas – meltriin ning Ca-ioonid)
4.Moodustub müotuubul ja toimub diferentseerumine (Il4)
4.Müotuubul moodustab ühtse lihaskiu
5. Lihaskiud koonduvad lihaskiudude kimpudeks

• Urogenitaalsüsteemi päritolu ja neerutüüpide vaheldumine embrüogeneesis
  

Urogenitaalsüsteem areneb vahelmisest mesodermist. Imetajate neeru areng toimub kolmes vahelduvas etapis: pronefrose, mesonefrose ja metanefrose staadium. Inimese embrüo 22. päeval moodustub vahelmisest mesodermist pronefriline neeru juha. Paralleelselt juha moodustumisega arenevad selle kõrvale ka pronefrilised torukesed (nefronid) ehk moodustub pronefros. Pronefors degenereerub varsti peale moodustumist. Neeru juha anterioorne osa ning pronefrilised torukesed taandarenevad, juha kaudaalne osa säilub ning annab aluse Wolffi ehk nefrilisele juhale. Wolffi juha indutseerib pronefrosest kaudaalselt uute torukeste moodustumise juha kõrval paiknevas mesenhüümis. Need torukesed diferentseeruvad nefroniteks ja nõnda tekib mesonefros ehk keskneer. Uute torukeste moodustumisega kaudaalses osas toimub samal ajal anterioorses osas mesonefriliste torukeste lagundamine. Osad mesonefrilised tuubulid säiluvad ning osalevad hiljem isaste suguteede arengus. Nefrilise juha jõudmisel kaudaalsesse piirkonda – metanefrilisse mesenhüümi – indutseeritakse kusejuha punga teke, millega algab metanefrose areng. Nefriline juha suubub kloaaki (imetajatel embrüonaalne struktuur). Kui Wolffi juha pikeneb metanefrilisse mesenhüümi, siis sealt tulevad signaalid indutseerivad Wolffi juha epiteeli välja sopistuma. Seda sopistist nimetatakse kusejuha pungaks. GDNF sekreteeritakse metanefrogeenses mesenhüümis ning ta indutseerib kusejuha punga sopistumist. GDNF ja Ret omavaheliste suhete tulemusena toimub kusejuha punga sopistumine ja edasine harunemine . Kusejuha punga tungimisel metanefrilisse mesenhüümi indutseerib pung seda kondenseeruma (koonduma) ning diferentseeruma täiskasvanud neeru nefroniteks. Kusejuha punga tippudes olevad Wnt9b ja Wnt6 indutseerivad mesenhüümi kondenseeruma. Wnt4 ja Lim1 on vajalikud, et agregaatidest moodustuks nefron . Kusejuha pung indutseerib tippude ümber kondenseerunud mesenhüümi epitelialiseeruma. Selle tulemusel kujunevad epiteliaalsed agregaadid – neerupõiekesed. Neerupõiekese rakud paljunevad ning hakkavad diferentseeruma, mille tulemusel neerukehake pikeneb ning moodustub koma-kujuline keha, mis omakorda pikeneb ja väändub, moodustades S- kujulise tuubuli (toru). S-kujulise keha epiteliaalsed rakud diferentseeruvad kapsli rakkudeks, podotsüütideks, proksimaalse ja distaalse tuubuli rakkudeks. Seda diferentseerumist mõjutavad endoteeli rakud, mis migreeruvad S-kujulise keha proksimaalsesse ossa. Samal ajal lagundatakse basaalmembraan S-kujulise keha ja kusejuha punga tipu vahel, mille tulemusel tekib nende kahe struktuuri vahel ühendus. Sellega tagatakse ühendus areneva glomeeruli ja kogumistorukeste vahel. Kusejuha punga harud moodustavad lõpuks kogumistorukeste süsteemi, mis viib uriini neeruvaagnasse ja kusepõide.

• Mis on kardiogeenne mesoderm?
  

Kardiogeenne mesoderm on kaela piirkonnas olev ala, kus paiknevad kaks gruppi südamerakke lateraalplaadi mesodermis. Kardiogeensest mesodermist tekib neurula staadiumis torujas organ, selle tekel alustab tööd süda. Kardiogeenne mesoderm on laiem, kui tegelik ala, millest süda tekib.

