ARENGUBIOLOOGIA
1.Spermatogenees
1. Milline on imetajate testise ehitus?
Imetajate munand koosneb väänilistest seemnetorukestest ja
seemnetorukeste vahelisest sidekoelisest vaheruumist (interstitium).
2. Väänilised seemnetorukesed (mis, mis teevad, mis neis sees
on, ehitus)
Seemnetorukesed on
peenikesed, väändunud ja pikad – algavad ja
lõpevad munandi keskseinandis paiknevas munandivõrgus, moodustades
suletud ringid.
Väänilised seemnetorukesed suubuvad munandivõrgus viimajuhakestesse
(mis on ripsmetega varustatud), need ühinevad munandimanusese
peaosas üheks munandimanuse juhaks.
Väänilised seemnetorukesed sisaldavad nii Sertoli rakke kui ka erinevas
arenguastmes olevad seeemnerakke spermatogeenne epiteel e
iduepiteel).
Väljaspoolt ümbritsetud basaalmembraaniga, mida toodavad
peritubulaarsed epiteelirakud (müeloidsed rakud, vajalikud
spermatiidide
vabanemiseks Sertoli rakkudest ja spermide suunamiseks
viimajuhadesse.)
Vääniliste seemnetorukeste vaheruum
Seal paiknevad veresooned, lümfisooned ja närvid.
Vastutab munandi immunoloogilise vastuse eest, sisaldab hormoone,
testosterooni ja oksütotsiini tootvaid Leydigi rakke, mis vahendavad
endokriinseid signaale.
seal paiknevad fibroblastid, makrofaagid, nuumrakud, lümfotsüüdid
3. Sertoli rakud
Toetav ja toitainetega varustamise funktsioon. Vahendavad ka väljaspoolt
tulevaid androgeenseid signaale arenevatele seemnerakkudele – otsustab,
kes jääb tüvirakuks, kes läheb apoptoosi, kes diferentseerub.
4. Leydigi rakud
1
Paiknevad seemnetorukeste vahel, toodavad testosterooni
5. Müoidsed rakud
Makrofaagid + dendriitrakud – testikulaarne immuunsus
Peritubulaarsed epiteelirakud (müoidsed rakud, tekitavad peristaltikat,
vajalik
spermatiidide vabanemiseks
Sertoli rakkudest ja
spermide
suunamiseks
viimajuhakestesse.
6. Mis on vere-testise barjäär?
Sertoli rakud kinnituvad basaalmembraanile ja tekitavad VTB. VTB jaotab
väänilise seemnetorukese
basaalseks (spermatogoonid + preleptoteeni
spermatotsüüdid) ja
adluminaalseks (valendikupoolseks) osaks (kus
toimub meioos I, meioos II, spermiatsioon, sperm
iogenees).
VTB koosneb spetsiaalsetest liidustest külgnevate Sertoli rakkude vahel.
Sõltuvalt spermatogeneese tsükli faasist tehakse VTBs läbi
ümberkorraldused, et arenev sugurakk saaks läbi VTB liikuda (VTB säilitab
omadused)
7. Vere-testise barjääri roll?
VTB roll on reguleerida ja piirata teatud ainete (vesi, ioonid, toitained,
hormoonid, biomolekulid, kemikaalid jne) liikumist läbi Sertoli rakkude
seemnetorukese adluminaalsesse ossa. VTB aitab sälitada
immunotolerantsust adluminaalses osas.
8. Spermatogeneesi definitsioon
Isase sugunäärmetes (testised e munandid) toimuv protsess, mille käigus
moodustuvad spermatosoidid e spermid. Nii kasvamise kui küpsemise
faasid. Algab puberteedis
Spermatogenees algab ja lõpeb keskseinandis Sertoli rakkude vahel
väänilises seemnetorus.
9. Imetaja spermatogeneesi etapid (millal toimub, kus toimub ja
mis toimub?)
Paljunemine – spermatogoonide e ürgseemnerakkude proliferatsioon:
kiire rakkude jagunemine. Spermatogoon spermatotsüüt
Kasvamine,
küpsemine – spermatotsüütide meiootiline rakkude (meioos
I, II) jagunemine, mille käigus tekivad haploidsed spermatiidid.
Spermatotsüüt speramtiid
Spermiogenees – moodustuvad spermid (järelküpsemine), muutuvad
liikumisvõimeliseks, tekib vibur. Spermatiid sperm,
Kapatsitatsioon – kui spermatogenees lõpeb, liiguvad küpsed spermid
munandimanusesse, kus toimub lõplik küpsemine. Kapatsitatsioon
suguteedes!
2
Spermatogenees algab
suguküpsuse saabumisel (puberteet) ja kestab
kuni maise lõpuni
10.
Spermatogoonid
Ürgsed idurakud liiguvad
mitootilisse aresti enne
genitaalvallidesse
sisenemist, vaikivas olekus
G0/G1 faasis olevad
prespermatogoonid.
Peale
sündi prespermatogoonid jätkavad
proliferatsiooni ja
migreeruvad
basaalmembraani juurde, kus muutuvad
spermato-
goonideks ehk
ürgseemnerakkudeks (tüvirakud)
Jagunevad 3ks: (
Primaatidel on 4 tüüpi
spermatogoone:)
A1dark spermatogoonid on tüvirakkude reserviks, mis ei jagune, kui
spermatogenees on terviklik, kuid prolifereeruvad, kui on toimunud mingil
põhjusel munandi kahjustused
A2pale spermatogoonid jagunevad iga spermatogeense tsükli jooksul ja
annavad aluse kahte tüüpi tütarrakkudele: A2pale rakkudele, iseuuendades
populatsiooni ja A3transition vahelmistele spermatogoonidele
A3transition
rakud jagunevad
mitootiliselt
andes aluse
B-
spermatogoonidele
B-spermatogoonid on
viimased mitootiliselt jagunevad rakud,
annavad aluse primaarsetele spermatotsüütidele
Paljunemise faasis! Jagunevad nii, et tekib 1 tütarrakk ja teine jääb
tüvirakuks
11.
Tsütoplasmasillad
Alates esimestest spermatogoonide diferentseerumisastmetest pole
tsütokinees täielik, mistõttu jäävad arenevad sugurakud üksteisega
rakkudevaheliste tsütoplasmasildadega ühendatuks.
Tütarrakud, mis on pärit ühest küpsest spermatogoonist, tekitavad tänu
ühendatud tsütoplasmale
süntsüütsiumi e hulgituumse raku.
Sillad jäävad alles kuni haploidsete spermatiidide moodustumiseni.
(kasvamise lõpuni)
Läbi nende toimub mitmesuguste ioonide ja molekulide liikumine, mistõttu
moodustuvad kohordid, mis küpsevad sünkroonselt.
12.
Primaarsed spermatotsüüdid ja sekundaarsed
spermatotsüüdid
Primaarsetele spermatotsüütidele – kasvamise faas, kõige suuremad rakud
– annavad aluse B-spermatogoonid, primaarsed spermatotsüüdid liiguvad
meioosi: preleptoteen, leptoteen, sügoteen, varane pahhüteen,
keskpahhüteen, hiline pahhüteen
I meiootiline jagunemine e.
reduktsioonjagunemine:
viib
homoloogiliste kromosoomide
lahknemisele
tütarrakkudesse,
tekivad
sekundaarsed
spermatotsüüdid
3
Sekundaarsed spermatotsüüdid:
meioos II – ekvatioonjagunemine.
Lahknevad iga kromosoomi tütarkromatiidid, tekivad
haploidsed ümarad
spermatiidid (muutuvad spermiogeneesi käigus liikumisvõimelisteks
sabaga varustatud spermideks) 4 haploidset spermatiidi!
Primaarne spermatootsüüt reduktsioonjagunemine 2 (1n)
sekundaarset spermatotsüüt
13.
Spermiogenees e transformatsioon
Spermatogeneesi lõppstaadium, mille käigus ümarad
ümarad
spermatiiidid
muunduvad
väänilistes
seemnetorukesetes
liikumisvõimelisteks sabaga varustatud piklikeks
spermideks e
spermatosoidideks =>
spermiogenees. Valmistab spermi ette
munaga kohtumiseks.
Spermi peasoas: Golgi aparaadist akrosoom e tippkehake, katab tuuma.
Akrosoomi vesiikul täidetud ensüümidega, mis on vajalikud munarakuni
jõudmiseks. Tekib mitokondriaalne ümbris.
Distaalsest tsentrioolist kasvab välja aksoneem, hakkab
moodustuma
vibur;
Spermi tuum lamendub ja kondenseerub, üleliigne tsütoplasma
eemaldatakse moodustub mitokondriaalne ümbris.
Kui spermiogenees on lõppenud, asendatakse haploidse tuuma
histoonid protamiinidega, transkriptsioon peatatakse.
14.
Spermatogeenne tsükkel
Spermatogenees ei toimu pidevalt ega sünkroonselt kogu
seemnetorukeste ulatuses, vaid lainetena sperme vabaneb pidevalt.
Tsükli moodustavad muutused seemnetorukeste kindlas paigas, koosneb
(liigispetsiifiliselt erineval arvul) staadiumitest, inimesel VI (pullil, hiirel 12)
Inimesel kulub IV spermatogeenset tsüklit spermatogoonist spermini – see
16 päeva iga tsükkel.
15.
Spermiatsioon, spermid
Küpsete
spermatiidide vabanemine Sertoli rakkudest vääniliste
seemnetorukeste valendikku
Selleks, et see saaks toimuda, eemaldatakse Sertoli rakke ja spermatiide
ühendavad spetsiaalsed
adhesioonipiirkonnad.
Spermatiididest eemaldatakse üleliigne tsütoplasma ja organellid, mis
fagotsüteeritakse Sertoli rakkude poolt tekivad seemnetorukeste
valendikku vabastatud spermid (spermiatsiooni läbinud seemnerakk).
16.
Järelküpsemine
4
Toimub munandimanuses, spermid saavad alles siis funktsonaalselt
küpseks ehk viljastumisvõimeliseks, läbivad munandimanuse
epididümaalne küpsemine
Rida biokeemilisi ja morfiloogilisi muutusi muutuvad
liikumis- ja
hüperaktiviseerumisvõimeliseks (inaktiivsed siiski), omandavad
võime
ära tunda ja
seonduda munarakku ümbritseva
zona
pellucida`ga (helevööde) ning läbida akrosomaalreaktsioon
Ejakulatsiooni
käigus
munandimanusest vabanevad spermid
segunevad
seemnevedelikuga (toodetud seemnepõieksete, eesnäärme,
bulbo-uretraalnäärmete poolt) ja muutuvad
aktiivseteks
* Eesnääre sekreteerib kergelt
aluselist (aitab neutraliseerida tupe
happelist keskkonda) vedelikku (30% ejakulaadist)
* Seemnepõikesed produtseerivad
suhkrurikast (
fruktoos) vedelikku
(65-70% ejakulaadist) mis on spermidele energiaallikaks, aidates spermide
liikumisele kaasa (lisaks neutraliseerib tupe happelist keskkonda)
Munandimanuses
muutuvad
spermid
liikumis-
ja
hüperaktiviseerumisvõimelisteks
(ehkki on veel inaktiivsed),
omandavad võime
ära tunda ja
seonduda munarakku ümbritseva
zona pellucida`ga (helevööde) ning läbida korrektselt
akrosomaalreaktsioon.
Olles jõudnud
munajuha kitsuse (isthmus) piirkonda, kinnituvad spermid
munajuha epiteelile toimides spermide
reservuaarina. Spermide
energiline liikumine
vaigistatakse ja spermid
kapatsiteeruvad.
Kapatsiteerunud spermid
hüperaktiviseeruvad ja vabanevad
kitsuse
piirkonnast.
Hüperaktiviseerumine – spermide rahulik sümmeetriline liikumine
muutub jõuliselt kiirendatud asümmeetriliseks liikumiseks
Peale spermiogeneesi väänilistes seemnetorukestes on spermid
morfoloogiliselt välja kujunenud, kuid siiski
mittefunktsionaalsed. (ei
suuda progressiivselt liikuda ja pole võimelised munarakku viljastama.)
Imetajate
spermid
saavad
funktsionaalselt
küpseks ehk
viljastumisvõimeliseks alles peale
munandimanuse läbimist, kus nad
läbivad
epididümaalse küpsemise.
17.
Kapatsitatsioon
Toimub emase suguteedes. Seal leiduva albumiini poolt eemaldatakse
spermide rakumembraanist kolestorool ning glütserofosfolipiidid
muudab membraani viskoossemaks ja paigutab spetsifiilised valgud
spermi pea esiossa, mis vajalikud zona pellucidale kinnitumiseks ja
akrosomaalreaktsiooni käivitamiseks
5
Ca2+ ja
HCO3- ioonide sissevool rakku, mille tulemusena aktiveeritakse
mitmeid signaaliradu (tõuseb nt cAMP tase), rakusisene
pH muutub ja
plasmamembraan
hüperpolariseerub (aktiveeritakse Ca2+ kanalid)
Lisaks
fosforüülitakse (nt proteiinikinaas A ja proteiinikinaas C
vahendusel) mitmeid kapatsitatsiooniks ja viljastumiseks olulisi
märklaudvalke.
18.
Kuidas toimub spermatogeneesi hormonaalne kontroll?
Testosteroon (toodetud
Leydigi rakkude poolt) ja
inhibiin (toodetud
peamiselt
Sertoli
rakkude, vähemal määral ka Leydigi ja
spermatotsüütide poolt) mõjutavad negatiivselt
gonadotropiinide
sekretsiooni.
Testosteroon – reguleerib
sugurakkude meiootilist küpsemist
(spermatotsüüdid spermatiidid); regulaator ka
Sertoli rakkudele:
käivitab signaaliradu, aitavad neill säilitada funktsionaalsust ning VTB-d,
tagavad seemnetorukeste terviklikkuse
FSH seondub
Sertoli rakkudes
FSH retseptoriga aidates stimuleerida
spermatogeneesi; toodetakse ajuripatsis
LH indutseerib
Leydigi rakke
testosterooni tootma; toodetakse
ajuripatsis
Enne puberteedi saabumist indutseerib kisspeptiin GnRH (gonadotropiini
vabastava hormooni) sekretsiooni ajuripatsist vabanevad FSH ja LH
2.Oogenees
19.
Munarakk, mida see sisaldab?
Munaraku tsütoplasma sisaldab
mitmeid organelle (mitokondrid,
ribosoomid) ja toitainete reservi (rebu), mis on rikas lipiidide, valkude ja
polüsahhariidide poolest, sisaldab maternaalseid mRNA-sid ja valke, mis
on vajalikud embrüo arengu varastel etappidel – järgneb spermi eduka
viljastamise poolt. Osad sisaldavad ka kaitsemehhanisme UV kiirguse
vastu, repellente munasööjate vastu ja antibiootikume
Morfogeenid
Faktorid, mis mõjutavad morfogeneesi – transkriptsioonifaktorid,
parakriinsed faktorid
Morfogenees on seotud mitmete protsessidega:
1)
Rakkude adhesioon – rakkude kinnitumine üksteise ja
ECM külge
läbi
erinevate
adhesioonimolekulide
(muutused
adhesioonimolekulides raku pinnal muudavad rakk-rakk kontaktide
tugevust ja spetsiifilisust)
6
Rakkude
adhesioon üksteisega (adherentsed liidused) ja
ekstra-
tsellulaarse maatriksiga
läbi rakupinna valkude on
võtmetähtsusega erinevate
organite moodustumisel
Erinev rakkude
adhesiivsus (vahendatud nii erinevat tüüpi kui ka
erineva kogusega
adhesiooni molekulidega, nt.
kadheriinid)
aitab säilitada erinevate kudede vahelisi piire ja struktuure,
interakteerudes meelsasti osade rakkudega ja vältides teisi
2)
Rakkude kuju muutus-
rakusisesed kontraktsioonid ja kokku
pitsitumised (constriction), tsütoskeleti ümberkorraldused (nt
rakukihi voltumine või rullumine on seotud osade rakkude kuju
muutusega)
3)
Rakkude migratsioon
20.
Rebu sisalduse erinevused loomadel
Loomadel, kelle embrüo areneb väljaspool emaorganismi, võib rebu
moodustada
rohkem kui 95% munaraku mahust
Pärisimetajatel, kelle embrüod arenevad emaüsas ja toidetakse ema poolt,
leidub
väga vähe rebu munarakus
Rebuvalke toodavad teised organid, nagu maks (imetatel, lindudel,
kahepaiksetel) ja rasvkeha (putukatel), mis transporditakse verevooluga
munarakuni
21.
Muna suurused ja kuju
Muna mõõtmed võivad olla väga erinevad, vaalhail 30x14cm, jaanalinnul
15x13cm, võrrelduna tüüpilise somaatilise rakuga.
Tüüpiliselt on munad keraja, munaja või silinderja kujuga.
Ainupilulistel, munevatel ürgimetajatel on väiksed munad. Pärisimetajatel
on munarakud väikesed, inimesel ca 0.1mm
Muna = Munarakk + munakestad
22.
Munakestad
Primaarne e esmane munakest
katab munaraku membraani – oolemmi, spetsiaalne rakuväline
maatriks, sisaldab peamiselt glükoproteiine, mida sekreteeritakse
areneva munaraku poolt, vahel ka ümbritsevate rakkude poolt.
Paljudel loomadel kutsutakse primaarset munakesta ka vitelliinkestaks
e rebukestaks, imetajatel kutsutakse seda
helevöötmeks e
läbipaistvaks tsooniks (zona pellucida)
Rebukest kaitseb munarakku mehaaniliste vigastuste eest, samuti
toimib paljudel loomadel liigispetsiifilise barjäärina viljastumisel
Sekundaarne munakest
7
Nt putukate munade välimine kest – koorion, toodetud follikulepiteeli
rakkude poolt, kui muna areneb munasarjas
Tertsiaarsed munakestad
Nt valkkest e munavalge, pärgamentekst ja mineraliseerunud
munakoor linnumuna puhul/geeljas kest okasnahksete, molluskite,
kalade ja kahepaiksete munadel, sitke kest peajalgsete munadel,
fibroosne/lubjarikas kest roomajatel
Produtseeritud ema reproduktiivsüsteemi poolt, kui munarakk liigub
munajuhas.
23.
Kuidas on munarakud klassifitseeritud vastavalt
rebukogusele ja paigutusele?
aletsitaalsed (rebutud), muna praktiliselt ei sisalda rebuvalke
(pärisimetajad)
isoletsitaalsed (võrd-rebune), väga väikene rebu hulk on jaotunud
ühtlaselt (nt. okasnahksed ja pärisimetajad)
mikroletsitaalsed e.
oligoletsitaalsed (rebuvaesed), munad sisaldavad
vähesel määral rebu (nt. mantelloomad, lameussid, rõngussid, ümarussid
ja süstikkala)
mesoletsitaalsed
(vahe-rebused), rebu on keskmisel hulgal
(kahepaiksed, kopskalad)
makroletsitaalsed e. megaletsitaalsed e. polületsitaalsed
(reburohked), sisaldavad rohkelt rebu (nt. luukalad, roomajad, linnud ja
ainupilulised imetajad)
tsentroletsitaalsed (kesk-rebused), rebu paikneb munaraku keskel
(putukad)
teloletsitaalsed - (ots-rebused), keskmises koguses rebu on jaotunud
munarakus asümmeetriliselt, kontsentreerudes rohkem
vegetatiivse
pooluse poole (linnud, kalad, roomajad)
Muna poolused
Animaalne poolus – rebuvaene piirkond
Vegetatiivne poolus – reburikas piirkond
24.
Difuusne oogenees
Sugurakk rändab mööda organismi ringi ja talletab varuaineid läbi
fagotsütoosi, keharakkude õgimisega (käsnad, meduusid, ripsussid,
kärssussid)
25.
Erinevad oogeneesi tüübid
Enamikul loomadel arenevad munarakud gonaadis, kus munaraku
kasvamisele ja arenemisele aitavad kaasa spetsiaalsed abirakud.
Vastavalt abirakkudele eristatakse:
8
1) solitaarne oogenees
abirakud seotud ootsüüdiga ajutiselt seotud – karpidel on varajases
oogeneesi etappides ootsüüdid lühiajaliselt seotud folliikulrakkudega,
kuid pärast kasvufaasi need eemalduvad ootsüüdist
2) alimentaarne oogenees
abirakud on tihedalt seotud ootsüüdi kasvamise ja arenguga
esmassuusetel: (putukad) areneb osa oogoonide järglasi toiterakkudeks
(nutrimentaarne oogenees)
teissuussetel loomadel (imetajad, linnud, kalad) on
abirakud somaatilist
päritolu folliikulepiteeli rakud (follikulaarne oogenees)
26.
Folliikulid
Funktsionaalsed anatoomilised struktuurid, milles arenevad ootsüüdid.
Follikulaarrakud on kontaktis üksteise ja areneva ootsüüdiga läbi
spetsiifiliste aukliiduste, vahendades läbi nende väikesi molekule (AH,
cGMP) arenevasse ootsüüti.
Oogoonid – Emassugurakkude eellasrakud, paljunevad mitootiliselt
27.
Imetajate follikulaarne oogenees
Emassugurakkude areng oogoonidest
küpsete munarakkudeni. Abirakud on
somaatilist päritolu folliikulepiteeli
rakud. Oogenees on tihedalt seotud
follikulogeneesiga ehk folliikulite
arenguga.
Oogenees toimub munasarjas,
samaaegselt follikulogeneesiga. 5.
kuul kaks võimalust: apoptoos või
primaarsed ootsüüdid.
28.
Oogeneesi etapid: paljunemine, kasvamine ja küpsemine
(millal toimub, kus toimub ja mis toimub).
Paljunemine:
Loomad, kes toodavad korraga palju mune (merisiilikud, konnad, kalad,
tekitavad oogoonid igal aastal uue kohordi munarakke; imetajatel aga
õnnestub kogu elu jooksul toota vaid väheseid munarakke, neil lõpeb
oogoonide paljunemine varases embrüonaalses eas.
VIII nädalaks 600,000 oogooni V kuu 7,000,000 primaarset ootsüüti
9
Vastsündinul ca 1-2 miljonit ootsüüti Puberteediks alles ca 300,000
ootsüüti, edasi number langeb drastiliselt sõltuvalt vanusest ca 400
tegelikult ovoleerub
Kasvamine:
Peale aktiivset paljunemisfaasi
sisenevad oogoonid
meioosi
esimesse profaasi (inimesel enne
sündi) ja muutuvad
primaarseteks
ootsüütideks, mis
arestitakse
meioos
I
diploteenis
(diploteeniblokk)
kuni
suguküpsuse
saabumiseni.
(sõltuvalt liigist)
Sellel perioodil varutakse munarakku varuaineid, toimub rebu
moodustamine ehk
vitellogenees, samuti mRNA-de ja valkude ning
morfogeenide deponeerimine, mis vajalikud varajases
embrüogeneesis. – rakk kasvab
Paljudel loomadel (kahepaiksed, linnud, putukad) moodustuvad diploteenis
iseloomuliku struktuuriga nn lambiharjakromosoomid, mis võimaldavad
kiiresti ja aktiivselt toota RNA-d.
Munasari: ploteeniblokis ümbritsetakse imetajatel primaarsed ootsüüdid
somaatiliste follikulaar-rakkudega (granuloosarakud), millel on munaraku
arengut toetav funktsioon (interakteeruvad jätketega läbi ZP munaraku
membraaniga, aukliidused toitainete ja signaalmolekulide transpordiks)
Küpsemine:
Alates
puberteedist jätkavad perioodiliselt primaarsete ootsüütide
rühmad pooleli jäänud meioosi. Luteiniseeriv hormoon (LH) ajuripatsist
vabastab ootsüüdi diploteeniblokist cAMP/cGMP tase langeb MPF
võimendub (Maturation-promoting factor), mistõttu saab
meioos
jätkuda.
1 domineeriv folliikul iga kuu areneb ovulatoorseks folliikuliks,
kus sees olev munarakk ovuleerub.
Toimub I meiootiline jagunemine, mille käigus tekib väikene I polaarkeha
ja suur sekundaarne ootsüüt, mis pärib enamuse tsütoplasmast.
Sekundaarne ootsüüt asub II meiootilisse jagunemisse, kuid meioos
peatatakse uuesti metafaasi staadiumis. Käivitatakse
ovulatsioon
ehk munairre –
ootsüüt vabaneb munasarjast. (LH ja FSH)
Kui sperm ühineb munarakuga ja viljastab selle, läheb meioos lõpuni.
Metafaasiblokk vabastatakse ning meioosi lõppfaasis toimuva
asümmeetrilise jagunemise tulemusena tekib
II polaarkeha ja küps
munarakk.
10
idurakk→oogoon→primaarne ootsüüt
(meioos I) → sekundaarne
ootsüüt+ polaarkeha
sekundaarne ootsüüt (meioos II) → sügoot+II polaarkeha
I polaarkeha jaguneb → polaarkehad (kokku 3)
29.
Primaarsed, sekundaarsed ootsüüdid, polaarkehad
Oogoonid peale meioosi esimesse profaasi sisenemist, arestitakse meioos
I diploteenis diploteeniblokk / diktüaat
Meioos I jagunemisele järgnedes tekib sekundaarne ootsüüt, mis asub II
meiootilisse jagunemisse, ent peatatakse metafaasi staadiumis,
käivitatakse ovulatsioon.
I polaarkeha tekib peale primaarse ootsüüdi I meiootilist jagunemist (I
keha ja sekundaarne ootsüüt)
II polaarkeha tekib spermi ühinemisel sekundaarse ootsüüdiga
metafaasiblokk vabastatakse, meioos läheb lõpuni ning asümmeetrilise
jagunemise tulemusena tekib küps munarakk ja II polaarkeha.
30.
Küps munarakk
Tekib peale sekundaarse ootsüüdi metafaasibloki lõppemist asümm.
jagunemisel, saab enamuse tsütoplasmast.
31.
Follikulogenees
Folliikul – munarakud koos folliikuliepiteeliga moodustavad munasarjas
munasarja- e. ovariaalfolliikuleid. Munaraku arengus moodustub esmalt
primaarne, seejärel sekundaarne (e. kasvav folliikul) ja lõpuks tertsiaarne
folliikul e. Graafi põieke, milles on vedelikuga täidetud õõs ja folliikuli
kühmus ka meioosis peatunud munarakk.
Primordiaalne folliikul – primaarne ootsüüt koos ühekihilise
folliikulepiteeliga. Väheaktiivsed
vaikivas olekus folliikulid. Hakkab
moodustuma diploteeniblokis
Perioodiliselt areneb osa
PrF järgmisse etappi, moodustuvad
primaarsed
folliikulid (folliikulepiteeli rakukiht algul ühekihiline, hiljem mitmekihiline),
ootsüüt sünteesib läbipaistva tsooni e.
zona pellucida.
Folliikulite kasvamisel moodustuvad
sekundaarsed folliikulid, mida
ümbritsevad kahekihiliselt
mesenhümaalsed teeka rakud. Teeka rakud
produtseerivad androgeeni eellast, mis muudetakse
granuloosarakkude
poolt östrogeenideks
(östradiooliks peamiselt)
Muudab
emakakaelasekreeti (emakakael kinni pandud, ovulatsiooni ajal emakakael
avaneb), sekreet muutub spermide jaoks sobivaks → pääsevad läbi
emakakaela emakasse. (östrogeeni oluline funktsioon)
Jätkuval kasvamisel moodustub folliikulepiteelirakkude (granuloosa) sisse
õõnsus, mis täitub folliikulvedelikuga –
küpsed folliikulid e Graafi
folliikulid. (preovulatoorne folliikul)
11
Varane follikulogenees toimub peamiselt gonadotropiinidest sõltumatult,
alates puberteedist vajatakse folliikulite arenguks ka FSH ja LH
ajuripatsist.
50 folliikulit alustab küpsemist – lõpuks jääb domineeriv alles (FSH
sõltumatu, sekreteerib inhibiini) vähendab FSH kogust ajuripatsist
FSH sõltuvad folliikulid atreesiasse. Enamus folliikulitest hukkub apoptoosi
teel enne tertsiaarsesse staadiumisse jõudmist, seda nimetatakse
artreesiaks.
Follikulogenees primordiaalsest folliikulist preovulatoorse folliikulini on
pikk protsess. Iga mensturatsioonitsükli jooksul on domineeriv folliikul, mis
ovuleerub ja alustab kasvamist ca 1 aasta varem! Preantraalne periood:
300 p; antraalne periood:50 p; selektsioon-ovulatsioon: 20 p.
Graafi folliikulites
on ümber
Zona pellucida
moodustunud
granuloosarakkudest kiirpärg (corona radiata) ja folliikuliõõnde kummuv
ootsüüti ja kiirpärga sisaldav munakühm (cumulus oophorus).
Preovulatoorses folliikulis viiakse läbi meioos I. (meioos II metafaasi
blokini)
Ovulatsiooni ajal tõuseb LH mõjutus. Ootsüüdi vabanemisel folliikulist
lõhutakse granuloosa, teeka ja munasarja väliskestad ja moodustub avaus
e
stigma, mille kaudu ootsüüdi-munakühmu kompleks väljub folliikulist ja
püütakse munajuha lehtri e fimbriate poolt kinni, liigutatakse ripsepiteeli
abil edasi munajuha ampulli piirkonda, kus toimub viljastumine.
32.
Ovulatsioon
Eristatakse spotnaanset ovulatsiooni, mis toimub paaritumisest
sõltumatule (omane koduloomadele + inimene) läbi hormonaalse
signalisatsiooni (naisel tavaliselt lõhkeb 1 folliikul ja vabaneb 1 ootsüüt 28-
päevase tsükli korral 14. päeval).
Polüovulatoorsetel loomadel (emis, koer, kass) lõhkeb rohkeb folliikuleid.
Provotseeritud ovulatsioon toimub paarituse või ka emaslooma kunstliku
ärrituse järel (kass, küülik, hiir).
12
Kollakeha – ovuleerunud folliikulist alles jäänud granuloosa- ja
teekarakkudest moodustub ajutine
progesterooni ja
inhibiini ning
vähesel määral
östrogeeni tootev endokriinorgan. (negatiivne tagasiside
– kui on viljastumine + implantatsioon inhibeeritakse uut folliikulit
küpsemast ja ovulatsiooni)
Progesteroon
– algatab emaka limaskesta näärmetes
sekretsiooniprotsessi, mis on vajalik emaka ettevalmistumiseks embrüo
võimaliku implantatsiooni puhul. Hilisemas arengus on progesteroon
vajalik raseduse säilitamiseks. Inhibiin inhibeerib FSH.
Iga
menstruaaltsükliga stardib
5-15 folliikulit vastusena
FSH-le
küpsema,
1 (harva
2)
domineeriv folliikul areneb lõpuni, vabastades
sekundaarse ootsüüdi. ca 1000 üritab
atreesia 1000
atreetilist
folliikulit/munarakku. vanusega
atreesia võimendub
33.
Kuidas toimub oogeneesi hormonaalne kontroll?
GnRH (gonadotropiine vabastav hormoon)
stimuleerib
FSH ja
LH
vabastamist ajuripatsist. Reguleerib folliikulite arengut, mis omakorda
hakkavad tootma
östrogeene.
FSH (folliikuleid stimuleeriv hormoon, ajuripats e hüpofüüs)
reguleerib
munaraku valmimist munasarjas ja stimuleerib suguhormoonide teket
LH (luteiniseeriv hormoon, ajuripats e hüpofüüs) taseme järsk tõus
vallandab
ovulatsiooni ja soodustab
kollakeha arengut. Kõrgendatud LH
tase vahendab munaraku diploteeniblokist vabastamist ja taaskäivitab
meioos I.
Progesteroon (kollakeha) – vajalik raseduse säilitamiseks, inhibeerib FSH
ja LH tootmist, uute folliikulite küpsemist, valmistab emakat ette embrüo
vastuvõtuks, surub maha ovulatsiooni, takistab munasarjast järgmiste
munarakkude eraldumist, emakakaela lima pakseneb ja moodustab korgi
emakakaela ette; viib östrogeeni poolt stimuleeritud endomeetriumi
13
sekretoorsesse faasi, mis võimaldab viljastatud munarakud implanteeruda,
vähendab emaka kontraktiilsust raseduse ajal.
Östrogeen (kollakeha, folliikulid) – inhibeerib FSH ja LH tootmist, selle
mõjul muutub emaka sisemus areneva embrüo vastuvõtmiseks sobivaks;
emakakael areneb veidi, emakakaela näärmed hakkavad tootma lima.
Inhibiin (kollakeha) inhibeerib
FSH ja
LH tootmist ja uute follikulite
küpsemist.
Kollakeha toodab
progesterooni, östrogeeni ja inhibiini, mis
inhibeerivad
FSH ja
LH tootmist ja uute folliikulite küpsemist.
34.
Hormonaalne muutus rasedusel:
hCG – (koorioni gonadotropiin) süntees toimub platsenta loote päritolu
trofoblastides alates hetkest kui embrüo on kinnitunud emakaseinale.
hCG funktsiooniks on takistada kollakeha taandarengut ja seeläbi toetada
progesterooni sünteesi raseduse esimestel nädalatel nii kaua, kuni
progesterooni hakkab tootma platsenta
3.Viljastumine
Protsess, mille käigus haploidsed sugurakud (sperm ja munarakk)
ühinevad, moodustub diploidne sügoot, millel on mõlemalt vanemalt
pärinev geneetiline info. Aktiveeritakse munarakk, et hakkaks arenema
embrüo.
35.
Kehasisese viljastumise tüübid (2)
Kopulatsioon – imetajad, roomajad (ka dinosaurused), mõned linnud,
sabakonnalised, putukad, mõni kala
Spermatofoor – salamandrid, vesilikud, putukad, ämblikud
Erinevates staadiumites võib sperm munarakku viljastada – primaarne
ootsüüt, I metafaas, II metafaas (enamus imetajaid), meioosi lõpus.
36.
Viljastumise etapid
14
1. Spermi ja munaraku esmane kontakt (
kemoatraktsioon) ja
ära
tundmine (võõras-oma) ning spermi kinnitumine rebukestale/ZP
2. Spermi sisenemine munarakku (akrosomaalreaktsioon) ja selle
regulatsioon (üks sperm viljastab)
3. Spermi ja munaraku geneetilise materjali ühinemine
4. Munaraku aktivatsioon ja uue organismi arengu algus
37.
Kehaväline viljastumine (merisiiliku näitel)
Kemoatraktsioon – spermi ligi meelitamine keemiliste ühenditega
munaraku poolt; liigispetsiifiline ja munaraku poolt ajaliselt kontrollitud
(veeloomadel, kellel on kehaväline viljastumine – merisiilikud, ainuõõssed,
limused, kahepaiksed, mantelloomad)
Oma/võõra äratundmine – kemoatraktsioon
Merisiilikutel
spermi aktiveerivad peptiidid mõjuvad spermidele nii
atraktandina kui ka
aktiveerivad neid kiiremini ja jõulisemalt liikuma
(
Ca- kanalid, vibur)
Resakt –
Sperakt –
Akrosomaalreaktsioon ja spermi/munaraku ühinemine (akrosomaaljätke,
bindiin, viljastumiskühmuke)
Akrosomaalreaktsioonil vabanevad
proteolüütilised ensüümid
akrosoomist (eksotsütoos)
Munarakku ümbritsevast
kallerkihist pärinevad liigispetsiifilised
polüsahhariidid
seonduvad spermi akrosoomis olevatele
retseptoritele
aktiveerides (Ca tase tõuseb)
spermis
akrosomaalreaktsiooni
Akrosomaalreaktsiooni II osas moodustub
akrosomaaljätke, mis
tungib munaraku
rebukestani ja mille pind on kaetud liigispetsiifilise
valgu
bindiiniga
Munaraku pinnal on liigispetsiifilised
bindiini retseptorid
(bindiin+retseptor=gameetide seondumine)
Spermi ja munarakku ühinemisel tekib
viljastumiskühmuke (aktiini
polümerisatsioon), membraanid ühinevad ja sperm siseneb munarakku.
38.
Kehasisene viljastumine (imetaja/inimene).
Spermi teekond munarakuni – millised bioloogilised „barjäärid“
selekteerivad sperme (märksõnad reotaksis, termotaksis, kemotaksis),
spermide kapatsitatsioon - see on teil spermatogeneesi küsimustes sees –
seega juba selge
Spermide transport toimub nii isase kui emase suguteedes.
Emase suguteedes algab
spermide transport
tupe ülemisest osast ja
lõppeb
munajuha ampulli piirkonnas, kus toimub
viljastumine
15
Seemnevedeliku koostisosad ja
puhverdusvõime kaitseb
sperme tupe
happelise keskkonna eest
10s jooksul
pH tõuseb
4.3 ->
7.2 (kestab mõned minutid)
Emakakaelas pH
6-6,5
ca 200 miljonit spermi siseneb tuppe, enamus hukub tupe happelises
keskkonnas või saab saatuslikuks tagasivoolus
Spermid liiguvad tänu viburile ja emaka kontraktsioonidele emakaelast
emakasse ja sealt munajuhasse.
Reotaksis – spermid ujuvad munajuha ja emaka näärmete poolt toodetud
vedelikele vastusuunas.
kiiremad spermid liiguvad ca 45min ja aeglasemad ca 12h
munajuhasse
2-4mm/min teekond ca 18cm
Spermid liiguvad läbi emakakaela kasutades viburit – kui on ovulatsioon,
emakakaela lima suureneb ja muutub rohkem ligipääsetavaks spermidele.
Ca 5000 spermi sisenevad kitsasse rohke limaga varustatud emaka-
munajuha ühenduskohta (UTJ – uterotubal junction), kus enamus
sperme jääb kinni limasse ja ca 1000 liigub edasi munajuhasse.
Munajuha kitsuse (isthmus) piirkonnas
spermide energiline
liikumine vaigistatakse, nad kinnituvad
munajuha epiteelile ja
kapatsiteeruvad (~7-24h)
Kapatsiteerunud spermid hüperaktiviseeruvad ja vabanevad
kitsuse piirkonnast *
Kapatsiteerumata spermid ei ole võimelised
munarakku viljastama
ca 1000
spermist, mis sisenesid
munajuhasse, ~ 200
kapatsiteerub ja jõuab
munarakuni, ülejäänud hukuvad
Termotaksis – kapatsiteerunud spermid on võimelised tunnetama
temperatuurigradienti munajuha erinevates piirkondades. Munajuha
kitsuse (isthmus) piirkond on jahedam ja ampulli (ampulla) piirkond, kus
toimub viljastumine, on soojem. Kapatsiteerunud spermid liiguvad
eelistatult
kõrgema temperatuuri suunas.
Kehasisese viljastumisega loomadel (nt imetajatel) võivad
emase
suguteed sekreteerida spetsiifilisi regioonist sõltuvaid molekule, mis
mõjutavad
spermide liikuvust ja
kapatsitatsiooni
Granuloosarakkude poolt sekreteeritud
progesteroon mõjub
spermidele nii
atraktiivselt kui ka
hüperaktiveerivalt (põhjustades
Ca2+ tõusu)
Samaaegselt spermide transpordiga (munajuha kontraktsioonid,
hüperaktiivne liikumine) toimub munaraku transport (munajuha
kontraktsioonid, ripsmed). Viljastumine toimub normaaalsel juhul
munajuha ampulli piirkonnas.
16
Ca 200 spermist, mis jõudsid munarakuni, lõpuks 1 viljastab. Ülejäänud
tõugatakse eemale kortikaalreaktsiooni (zona pellucida) poolt.
39.
Akrosomaalreaktsioon ja spermi/munaraku ühinemine
(milleks akrosomaalreaktsiooni üldse vaja on ja kuidas toimub)
Zona pellucida koosneb
glükoproteiinidest (hiirel 1-3, inimesel 1-4)
ZP3 vahendab liigispetsiifilist spermi seondumist
ZP2 vahendab hilisemat spermi seondumist
ZP1/ZP4 seovad omavahel ZP2 ja ZP3
Kui
spermid on jõudnud
munaraku rebukestani (Zona pellucida), siis
nad seonduvad (enamasti liigi-spetsiifiliselt, spermidel vastavad
retseptorid) sellele läbi
ZP3 ja vallandub
akrosomaalreaktsioon
Akrosomaalreaktsioonil enamus
spermi pea
membraanist tõugatakse
eemale mistõttu hoitakse
sperme peale
AR-reaktsiooni läbimist kinni
ZP2 vahendusel
Spermi ja
munaraku
interaktsioon aktiveerib
Ca2+
kanalid,
võimendades
Ca2+ ja teiste sekundaarsete vahendajate (messengerid)
nagu
cAMP ja
IP3 tõusu, mis initsieerivad signaalide kaskaadi, mille
tulemuseks on
akrosomaalreaktsiooni (AR) toimumine ja
akrosoomis
leiduvate
ensüümide (glükohüdrolaasid, proteinaasid, esteraasid,
fosfataasid, fosfolipaasid, sulfataasid)
eksotsütoos
Akrosomaalreaktsiooni käigus toimuv
ensüümide eksotsütoos ja
hüperaktiveeritud spermide füüsiline jõud tagavad nende tungimise
läbi
granuloosarakkude ja
rebukesta (ZP; zona pellucida)
munarakuni
Granuloosarakkude kihi läbimisel mängib olulist rolli
spermi pinnal ja
akrosoomis paiknev ensüüm
hüaluronidaas, mis aitab lagundada
ekstratsellulaarset maatriksit
40.