• Missugused rakuliigid diferentseeruvad kardiogeensetest eelasrakkudest?
  

Esmalt diferentseerub kardiogeenne mesoderm endokardi endoteeliks, kodade ja vatsakeste müotsüüdideks. Vatsakeste müotsüüdidest omakorda muutuvad osad Purkinje kiududeks ja endokardi endoteelis saab osast endokardiaalse padjandi rakud.

• Südame neuraalhari ja tema derivaadid
  

Südame neuraalhari paikneb pea ja kere neuraalharja vahel ning moodustab suurte arterite lihaselise seina ja kopsutüve septumi ( vaheseina ). Neuraalharja rakud arenevad melanotsüüdideks, neuroniteks, kõhreteks ja sidekoeks.

• Nimeta südame morfogeneesi põhietapid
  

1. Kardiogeense välja kujunemine presumptiivse kaela piirkonnas
2. Külgplaatide kardiogeense mesodermi lõhenemine (M-E): tekib somaatiline leste ja splanhniline leste
3. Endokardiaalse alge tekkimine
4. Vasaku ja parema südamepoole liitumine toruks AIP piirkonnas
5. Südametoru lingustumine (ing. looping)
6. Endokardiaalpadjandi tekkimine (E-M) neuraalharja ja endokardi rakkudest
7. Klappide ja vaheseinte teke ja areng
8. Erutusjuhtesüsteemi areng
9. Neljakambrilise südame areng

• Toruja südame teke ja cardia bifida
  

Torujas süda tekib lateraalplaadi mesodermist. Endokardium moodustab südame sisekihi, müokardium südamelihased ja epikardium katab lõpuks südame.
Cardia bifida puhul areneb kaks eraldi (funktsioneerivat) südant, kumbki ühele keha poolele. Cardia bifida tekib, kui mehhaaniliselt takistada sulandumist või lõigata läbi piki ventraalset keskjoont äsja kokku sulandunud torujas süda.

• Iseloomustage neljanädalase inimembrüo vereringet?
  

Inimembrüo saab oma toidu ja hapniku platsentast. Embrüol küll on vitelliinveenidega (toovad toitaineid munarebust) homoloogilised veresooned , aga toidu ja hapniku põhivaru tuleb nabanööriveenist, mis ühendab embrüo ja platsenta. Nabanööriveen on tuletus vitelliinveenist. Nabanööriarter viib jääkained platsentasse.

• Missuguseks muutub südameosade järjekord lingustumisel piki välimist ja sisemist südamekõverust?
  

Lingustumine muudab südametoru algse anterio-posterioorse polaarsuse parem-vasak polaarsuseks. Kui lingustumine on lõppenud, siis see osa südametorust, mis on määratud saama kodadeks, paikneb anterioorselt võrreldes osaga, millest saavad vatsakesed.

• Missugused südame arengudefektid on iseloomulikud Fallot ’ tetraloogiale?
  
• Kopsutüve kitsenemine (kopsuarterite ummistus)
  
• Bivenrtikulaarse päritoluga aort : aort nihkunud paremale ja sinna pääseb hapnikuvaene veri
  
• VSD – vatsakeste vahelise vaheseina avasus, mille puhul hapnikuvaene ja -rikas veri segunevad (vatsakesevahelise septidefekt)
  
• Kopsude vererõhk ebanormaalne (parema vatsakese hüpertroofia)
  
• Millised suured veresooned tekivad lõpusekaare arteritest?
  

Lõpusekaarte arteritest tekivad unearterid, aordid, rangluuarterid ja õlavarre-peatüvi.
Esimesed kaks paari lõpusekaari kaovad. Kolmas lõpusekaarte paar muutub sisemiseks unearteriks. Parem neljas lõpusekaar muutub paremaks rangluuarteriks ja vasaks neljas vasakuks rangluuarteriks. Viies lõpusekaarte paar kaob. Ka parem kuues lõpusekaar kaob, aga vasakust kuuendast lõpusekaarest areneb pulmonaararter.