Spermi ja munaraku ühinemine:
Piirkonda imetajate
spermi peaosas, kus
akrosoomi sisemine membraan
ja spermi membraan kokku saavad, nimetatakse
ekvatoriaalpiirkonnaks
(sellest algab
spermi ja
munaraku membraanide ühinemine).
Munaraku mikrohatud (
Juno) ja
spermi ekvatoriaal-segment
sisaldavad molekule (IGL
Izumo), mis on vajalikud ühinemiseks
(polaarkeha piirkonnas mikrohatte pole.
Sperm
esmalt
seondub
ja seejärel
sulandub
munaraku
membraaniga.
*
Spermiga sisenevad
munarakku
lisaks spermi
genoomile,
mitokondrid,
tsentriool (kasutatakse lõigustumisel) ning väike kogus
tsütoplasmat;
membraan ühineb munaraku membraaniga
Spermi mitokondrid ja nende
DNA lagundatakse tsütoplasmas, seega
järglaste
mitokondrid pärinevad
emalt.
17
Polüspermia vältimine (aeglane blokaad, kortikaalreakstioon)
Monospermia - munaraku viljastab ainult üks
sperm
Spermi haploidne tuum ja
munaraku haploidne tuum annavad aluse
uuele
diploidsele
organismile,
säilitades
liigispetsiifilise
kromosoomistiku
Lindudel, roomajatel ja sabakonnadel võib
munarakku sattuda rohkem
sperme (
füsioloogiline polüspermia), ehkki
viljastumisprotsessi viib
lõpuni siiski ainult
üks sperm
Kui mingil põhjusel satub
munarakku rohkem
sperme ja spermist
pärinevaid aktiivseid
tsentrioole on
sügoodis rohkem (
patoloogiline
polüspermia), siis on tulemuseks
aneuploidsed tütarrakud ja organismi
arengu katkemine
Kiire
blokaad:
merisiilikutel,
limustel.
munaraku
membraanipotentsiaali muutus peale
spermi sisenemist
munarakku
(-70mV > +20mV)
Spermi
sisenemine avab
Na+ kanalid, mistõttu
munaraku
membraanipotentsiaal muutub (1-3 s peale sisenemist, kestab ligi
minuti)
Spermid
ei suuda ühineda
munaraku
membraaniga
kui
membraanipotentsiaal on
positiivne.
Sellist
munaraku membraani kiiret
depolarisatsiooni on täheldatud
merisiilikutel, limustel, rõngussidel, kärssussidel ja konnadel.
Aeglane blokaad – imertajatel.
põhjustatud
munaraku korteksis
paiknevate
kortikaal- graanulite eksotsütoosist, mille tulemusena
vabanevad
ensüümid, mis modifitseerivad
munaraku kestasid Merisiilikutel
tühjendavad
kortikaalgraanulid
pärast
spermi
sisenemist
munarakku oma sisu
rebukesta (vitelliinkest) alla (Ca2+
tõus), mille tulemusena moodustub teistele
spermidele läbimatu
viljastumiskest (ca 1 min peale esimest
spermi-
munaraku ühinemist)
Kortikaalgraanulite valkudest moodustub ka
hüaliinkiht (oluline
hilisemas arengus)
Kortikaalgraanulid sisaldavad:
Proteaase
- vabastavad
munaraku pinna
rebukesta sidemetest ja
eemaldavad ka
Bindin`i retseptorid
Mukopolüsahhariide
- aitavad imada vett surudes
rebukesta
munapinnast eemale
Peroksüdaase
- tugevdavad kogu struktuuri
Hüaliini
-
moodustab
munaraku pinnal kihi, kuhu kinnituvad
tulevased tütarrakud
18
Polüspermia vältimine imetajatel
Imetajate viljastumisel membraanipotentsiaal märkimisväärselt ei
muutu. Mitmete imetajate puhul on märgatud, et
rohkem kui üks
sperm
on võimeline tungima läbi
ZP Perivitelliinalasse (piirkond ZP ja oolemmi vahel), kuid
membraaniga
ühinema on võimeline ainult
üks sperm
Spermi ja
munaraku ühinemisel vabastatakse
kortikaalgraanulitest
ensüümi
ovastatsiini, mille toimel ei ole
ZP2 (zona pellucida sperm-
binding protein2) enam võimeline
sperme siduma, välistades sellega
polüspermia tekke imetajatel.
Juno vabaneb munaraku membraanist (
Izumo spermid ei saa kinnituda)
Ainult
üks sperm saab siseneda
munarakku, teised tõugatakse kiiresti
eemale.
41.
Munaraku aktivatsioon – mis see tähendab ja milleks
oluline? Mis protsessid munarakus aktiveeritakse ja mis on
peamine aktivaator?
Ca2+-ioonide tõus vallandab nii
kortikaalreaktsiooni kui ka
munaraku
aktivatsiooni (aktiveerib emapoolsete mRNA-de translatsiooni ning
üleminekut mitoosifaasi)
Ca2+-ioonide tõusu aitab esile kutsuda
spermi poolt munarakku viidud
faktorid, mis võimendavad inositool-1,4,5-trifosfaadi (IP3) tootmist ja see
omakorda Ca2+ vabanemist endoplasmaretiikulumist (ER) – imetajatel.
Spermi seondumine retseptorile (Bindin/bindin`i retseptor) muudab selle
konformatsiooni, mis viib IP3 tootmiseni ja Ca2+ vabanemiseni
(merisiilikutel)
Imetajate
sperm siseneb enamasti
munarakku etapil, mil munaraku
tuum on arestitud
meioosi II metafaasi
Spermi sisenemisel tekitatud
Ca2+-ioonide tõus (tekib lainetena)
aktiveerib munarakus
mitmeid sündmusi, nagu
meiootilise
jagunemise lõpetamise (I lained)
kortikaalgraanulite eksotsütoosi,
emapoolsete
mRNA-de translatsiooni ja
pronukeluste formeerumist
ning üleminekut
mitoosifaasi (hilisemad lained)
Kõrgenenud
Ca
2+
tase
aktiveerib mitmeid
kinaase, mis viivad lõpuks
tsükliin B ja valgu
Securin (aitab hoida metafaasis kromosoome koos)
degradeerimiseni, võimaldades
meioosil
jätkuda
ja jaotada
tütarkromatiidid
sekundaarse polaarkeha
ning moodustuva
haploidse emas-pronukleuse vahel
Spermi genoom läbib samal ajal protsessi, mille käigus
protamiinid
kiiresti eemaldatakse
isaspronukleusest ja DNA mähitakse ümber
nukleosoomide, mis sisaldavad
histoone
19
Isas-ja
emaspronukleus liiguvad (-12 h) teineteisele lähemale
mikrotorukeste kaasabil. Replitseerunud
pronukleused ei liitu; nende
kromosoomid kondenseeruvad ja asetuvad ühisele
metafaasiplaadile.
4.Lõigustumine
42.
Mis protsess on lõigustumine? Mida tähendab
sünkroonne ja asünkroonne lõigustumine. Kuidas toimub
lõigustumisel rakutsükli regulatsioon (MPF-mitosis promoting
factor), mida tähendab kesk-blastula üleminek (mid-blastula
transition) ja sügoodi/embrüo genoomi aktivatsioon?
Lõigustumine on organismi hulkraksuse taastamine.
Tuuma-tsütoplasma
suhte normaliseerimine (1:10 vs 1:1000; 1:1) järjestikuliste
mitootiliste rakujagunemiste käigus
viljastatud munaraku (
sügoodi)
suur tsütoplasma kogus jaotatakse väiksemate moodustuvate
blastomeeride vahel.
Algselt on
lõigustumine jagunemine ilma
kasvamiseta (
G1 ja
G2 faasi
puudumine,
maternaalsed mRNA-d, valgud jne.)
Sünkroonne – blastomeerid jagunevad üheaegselt
Asünkroonne – blastomeerid jagunevad ajalise nihkega (imetajad, va
munejad imetajad, on algusest peale asünkroonne)
Enamikel loomadel (nt. linnud, roomajad, kalad, putukad ja amfiibid) on
lõigustumine alguses
sünkroonne, kuna
munarakku on küpsemise
käigus varutud piisavas koguses nn.
maternaalseid (emapoolset päritolu)
valke ja mRNA-sid, mis on vajalikud kiire ja kontrollitud
rakujagunemise läbi viimiseks
Blastomeeride sünkroonset lõigustumist aitavad kiiresti läbi viia
maternaalselt talletatud komponendid nagu
mitoosi võimendav faktor
(MPF, ingl. k. mitosis-promoting factor), mis koosneb tsükliin B ja
tsükliin-sõltuvast kinaasist (CDK), ensüümid, histoonid, tubuliinid jne
Tänu sellisele varumaterjalile on klassikalisest rakutsüklist G1 ja G2 faasid
kaotatud, mistõttu on rakujagunemine märgatavalt kiirem.
*
Tsükliin B akumuleerub
S faasis ja peale
M faasi läbimist
degradeeritakse perioodiliselt, mida kontrollivad mitmed maternaalsed
valgud.
CycB reguleerib MPF väikese subühiku
Cdc2 (cyclin dependent
kinase) aktiivsust
*
Cdc2 aktiveerib mitoosi, fosforüleerides erinevaid märklaudvalke (nt.
histoonid, lamiinid, müosiin), käivitades kromatiini kondenseerumise,
tuumaümbrise depolümeriseerumise ja mitoosikäävi organiseerumise
Kui lõigustuv embrüo on varuained nö. ära kasutanud,
aktiveeritakse
embrüo genoom (EGA) ning
rakutsüklisse lisatakse vastavalt
G1 ja
G2
faasid, rakutsükli kestus pikeneb ja rakujagunemine muutub
20
asünkroonseks. Sõltuvalt liigist
aktiveeritakse embrüo genoom
erinevatel aegadel (hiirel 2-raku staadiumis; inimesel ja seal 4-8 raku
staadiumis; veisel ja lambal 8-16 raku staadiumis)
43.
Millest sõltub lõigustumise tüüp?
Rebu (rikas erinevate valkude, rasvade, süsivesikute, soolade,
vitamiinide, ensüümide, pigmentide ja vee poolest)
hulk ja
jaotus
tsütoplasmas (kus ja kui palju?)
Faktorid munaraku tsütoplasmas, mis mõjutavad
mitoosikäävi
formeerumist ja asendit
Animaalne poolus (AP) – rebuvaene piirkond, rakujagunemine
toimub kiiremini kui VP; sügoodi tuum paikneb enamasti animaalse
pooluse pool
Vegetatiivne poolus (VP) – reburikas piirkond, kus rebu inhibeerib
lõigustumist (lõigustumine on ebavõrdne; reburikka piirkonna
blastomeerid on suuremad)
44.
Oska kirjeldada erinevaid lõigustusmise tüüpe mõtle ka
mis moodi tekivad vegetatiivse poole peale makromeerid ja
animaalse poole peale mikromeerid osadel loomadel; ja mida
tähendab animaalne vs vegetatiivne poolus
Lõigustumistasapinnad:
Ekvatoriaalne tasapind: poolitab
sügoodi kaheks pooleks (vegetatiivne
ja animaalne)
Horisontaalne tasapind: sarnane ekvatoriaal tasapinnale, kuid nihutatud
emmale-kummale poole
Meridionaalne tasapind -
lõigustumisvagu A-
V telje suunas poolitades
mõlemad poolused, tekib kaks võrdset rakku
Vertikaalne tasapind - lõigustumisvagu
A-
V telje suunas, kuid paigutunud
emmale-kummale poole
Vegetatiivse poole makromeerid tekivad:
Animaalse poole peal mikromeerid:
45.
Mõisted: täielik e. holoblastiline ja osaline e.
meroblastiline lõigustumine ning nende alatüübid (radiaalne,
bilateraalne, spiraalne, rotatsiooniline, diskoidaalne,
superfitsiaalne), oska tuua näiteid loomariigist.
1. Täielik lõigustumine e holoblastiline lõigustumine: lõigustumisvagu
läbib kogu sügoodi, rebu puudub või on väga vähe – alternatiivsed
lahendused, kuidas rebu kompenseerida
a. Totaal-ekvaalne lõigustumine – blastomeerid ühesuurused
b. Totaal-adekvaalne lõigustumine – animaalse pooluse rakud veidi
väiksemad (käsnad, kidaussid, vähid, mantelloomad, süstikkalad,
imetajad)
21
c. Totaal-inekvaalne lõigustumine – blastomeerid märgatavalt
erineva suurusega (kammloomad, rõngussid, limused,
kahepaiksed, vaap- ja kopskalad)
Animaalse pooluse rakud – mikromeerid
Vegetatiivse pooluse rakud – makromeerid
1) Radiaalne
(isoletsitaalne)
– esimesed
kaks lõigustumist vertikaalsed,
pinnad üksteise suhtes risti 4 blastomeeri;
kolmas 8
blastomeeri, VP, AP;
neljas animaalsel 8 mesomeeri, vegetatiivsel
4 suurt makromeeri ja 4 väikest mikromeeri, asümmeetriline
jagunemine Tekib tsöloblastula e blastotsööl.
Okasnahksed,
süstikkala.
a. Radiaalne mesoletsitaalne – hall sirp, mikro-ja makromeerid
kahepaiksetel, tekib samuti blastotsööl, mis võimaldab
rakkude migratsiooni gastrulatsioonis ja aitab vältida
enneaegset ülemise ja alumise rakukihtide kokkupuudet
2) Spiraalne
(isoletsitaalne)
– tekib väga väikese blastotsööliga
stereoblastula;
mikromeerid animaalsel ja makromeerid
vegetatiivsel. Teod, rõngussid, lameussid
a. Mikromeeride käävid pöörduvad 450 võrra makromeeride
käävide suhtes. Spiraalse lõigustumise
suund määratakse
emagenoomi ühe geenipaariga (parempöörde D on
dominantne vasakpöörde d üle) Vastupäeva vs päripäeva
b. I ja II lõigustumine „meridionaalne“ 4 makromeeri (A, B,C,
D). Lõigustumine ei ole paralleelne või risti animaalse-
vegetatiivse teljega vaid
nurga all, mistõttu
blastomeerid
moodustavad
spiraalse ülesehituse.
c. Embrüod läbivad vähem lõigustumisi enne kui lähevad
gastrulatsiooni
d. Kahe esimese lõigustumise järel on blastomeerid enam-vähem
ühesuguse suurusega. Peale kolmandat jagunemist saab
eristada mikromeere animaalsel poolusel ja makromeere
vegetatiivsel poolusel
3) Bilateraalne
(isoletsitaalne)
–
mõlemal poolel peegelpildis
(mantelloomad-
merituped,
meritünnikud,
ripikloomad;
keelikloomad).
a.
I lõigustumine (meridionaalne) jagab sügoodi
vasakuks ja
paremaks
pooleks.
Järgnevad lõigustumised järgivad
peegelsümmeetriat
b.
II lõigustmine meridionaalne : 2 suuremat
anterioorset
(A, a) ja 2 väiksemat
posterioorset (B,b) blastomeeri;
III
lõigustumine horisontaalne (8-64 rakus staadiumini
ebavõrdsed lõigustumised)
22
4) Rotatsiooniline
(isoletsitaalne)
– Imetajad, nematoodid.
Sügoot
lõigustub esialgu
meridionaalselt 2
blastomeeriks. Seejärel
toimub lõigustumine blastomeeridel erinevalt: 1 blastomeer jaguneb
meridionaalselt ja teine
ekvatoriaalselt, tekib
rotatsiooniline
rakkude jagunemine. Asünkroonne.
a.
Blastotsööl (
kavitatsioon; trofoblast (TB) Na/K-pump
osmootne gradient akvaporiinid vesi).
Tiheliiduste
komponendid TB rakkudes aitavad vältida vedeliku lekkimist
blastotsöölist
b. ICM – inner cell mass, pluripotentne
c. Lõigustumise lõppresultaadiks on imetajatele omane
asümmeetriliselt paikneva
blastotsööliga blastotsüst, mis
koosneb
ekstra-embrüonaalsest
trofektodermist
(
trofoblast) ja
ICM-st kujunenud
primitiivsest endodermist
(PE) ning embrüonaalsest
epiblastist (EPI)
d.
Trofektodermi rakkudest saavad ekstra-embrüonaalsed e.
embrüovälised struktuurid, mis on üliolulised embrüo
korrektse
implantatsiooni kujunemisel ja kontakti säilitamisel
emakaga ning nad moodustavad embrüopoolse
platsenta osa
koorioni
e.
Primitiivse endodermi rakkudest moodustuvad ainult
ekstra-embrüonaalsed koed nagu toitefunktsiooniga
rebukott
f.
Epiblasti rakud annavad aluse kogu embrüole
2. Meroblastiline/mittetäielik lõigustumine: reburikastes embrüotes
lõigustub ainult rebuvaesem osa tsütoplasmast; lõigustumisvagu
ei ulatu reburikkasse tsütoplasmasse, kuna rebuvalgud takistavad
membraani formeerumist.
a. Diskoidaalne (Teloletsitaalne). kalad, roomajad, linnud.
Lõigustumine
ei ulatu
reburikkasse
tsütoplasmasse
(varastes etappides
blastomeeride ventraalne osa kontaktis
rebuga).
Ekvatoriaalsed/
meridionaalsed
lõigustumised
tekitavad 5-6 kihilise
blastodermi. Blastodermi rakud
absorbeerivad
vett munavalgest, sekreteerides seda rebu ja endi
vahele, tekib
subgerminaalne õõnsus
Osa
keskmisi blastodermi rakke surevad, tekib
üherakukihiline
blastoderm (
heleväli,
Area pellucida). Perifeerias tekib
tumeväli Area opaca. Tume ja helevälja piirialal on
marginaalrakkude tsoon
b. Tsentroletsitaalne e superfitsiaalne
– rebu paikneb keskel;
lõigustumine toimub ainult
pindmiselt. Lülijalgsed
46.
Blastulate tüübid, oska tuua näiteid
23
Tsöloblastula e
õõnesblastula – ühe või mitmekihiline
blastoderm,
ruumikas
blastotsööl (konn, meritäht, merisiilik)
Stereoblastula e
umbblastula –
siseõõs on
rudimenteerunud
(kärssussid, ripsussid, rõngussid, molluskid)
Plaakula
- blastula lamendunud
liistakuks
(väheharjasussid,
mantelloomad)
Blastotsüst – imetajatel
Diskoblastula e ketasblastula – lõigustumisel tekib
animaalsel
poolusel
iduketas
e
blastodisk
(linnud, roomajad,luukalad,
siugkonnalised, skorpionid, haid, raid)
Periblastula e ümbrisblastula –
blastotsööl puudub, asendunud
rebuga (enamik putukaid)
47.
Kortikaalne rotatsioon
Enne viljastumist on munarakk radiaal- sümmeetriline
Spermi sisenemine paneb paika embrüo dorsaalse-ventraalse telje (spermi
sisenemise koht –ventraalne, 180° vastaspool dorsaalne)
Peale viljastumist kortikaalne tsütoplasma roteerub 30° sisemise
tsütoplasma suhtes, moodustub nö. halli sirbi piirkond
Dorsaalsed vegetatiivse pooluse rakud (Nieuwkoop`i keskus) blastulas
indutseerivad „organisaator“ piirkonna (Spemann-Mangoldi organisaator),
kust läbi blastopoori (ürgsuu) algatatakse gastrulatsioon
I lõigustumisvagu läbib halli sirbi piirkonda.
48.
Blastotsüsti koorumine
Blastotsüsti jõudmisel
emakasse toimub
viljastumiskestast (zona
pellucida) vabanemine e „
koorumine“ ja kinnitumine (
implantatsioon)
selleks kohandatud emaka limaskesta epiteelile e
endomeetriumile.
Endomeetrium (emaka epiteel) püüab koorunud
blastotsüsti ECM-sse
(suhkrud, kollageen, laminiin, fibronektiin, kadheriinid, hüaluroonhape jt.)
Trofoblasti rakud sünteesivad
integriine, mis seonduvad emaka
ECM
komponentidega, aidates embrüol kinnituda
endomeetriumile
Trofoblasti rakud sekreteerivad
proteaase (kollagenaas, stromelüsiin jt.)
aidates lõhustada emaka kudede ECM-i, et
TB rakud saaksid emakaseina
pugeda
49.
Diapaus
Puhkeperiood¸mil blastotsüst enamasti väljub zona pellucidast, kuid ei
implanteeru.
Fakultatiivne diapaus - põhjustatud emaslooma
laktatsioonist. Kui
emasloom viljastatakse aktiivsel
laktatsiooni perioodil, siis eelnevate
24
järglaste
imemine stimuleerib embrüote suundumist
diapausi (esineb
närilistel, putuktoidulistel ja kukkurloomadel)
Obligatoorne diapaus - põhjustatud
keskkonna tingimustest.
Embrüod suunatakse
diapausi, et nad sünniksid perioodil, mis on
sünnijärgseks kasvamiseks
sobilik (iseloomulik armadillidele, loivalistele,
paljudele kärplastele ja karulastele ning metskitsele)
50.
Identsed kaksikud
Ühemunakaksikud pärinevad ühest embrüost, lootekestade järgi saab
öelda, millal embrüo on kahestunud
Kolmandikul on kaks koorioni ja kaks amnion-> koorion moodustub
5.päevaks ehk lahknemine peab enne toimuma
Ülejäänutel on 1 koorion ja 2 amnioni -> lahknemine 5. ja 9. päeva
vahel
Väga vähesed arenevad ühes amnionis ehk 1 amnion ja 1 koorion
lahknemine pärast 9.päeva (võivad kokku kasvada ja tekkida siiami
kaksikud)
51.
Implantatsioon
Endometrium
(emaka epiteel) püüab koorunud blastotsüsti
ekstratsellulaarsesse maatriksisse (suhkrud, kollageen, fibronektiin,
kadheriinid, hüaluroonhape)
Trofoblasti rakud sünteesivad
integriine, mis seonduvad emaka
kollageeni, fibronektiini ja laminiiniga, mis aitavad embrüol kinnituda
emaka epiteelile
Kontakti saavutanud embrüo trofoblasti rakud sekreteerivad
proteaase (kollagenaas, stromelüsiin jt.) aidates lõhustada emaka
kudede ekstratsellulaarset maatriksi, et trofoblasti rakud saaksid
emakaseina pugeda
52.
Ole valmis täpsemalt kirjeldama:
Lõigustumist äädikakärbsel (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on
tegu) Süntsüütium, süntsütiaalne ja rakuline balstoderm, energiidid,
polaarrakud.
Äädikakärbsel on
superfitsiaalne
lõigustumine.
Süntsütiaalse
blastodermi ühises tsütoplasmas
jagunevad tuumad ning rakkude
membraane peale munaraku membraani ei eksisteeri – toimub
karüogenees ilma tsütogeneesita ehk süntsüütium. Energiidid on
süntsütiaalse blastodermi tuumad, mis sisaldavad oma väikest
teritoriaalset tsütoskeleti saarekest, koosnedes tuuma ümbritsevatest
mikrotorukestest ja mikrofilamentidest.
Peale 13. jagunemist munaraku plasmamembraan voltub sisse tuumade
vahele. Tekib lõigustumisvagu, mis on liikunud korteksisse, jaotades iga
tuuma üksikusse rakku, mille tulemusena tekib
rakuline blastoderm
(6000 rakku). Esimesed mononukleaarsed rakud tekivad blastodermi
25
posterioorsesse piirkonda, neid nimetatakse polaarrakkudeks.
Polaarrakkudest saavad äädikakärbse sugurakud.
Lõigustumist konnal Hall sirp, kortikaalne rotatsioon, mikromeerid,
makromeerid; blastotsööl, moorula, blastula, kesk-blastula transitsioon
Konnadel on totaal-inekvaalne lõigustumine, mille puhul on blastomeerid
märgatavalt erineva suurusega. Animaalse pooluse rakud on mikromeerid,
vegetatiivse pooluse rakud on makromeerid. Blastotsööl võimaldab
rakkude migratsiooni gastrulatsioonis.
Kortikaalne rotatsioon: enne viljastumist
on munarakk
radiaalsümmeetriline. Spermi sisenemine paneb paika embrüo dorsaalse-
ventraalse telje – spermi sisenemise kohast saab ventraalne telg ja sellest
180° vastaspool saab dorsaalseks teljeks. Peale viljastumist kortikaalne
tsütoplasma roteerub 30° sisemise tsütoplasma suhtes ja moodustub nö
„halli sirbi piirkond“. Dorsaalsed vegetatiivse pooluse rakud ehk
Nieuwkoopi keskus blastulas indutseerivad organisaatorpiirkonna ehk
Spemann-Mangoldi organisaatori, kust läbi blastopoori ehk ürgsuu
algatatakse gastrulatsioon.
Lõigustumist kanal Heleväli, tumeväli, blastoderm, epiblast,
subgerminaalne õõs, marginaaltsoon.
Kanal on diskoidaalne lõigustumine. Lõigustumine ei ulatu reburikkasse
tsütoplasmasse – varastes etappides on blastomeeri ventraalne osa
kontaktis rebuga. Ekvatoriaalsed/meridionaalsed lõigustumised tekitavad
5-6-kihilise blastodermi.
Subgerminaalne õõnsus tekib, kui blastodermi rakud absorbeerivad vett
munavalgest, sekreteerides seda rebu ja endi vahele. Osa keskmisi
blastodermi rakke surevad, tekib üherakukihiline blastoderm – heleväli ehk
Area pellucida. Perifeerias tekib tumeväli ehk Area opaca. Tume- ja
helevälja piirialal on marginaalrakkude tsoon.
Lõigustumist inimesel/hiirel (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on
tegu) Kompakteerumine, moorula, blastotsüst, blastotsööl. Totipotentsus,
pluripotentsus. Trofoblasti ja ICM-sisemise rakumassi teke ja mis neist
saab.
Asünkroonne, aeglane.
Inimesel ja hiirel on rotatsiooniline lõigustumine. Sügoot lõigustub esialgu
meridionaalselt kaheks blastomeeriks. Seejärel toimub lõigustumine
blastomeeridel erinevalt: üks blastomeer jaguneb meridionaalselt ja teine
ekvatoriaalselt, tekib rotatsiooniline rakkude jagunemine.
Lõigustumine on aeglane – esimene lõigustumine toimub inimesel 30h
pärast viljastumist. Kuni 8-raku staadiumini on lõigustumise käigus
tekkinud blastomeerid teineteisega nõrgalt seotud, peale seda toimub
kompakteerumine ehk tihendamine, mille käigus blastomeerid
26
kleepuvad teineteisega tihedalt kokku, moodustades kompaktse struktuuri
nimega
moorula.
Lõigustumise lõppresultaadiks on imetajatele omane asümmeetriliselt
paikneva blastotsööliga
blastotsüst, mis koosneb ekstraembrüonaalsest
trofoektodermist (trofoblast) ja ICM-st kujunenud primitiivsest endodermist
(PE) ning embrüonaalsest epiblastist (EPI).
ICM
on blastotsüsti
sisemine
pluripotentne
rakkude mass.
Trofoektodermi rakkudest saavad ekstraembrüonaalsed struktuurid, mis
on üliolulised embrüo korrektse
implantatsiooni kujunemisel ja kontakti säilitamisel emakaga ning nad
moodustavad embrüopoolse platsenta osa koorioni. Primitiivse endodermi
rakkudest moodustuvad samuti ainult ekstraembrüonaalsed koed nagu
toitefunktsiooniga rebukott.
Epiblasti rakud annavad aluse kogu embrüole.
Blastotsüsti jõudmisel emakasse toimub viljastumiskestast (ZP)
vabanemine ehk „koorumine“ ja kinnitumine ehk implantatsioon selleks
kohandatud emaka limaskesta epiteelile ehk endomeetriumile.
Implantatsioonil endomeetrium püüab koorunud blastotsüsti
ekstratsellulaarsesse maatriksisse, kus on suhkrud, kollageen,
hüaluroonhape jt.
Trofoblasti rakud sünteesivad integriine, mis seonduvad emaka kollageeni,
fibronektiini ja laminiiniga, mis aitavad embrüol kinnituda emaka
epiteelile. Kontakti saavutanud embrüo trofoblasti rakud sekreteerivad
trüpsiinilaadseid proteaase (kollagenaas, stromelüsiin jt) aidates lõhustada
emaka kudede ekstratsellulaarset maatriksi, et trofoblasti rakud saaksid
emakaseina pugeda. Implantatsiooni algatamist ja koorumist aitavad esile
kutsuda progesterooni ja kõrgenenud östrogeeni tase emaorganismis.
Zona pellucida takistab blastotsüsti munajuhasse (tubulaarne rasedus) või
muusse valesse piirkonda implanteerumast.
Diapaus on puhkeperiood, mis jaguneb fakultatiivseks ja obligatoorseks.
Fakultatiivne diapaus on põhjustatud emaslooma laktatsioonist. Kui
emasloom viljastatakse aktiivsel laktatsiooni perioodil, siis eelnevate
järglaste imemine stimuleerib embrüote suundumist diapausi. Esineb
närilistel, putuktoidulistel ja kukkurloomadel. Obligatoorne diapaus on
põhjustatud keskkonna tingimustest. Embrüod suunatakse diapausi, et
nad sünniksid perioodil, mis on sünnijärgseks kasvamiseks sobilik.
Iseloomulik armadillidele, loivalistele, paljudele kärplastele, karulastele
ning metskitsele. Mitmetel loomadel esineb ka embrüonaalne diapaus. See
on puhkeperiood, mil blastotsüst küll enamasti väljub ZP-st, kuid ei
implanteeru.
27
5.Gastrulatsioon
53.
Mis protsess on gastrulatsioon ja mis selle käigus
toimub?
Gastrulatsiooni käigus paigutuvad lõigustumisel tekkinud rakud ümber
oma õigetele kohtadele ja pannakse paika mitmekihilise organismi
kehaplaan
Moodustuvad kolm
lootelehte:
ektoderm,
mesoderm ja
endoderm
54.
Lootelehed ja nende derivaadid
(ektoderm, mesoderm, endoderm – põhimõtteliselt oleks hea kui kohe
mõtleksid nende derivaatide peale ehk siis millised struktuurid vastavatest
lootelehtedest arenevad).
Ektodermist areneb närvisüsteem ja nahk. Mesodermil on eri alaliigid,
millest tekivad vereringe, eritus-, suguelundkond, luustik, süda, lihased,
veri jne. Endoderm vooderdab seedesüsteemi, tekivad kopsud ja maks.
55.
Kehateljed
Anterior-posterior (eesmine – tagumine)
Dorsal-ventral (selgmine – kõhtmine)
Medial-lateral (keskmine – külgmine)
56.
Morfogeneetilised liikumised gastrulatsioonis
1.
Emboolia – rakkude liikumine, mille käigus transporditakse tulevased
mesodermi ja
endodermi rakud (vastavalt keskmine ja sisemine
looteleht) tulevase
ektodermi alla
a.
Invaginatsioon
e. rakkude
sissesopistumine
embrüo
sisemusse (Merisiiliku
arhenteroni
(ürgsool) teke
vegetaalplaadi invaginatsiooni
teel (väline avavus
28
blastopoor) Amfiibi
blastopoori
teke
pudelrakkude
invagineerumise teel)
b.
Involutsioon e. rakkude
sisserullumine, mille käigus roomavad
rakud mööda teiste rakkude sisepinda embrüo sisse
(Kahepaiksete
mesodermi teke,
marginaaltsooni rakud
rulluvad mööda
animaalsete rakkude sisepinda embrüo
sisemusse)
c.
Ingressioon/delaminatsioon
–
sisseastumine, üksikud
epiteeli rakud/rakkude grupid eralduvad EMT käigus epiteelist
(muutuvad vabalt migreeruvateks
mesenhümaalseteks
rakkudeks) (Näiteks lindudel ja imetajatel
ürgjutist mesodermi
ja
endodermi teke ning lindude
primaarse hüpoblasti
moodustumine)
i.
EMT käigus muutuvad
polaarsed tihedalt naaberrakuga
kontaktis olevad
epiteelirakud
(moodustavad
tiheliiduseid,
desmosoome,
adherentseid liiduseid
ning
aukliiduseid) migreeruvateks
apolaarseteks
mesenhümaalrakkudeks
ii. (i) Epiteelirakk sisaldab
adherentseid liiduseid (E-
kadheriin/kateiniinid/aktiin).
Polarisatsioon:
tiheliidused/apikaalne
polarisatsioonikompleks;
integriinid/BM
iii. (ii)
Rakk-rakk adhesiooni (AL ja TL komponentide
ekspressiooni muutus) ja
polarisatsiooni kadu
iv. (iii)
BM lagundamine (metalloproteaasid) ja
apikaalne
pitsitus.
v. (iv)
Raku delaminatsioon/ingressioon ja liikumine läbi
ECM, migreeruvale rakule iseloomulikud tsütoskeleti
ümberkorraldused (kortikaalne aktiin)
2. Epiboolia e kattumine – tulemusena kaetakse embrüo sisemised
lootelehed epiteeli rakkude poolt (tavaliselt
ektoderm). See võib
toimuda nii rakkude
jagunemise, rakkude
kuju muutumise (nt.
lamendumine ja kokku surumine) või
interkalatsiooni (mitu rakukihti
koonduvad vähemateks kihtideks) teel.
(
Ektodermi
teke
kahepaiksetel, okasnahksetel ja mantelloomadel)
57.
Konna gastrulatsiooni
Gastrulatsioon algatatakse
dorsaalsest
halli sirbi
piirkonnast
(
marginaaltsoon), kust rakud alustavad
invagineerumist moodustub
ürgsuu ehk
blastopoori ülahuul (dorsaalne huul).
Marginaaltsoonis olevad invagineeruvad rakud muutuvad nn.
pudelrakkudeks (dorsaalseimad vegetatiivse pooluse rakud), millel on
suurepärane võime tungida teiste rakkude vahele (vooderdavad
29
moodustuvat
arhenteroni
- ürgsoolt)
(
Blastopoori
(ürgsuu)
ülahuul/dorsaalne huul, pudelrakkude invaginatsioon; marginaaltsoon)
Vegetatiivne rotatsioon (algab 2h ennem pudelrakkude ilumumist):
Rotatsioon lükkab tulevase
neelu endodermi rakke
blastotsööli
külge pidi embrüo sisse
animaalse pooluse suunas, tõmmates endaga
passiivselt kaasa ka
pea mesodermi ja
seljakeeliku mesodermi
rakke. IMZ – involuting marginal zone: koosneb tulevase neelu
endodermi, pea mesodermi ja seljakeeliku mesodermi rakkudest
Vegetaalne rotatsioon aitab kaasa
arhenteroni (ürgsoole)
moodustumisele. Pindmised
marginaaltsooni rakud tõmmatakse
vegetaalse rotatsiooni käigus sisse, millest formeerub
arheneteroni
endodermaalne vooderdus.
Marginaaltsooni rakud, mis läbivad
dorsaalse blastopoori ülahuule, liiguvad sissepoole kasutades
involutsiooni, rulludes piki välimiste rakkude sisepinda.
Vegetaalne rotatsioon määratleb järjekorra
kuidas erinevad
rakupopulatsioonid sissepoole läbi blastopoori liiguvad. Esimesena
läbivad
blastopoori ülahuule eessoole
endodermi rakud (ka
pudelrakud), seejärel pea mesodermi ja seljakeeliku mesodermi rakud
Epiboolia käigus
animaalse pooluse rakud katavad kogu embrüo, neist
formeerub
ektoderm. Arengu jätkudes
blastopoor laieneb, moodustub
külghuul (lateraalne huul) ja
alahuul (ventraalne huul), läbi mille samuti
endodermi ja
mesodermi rakud sissepoole liiguvad.
Kui
blastopoor on täies ulatuses tekkinud, siis jäävad mõnda aega veel
suured
endodermaalsed rakud pinnale, seda nim.
rebukorgiks, hiljem
liigub ka see sisse.
Primaarne embrüonaalne induktsioon:
Nieuwkoop`i keskus - dorsaalsed vegetatiivse pooluse rakud blastulas,
mis on võimelised indutseerima „organisaator“ piirkonna.
Spemann-Mangoldi organisaatorpiirkonna moodustavad (neelu
endoderm, pea mesoderm, seljakeeliku mesoderm ja blastopoori ülahuul).
SMO-l võime dorsaliseerida paraksiaalset mesodermi, ektodermi ja
indutseerima neuaaltoru teket ning algatama
gastrulatsiooni
58.
Linnu gastrulatsioon
Epiblasti rakud, mis ei läbi
ürgjutti: ürgjuti lähedal olevatest rakkudest
neuroektoderm (neuraalplaat) ja kaugematest
epidermis
Ürgjutt regresseerub posterioorses suunas.
Hüpoblasti formeerumine (primaarne ja sekundaarne hüpoblast
(endoblast), mis on 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; EMT-epiteliaalne mesenhümaalne
30
transitsioon/üleminek; millisest piirkonnast ürgjutt kasvama hakkab ja
kuhu poole hiljem regresseerub).
Kolleri sirp –
helevälja posterioorses osas olev mitmekihilise
epiblasti
rakkude paksenenud osa.
Osad
epiblasti rakud
ingresseeruvad ja moodustuvad
hüpoblasti
saared, 5-20 rakku, mis ühinevad ning moodustub
primaarne
hüpoblast.
Posterioorsest blastodermi piirialast
Kolleri sirbi piirkonnast
migreeruvad rakud anterioorselt moodustades koos
primaarse
hüpoblastiga sekundaarse hüpoblasti (endoblast)
Tekib kahekihiline
blastoderm : epiblast ja
hüpoblast, mis ühinevad
tumevälja piirkonna
marginaaltsoonis, nende vahele tekib
blastotsööl
Hüpoblast – panustab
rebukoti koosseisu; migreeruvatele
epiblasti
rakkudele tähtis
induktiivsete signaalide allikas
Epiblast – sellest moodustub
kogu embrüo (lisaks amnioni, koorioni,
allantoisi osad)
Henseni sõlm (organisaator; dorsaalne huul)
ürgjuti eesmine
paksenenud osa
Ürgjutt – (blastopoori huul) iseloomulik lindudele ja imetajatele.
Kolleri
sirbist/epiblastist pärinevast ürgjutist algatatakse gastrulatsioon
Ürgvagu (blastopoor) süvend läbi mille
epiblasti rakud migreeruvad
ürgjutist embrüo sisemusse
Läbi Henseni sõlme migreerunud rakkudest tekivad neelu endoderm, pea
mesoderm ja seljakeelik
Kui rakud (tulevased
endodermi ja
mesodermi rakud) sisenevad
ürgjutti teevad nad läbi
epiteliaal-mesenhümaalse transitsiooni
(EMT)
Endodermi rakud teevad läbi
MET ja lükkavad
hüpoblasti rakud
helevälja anterioorsesse ossa (
germinatiivsirp)
Ürgjutt defineerib kehateljed (anterioorne-posterioorne; dorsaalne-
ventraalne; vasak-parem).
Henseni sõlm (anetrioorne osa) – pea mesoderm, kordamesoderm,
somiitide mesodermi mediaalne osa)
Ürgjuti keskosa (lateraalne osa somiitidest, süda, neerud)
Ürgjuti posterioorne osa (külgplaadi mesoderm, extra-embrüonaalne
mesoderm)
59.
Imetaja gastrulatsioon (hiir ja inimene)
Inimene: epiblasti/hüpoblasti formeerumine (tuleta meelde imetaja
lõigustumise lõppresultaati ehk blastotsüsti, kus oli selgelt eristatav
31
trofoblast ja sisemine rakkude mass ICM e embrüoblast; ICM-st areneb
edasi epiblast ja hüpoblast/primitiivne endoderm).
Trofoblasti päritolu tsütotrofoblast, ja süntsiotrofoblast (nende roll).
Inimese platsenta teke, ehitus ja funktsioon.
Ekstra-embrüonaalsed koed (lootekestad) - koorion, amnion, rebukott,
allantois- nende funktsioon.
Ürgjutt, ürgsõlm, endo- ja mesodermi ingressioon läbi ürgjuti, epiteliaal-
mesenhümaalne üleminek (EMT).
Anterioorse (eesmise) – posterioorse (tagumise) kehatelje kujunemine
(hiire näitel): DVE/AVE vs. ürgjutt.
* NB! Ürgjutti mitte segi ajada
neuraaltoruga –need ei ole samad struktuurid!
Platsenta (emakook)
embrüopoolne osa on
koorion (kõldkest) ja
emapoolne osa
detsiidua (endomeetrium).