• Vaskulogeneesi üldiseloomustus
  

Vaskulogenees on veresoonte moodustumine de novo külgplaadi mesodermist. Vaskulogeneesi käigus moodustuvad esmased veresooned. Kõigepealt hemangioblastid kondenseeruvad splanhnilises mesodermis agregaatideks (rakkude kogumikud), mida nimetatakse veresaarekesed. Veresaarekeste sisemised rakud kujunevad vererakkude eellasteks . Välimised rakud kujunevad angioblastideks ehk veresoonte eellasteks. Angioblastid diferentseeruvad endoteelirakkudeks. Endoteelirakud moodustavad torusid, mis ühinevad omavahel ning moodustub esmane kapillaarne võrgustik. Vaskulogeneesi eest vastutavad kolm peamist kasvufaktorit: FGF2 ( basic fibroblast growth factor) – hemangioblastide moodustumine splanhnilisest mesodermist; VEGF perekond (vascular endothelial growth factor) võimaldab angioblastide diferentseerumist ja tuubulite moodustumist, selleks sekreteerivad mesenhümaalsed rakud veresaarekeste läheduses; angiopoetiinid vahendavad interaktsioone endoteeli ja peritsüütide (veresoonte silelihasrakud) vahel.

• Angiogeneesi üldiseloomustus
  

Angiogenees on olemasoleva esmase võrgustiku ümber kujundamine. Angiogeneesil tekivad peened kapillaarid ning eristuvad arterid ja veenid . Protsessiks on oluline VEGF-A sektersioon organitest. Uued veresooned moodustuvad olemasolevatest veresoontest uute harude välja kasvamisel (VEGF tundlikud tipurakud) või olemasoleva veresoone lõhenemisel. Uute harude välja kasvamisel toimub kõigepealt veresoone seina destabiliseerimine – peritsüüdid kaovad, seejärel basaalmembraani lagundamine maatriks metalloproteaaside (MMPs) poolt ja tipuraku migratsioon ECMi ning tipuraku migratsioonile järgneb järgnevate rakkude proliferatsioon ja uue veresoone pikenemine, lõpuks moodustub uus basalmembraan ja peritsüüdid stabiliseerivad moodustunud veresoone. Veresoone lõhenemisel tekivad esmalt olemasoleva veresoone keskele sambad, mis järjest suurenevad. Selle tulemusel tekib ühest olemasolevast veresoonest kaks uut veresoont .

• Mis on hemangioblast?
  

Hemangioblast on vererakkude ja endoteeli rakkude ühine eellane.

• Hematopoeesi toimumise kohad
  

Hematopoees ehk vereloome toimub lootel rebukoti veresaarekestes, täiskasvanul luuüdis ja maksas.

• Iseloomustage hematopoeetilist tüvirakku!
  

Hematopoeetilised tüvirakud (HSCd) on pluripotentsed: võimelised diferentseeruma vere- ja lümfirakkudeks. Tüvirakk on võimeline ennast taastootma: tüviraku jagunemisel tekib üks spetsialiseerunud rakk ning üks tüvirakk. HSCd sõltuvad parakriinsest faktorist SCF ja osteoblastidest.
10. Ektoderm

• Ektodermi derivaadid
  

Ektodermist tekivad närvisüsteem (kesknärvisüsteem - peaaju ja seljaaju , piirdenärvisüsteem - närvid e aksonite kimbud , mis lähtuvad KNS-t välja ning ganglionid ja neist lähtuvad närvid) ja nahk.