Koorioni moodustavad
trofoblasti ja
ekstra-embrüonaalse mesodermi päritolu rakud.
Ex-Me annab aluse
veresoontele, mis kannavad
toitaineid emalt
embrüole.
Trofoblastid
annavad aluse
tsütotrofoblastile
(
TT) ja
süntsüütiotrofoblastile (
ST)
TT aitab embrüol algselt tugevasti kinnituda
endomeetriumile
(adhesioon) ja sisse tungida (proteolüütiline aktiivsus) ning
ümberkujundada emapoolseid
veresooni (uhavad loote veresooni)
ST aitab edasi embrüol
endomeetriumisse tungida
ICM annab aluse
epiblastile ja
hüpoblastile (primitiivne
endoderm, PE), mis moodustavad
kahekihilise kettakujulise
embrüo
Epiblasti rakud annavad aluse
amnionile (täitub amnionivedelikuga)
ja
embrüonaalsele epiblastile
PE laieneb vooderdades
blastotsööli õõnsust, andes aluse
rebukotile
(tähtis
induktiivsete signaalide allikas gastrulatsiooni kujunemisel)
PE, mis on kontaktis
epiblastiga, moodustub
vistseraalseks
endodermiks
ja see mis ühenduses
trofoblastiga
nim.
parietaalseks endodermiks
Gastrulatsioon algatatakse ürgjuti tekkimisega epiblasti
posterioorses osas
Sarnaselt linnule tekivad
endodermi ja
mesodermi rakud läbides
EMT ja
migreerudes (ingressioon) läbi
ürgjuti
Ürgjuti eesmises otsas paikneb tähtis
induktiivsete signaalide keskus,
mida kutsutakse
sõlmeks (analoog lindude
Henseni sõlmele ja
kahepaiksete
dorsaalsele blastopoori ülahuulele)
Hilises
gastrulas on eristatavad
aksiaalne e
seljakeeliku mesoderm,
mis pärineb sõlme regioonist,
paraksiaalne e
somiitide mesoderm
ürgjuti aterioorsest osast,
külgplaadi mesoderm ja
vahelmine
32
mesoderm keskmisest osast ning
ExM (ingresseerub arenguliselt
esimesena) posterioorsest
osast
AVE paikneb tulevases
anteriooreses piirkonnas sekreteerides
signaalmolekule
Cerebrus,
Lefty1 (
Nodal anatgonistid)
Dkk1(
Wnt antagonist). Need
signaalid koostöös
epiblastiga juhivad peapoolset embrüo arengut
Ürgjutt paikneb embrüo
posterioorses piirkonnas (vastu
AVE),
ekspresseerides
Nodal,
Wnt3,
Brachyury,
Fgf8
Epiteliaalne-mesenhümaalne transitsioon (EMT):
Basaalmembraani
katkemine, rakkude
polariseerituse
muutus,
tsütoskeleti
ümberkorraldused, motiilsus.
Ekstra-embrüonaalsed koed:
Rebukott (koosneb
primitiivsest endodermist ja
ExM) funktsiooniks
on arenevat embrüot algselt varustada
toitainetega ja seal tekivad
rebukoti veresooned
ja veresaarekestest ka
primaarsed
erütrotsüüdid
Koorion – välimine ekstra-embrüonaalne kest, mis ümbritseb embrüot;
sisaldab veresooni, mis aitavad toimida
gaasivahetusel
väliskeskkonnaga; imetajatel panustab
platsenta koosseisu
Amnion on
amnionivedelikuga täidetud spetsiaalne lootekest
(koosneb
ektodermist ja
ExM), mis on evolutsiooniliselt välja
kujunenud kaitsmaks loodet
kuivamise ja
traumade eest.
Allantois e.
kusekest (tagasoole sopistis), sisaldab embrüo
jääkaineid
Platsenta areng:
Koorion moodustub
trofoblasti rakkudest ja
ExMe
Endomeetriumi rakud
detsidualiseeruvad, moodustuvad
detsiidua
(irdkest)regioonid:
o
Decidua basalis – implanteerunud embrüo ja emaseina vaheline
osa
o
Deciuda capsularis – katab areneva embrüo/koorioni
o
Decidua parietalis – ülejäänud osa detsiiduast
Primaarsed hatud –
tsütotrofoblasti rakkudest (2näd)
Sekundaarsed hatud –
tsütotrofoblasti rakkudest +
ExMe
mesenhüüm (>2näd)
Tertsiaarsed hatud – lisanduvad
veresooned (3näd)
Hatud on ümbritsetud
süntsütiotrofoblasti rakkudega
Süntsütiotrofoblasti rakkude vahele tekivad
verelakuunid
Varastes arenguetappides moodustuvad nii
primaarsed
kui
sekundaarsed hatud (villi) kogu
koorioni ulatuses
Tertsiaarsed hatud tekivad Decidua basalis piirkonna lähedasest
koorionist
33
Platsenta tüübid:
Emaka
limaskesta
ja
koorioni
seos:
Adetsiduaatplatsenta (koorioni seos endomeetriumiga
nõrk;
põllumajandusloomad)
Detsiduaatplatsenta (koorioni seos endomeetriumiga
väga tugev;
inimene)
Koorioni hattude paigutuse ja platsenta kuju alusel:
Difuusne platsenta– hatud katavad
koorioni pinda üleni (siga,
hobune)
Platsentomatoosne platsenta –
koorioni hatud
kotüledoonidena
(mäletsejad)
Tsonaarne/diskoidaalne platsenta –
koorioni ja
endomeetriumi
seos piiratud aladel (kiskjad, inimesed, närilised, primaadid)
Koekihtide arv, mis jääb loote ja ema vere vahele:
Epiteliokoriaalne platsenta –
kontaktplatsenta: säilinud koorioni
veresoone endoteel, koorioni sidekude, koorioni epiteel, emaka epiteel,
emaka sidekude ja emaka veresoone endoteel (vaalalistel, seal,
hobusel, leemuritel)
Sündesmokoriaalne platsenta – emaka epiteel lahustatud, teised
kihid säilinud (mäletsejad)
Endoteliokoriaalne platsenta – koorioni epiteel kontaktis emaka
versoonte endoteeliga (kiskjalised)
Hemokoriaalne platsenta – koorioni hatud emaka
verelakuunides
(putuktoidulised, primaadid, inimene, hiir)
Hemoendoteliaalne platsenta – ema veri puutub kokku loote koorioni
veresoone endoteeliga (käsitiivalised, küülik)
6.Ektoderm
60.
Organogenees
Peale
lootelehtede (
ektoderm,
mesoderm, endoderm) moodustumist
gastrulatsioonis hakkavad nendest
organogeneesi (organite areng)
käigus tekkima
koed (
histogenees) ja
organid, mis lõpuks moodustavad
organsüsteeme
61.
Millistele struktuuridele annavad aluse pinnaektoderm,
neuraaltoru ja neuraalhari ning ektodermaalsed plakoodid?
Ektoderm annab aluse
epidermisele ehk
marrasknahale ja selle
derivaatidele (nt higinäärmed, karvafolliikulid, küünised (küüned) ja
ektodermaalsetele plakoodidele (sisekõrva rakud, haisteepiteeli rakud
ja kraniaalnärvide neuronid, silma läätserakud, ajuripatsi eessagara rakud)
34
Neuraalharja rakkudele – neist tekkivad omakorda
parasümpaatilise,
sümpaatilise ja
sensoorse närvisüsteemi neuronid, Schwanni rakud,
neerupealise säsirakud, melanotsüüdid, mitmed peapiirkonna skeleti ja
sidekoe komponendid jpm)
Neuraaltorule – millest arenevad
kesknärvisüsteemi (peaaju, seljaaju,
reetina) neuronid ja makrogliia
62.
Induktsioon
Rakkude grupp või kude, mis
produtseerib teisele grupile/koele
(responder,
vastuvõtja) vastavat
signaali, mis muudab nende
rakulist
käitumist nimetatakse
põhjustajaks (indutseerija, inducer)
Enamasti on
induktiivsed signaalmolekulid parakriinsed faktorid
(
FGF (fibroblast growth factor),
Hedgehog,
WNT ja
TGF-β (transforming
growth factor β), mida
sekreteeritakse otse ümbritsevasse
ekstra-
tsellulaarsesse ruumi, mida tuntakse ära
naaberrakkudes (vastuvõtja)
vastavate
retseptorite poolt
Rakkude võimet vastata
induktiivsetele signaalidele nimetatakse
kompetentsuseks
63.
Neuraalne induktsioon
Mesodermaalsete rakkude (seljakeelik) võime suunata osa
ektodermi
rakke arenema
neuraalses suunas
Ektodermi
spetsifikatsioon on seotud peamiselt sekreteeritava
kasvufaktori
BMP (Bone morphogenetic protein) taseme reguleerimisega
BMP kõrge tase ->
epidermis väga
madal BMP-tase (tekitatud
sõlmes ja
seljakeeliku mesodermis
ekspresseeritud BMP inhibiitorite
Noggin ja
Chordin poolt) ->
neuroektoderm (
neuraaltoru )
vahepealne
BMP-tase ->
neuraalhari /
ektodermaalsed plakoodid
64.
Mis protsess on neurulatsioon (primaarne ja
sekundaarne; mis selle käigus tekib ja kuidas; kuidas
kutsutakse neurulatsiooni läbivat embrüot)
Neurulatsiooni käigus muutuvad spetsiifilised
ektodermaalsed
piirkonnad (
pinnaektoderm,
neuraalhari,
neuraaltoru) üksteisest
füüsiliselt ja funktsionaalselt eristuvaks
Neurulatsiooni läbivat embrüot kutsutakse
neurulaks (ajutorulane)
Primaarne neurulatsioon – neuraalplaadi rakud prolifereeruvad ja
invagineeruvad, eraldudes
pinnaektodermist
ja moodustades
neuraaltoru
Algselt moodustub
neuroektodermist silinderepiteeliga
neuraalplaat
(konvergentne ekstensioon)
35
Neuraalplaadi servaalad tihenevad ja moodustuvad
neuraalvallid,
samas keskmine osa süveneb U-kujuliseks struktuuriks, mida
nimetatakse
neuraalvaoks
Neuraalvallid ühinevad (rullumise ja voltimise teel) ning tekib suletud
silindrilaadne struktuur –
neuraaltoru
Neuraaltoru eraldub adhesioonimolekulide (E-kadh >N-kadh) toimel
pinnaektodermist
Neuraaltoru ühinemise käigus eralduvad neuraalharja rakud
Sekundaarne neurulatsioon – mesenhümaalsed rakud agregeeruvad,
läbivad
MET
(mesenhümaal-epiteliaalse transitsiooni) moodustub
neuroepiteel, mille keskele tekib valendik ja moodustub
neuraaltoru
Lindudel toimub sekundaarne neurulatsioon alates jalgadest
tahapoole, imetajatel sabas (alates ristluulüli piirkonnast),
kaladel/amfiibidel sabapiirkond, süstikkalal ainult primaarne
neurulatsioon
Konvergentne neurulatsioon
Rakud
interkaleeruvad üksteisega
konvergeerudes (koonduvus)
pikiteljel, mistõttu kudede
laius väheneb ja
pikkus suureneb –
ekstensioon (nt neuraalplaadi pikenemine neurulatsioonil)
Protsess, mil moodustuv kude korraldatakse ümber läbi rakkude
liikumiste
konvergeerudes (kitsendades) piki ühte telge ja
pikendades piki teist telge (oluline gastrulastioonis, neurulatsioonis,
organogeneesis, kehatelgede pikendamisel)
Inimese neurulatsioon
Embrüo
peapoolne osa areneb kiiremini kui
sabapoolne piirkond,
mistõttu
neuraaltoru
sulgumine algab piki
A-P
telge
anterioorsemast poolest
Neuraaltoru ajutiselt avatud otsi nimetakse vastavalt
anterioorseks
neuropooriks ja
posterioorseks neuropooriks
65.
Kuidas toimub neuraaltoru dorsaalne/ventraalne
polarisatsioon (BMP, SHH)
Imetajate
neuraaltoru anterioorsesse ossa moodustub esialgu kolm
laienenud
ajupõiekest:
eesaju
(Prosencephalon),
keskaju
(Mesencephalon) ja
rombaju (Rhombencephalon).
Hilisemas arengus jaguneb
eesaju otsajuks (Telencephalon; suuraju,
hippokampus, haistesagarad) ja
vaheajuks (Diencephalon; silma
vesiikulid, hüpotaalamus, taalamus).
Rombaju omakorda
tagaajuks
(Metencephalon; väikeaju, ajusild ) ja
piklikajuks (Myelencephalon)
Dorsaalne-ventraalne polarisatsioon
36
Ventraalne osa on mõjutatud
seljakeeliku mesodermis (notokordis)
sekreteeritud signaalmolekulidest (nt Sonic hedgehog -
SHH) ning
dorsaalne osa
epidermisest pärinevatest
TGF-β perekonna valkudest
SHH indutseerib
neuraaltoru ventraalseid rakke moodustuma
alusplaadi, mille rakud omakorda sekreteerivad SHH, tekitades
SHH
gradiendi (SHH kontsentratsioon kõrgeim
neuraaltoru ventraalsemas
osas)
Neuraaltoru dorsaalne osa on mõjutatud peamiselt
BMP4 ja
BMP7
poolt, mis indutseerivad neuraaltoru
katusplaadi
Neuraaltoru rakkude saatus sõltub nende kaugusest vastavatest
signaalkeskustest (alusplaat vs. katusplaat)
66.
Millised on kesknärvisüsteemi neuraalsed tüvirakud ja
millised on eellasrakud?
Neurulatsiooni käigus tekkinud
neuraaltoru sein koosneb algselt kiiresti
jagunevatest ühekihilise
neuroepiteeli (NE) rakkudest, mis on esmased
neuraalsed tüvirakud
Kõik KNS
neuronid ja
makrogliia (oligodendrotsüüdid, astrotsüüdid,
ependüümirakud) on pärit
neuroeptieeli rakkudest
NE rakud on
polariseeritud, s.t neil on olemas nii
apikaalne kui ka
basaalne osa.
Neuraaltoru ventrikulaarsel (valendikupoolsel) pinnal on
NE rakud
omavahel ankurdatud
tiheliiduste ja
adherentsete liidustega (NE
apikaalne osa) ning
basaalses osas
integriinide kaudu
pehmekesta
(pia mater) pinnal oleva
basaalmembraaniga
Interkineetiline tuumade migratsioon – Iseloomulik neuroepiteeli ja
radiaalgliia rakkudele
Neurogeneesi alguses
NE rakud muutuvad teist tüüpi
neuraalseteks
eellasrakkudeks, mida nimetatakse
apikaalseteks radiaalgliia
rakkudeks (aRG)
aRG rakud on
neuraalsed eellasrakud enamikule
neuronitele ja
makrogliiale (oligodendrotsüüdid, astrotsüüdid) kesknärvisüsteemi
arengus
Mööda
aRG jätkeid toimub „vastsündinud“ neuronite
migratsioon
67.
Suurajukoore, väikeaju ja seljaaju(neuraaltoru)
histogenees (põhimehhanismid/tsoonid/eellasrakud)
Neuraaltoru histogenees:
Ventrikulaartsoonis (luumenipoolses) jagunevad
aRG rakud annavad
aluse
neuronitele ja
gliia rakkudele, mis migreeruvad ja moodustavad
vahelmise tsooni (
hallaine)
IZ
37
Neuronid saadavad
IZ oma
aksonid välja
marginaaltsooni, kus neid
ümbritsevad
oligodendrotsüüdid ja moodustub nn.
valgeaine
Väikeaju histogenees:
Neuraalsed eellasrakud migreeruvad
väikeaju pinnale moodustades
välimise granulaarkihi (1-2 rakukihi paksune), kus nad vastavalt
signaalidele arenevad
granulaarrakkudeks
Granulaarrakud
migreeruvad tagasi, moodustades
sisemise
granulaarkihi
Ventrikulaartsoonist migreeruvad ka
Purkinje rakud, mis aitavad
granulaarrakkude moodustamisele kaasa ja lisaks gliia rakud
Bergmann`i gliia on väikeaju
radiaalgliia, mida mööda
granulaarkihi
eellasrakud migreeruvad oma positsioonidesse
Purkinje neuronid sekreteerivad
SHH, mis aitab
granulaarrakkude
arengule kaasa
Purkinje neuronid moodustavad ca 100000
sünapsi teiste
neuronitega
Suurajukoore histogenees
Imetajate suurajukoor koosneb evolutsiooniliselt uuemast 6-kihilisest
neokorteksist ja vanemast osast 3-kihilisest
allokorteksist (siia
kuuluvad nt hippokampus ja olfaktoorne korteks)
Ventrikulaartsoonis/subventrikulartsoonis paiknevatest neuraalsetest
eellasrakkudest (radiaalgliia, vahelmised eellasrakud) tekkinud
neuronid moodustavad kortikaalplaadi
Neokorteksi areng jätkub uute
neuronite tekkega, mis okupeerivad
kortikaalplaadist järjest pealepoole jäävaid kihte
Kihid
II-VI on ajukoores tekitatud “
seest-välja” mudeli alusel
Neuronid, mis on tekkinud
varem paiknevad
alumistes kihtides ja
hiljem sündinud migreeruvad radiaalgliia jätkeid pidi
pindmistesse
kihtidesse
Neokorteks:
Osa
suuraju koorest, koosneb 6 kihist (VI sisemine ja I välimine)
Osaleb “kõrgemates funktsioonides” nagu sensoorne taju, ruumiline
mõtlemine, teadlik mõtlemine jpt.
Hiire ajus on
neokorteksi pind sile (
Lissencephalic) ja katab ainult
osa aju. Inimese ja ahvi aju
neokorteks sisaldab mitmeid vagusid,
sagaraid, kääre (
Gyrencephalic), kattes peaaegu kogu aju
Neokorteks koosneb hallainest, kuhu kuuluvad glutamaat-ergilised (70-
80%) ja GABA-ergilised (20-30%) neuronid ja gliiarakud,
Valgeaine
sisaldab närvikiude
Suuraju koore paksus varieerub märgatavalt vähem (v.a inimene 3,4
mm, manaatil 4 mm)
38
Jagunemise tüübid:
Algselt jagunevad
NE rakud
sümmeetriliselt iseuuendades ja
laiendades
neuraalsete tüvirakkude hulka
RG rakud
jagunevad algselt
sümmeetriliselt, hiljem kui
neurogenees võimendub lülitub
asümmeetrilisele neurogeensele
jagunemisele, mille käigus tekib kas:
RG ja
neuron (
otsene neurogenees)
RG
ja
vahepealne eellasrakk
(basaalne/vahelmine
eellasrakk; BP), millest tekivad
neuronid
BP ja
basaalne/välimine radiaalgliia (bRG/oRG),
millest
tekivad omakorda
BP või
neuronid
BP võivad jaguneda korra
sümmeetriliselt (neurogeenne jagunemine)
– 2
neuronit
BP võivad läbida mõned korrad
sümmeetrilisi jagunemisi ennem
neurogeenset jagunemist
68.