• Kesknärvisüsteemi varajane areng ( induktsioon , neuraaltoru teke ja selle anterio-posterioorne ja dorso-ventraalne polariseerumine )
  

Induktsioon toimub gastrulatsiooni lõpu poole. Ülahuulelt tulevad rakud annavad teada, et peab arenema kesknärvisüsteem (neuraaltoru) dorsaalses ektodermis. Olulisteks faktoriteks BMP4, Noggin ja Chordin. Kui ektoderm on saanud neuraalse induktsiooni kordomesodermilt, siis tekib kordomesodermi kohale neuraalplaat, mis süveneb (voltub) neuraalvaoks, toimub konvergents (lähenemine) ja neuraalvagu sulgub seejärel neuraaltoruks. Sulgumine toimub seljapool . Sulgumiseks on vaja N-kaderiini, mida ekspresseeritakse neuraalplaadi poolt ja E-kaderiini, mida ekspresseeritakse ektodermaalse epidermi poolt (E- ja N-kaderiin on adhesioonimolekulid). Neuraalplaat ei sulgu nagu tõmblukk, vaid sulgumine algab keskelt ja kõige viimasena sulguvad eesmine ja sabamine piirkond (mõnda aega on vaadeldavad avaused ehk neuropoorid).
Posterioorses osas sekreteeritakse seljakeelikust retinoolhapet, mis indutseerib neuraaltoru arenema sabamiseks otsaks ja anterioorses osas ekspresseeruvad Hox geenid, mis määravad pea osa arengu (ajupõied). Nii tekib 3 ajupõikese staadiumist 5 ajupõiekese staadium. Selleks jagunevad ees- ja rombaju kaheks, keskaju jääb üheks. Eesajust tekivad ots- ja vaheaju , rombajust taga- ja piklikaju.
Seljaaju selgmise struktuuri määrab ära epidermis, kõhtmise seljakeelik. Dorsoventraalsel polariseerumisel mängivad rolli Shh ja TGF-β perekond. Faktorid määravad ära, et motoneuronid tekivad ventraalselt (Shh) ja assotsatsiooni neuronid (TGF-β) dorsaalselt.

• Kust pärinevad kesknärvisüsteemi rakud (kas tekivad kindlates piirkondades, kus? kuidas jõuavad kesknärvisüsteemi rakud oma lõppasukohta?)
  

Kõik kesknärvisüsteemi rakud tulevad neuraaltorust. Kui on toimunud viimane jagunemine, siis migreegruvad sünapsidesse. Liikumine toimub seega ventrikulaartsoonist (neuraaltoru) intermediaantsooni ja lõpuks marginaaltsooni.

• Neuronite arvu regulatsioonitasemed (lateraalne inhibitsioon neuroepiteelis, rakutsükli pikkus, sihtmärkrakult tulevad signaalid, parakriinsed faktorid gliia ja neuronite kehadest, teistelt neuronitelt tulevad neuraalsed signaalid)
  

Inimaju koosneb rohkem kui 1011 neuronist, mis on assotsieerunud rohkem kui 1012 gliiarakuga. Lateraalsel inhibitsioonil jagunevad kõrvuti olevad rakud erinevalt: üks neuroniks ja teine tugirakuks. Kui rakk toodab rohkem Deltat, siis tekitab Notchi raja kõrvalrakus, millest areneb seetõttu tugirakk. Neuronite arvu määrab algselt embrüo vanus, hilisemalt erinevad signaalrajad.

• Ektodermaalsed plakoodid
  

Terminit ektodermaalsed plakoodid kasutatakse laias ja kitsas mõistes. Laias mõistes kuuluvad ektodermaalsete plakoodide hulka ka ektodermi osad, mis annavad tõuke piimanäärmete, sulgede-juuste arenguks. Kitsamas tähenduses on ektodermaalsed plakoodid kraniaalplakoodid, mis annavad kindlale osale arengu: nt. sisekõrv koos ganglioniga kõrvaplakoodist, haisteepiteel haisteplakoodist, silmalääts läätseplakoodist.