Kesknärvisüsteemi neuronite migratsiooni tüübid
(radiaalne, tangentsiaalne migratsioon)
radiaalne migratsioon –
neuronid (nt neokorteksi glutamaat-ergilised
projektsioonneuronid) liiguvad
risti ventrikulaarse pinnaga mööda
radiaalse gliia jätkeid
tangentsiaalne migratsioon –
neuronid (nt neokorteksi GABA-ergilised
interneuronid) liiguvad mööda trajektoore, mis on
paralleelsed
ventrikulaarse pinnaga ja
täisnurga all
radiaalse gliiaga
Kui neurogenees on lõpetatud, siis RG rakud lülituvad ümber gliogeneesile
: oligodendrotsüüdid, astrotsüüdid ja ependüümi rakud
Defektid:
Häired neuronite tekkimisel, migratsioonis ja korrektsel paigutumisel oma
õigetesse positsioonidesse põhjustavad mitmesuguseid erineva
raskusastmega
arenguanomaaliaid (nt
lissentsefaalia tüüp I ja
II,
makro- ja mikrotsefaalia,
polümikrogüüria,
heterotoopia jmt), mille
tagajärgedeks on enamasti motoorne ja kognitiivne kahjustus või epilepsia
Neurogenees täiskasvanud organismil:
Väike osa radiaalse gliia rakke säilitab oma apikaalse kontakti
vatsakestega ja muutub täiskasvanu
tüvirakkudeks Aktiivne
sekundaarne neurogenees on ruumiliselt piiritletud peamiselt
subgranulaarsesse tsooni (SGZ) hippokampuse hammaskäärus ning
subventrikulaarsesse tsooni (SVZ) külgvatsakestes
Neurogeense potentsiaaliga neuraalsete tüvirakkude (NSC) populatsioone
on leitud täiskasvanud ajukoorest, mandelkehast, hippokampusest,
väikeajust , seljaajust, hüpotaalamusest, juttkehast (harva prolifereeruvad,
vaikivas olekus)
39
Sekundaarne neurogenees
SVZ-s paiknevad
B-rakud annavad aluse aktiivselt jagunevatele
C-
rakkudele, mis tekitavad omakorda
neuroblaste (A-rakke). Need
migreeruvad mööda
astrotsüütide poolt moodustatud tunnelit (RMS)
haistesibulasse diferentseerudes
interneuroniteks
Täiskasvanud inimese
SVZ leidub kolme tüüpi
eellasrakke:
Tüüp A – väiksearvuline populatsioon rakuvaeses piirkonnas
ependüümi ligidal (
neuroblastid)
Tüüp B – rohkearvulisim tüüp, GFAP positiivsed
gliialaadsed
rakud
Tüüp C – paiknevad sügavamas kihis
Rakkude omavaheline suhe on A:B:C=1:3:1 (hiirel vastavalt
A:B:C=3:2:1)
SGZ-s pikki
granulaartsooni läbivaid jätkeid omavad
tüüp I
eellasrakud tekitavad
tüüp II mitteradiaalseid
eellasrakke, millest
tekivad
vahelmised eellasrakud (IPC) ja nendest omakorda
neuroblastid
Neuroblastidest
moodustunud mitteküpsed
granulaarrakud
migreeruvad sisemisse granulaarrakkude kihti ja diferentseeruvad
hippokampuse hammaskääru
granulaarrakkudeks
Sünnihetkel on kehakaalu/ajukaalu suhe inimahvidega sarnane
Inimlapse aju kasvab –
2 aastat peale sündi
Hiljem
üleprodutseeritud neuronite ja sünapside arvu korrigeeritakse,
nii et alles jäävad ainult kõige efektiivsemad ja produktiivsemad
ühendused
Aju jätkab arenemist kuni
puberteedini kuna kõik aju piirkonnad ei
küpse üheaegselt
Ülearuste, vigaste ja nõrkade
sünapsite kärpimine (pruning) kestab
inimesel kuni hilise noorukieani (~15 eluaastani), mille järel ~50%
sünapse elimineeritakse aksonite taandarenemise ja tagasitõmbumise
teel
Võimendub aksonite
müeliniseerumine
69.
Kuidas toimub epidermise (marrasknahk) areng?
(epiderm, periderm, keratinotsüüdid, basaalkiht, sarvkest)
Dermis: Paraksiaalse mesodermi päritolu somiidi osast - dermatoomist
pärinevad seljaosa pärisnahk e. dermis, ka mõned lihasrakud, pruun
rasvkude. Ülejäänud
dermis (peapiirkond ja kõhtmine osa) pärineb
külgplaadi mesodermist ja
neuraalharjast
Algselt ühekihiline
pinnaektoderm, hiljem kahekihiline
epidermis:
välimine kiht moodustab ajutise
peridermise ja sisemine kiht
basaalkihi
(sisaldab epidermaalseid tüvirakke)
40
Alates 3. kuust kolmekihiline:
peridermaalsed rakud,
vahelmised rakud
ja mitootiliselt aktiivsed
basaalsed rakud
Hiljem mitmekihiline
epidermis.
Peridermise rakud lähevad
apoptoosi
ja eralduvad amnioni vedelikku
Basaalkihis teevad rakud läbi asümmeetrilise jagunemise (tüvirakk ja
kerationotsüüt, toodab sarvainet -
keratiini)
Keratinotsüütide vananedes need lükatakse perifeeriasse, kus nad
muutuvad metaboolselt ja transkriptsiooniliselt inaktiivseteks, rakud
surevad, tekib
keratiini sisaldav
sarvkest (marrasknaha pindmine osa) –
barjäär mikroobidele, tolmule ja veele jmt
70.
Ektodermaalsed plakoodid – mis struktuuridega on
tegemist ja mis neist saab?
Ektodermaalsed plakoodid on
pinnaektodermi rakkude
kogumikud
(paksendid)
Kraniaalsed sensoorsed plakoodid:
haiste (nina),
kuulde (sisekõrv),
läätse (silm) plakood.
Kraniaalsed plakoodid annavad aluse enamusele
(osaliselt ka
kraniaalne neuraalhari) pea
perifeersetele neuronitele
(kuulmine, tasakaal, maitse, lõhn); perifeerse närvisüsteemi
gliiarakud
pärinevad
neuraalharjast
Mitte-sensoorsed plakoodid:
karvade,
hammaste,
sulgede,
rinna-
ja higinäärmete plakoodid. Neuraalharjale annab aluse osa neuroneid
NH-st ja osa trigeminaalsest plakoodist.
Trigeminaalne plakood – osa
neuroneid
NH ja osa plakoodist.
Epibranhiaalne plakood – sensoorsed
neuronid
71.
Silma areng (läätse ja reetina moodustumine,
läätseplakood-läätsevesiikul-lääts vs silmavesiikul-
silmakarikas-reetina; nende struktuuride omavaheline
induktsioon; lääts, reetina, vikerkest ja sarvkest, ripskeha ja
nende struktuuride päritolu (nt kas pärit ektodermaalsest
plakoodist, neuroektodermist/neuraaltorust, neuraalharjast,
mesodermist/mesenhüüm)
Silma
sarvkestale langevad valguskiired läbivad silma
eeskambri
(täidetud vesivedelikuga, toodetud
ripskeha
poolt), murduvad
silmaläätses, läbivad silma
klaaskeha ja langevad silma tagaseinas
olevale
võrkkestale (reetina), millele moodustunud kujund edastatakse
ajju ja töödeldakse
Silmakarika rakud, mis on kontaktis
läätseplakoodiga saavad
neuraalseks reetinaks (gliiarakud ja neuronid) ja ülejäänud hakkavad
vastusena ümbritsevatele
mesenhüümirakkudele tootma pigmenti
melaniini (
pigmenteerunud reetina).
41
Embrüo peapiirkonna spetsiifiline
ektodermaalne plakood
(epidermaalne paksend) on ainus kompetentne piirkond vastama
parakriinsetele signaalidele (nt BMP4, FGF8), mida toodetakse
eesajust moodustuvates
silmavesiikulites
Induktsioon viib silmaläätse arengu eest vastutatavate geenide
ekspressioonini ja
läätseplakoodi moodustumiseni, millest areneb
läätse
vesiikul. Arenev lääts omakorda signaliseerib parakriinselt (sekreteerib
FGF)
silmakarika rakke arenema
reetinaks.
Prekordaalplaadist sekreteeritav
Shh inhibeerib
Pax6 ekspressiooni
embrüo keskel jaotades
silmavälja kaheks. Liiga palju Shh põhjustab
silmade taandarengu.
Läätse rakkude diferentseerumisel läbipaistvaks membraaniks, mis
suunab valguse reetinale, muudavad nad oma kuju ja struktuuri.
Primaarsed läätsefiibrid pikenevad ja täidavad läätsevesiikuli
valendiku, läätseepiteelist tekivad uued
sekundaarsed fiiberrakud.
Fiiberrakud kaotavad oma organellid ja tuumad, täidetud läbipaistva
kristalliiniga.
Ripskeha ehk tsiliaarkehake (toodab vesivedelikku, vajalik läätse
toitmiseks, tekitab silmarõhu, hoiab distantsi läätse ja sarvkesta vahel) nii
neuraalharja rakkudest kui
mesenhümaalsetest rakkudest.
Silma
iiris ehk
vikerkest (pupilli regulaator, silmavärvus) tekib
neuraalharja ja silmakarika
neuroektodermi rakkudest
Läätsevesiikul indutseerib
pinnaektodermi moodustuma
sarvkesta
(
pinnaektoderm -> välimine sarvkesta epiteel;
neuraalhari, pea
mesoderm -> ).
Skleera e
kõvakest (välimine, fibroosne kiht) ja
Choroidea – soonkest (sisemine, pigmenteerunud, vaskulaarne kiht) ->
NH (strooma, melanotsüüdid, peritsüüdid) ja
mesoderm – veresoonte
endoteel)
72.
Karva, hamba, rinnanäärme plakoodid
– ektodermi
(epiteel) ja mesodermi (mesenhüüm) vaheline interaktsioon,
kuidas vastavad struktuurid kujunevad?
Plakood – lokaalne epiteliaalne paksend
Pung – epiteliaalsed rakud kasvavad mesenhüümi
Ektodermaalse epidermise (marrasknahk) ja mesenhümaalse dermise
(pärisnahk) interaktsioon ja induktiivsed signaalid spetsiifilistes
piirkondades ektodermaalsed lisastruktuurid nagu juuksed, soomused,
suled, kilbid, hambad, piima- ja higinäärmed
Karva areng
Basaalsetest epidermise
keratinotsüütidest tekib
karvaplakood, mille
rakud jagunevad, pikenevad pärisnahka e.
dermisesse
42
Karvaplakood indutseerib omakorda
dermise fibroblaste moodustama
dermaalse papilli (näsa)
Dermaalne papill aitab kaasa
karvaplakoodi rakkude proliferatsioonile
ja suunab
keratinotsüüdid moodustuma keratininiseerunud
karvatüve
(hair shaft)
Karvatüvi ümbritseb
dermaalse papilli ja moodustub
sisemine
karvajuure tupp ja
välimine karvajuure tupp
Karvaalge ühele küljele tekivad kaks
epiteliaalset struktuuri, millest
arenevad
rasunäärmed (toodab rasu) ja struktuur (
bulge) kus
paiknevad
melanotsüütide ja
karvafolliikuli tüvirakud
Melanotsüütide tüvirakkude populatsioon nn.
bulge – piirkonnas saab
vananedes otsa -
hallipäisus
Rinnanäärmete areng
Kahe vöödina detekteeritavad
ektodermaalsed paksendid (inimesel 6.
nädalaselt) . Ing. k „milk line“, annavad aluse rinnanäärmete
plakoodidele (inimesel 2 paari; hiirel 5 paari)
Rinnanäärmete organogenees algab
embrüogeneesis (epiteel vs
mesenhüüm) ja jätkub puberteedi ja raseduse (tiinuse) saabumisega
(reguleeritud hormoonidega), mil toimub diferentseerumine ja
funktsionaalsuse saavutamine
Rinnanäärme plakood areneb
rinnanäärme pungaks (kasvab
mesenüümi)
ning järgnevalt hargnevateks
piimanäärme juhadeks, mis
sisenevad rasvapadjandisse ja
rinnanibuks
Hamba areng
Ameloblastid (epiteeli päritolu) produtseerivad hamba emaili
Odontoblastid (mesenhümaalset päritolu) produtseerivad dentiini
Kellukese staadiumis
epiteeli rakud annavad aluse
emaili
moodustuvatele rakkudele
ameloblastidele ja
hambanäsa NH rakud
odontoblastidele (sekreteerivad dentiini)
Samad staadiumid teevad läbi ka
jäävhambad
Mesenhümaalsed rakud toodavad ka
hambatsementi
Enamus imetajatel esinevad
piimahambad ja
jäävhambad.
Mõlemad alustavad arenemist ennem sündi
Täiskasvanul inimesel nt
dental lamina
laguneb ja
regeneratsioon/taastus võimatu
Närilistel ja elevantidel kasvavad hambad kogu elu; alligaatoritel
osaliselt dental lamina säilinud, seega regeneratsioon võimalik
43
73.
Neuraalhari – kuidas tekib (delaminatsioon), mis on selle
derivaadid (tekised) e millised rakud/struktuurid tekivad? (nt
PNS neuronid ja gliia rakud, melanotsüüdid, näo piirkonna
kõhred ja luud, keskkõrva luukesed, osaliselt tüümus ja
kilpnääre, neerupealiste säsiosa, südame vahesein)
Neuraalhari on ajutine embrüonaalne struktuur selgroogsetel, mis
puudub täiskasvanud organismidel
Neuraalharja rakud teevad läbi EMT ja
delamineeruvad dorsaalsest
neuraaltoru osast
Neuraalharja rakud migreeruvad piki
anterio-posterioorset telge
mööda keha laiali andes aluse mitmetele erinevate rakutüüpidele
74.
Kuidas on neuraalhari regionaliseeritud? (pea, kere,
südame, ristluu, kaela NH) Millised struktuurid arenevad
vastavatest NH regioonidest? NH rakkude migratsiooni teed
(pea/kraniaalse NH rakkude migratsioon, kere NH
migratsioon)
1)
Kraniaalne ehk
peaneuraalhari –mesenhüüm, millest arenevad
näo
ja peapiirkonna kõhred,
luud ja muu
sidekude,
PNS neuronid,
gliia ja
pigmendirakud
Kraniaalne neuraalhari annab aluse näopiirkonna
koljuluudele ja
dermisele (pärisnahk)
Ülejäänud osa koljust pärineb
a paraksiaalsest mesodermist
(peamesodermist)
Ülejäänud
dermis pärineb kas
dermotoomist (somiitide osa;
paraksiaalne mesoderm) või
külgplaadi mesodermist
Lisaks migreeruvad
neelukaartesse (NH, mesoderm, ektoderm,
endoderm) ja
neelutaskutesse (endoderm) andes aluse
tüümusele,
hamba odontoblastidele (toodavad dentiini) ja
keskkõrva ning
lõualuudele, keeleluule
NH rakud keskaju ja tagaaju
rombomeeride (1 ja 2) piirkonnast
migreeruvad
I lõpuskaarde, millest formeeruvad
lõualuud, keskkõrva
44
kuulmeluud:
vasar ja
alasi;
kolmiknärviganglioni (innerveerib
hambaid ja lõugu) ja
silmalau neuronid;
näo piirkonna luud
Frontonasaalne jätke – otsmik, nina keskmine osa,
esmane suulagi
Maksillaar- ja mandibulaarjätked – üla ja alalõug, näopiirkonna
luud,
sekundaarne suulagi (maksillaarjätketest)
NH rakud
4 rombomeeri piirkonnast migreeruvad
II lõpuskaarde,
millest kujuneb
keeleluu ülemine osa (kinnituvad neelu ja keele
lihased), keskkõrva kuulmeluu -
jalus,
näonärvide neuronid
NH rakud
6-8 rombomeeri piirkonnast migreeruvad
III ja IV
lõpuskaarde moodustades
keeleluu alumise osa, panustavad rakke
tüümuse,
kõrvalkilpnäärme ja
kilpnäärme,
kilpkõhre (kõrisõlm)
koosseisu
2)
Kardiaalne (südame) neuraalhari - arenevad
melanotsüüdid,
neuronid,
Schwanni rakud,
kõhred, sidekude (3,4,6 lõpuskaar),
südamest lähtuvate
suurte arterite seina lihas- ja sidekude,
kopsutüve/aordi vahesein, ka
südame vaheseina komponent
* panustavad rakke ka
tüümuse,
kõrvalkilpnäärme ja
kilpnäärme
koosseisu
3)
Kaela/ristluu neuraalhari annab aluse
parasümpaatilistele
sooleganglionitele
4)
Kere neuraalhari –
NH rakud, mis migreeruvad
ventrolateraalselt
läbi
somiitide sklerotoomi (moodustub selgroog ja roided)
anterioorse osa annavad aluse
dorsaalsetele juurganglionitele
(paiknevad sensoorsed neuronid),
sümpaatilistele ganglionitele
(neuronid, gliia),
Shwann`i rakkudele (ümbritsevad aksoneid) ja
neerupealise säsi rakkudele
Sensoorsed (DRG) ja
autonoomsed (sümp ganglionid)
neuronid,
neerupealise säsi rakud,
Schwanni rakud ja teised
gliia rakud. NH
rakkudele on iseloomulik
kollektiivne migratsioon
NH rakud, mis migreeruvad
dorsolateraalselt annavad aluse kere
melanotsüütidele (naha pigmendirakud)
Parakriinsed faktorid aitavad multipotentsetel neuraalharja rakkudel
spetsialiseeruda
45
NB! Jätke meelde, et
KNS-i neuronid, gliia rakud – oligodendrotsüüdid,
astrotsüüdid, ependüümi rakud tekivad neuraaltorust (vastavatest
neuraalsetest tüvi/eellasrakkudest – neuroepiteel, radiaalgliia/basaalsed
eellasrakud) ja
PNS-i neuronid nii sensoorsele, sümpaatilisele kui ka
soole närvisüsteemile kui ka perifeerse närvisüsteemi gliiarakud
(Schwanni rakud, ganglioni sateliitrakud, telogliia)
tekivad
neuraalharjast. PNS-i neuronid lisaks ka ektodermaalsetest
plakoodidest.
Seljakeelikust ei arene närvisüsteem ja seljaaju! Ja
mõisted ektoderm ja endoderm kipuvad segi minema!
7.Endoderm
75.
Mis endodermist tekivad?
Endodermi
funktsioonid:
embrüonaalselt
aitab indutseerida
mesodermaalsete
kudede (seljakeelik, süda, veresooned, k.a
mesodermi) arengut
Sisevooderdus torujatele organsüsteemidele:
respiratoorne toru, millest
arenevad
kopsud ja
seedetoru, millest areneb
seedesüsteem lisaks
maks, sapipõis ja
kõhunääre (pankreas)
seede- ja hingetoru + organ (nende epiteel)
Endoderm moodustab epiteliaalse vooderduse mitmetele
näärmetele
nagu
kilpnääre, kõrvalkilpnääre ja
tüümus ja struktuuridele nagu
trummiõõs ja
kuulmetõri ning ka
kusepõiele ja
kusitile
76.
Primitiivne edoderm ja selle funktsioonid
Blastotsüstis kujuneb
primitiivne endoderm, mis annab aluse
vistseraalsele endodermile
Vistseraalne endoderm asendatakse gastrulatsiooni käigus
definitiivse
endodermi rakkude poolt (läbivad MET)
Enamik
vistseraalse endodermi rakke moodustavad toitefunktsiooniga
rebukoti, vähesel määral jääb neid ka moodustuva soole koosseisu
tähtis induktiivsete signaalide allikas - anterioorne vistseraalne ED
(indutseerib gastrulatsiooni)
ei panusta otseselt embrüo arengusse
Visteraalne endoderm
Rebukott võimaldab ema ja embrüo vahelist toitainete ja gaaside
vahetust enne funktsionaalse
platsenta välja kujunemist
Rebukotis tekivad ka
rebukoti veresooned ja
veresaarekestest
primaarsed erütrotsüüdid Emapoolset päritolu toitained kogutakse
rebukotis kokku ja transporditakse embrüosse kasutades
rebukoti
veresooni
Anterio-posterioorne telg
46
Vistseraalsest endodermist pärinevad signaalid on olulised
mitmetes protsessides
gastrulatsiooni läbimisel ning
VE rakkude
poolt ekspresseeritud signaalmolekulid on vajalikud ka embrüo
kehatelgede korrektseks välja kujunemiseks
AVE paikneb tulevases
anteriooreses (peapoolses) piirkonnas
sekreteerides signaalmolekule
Cerberus, Lefty1 (
Nodal anatgonistid)
Dkk1(
Wnt antagonist). Need signaalid koostöös
epiblastiga juhivad
peapoolset embrüo arengut
Ürgjutt paikneb embrüo posterioorses piirkonnas (vastu AVE),
ekspresseerides
Nodal, Wnt3, Brachyury, Fgf8
77.
Definitiivne endoderm: (sooltoru moodustumine: eessool,
tagasool, kesksool; mõisted: ürgne suuava/stomodeum ja
anaalava/proktodeum, kloaagi piirkonna areng
–pärasool/urogenitaalsiinus -> kusepõis/kusiti areng)
Traditsiooniliselt loetakse
endodermiks definitiivset endodermi,
mis kujuneb
gastrulatsiooni käigus
epiblasti rakkude liikumisel läbi
ürgjuti
Vistseraalne endoderm
asendatakse gastrulatsiooni käigus
definitiivse endodermi rakkude poolt (läbivad MET)
Endoderm paikneb algselt nö,
lehena rullub hiljem
torujaks
struktuuriks (toru moodustumine algab otstest ja lõppeb keskel) – tekib
ürgsool, mida ümbritseb
mesoderm
Ürgsool regionaliseerub dorso-ventraalsel ja anterio-posterioorsel teljel
(WNT, BMP, FGF) – jaotub
eessoole ja
tagasoole piirkonnaks; lisandub
kesksoole piirkond
Kesksool ühenduses
rebukotiga (rebujuha); tagasoolest sopistub
välja
allantois (kusekott)
Sooltoru moodustumisel
külgplaadi mesodermi mesenhümaalsed
rakud (soole silelihased) ümbritsevad
endodermi (vooderdab sooltoru
ja näärmed)
Eessool: neel, söögitoru, magu, osa 12 sõrmiksoolest, neelutaskute
näärmete epiteel, hingamiselundid, maks, sapipõis, pankreas
Kesksool: 12 sõrmik- tühisool - niudesool = peensool, umbsool- ussiripik-
ülenev ja ristikäärsool= jämesoole I osa
Tagasool: ristikäärsool – alanev ja sigmakäärsool - pärasool = jämesoole
II osa
Varases arengus teeb moodustuv
sooltoru läbi
rotatsioonilise
vastupäeva liikumise
Inimesel 6-8 arengunädalal soolestik kasvab kiiremini kui embrüo
kehaõõs mahutada jõuaks –
väljasopistumine nabavääti
Alates 9. nädalast liigub soolestik tagasi kehaõõnde
Eessool ja tagasool lõpevad umbselt;
suu ja
anaalpiirkonnas endoderm
ja
ektoderm puutuvad kokku
47
Ürgne suuava (stomodeum)
on blokeeritud (oraalplaat)
endodermaalsete rakkudega, mis ühinevad suu
ektodermiga Inimesel 22. p.
oraalplaat kaob ja moodustub
suuava, mis on
vooderdatud
ektodermiga
Ürgne
anaalava (
proktodeum) on algselt samuti blokeeritud
kloaagi
membraaniga
Kloaagi piirkonna areng:
Kloaagi üheks osaks on
allantoisi (kusekott) alumine osa – hilisemas
arengus laieneb
urogenitaalsiinuseks (areneb kusepõis ja kusiti)
Kloaagi membraan – piirkond, kus ektoderm ja endoderm kohtuvad
ürgne pärak
proktodeum
Mesodermaalne
vahesein (hiljem moodustub lahkliha) jaotab
kloaagi
kaheks:
urogenitaalsiinuseks ja
pärasooleks
Vahesein
liitub
kloaagi membraaniga
jaotades selle
anaalmembraaniks
ja
urogenitaalmembraaniks, mis hiljem
lagundatakse
Tagasool lõppeb endodermaalsete rakkude poolt vooderdatud
kloaagiga
(paljudel selgroogsetel, (v.a. imetjatel) ja ainupilulistel ka täiskasvanuna –
võivad suubuda nii eritus, seede kui suguteed)
Kusepõis
Kusepõis areneb
kloaagist –
endodermi poolt vooderdatud kamber
embrüo tagaotsas, mis toimib algselt jääkproduktide reservuaarina nii
neerule kui soolele (täiskasvanud amfiibil, roomajal, linnul vabastatakse
kloaagi kaudu nii „vedelat kui tahket“ jäädet), imetajatel ajutine
Imetajatel jaotab
vahesein kloaagi kaheks:
urogenitaalsiinuseks ja
pärasooleks
Urogenitaalsiinusest areneb nii
kusepõis kui
kusiti (isastel ka
bulboretraalnäärmete ja
eesnäärme epiteel; emastel vastavalt
Bartholini ja
Skene näärmete epiteel)
nefriline e wolffi juha → sealt kusejuha → metanefrogeenne mesenhüüm: →
pärisneer + kusejuha
78.
Neel: neelu/lõpuskaared, neelu/lõpuspilud ja lõpustaskud
e neelutaskud – lõpustaskute derivaadid (katsu meelde jätta
millisest paarist mis struktuurid arenevad: nt tüümus,
kurgumandlid, kõrvalkilpnäärmed, kuulmetõri jne)
Suu/neel
Imetajatel
hambad ja süljenäärmed ning eesmised maitsepungad on
ektodermi päritolu, samas
tagumised maitsepungad ja
osa tagumisi
süljenäärmeid endodermi päritolu
48
Suuõõnele järgneb
neel. Neelu piirkonnas kujuneb ektodermist,
mesodermist ja endodermist lõpus/neelukaared ja lõpus/neelutaskud
Neelu endodermaalne osa on lõpus/neelutaskud
Imetajatel 4 paari lõpus/neelutaskuid
1.
paarist neelutaskutest kujunevad
keskkõrva trummiõõs ja
kuulmetõri (ühendab keskkõrva neeluga)
2.
paarist neelutaskutest –moodustuvad
kurgumandlid
3.
paar neelutaskuid annab aluse
tüümusele (harkelund) ja
1.
paarile
kõrvalkilpnäärmetele (parathormoon – Ca/P ainevahetus)
4.
paarist moodustuvad 2. paar
kõrvalkilpnäärmeid (osadel
loomadel panustab 4. paar neelutaskuid natuke ka tüümusesse).
Ventraalsest osast moodustub
postbranhiaalne keha
(postbranchial body) – C-rakud (neuraalharja päritolu)
produtseerivad
kaltsitoniini, mis vähendab Ca konts. veres -> liitub
kilpnäärmega
II lõpustaskute vahelisse piirkonda (keskele) tekib omaette taskulaadne
moodustis (eessoole ventraalne osa), kust hakkavad migreeruma
kaelapiirkonda
kilpnäärme rakud (hormoonid türoksiin, trijoodtüroniin –
kasv, areng, ainevahetus jpm);
jäänukpiirkond kust
kilpnäärme rakud
migreeruma hakkasid nim keele
umbmulguks (foramen cecum)
*
Kilpnäärme,
kõrvalkilpnäärme ja
tüümuse arengusse panustab ka
kraniaalne neuraalhari
79.
Kuidas ja millest kujunevad maks (maksapung ja selle
harunemine, hepatoblastid-hepatotsüüdid, kolangiotsüüdid) ja
kõhunääre (dorsaalne ja ventraalne pankrease alge)
Maks
Eessoole piirkonnast sopistub välja maksa divertiikul (umbsopis), millest
areneb edodermaalne
maksapung ümbritsevasse mesenhüümi
Maksapunga epiteel hakkab harunema vastusena
mesenhüümist
tulenevatele signaalidele (FGF, BMP, Wnt, HGF)
Eessoolest kaugemal asuvad rakud (
hepatoblastid) kujunevad
hepatotsüütideks (maksarakud) ja eesoolele lähemal paiknevad
hepatoblastid sapijuha ja sapipõie epiteeli
rakkudeks
(
kolangiotsüüdid)
Mesodermi päritolu on maksa tähtrakud (peritsüüdid/aktiivsed kahjustuse
korral), Kupfferi rakud (makrofaagid) ja veresooned.
Südame (kardiaalne)
mesodermis sekreteeritud FGF ja RA signaal koostöös indutseerivad
maksa, kopsude ja kilpnäärme arengut. Endodermi spetsifikatsioonile
aitavad kaasa signaalid ümbritsevatelt mesodermaalse mesenhüümi
rakkudelt
49
Sapipõis
Nii
endokriinorgan (
Langerhansi saared: hormoonid nt insuliin,
glükagoon jt), kui
seedeorgan (seedeensüümid trüpsiin, amülaas, lipaas
jt)
Mesenhüüm indutseerib kahe
pankrease punga (
dorsaalne ja
ventraalne pankrease pung) kujunemist
eessoole endodermist
Erinevad signaalmolekulid aitavad reguleerida pankrease eellasrakkudest
eksokriinsete (toodavad seedeensüüme) ja
endokriinsete rakkude
(toodavad hormoone) diferentseerumist
Ventraalse pankrease induktsioon on seotud madala
FGF tasemega
südame mesodermist Dorsaalse pankrease kujunemisel on oluline
SHH alla reguleerimine
seljakeelikust lähtuvate
Activini ja
FGF poolt ning
paraksiaalsest
mesodermist RA signaal.
Dorsaalne ja
ventraalne osa kasvavad teineteisele lähemale ja lõpuks
sulanduvad kokku
Inimesel jääb
ventraalne pankreasejuha, mis kannab seedeensüüme
peensoolde (12 sõrmik)
Näiteks koertel säilivad mõlemad nii
ventraalne kui
dorsaalne
pankreasejuha.
80.
Kuidas arenevad kopsud?
Endodermist tekib
hingetoru ja
neelu epiteel,
bronhid ja
alveoolid
Splanhiline mesoderm (külgplaadi mesoderm) annab aluse
sidekoele,
kõhredele,
kopsu silelihastele
Hingamiselundkond areneb
eessoolest vastusena ümbritsevast
mesodermist tulevatele FGF ja WNT signaalile
Respiratoorsest endodermist
moodustub neelu piirkonnas
kopsupung, mis pikeneb ja sirgest osast (neelu piirkonnas) areneb
hingetoru sisevooderdus ja tagumisest osast paarilised harunevad
bronhipungad (annavad aluse
primaarsetele bronhidele)
Seejärel tekivad
sekundaarsed bronhipungad (neist arenevad
sekundaarsed bronhid) ja need omakorda harunevad mitmeid kordi
(moodustuvad bronhioolid, alveoolid) * harunemist aitavad kontrollida
mesodermi rakud, mis ümbritsevad endodermi
Neelus (IV paari lõpustaskute vahelises piirkonnas) tekib
larüngotrahheaalvagu, mis pikeneb ventraalselt, seejärel moodustub
mesodermaalne vahesein, mis eraldab areneva hingetoru ja
söögitoru
50
Bronhi pungad harunevad kuni 16-19 nädalal formeeruvad
bronhioolid
24. nädalast hakkavad arenema
alveoolid
Alveoole vooderdav epiteel jaguneb
sekretoorseteks e.
tüüp II
alveolaarsed rakud (toodavad sufraktante) ja
tüüp I alveolaarsed rakud
(
pneumotsüüdid- gaasivahetus)
Surfaktandid (vähendab pindpinevust; sphingomyelin, lecithin)
võimaldavad alveolaarrakkudel omavahel kokku puutuda ilma, et nad
kokku kleepuksid, mis võimaldab hingamist
* Kopsude areng kestab sünnijärgselt edasi, ca 90% alveoolidest (700
milj) moodustub peale sündi
Alveoolid
- väikesed kotikujulised moodustised, kus toimub
gaasivahetus vere ja
kopsude vahel
Kapillaarides, mille seinad on õhukesed ja gaase läbilaskvad, voolab
hapnikuvaene ehk venoosne veri. Alveoolides on hapniku konts.
tunduvalt suurem.
Kontsentratsioonide vahe tulemusena tungib hapnik alveoolist kapillaari.
Veres ühineb hapnik
punastes verelibledes oleva
hemoglobiiniga, mis
hapniku üle keha laiali kannavad.
Sarnaselt hapniku tungimisega verre liigub
CO2 verest alveoolidesse.
Kuna veres on
CO2 konts. kõrgem kui alveoolides, tungibki CO2
alveoolidesse.
Arvatakse, et embrüonaalne
surfaktant aktiveerib
amnionis olevad
makrofaagid, mis migreeruvad emaka lihastesse, põhjustades
immuunsüsteemi
interleukiin-1β sekretsiooni
IL käivitab signaaliraja, mis stimuleerib
prostaglandiinide sünteesi ja
see kutsub esile
emaka kontraktsioone, sellega ka sünnituse
8.Mesoderm
81.
Mesodermi klassifikatsioon ja millised on vastavate
mesodermide derivaadid?
Hilises
gastrulas on eristatavad:
Aksiaalne e
seljakeeliku mesoderm e kordamesoderm, mis
pärineb sõlme regioonist – formeerub seljakeelik
Paraksiaalne e
somiitide mesoderm ürgjuti aterioorsest osast –
moodustab neuraaltoru külgedele
somiite, millest arenevad selja
pärisnahk e dermis,
skeletilihased, roided, selgroog, kõõlused,
dorsaalaordi endoteel. Anterioorne paraksiaalne mesoderm ei
segmenteeru, sellest kujuneb
pea mesoderm,
mis koos
51
peaneuraalharja rakkudega panustab peapiirkonna
lihaste, luude ja
sidekoe moodustumisele
Külgplaadi mesoderm – sellest kujunevad
süda, veresooned,
vererakud, kehaõõnte vooderdus, vaagna ja
jäsemeluud
Vahelmine mesoderm
keskmisest osast – areneb
urogenitaalsüsteem:
gonaadid, neerud ja nendega seotud
juhad
ning
neerupealiste välimine osa
Exm (ingresseerub arenguliselt esimesena) posterioorsest osast –
pea
mesoderm, koos pea neuraalharja rakkudega panustab peapiirkonna
lihaste, luude ja sidekoe moodustumisele
82.
Mis on
seljakeelik ja seljakeeliku mesodermi
funktsioonid, mis sellest saab imetajatel?
Seljakeelik e
notokord on embrüonaalne
keskstruktuur, mis on
iseloomulik kõigile
keelikloomadele Süstikkaladel ja
silmudel on seljakeelik telgorganiks ka täiskasvanud
isenditel (selgroog puudub).
Mantelloomadel esineb seljakeelik vaid
vastsetel. Lõuna-Aafrikast leiti esimesena latimeeria, mis sai nime selle nö
teadusele esimesena esitlenud naise Latimer järgi. Latimeerial ja tuuradel
ka seljakeelik post-embrüonaalselt.
Kõrgematel selgroogsetel loomadel on
seljakeelik
ajutine
embrüonaalne organ, kui hakkab moodustuma
selgroog, jääb
seljakeelik selgroo
vahediskide koosseisu (Nucleus pulposus).
Seljakeelik toimib embrüo
aksiaalskeletina kuni õiged tugistruktuurid
moodustuvad (kui seljakeelik ei formeeru korrektselt ei ole võimeline
embrüo pikenema).
Seljakeeliku mesoderm moodustub
gastrulatsioonil sõlme piirkonnast
ja eristub ülejäänud mesodermist juba
gastrulatsiooni staadiumis.
Seljakeelik on vajalik aksiaalskeleti asukoha määramiseks, pikeneb
neuraaltoru suhtes
ventraalselt ehk kõhtmiselt.
Seljakeelikust lähtuvad signaalid (nt SHH) aitavad kaasa:
neuraaltoru
kujunemisele ja selle
dorso-ventraalsele
polarisatsioonile
dorsaalaordi arengule
somiitide regioonide tekkimisele
südamevälja arengule
endodermi ja selle
derivaatide (nt pankreas) spetsialiseerumisele
83.
Paraksiaalne mesoderm: mis vahe on segmenteerunud
PM ja segmenteerumata PM; mis on
somiit ja kuidas see tekib
(somitogenees) ning somiitide diferentseerumine erinevateks
allosadeks (regionaliseerumine):
sklerotoom,
52
dermomüotoom (müotoom ja dermatoom) – millised
struktuurid neist tekivad
(sklerotoomi kõike allosade nimetusi teadma ei pea, kuid hea kui teate
milliste struktuuride rakud (nt kõõluste, roiete, selgroolülide jne)
pärinevad sklerotoomist).
Paraksiaalne mesoderm paikneb mõlemal pool neuraaltoru. Eristatakse
segmenteerunud ja
segmenteerumata mesodemi (pea mesoderm).
Somitogenees
Anterioorsel-posterioorsel teljel segmenteerunud paraksiaalne
mesoderm kujuneb
somiitideks.
Somiidid on tihedad
mesenhümaalsete rakkude kogumikud, mida ümbritseb täielikult v
osaliselt epiteel. Somiitide moodustumist nimetatakse somitogeneesiks.
Somiitide prekursorrakud (
somitomeerid) teevad läbi organisatoorsed
muutused –
välimised rakud adhereeruvad üksteisega (N-kadheriin) ja
moodustavad
epiteeli (toimub
MET) sisemised rakud jäävad
mesenhümaalseteks.
Somitogeneesil
tekib
mesenhümaalsete rakkude vahele
perioodiliselt epiteliaalne lõhe, mis jaotab paraksiaalse mesodermi
segmentideks e somiitideks. (moodustub epiteliaalne somiit).
Epiteliaalse lõhe asukoha määravad ephriini retseptor EphA4 anterioorses
osas ja ligand ephriin B2 posterioorses osas. Nende valkude toimel toimub
rakk-rakk eemaletõukumine.
Esimene somiit tekib kõrvavesiikulist
tahapoole, järmised somiidid
tekivad
presomiitilisest mesodermist, mis on segmenteerumata,
regulaarse intervalli tagant anterio-posterioorsel teljel. Somiitide teke
kummalegi poole
neuraaltoru on
sünkroonne, somiitide tekkeks kuluv
aeg on täpselt determineeritud ning täpselt reguleeritud erinevate
molekulaarsete mehhanismide poolt –
tsükliliselt ekspresseeruvad
geenid – see omakorda võimaldab embrüo vanust hinnata (hiir 65 paari;
inimene 38-45 paari, kana 50 paari, madu 500 paari). Kui
posterioorses
osas on somiitide formeerumine alles algjärgus, siis
anterioorses
osas diferentseerub
somiit juba erinevateks kudedeks.
Somiidi spetsialiseerumine ja regionaliseerumine
Segmenteerumata paraksiaalne mesoderm on eelnevalt juba
determineeritud
vastavalt oma positsioonile A/P telje suhtes.
Anterioorsetest kaela piirkonna somiitidest arenevad kaelalülid,
posterioorsetest rindmiku piirkonna somiitidest aga roided.
Sklerotoom ja müotoom:
Somiidid
sisaldavad
multipotentsiaalseid
rakke, mille
spetsialiseerumine oleneb nii nende
paiknemisest somiidis kui ka
parakriinsetest faktoritest ümbritsevatelt kudedelt (neuraaltoru,
53
seljakeelik,epidermis, vahelmine mesoderm). Peagi peale
somiitide
formeerumist hakkab välimistest ventraalsetest/mediaalsetest
epiteliaalsetest rakkudest moodustuma
mesenhümaalne sklerotoom
(teevad läbi EMT) – neist saavad selgroolülid, roided, kõõlused
Epiteliaalne osa moodustab
dermomüotoomi – mis jaguneb kolmeks
regiooniks: servaaladel vastavalt
primaksiaalne
müotoom
(neuraaltorule lähemal) ja
abaksiaalne müotoom (neuraaltorust
kaugemal) ning keskmine osa
dermatoom
ehk
keskmine
dermomüotoom (tekib seljaosa
pärisnahk e.
dermis).
Müotoomist arenevad
müoblastid – lihaste eellasrakud (
PrM-
roietevahelised lihased ja selgmised lihased;
AbM kehaseina lihased,
jäsemete ja keele lihased)
Signaalid ümbritsevatelt struktuuridelt suunavad vastavate somiidi
regioonide arengut
Sündetoom – dorsaalsed sklerotoomi rakud moodustavad
kõõlused
Arthrotoom – sisemised sklerotoomi rakud,
selgroolülide ühendused,
välimine selgroodiskide osa
(sisemine seljakeelik),
roiete
proksimaalne osa
Ventrolateraalne sklerotoom –
roiete distaalne osa
Ventromediaalne sklerotoom – migreerub seljakeeliku ümber,
moodustub
selgroolülide kereosa
Dorsomediaalne sklerotoom –
selgroolülide ogajätked ja
lülikaared
Ventraalne-posterioorne sklerotoom
–
dorsaalaordi
ja
lülidevaheliste veresoonte seina (silelihaste ja endoteeli)rakud.
Neuraaltoru kõrval paiknevast
mediaalsest sklerotoomist arenevad ka
seljaaju katvad
meningesed ehk ajukelmed ja seljaaju toitvad
veresooned.
Somiiiti anterio-posteriooorne polaarsus: Somiidi sklerotoom
jaguneb veel ka
eesmiseks (anterioorne - A) ja
tagumiseks
(posterioorne - P) osaks. Selline jagunemine on vajalik
selgroolülide
moodustumiseks ja
perifeerse närvisüsteemi määratlemiseks –
neuraalharja rakud ja
motoorsed ja sensoorsed aksonid liiguvad
ainult
sklerotoomi anterioorsesse ossa.
A/P polaarsus on määratud
juba segmenteerumata mesodermi staadiumis
Selgroo moodustumine
Enne
sklerotoomi rakkudest moodustunud
selgroo moodustumist peab
iga
skelrotoom lõhenema kaheks osaks:
eesmine (rostraalne) segment
ja
tagumine (kaudaalne) segment
Ajal, mil
motoneuronite
aksonid kasvavad külgmiselt välja
neuraaltorust, et innerveerida tekkivaid lihaseid, moodustavad
eesmise
54
skelrotoomi posterioorne ja
tagumise skelrotoomi anterioorne osa
nö. rudimentaarse selgroolüli –
resegmentatsioon
Resegmentatsiooniga ja lülidevaheliste liigestega ning lihastega
saavutatakse lülisamba lateraalne liikuvus, painutamine ja väänamine
Seljakeeliku (notokord) poolt indutseeritakse
sklerotoomi rakke
migreeruma ümber
seljakeeliku ja
neuraaltoru, kus nad koonduvad ja
diferentseeruvad
kõhrerakkudeks, millest arenevad
selgroog ja
roided
Sündetoom
Dorsaalsed
sklerotoomi rakud moodustavad
kõõlused roietevahelistele
ja seljalihastele
Kõhulihaste ja jäsemete lihaste
kõõlused pärinevad
külgplaadi
mesodermist
Sündetoomi rakud migreeruvad piki arenevat selgroogu, kus nad
diferentseeruvad kõõlusteks
84.