• Neuraalhari, selle liigendus ja saatus
  

Neuraalhari on väga ajutine struktuur neuro - ja pinnaektodermi vahel. Kui neuraalne ektoderm sulgub neuraaltoruks, siis hakkavad neuraalharja rakud migreeruma erinevatesse kehaosadesse. Neuraalharja rakud on pluripotentsed ning nende saatus (diferentseerumine) on determineeritud keskkonna poolt, kuhu vastav rakk migratsioonil satub ehk siis parakriinsete faktorite poolt, mida sekreteerivad naaberrakud. Neuraalharjast tekivad sensoorsed ja autonoomsed neuronid, Schwanni rakud, melanotsüüdid , kromafiinrakud ja hambadentiin. Neuraalhari on liigendatud selle põhjal, mis piirkonna rakkudest edasi saab. Pea neuraalharja rakkudest arenevad näokolju, tüümus , hamba odontoblastid, sisekõrv. Keha neuraalharja rakkudest arenevad pigmenti sünteesivad melanotsüüdid, dorsaal- ja sümpaatilised ganglionid, neerupealse säsiosa, närvikogumikud ümber aordi . Ristluu neuraalharjast tekivad soole parasümpaatilised ganglionid. Kardinaalsest neuraalharjast suurte arterite lihaseline sein ja kopsutüve septum .

• Mida kujutab endast perifeerne närvisüsteem ja millised arengulised struktuurid annavad sellele aluse
  

Perifeerne närvisüsteem on vahendavaks lüliks (välis)keskkonna ja kesknärvisüsteemi vahel. Perifeersele närvisüsteemile annavad aluse ektodermist tekkinud perifeersed aksonid, neuraalhari ja ektodermaalsed plakoodid.

• Mis struktuur annab aluse sisekõrvale ja selle ganglionile? (sh ganglioni mõiste)
  

Sisekõrv ja selle ganglion arenevad kõrvaplakoodist. Kõrvaplakood on tekkinud paksenenud pinnaektodermist. Ganglion on närvirakkude sõlmjas kogum.

• Silma areng (induktsioonid, võrkkesta ja läätse päritolu)
  

Neuraaltorust punguvad silmavesiikulid, mis on ühenduses vaheajuga. Silmavesiikul indutseerib läätseplakoodi tekke kindlast pinnaektodermi osast. Silmavesiikul sopistub sisse (tekib kausjas silmasüvend) ja läätseplakoodist tekib läätsevesiikul, millest tekib lääts. Optilisest vesiikulist (kausjast silmasüvendist) moodustub 2 võrkkesta kihti: sisemine on neuraalne võrkkest ja välimises kihis on pigmenteerinud rakud. Läätsevesiikul indutseerib pinnaektodermist sarvkesta tekke. Geen Pax6 määrab, millisest koest areneb silm. Regulatsioonil osalevad geen Pax6 ja valk Shh. Pax6 on oluline vesiikuli ja läätse tekkeks. Shh inhibeerib Pax6 ekspressiooni, takistades silma teket igale poole. Shh osaleb silma moodustavate struktuuride löömisel kaheks ehk siis tagab, et moodustuks 2 silma. Kui liiga palju Shh, siis ei arene silma. Kui liiga vähe, siis areneb ainult 1 (suur) silm.
11. Metamorfoos , regeneratsioon , vananemine

• Metamorfoos (mis on, milleks vaja, kellel vaja)?
  

Metamorfoos on arengu hormonaalne taasaktiveerimine. Metamorfoos on vajalik, et vähendada liigisisest konkurentsi (söögile, elupaigale) ja täita paremini erineva elujärgu ülesandeid. Metamorfoosil muutub tihti elupaik, toitumine ja käitumine. Tihti on vastsed teise ülesandega kui täiskasvanud, näiteks kasvamine või levimine vastsetel, paljunemine täiskasvanutel. Metamorfoos on omane putukatele, kahepaiksetele, merisiilikule. Näiteks Cecropia’d (liblikad) kooruvad munast tiibadeta röövikuna, elavad mitu kuud süües ja kasvades. Täiskasvanuiga on 1 päev, selle jooksul tuleb leida paariline ja paljuneda, pärast mida valmik sureb . Valmikud ei söö, neil ei ole suuosi.

• Türoidhormoonid ja kuidas need reguleerivad metamorfoosi ?
  

Türoidhormoonid kilpnäärmes põhjustavad metamorfoosi. Türoidhormoonid Thyroxine (T4) ja tri-iodothyronine (T3) liiguvad piki vereringet iga vastse organini, kus on neile omased faktorid ja mis kokkupuutel hormooniga võivad käituda neljal viisil: organ hakkab kasvama, organ sureb, organ remodelleeritakse või organ saab uue spetsifikatsiooni ehk uue määratluse/funktsiooni. Kui türoidhormoone lisada, siis see põhjustab enneaegset metamorfoosi ja kui kilpnääre eemaldada või kahjustada, siis metamorfoosi ei toimu, vaid arenevad kasvult suured kullesed.
Näited: T3 hormoon indutseerib vastse- spetsiifiliste struktuuride lagunemist apoptoosi ja makrofaagide abil. T3 põhjustab kullese hemoglobiiniga rakkude surma ja proliferatsiooni rakkudes, kus on täiskasvanu hemoglobiin. T3 aktiveerib transkriptsiooni faktorid, mis spetsiifiliselt aktiveerivad uureatsükli geenid ja vaigistab ammoniaagi sünteesiks vajalikud geenid. T3 kontsentratsioon on määratud T4 kontsentratsiooni poolt vereringes.

• Amfiibide metamorfoosi muutused, näited ja põhjused
  

Kahepaiksete metamorfoos on seotud morfoloogiliste muutustega, mis muudavad veelise eluviisiga vastse peamiselt maismaal elavaks täiskasvanud organismiks. Metamorfoosi käigus aktiveeritakse spetsiifiliste hormoonide abil uuesti arengulised protsessid ning kogu organism läbib morfoloogilised, füsioloogilised ja käitumuslikud muutused uueks eluetapiks. Sabakonnalised (salamander) kaotavad sabauime, välimised lõpused, ja muudavad naha struktuuri. Päriskonnalised ( konnad ja kärnkonnad) läbivad dramaatilisemaid muutusi, kus peaaegu kogu organism modifitseeritakse ümber. Veeline eluviis asendatakse maismaalise eluviisiga, kaotatakse uimed, kasvatatakse jäsemed. Vereringesüsteemis vahetatakse kullese hemoglobiin valmiku hemoglobiini vastu; taimtoidulisest pika soolega, ainult keelenärvi, külgmiste silmadega (monokulaarne nägemine) kullesest saab loomtoiduline lühikese soole, suure suu, frontaalsete silmadega (binokulaarne nägemine saaklooma asukoha määramiseks ) ja pika keelega päriskonn. Jääkained eritatakse ammoniaagina kullesel, täiskasvanul aga uureana, et vältida liigset vedeliku kadu. Naha koostis muutub, tekivad limanäärmed, mis sekreteerivad antimikroobseid peptiide. Päriskonnaliste kolju muutub ka väga palju, kus peaaegu pea iga osa remodelleeritakse ümber ja kõhrelisest koljust tekitatakse luukoega kolju.

• Putukate metamorfoosi tüübid, näited
  

Putukate metamorfoos hõlmab enamasti vastse-staadiumi kudede kaotamist ja nende asendamist täiesti erinevate rakupopulatsioonidega.
Putukad kasvavad läbi kestumise, omavad 3 arengumustrit:
I Ametaboolne metamorfoos – vastsestaadium puudub, läbitakse otsene areng, peale koorumist omavad ametaboolsed putukad pronümfi staadiumit, omades struktuure, mis aitasid neil munast välja saada. Peale seda staadiumi näeb vastne välja samasugune nagu valmik, kasvab läbi kestumiste.
Näiteks: hooghännalised
II Hemimetaboolne metamorfoos – lühikest aega on vastne pronümf, peale mida saabub nümfi staadium, mis näeb peaaegu täiskasvanu moodi välja. Iga kestumisega arenevad tiivad, suguorganid ja teised täiskasvanu tunnused, pärast viimast kestumist on putukal tiivad ja ta on suguküps, valmikut nimetatakse ka imago´ks. Näiteks: rohutirtsud
III Holometaboolne metamorfoos – pronümfi staadium puudub, munast koorub vastne ( röövik , vagel, tõuk ), kes läbib mitmed kestumised. Kestumiste arv on liigispetsiifiline. Saavutades õige suuruse või läbides kindla arvu kestumisi toimub metamorfoosne kestumine ja tekib nukk . Nukk ei toitu ja kogu energia saadakse vastse staadiumis tarbitud toidu arvelt. Nukkumisel moodustuvad täiskasvanu keha struktuurid, mis asendavad vastse omad. Nukust väljub valmik. Näiteks: liblikad.

• Imaginaaldiskid
  

Imaginaaldiskid on nähtavad vastkoorunud vastses epidermise paksenditena. Nuku staadiumis enamus vastse kehast lagundatakse apoptoosi teel. Uued valmiku organid arenevad mittediferentseerunud imaginaalrakkudest, mis paiknevad vastsetes kobaratena ja ootavad diferentseerumiseks signaali.
Imaginaaldiske on 3 tüüpi: imaginaaldiski rakud (moodustavad valmiku kutikulaarse struktuuri (tiivad, jäsemed, tundlad , silmad, pea, rinnak ja suguelundid)), histoblastid (moodustavad valmiku tagakeha) ja imaginaalrakkude kogumikud igas organis (moodustavad valmiku organid pärast vastse organite degenereerimist).

• Putukate metamorfoosi hormoonid ja kuidas toimivad?
  

Putukate kestumist ja metamorfoosi reguleerivad 2 põhilist hormooni:
I Steroid 20-hydroxyecdysone (20E) – initsieerib ja koordineerib kestumist
20E lained stimuleerivad epidermaalseid rakke sünteesima ensüüme, mis lagundavad vana kutiikuli ja sünteesivad uue
II Lipiid juveniil-hormoon (JH) – takistab ecdysone-indutseeritud geeni ekspressioonide muutusi. Tagab pärast kestumist vastse fenotüübi, mitte nuku või valmiku tekkimist (kui on vajalik mitu kestumist).
Enne nukkumist JH tase langeb ja 20E laine põhjustab nuku tekkimise.

• Regeneratsiooni tüübid ja kuidas erinevad üksteisest, näited.
  

Regeneratsioon on arengumehhanismide käivitamine post-embrüonaalses eas, et taastada puuduv või kahjustatud kude.
Regeneratsiooni 4 tüüpi:
I Tüviraku vahendatud regeneratsioon – tüvirakkude kasutamine kaotatud koe taastamiseks. Osalevad rakud on migreerumisvõimelised ja pluripotentsed. Dediferentseerumist ei toimu. (N: Vererakkude asendamine, karvakasv, nahk, lameussi pooleks lõikamisel mõlemad pooled taastuvad)
II Epimorfoos – dediferentseerumine mittediferentseerunud massiks, mis siis uuesti spetsialiseerub (N: Salamander)
III Morfallaksis – olemasolevate kudede ümber paigutamine (N: Ainuõõssed ( Cnidaria ) – hüdra - hüdra tükeldamisel kasvatab iga tükk pea apikaalsesse ossa ja jala basaalsesse otsa – tekib väiksem hüdra)
IV Kompenseeriv regeneratsioon – diferentseerunud rakud jagunevad, säilitavad oma funktsiooni. Uued rakud ei tulene tüvirakkudest ega läbi dediferentseerumise (N: Imetaja maksa regeneratsioon - ei kasvata uut sagarat, vaid suurendab teisi sagaraid )

• Vananemine ja mis seda põhjustab?
  

Vananemine on elamiseks ja paljunemiseks vajalike füsioloogiliste funktsioonide ajast sõltuv mandumine/allakäik.
Vananemist põhjustab:

Mutatsioonid DNA reparatsioonimehhanismides. Mutatsioone põhjustavad enamasti kiirgus ja hapniku reaktiivsed vormid (ROS).

DNA replikatsiooni seiskumine telomeeride vigastamise tõttu, sest siis aktiveerub p53, mis peatab rakutsükli

Insuliini signaaliraja suurem aktiivsus

Kromatiini modifikatsioonid. Sirtuiin-geenid vaigistavad kromatiini ja seeläbi takistavad vananemist. DNA ahela katkete korral peavad Sirtuiinid aga neid parandama ja ei saa samal ajal kromatiini osi vaigistada .

Juhuslikud epigeneetilised muutused