Kuidas kujunevad skeletilihased? (müotoom-
müoblast-müotuub-lihaskiud)
Kõigi kolme tüübi lihaste areng toimub embrüonaalselt:
Skeletilihased – paraksiaalne mesoderm
Südamelihased
ja
silelihased
(hingamis ja seedeelundid)
külgplaadi mesoderm
Ülejäänud silelihased (veresoonestik) –
lokaalne mesenhüüm
(külgplaadi mesoderm, kraniaalne neuraalhari, paraksiaalne mesoderm)
Dermomüotoom asub pinnaektodermi all, millest tulenevad signaalid
aitavad säilitada epiteliaalset morfoloogiat.
Dermomüotoom jaguneb
kolmeks funktsionaalselt erinevaks regiooniks:
servaaladel vastavalt
primaksiaalne müotoom (neuraaltorule
lähemal) – roietevahelised lihased, seljalihased
abaksiaalne müotoom (neuraaltorust kaugemal) – jäsemelihased,
keelelihas, ventro-lateraalsed lihased (nt kõhulihased)
keskmine osa
dermatoom ehk
keskmine dermomüotoom (seljaosa
pärisnahk e.
dermis, mõned lihasrakud, pruun rasvkude) – ülejäänud
dermis (peapiirkond ja kõhtmine osa) pärineb
külgplaadi
mesodermist ja
neuraalharjast
Arengu käigus vabanevad
müoblastid (lihase eellasrakud) ja
dermoblastid (pärisnaha eellased) migreeruvad
dermomüotoomi alla
moodustades
müotoomi
Müotoomi rakud (
müoblastid – lihase eellasrakud)
determineeritakse
parakriinsete faktorite poolt vastavalt kas
primaksiaalseteks (Myf5) või
abaksiaalseteks (MyoD).
55
Müoblastid jagunevad suurendades populatsiooni (FGF signalisatsioon).
Müoblastid
lõpetavad jagunemise, koonduvad ja joonduvad
(sekreteerivad ECM komponente, integriine, adhesioonimolekule) ning
hakkavad
ühinema (fuseeruma; metalloproteiin Meltrin, TF Müogeniin) –
moodustub
müotuubul, mis küpseb ja tekib ühtne
lihaskiud. Lihaskiud
koonduvad lihaskimpudeks.
TGFβ-perekonna (ingl Transforming growth factor β) liige β-perekonna (ingl Transforming growth factor β) liige
müostatiin
inhibeerib spetsiifiliselt
müoblastide kasvu ja proliferatsiooni (reguleerib
lihaskiudude arvu embrüonaalselt ja kasvu sünnijärgselt). MSTN
mutatsioonide korral lihased suuremad nt (Belgia sinine, Texel, Whippet).
Satelliitrakud – nii lihaste kasvuks kui ka regeneratsiooniks vajalik
tüviraku populatsioon, mis paikneb lihaskiudude peal. Pärinevad
dermomüotoomi kesksest regioonist säilitades oma tüvirakulised
omadused.
Vastsündinud/noorukieas lihaskiudude arv jääb konstantseks, kuid iga
lihaskiud kasvab tänu
satelliitrakkudele (fuseeruvad lihaskiuga).
Satelliitrakud parandavad igapäevaselt tekkinud lihaste pisivigastusi ja on
võimelised reageerima ka tõsiste traumade korral.
Kui enamasti vastutab luude, kõhrete, kõõluste arengu eest
mesoderm,
siis
pea/näopiirkonnas on see asendunud eelkõige
kraniaalse
neuraalharja rakkudega.
Peamesoderm tekib segmenteerumata
paraksiaalsest mesodermist kõrvaalge (ov) läheduses ning liigub
kraniaalses suunas, osaleb peamiselt
näo- ja kaela- lihaste ning kuklal
asuvate luude (nt kiiruluu) arengus.
Peamesodermina käsitletakse ka
kukalmisi (occipital)
somiite, mis on aluseks eelkõige kaela lihastele,
kõri-, neelu- ja keelelihased.
85.
Vahelmine/intermediaalne mesoderm (millised
struktuurid sellest arenevad)
Vahelmisest
ehk
intermediaalsest mesodermist
areneb
urogenitaalsüsteem ja neerupealiste välimine osa – gonaadid, neerud ja
nendega seotud juhad.
Oska kirjelda
neerude arengut (pronefros, mesonefros, metanefros). Tee
selgeks mis on Wolffi e nefrilised juhad ja mis on nende roll neerude
arengus? Kuidas toimub pärisneeru areng imetajatel
(kusejuha/mesenhüümi vahelised interaktsioonid)?
Neeru funktsionaalseteks ja struktuurseteks üksusteks on
torujad
nefronid (inimesel keskmiselt 900000-1 miljon neeru kohta, enamik
paikneb neeru koores), mille ühes osas (
neerukehakestes) filtreeritakse
verd (moodustub esmane uriin) ja teises osas –
neerutorukestes toimub
lõpliku uriini moodustumine, mis suunatakse
korjetorukestesse ja sealt
edasi
kusejuhasse.
Nefron = neerukehake + neerutoruke
56
Neerukehake = päsmake + päsmakesekihn
Neerutoruke = proksimaalne vääniline neerutoruke + Henle ling +
distaalne vääniline neerutoruke, mis suubub kogumistorukesse.
I etapp:
Varases embrüogeneesis (inimesel 22 päeval ja hiirel E8) moodustuvad
vahelmisest mesodermist paarilised
pronefrilised juhad (kasvavad
kloaagi poole), mis indutseerivad ümbritsevat
mesenhüümi arenema
eelneerudeks ehk
pronefrosteks (pronefrilised torukesed)
Imetajatel on
pronefros
lühiajaline ja mittefunktsionaalne,
taandareneb kiiresti (inimesel asendatakse 3.5 arengunädalal
mesonefrosega); funktsionaalne neer pihklastel ja silmudel
(täiskasvanuna) ning luukalade embrüotes ja amfiibide kullestel
(asendatakse mesonefrosega)
Pronefrilised torukesed ja
pronefrilise juha eesmine (anterioorne)
osa degenereeruvad, tagumine (posterioorne) osa säilib, sellest
moodustub
nefriline ehk
Wolffi juha (erituselundkonna keskne
komponent)
II etapp:
Keskmine osa
pronefrilisest juhast indutseerib ümbritseva
mesenhüümi arenema järgmiseks neeruks –
keskneeruks ehk
mesonefroseks (inimesel moodustub ca 30 mesonefrilist torukest, 25
p.)
Imetajatel on
mesonefros ajutine struktuur, mis
apoptoosi teel
taandareneb (v.a osa mis panustab isaste suguorganite arengusse);
enamus kaladel ja kahepaiksetel toimib funktsionaalse neeruna
Lisaks on keskneer definitiivsete
hematopoieetiliste tüvirakkude
allikas (aordi-gonaadi-mesonefrose piirkond)
Osa
keskneeru (mesonefrose)
torukestest säilivad, panustades
isastel loomadel (k.a mehel) koos
Wolffi juhaga munandimanuse,
seemnejuha ja
seemnepõiekese moodustumisele
suguorganite
arengus
III etapp:
Kolmandas etapis areneb sarnasel viisil eelnevatega
järelneer ehk
metanefros (inimesel algab areng 5. arengunädalal); lõplik
funktsionaalne neer amniootidel (roomajad, linnud, imetajad)
Metanefros
kujuneb tänu
vahelmise mesodermi
päritolu
epiteliaalsete ja
mesenhümaalsete rakkude omavahelistele
interaktsioonidele
Metanefrogeenne mesenhüüm indutseerib paarilistest
nefrilistest
juhadest
arenema
kusejuhapungad, millest arenevad
kogumistorukesed ja
kusejuha, mis suunab uriini
kusepõide
Kusejuhapungad omakorda indutseerivad moodustuva
metanefrose
mesenhüümi
rakke koonduma enda ümber ja muutuma
57
epiteliaalseteks
struktuurideks,
mis
diferentseeruvad
funktsionaalseteks
neeru nefroniteks
Algselt paiknevad neerud sügaval vaagnapiirkonnas, hiljem looteeas
liiguvad kraniaalselt ja lateraalselt ja roteeruvad 90°, saavutades kontakti
neerupealistega ning kõhuaordist hargnevate neeruarteritega
Kusejuhapunga
moodustumine.
Kuidas
toimub
kusjuhapunga/metanefrilise mesenhüümi vaheline interaktsioon/
induktsioon? Millised struktuurid arenevad kusejuhapungast ja millised
metanefrilisest mesenhüümist?
Kusejuhapung sekreteerib
kasvufaktoreid FGF2 ja
BMP7, mis
inhibeerivad
apoptoosi ja võimendavad
mesenhüümi rakkude
koondumist ja
agregeerumist ümber kusejuhapunga.
Kusejuhapunga harude otstes paiknevad
metanefrilise mesenhüümi
rakud teevad läbi
mesenhümaal-epiteliaalse transitsiooni (MET),
muutudes
epiteliaalseteks neeruvesiikuliteks, mis säilitavad kontakti
kusejuhapungaga.
Kriitilise tähtsusega
regulaatoriks kusejuhapunga väljakasvamiseks ja
edasiseks harunemiseks on kasvufaktor
GDNF (ingl Glial derived growth
factor) ja
RA
Kusejuhapunga
väljakasvamisel, harunemisel (algne kusejuha
harunemine on
dihhotoomne -
järjestikku kaheks hargnev) ja n-ö
“ureeter-puu“ moodustumisel on olulised lisaks
GDNF-le ka teised
signaalmolekulid
Metanefrilise mesenhüümi poolt sekreteeritud
retinoolhape ja
GDNF
aktiveerivad signaalide kaskaadi, mis reguleerib üles
RET-retseptori
ekspressiooni
Wolffi juha rakkudes, millest saavad
kusejuhapunga
rakud, aidates kaasa kusejuhapunga moodustumisele ja nende
kasvamisele
metanefrilise mesenhüümi poole.
Metanefrilise mesenhüümi päritolu rakkudest saavad multipotentsed
iseuuenevad
tüvirakud, mis annavad aluse nefroni erinevatele
rakutüüpidele.
Epiteliaalsetest neeruvesiikulitest kujunevad läbi
morfogeneetiliste liikumiste nn „
S-kujulised kehad“, mis pikenevad ja
diferentseeruvad neeru
regionaalspetsiifilisteks rakutüüpideks:
Bowmanni kapsli rakud, podotsüüdid, proksimaalse ja distaalse
neerutorukese rakud.
S-kehade proksimaalne osa neerukehake (glomerulus) varustatakse
veresoontega ning keskmine ja distaalne osa liitub kusejuhapunga
epiteeliga võimaldades materjali liikumist kahe struktuuri vahel.
Kusejuhapunga jätkuv kasv
ja harunemine moodustab
kogumistorukesed, mis ühendavad nefronid kusejuhaga. Kusejuha
omakorda kannab filtreeritud uriini moodustuvasse kusepõide.
58
Millest areneb kusepõis ja kusiti? Võrdle imetajat, kala, amfiibi.
Kusepõis areneb kloaagist, mis on endodermi poolt vooderdatud
kamber embrüo tagaotsas, mis toimib algselt jääkproduktide
reservuaarina nii neerule kui soolele. Täiskasvanud
amfiibil,
roomajal,
linnul vabastatakse kloaagi kaudu „jäätmeid“, imetajatel ajutine.
Imetajatel jaotab vahesein kloaagi kaheks:
urogenitaalsiinuseks ja
pärasooleks. Urogenitaalsiinusest areneb nii kusepõis kui ka
kusiti.
Kusejuha siseneb algselt urogenitaalsiinusesse
Wolffi juha kaudu. Hiljem
kusejuha eraldub Wolffi juhast ja suubub
moodustuva põie
kaelapiirkonda. Emastel
Wolffi juha degenereerub ning Mülleri juha
ühineb emakaga ja isastel moodustab see seemnejuha, mis suubub
kusitisse. Kusejuha ja kusepõie ühinemispiirkond on arenguliselt ülioluline.
86.
Külgplaadi/lateraalplaadi mesoderm (ekstra-
embrüonaalne mesoderm, somaatiline ja splanhiline
mesoderm millised struktuurid sellest arenevad), kus
paiknevad embrüos (kui mõelda ristlõigu peale)
Külgplaadimesoderm – sellest kujunevad
süda,
veresooned,
vererakud,
kehaõõnte vooderdus,
vaagna- ja jäsemeluud.
1)
somaatiline mesoderm (ektodermi poolne)
2)
splanhniline mesoderm (endodermi poolne)
3) ning eraldi paiknevaks
ekstraembrüonaalseks mesodermiks
Ekstraembrüonaalsed on l
ootekestad, mis embrüot arengu jooksul
ümbritsevad:
Amnion ehk veekest on
somatopleura pikendus, mis
ümbritseb embrüot (koosneb ektoderm + mesoderm)
Allantois on endo ja mesodermaalne. Imetajatel moodustab
allantois
nabaväädi veresooned, ühinedes koorioniga, tagab
platsenta ja loote vahel ühenduse
Rebukott on ühenduses
splanhnopleuraga ning koosneb
endodermist ja
mesodermist. Funktsiooniks on toitainete,
jääkainete ja gaasi vahetus
Mõisted: Mis on somatopleura ja mis on splanhiopleura?
Dorsaalne (selgmine) kiht (
somaatiline mesoderm), mis asub
ektodermi
all, moodustab koos ektodermiga
somatopleura
(külgmine/kõhtmine kehasein; jäsemete luud, nahk).
Ventraalne (kõhtmine) kiht (
splanhniline mesoderm), mis asub
endodermi kohal, moodustab koos endodermiga
splanhnopleura (süda-
kardiogeenne mesoderm, veresoonkond, lümfisoonestik,
hematopoiees
e. vererakkude areng, soolekinnisti (mesenteerium), seedekulgla,
kopsude, vistseraalse kõhukelme, vistseraalse kopsukelme ja epikardi
areng).
59
Mis on
tsöloom (tsöloomi moodustumine, osad ja funktsioonid)
Somatopleura ja
splanhnopleura vahele jääb
õõnsus, mida
nimetatakse
tsöloomiks (kehaõõs).
Tsöloom on vedelikuga täidetud
õõnsus, mis võimaldab:
suurendada keha mõõtmeid
vabastada seedesüsteemi kehaseinte otsesest survest, muutes selle
liikuvamaks
suur õõnsus võimaldab ruumi uutele arenevatele struktuuridele (süda,
maks, gonaadid)
Arengu jooksul vasak-ja parempoolne
tsöloom liituvad ja somaatilisest
mesodermist tekkivad kelmed jaotavad tsöloomi eraldiseisvateks
õõnsusteks:
1)
Südameõõs (ümbritseb südant)
2)
Rinnaõõs (ümbritseb rindkeret)
3)
Kõhuõõs (ümbritseb kõhtu)
Kirjelda
südame arengut (märksõnad - kardiogeenne mesoderm,
primaarne ja sekundaarne südameväli, südametoru moodustumine,
endokard ja müokard, lingustumine). Mis on südameväljad, kuidas
tekivad, nende funktsioon, millistele südamerakkudele aluse annavad?
Selgroogsete
süda pärineb kummalgi pool keha paiknevast
splanhilisest mesodermist, mis
interakteerudes ümbritsevate
kudedega diferentseerub südameks. Peale
ürgjuti läbimist tekkinud
kardiogeenne mesoderm ehk
südameväli on jaotatud kaheks
regiooniks:
primaarne südameväli – südame eellasrakud sellest regioonist liituvad
ja moodustavad
südametoru, kuna nende rakkude proliferatiivne
võimekus on kesine, siis annavad aluse ainult südame
vasakule
vatsakesele
sekundaarne südameväli – südametoru
anterioorsesse ossa
produtseerivad kojad ja väljavoolu kulgla (arterioostüvi ja arteriooskoonus)
–
aort ja kopsuarter;
posterioorselt parem vatsake, sissevoolu
piirkond – kopsuveen ja õõnesveen
Südame rakutüübid:
kardiomüotsüüdid (lihaskiht, müokard),
endokard,
klappide endokardiaalsed padjandid,
epikard (südame veresooned,
mis toidavad südant) ja
Purkinje rakud (koordineerivad südamelööke)
moodustuvad
südamevälja rakkudest.
Neuraalharja rakud panustavad
väljavoolukulgla ja südame
vaheseina moodustumisse.
Kuidas toimub südametoru moodustumine, neljakambrilise südame
kujunemine, südame lingustumine?
Sooltoru moodustumine suunab ka
südame mesodermi rakke vastavalt
vasakul ja paremal pool moodustama oma
südametoru (nii primaarne kui
60
sekundaarne südameväli). Kaks
endokardiaalset toru paiknevad koos
soole kujunemisega üksteisele lähestikku, kus need peagi ühinevad
ühtseks
südametoruks.
Endokardi rakud – südameklapid ja sekreteerivad faktoreid, mis
reguleerivad müokardi arengut ja reguleerivad südame närvisüsteemi
komponentide arengut
Müokardist – südamelihase rakud
Epikardist – südame välimine kiht (südamelihaste fibroblastid;
pärgarterite silelihased)
* Torujas süda paikneb perikardiaal-õõnes
Mõlemad
südametorud arenevad eraldi ja embrüod sisaldavad
kahte
funktsioneerivat südant
(töötavad asümmeetriliselt).
Fβ-perekonna (ingl Transforming growth factor β) liige oxp4
ekspresseeritakse eessooles. 4-nädalasel inimese embrüol on
kahekambriline torujas süda,
koda mis võtab verd vastu ja
vatsake mis
pumpab verd välja
Südame
lingustumine on protsess, mille käigus algne südametoru
anterio-posterioorne polaarsus asendub
vasak-parem polaarsusega.
Lingustumise lõpptulemusena tekivad
anterioorsesse ossa
kojad ja
posterioorsesse ossa
vatsakesed.
Kui südame
lingustumine on lõpule jõudnud hakkavad moodustuma
endokardiaalsest padjanditest klapid ning moodustuvad
vaheseinad
jaotades südame
4-kambriliseks.
Mis on
vaskulogenees
ja mis on
angiogenees? Mõisted
(hemangioblastid, angioblastid, veresaarekesed).
Veresoonte areng toimub kahe ruumiliselt eraldiseisva protsessiga:
angiogenees ja vaskulogenees.
Vaskulogenees – moodustub veresoonte võrgustik
külgplaadi
mesodermist
Splanhilise mesodermi päritolu
hemangioblastid (vere ja veresoonte
rakkude ühine eellane) moodustavad kogumikke, mida kutsutakse
veresaarekesteks. Saarekeste
sisemised rakud annavad
vere
eellasrakud,
välimised rakud saavad
angioblastideks (veresoonte
endoteeli eellasrakud ehk veresoonte eellasrakud). Need jagunevad ja
diferentseeruvad
endoteeli rakkudeks, mis vooderdab veresooni ja
lümfisooni.
Endoteeli rakud tekitavad torujaid struktuure, mis ühinevad
moodustades
primaarse kapillaaride võrgustiku.
Amniootidel tekib esmane veresoonte võrgustik kahes erinevas
regioonis:
1)
Rebukoti veresaarekestes
–
ekstra-embrüonaalne
vaskulogenees, veresaarekesed on moodustunud ekstra-
embrüonaalset mesodermi päritolu
hemangioblastidest
61
(hemangioblastid tekitavad esmased veresooned, mis on vajalikud
embrüo toitmiseks ja toodavad ka varaseid embrüonaalseid
punaseid vereliblesid (tuumaga) ja ka definitiivsete erütrotsüütide
tüvirakke)
2)
Embrüonaalne vaskulogenees – dorsaalaort (siia panustavad ka
somiidid/sklerotoom) ja sellega assotsieeruvad veresooned ja
kapillaarid, mis on enamasti
splanhopleura mesodermi päritolu.
Angioblastid vaskulogenees (primary capillary plexus) angiogenees
(ühinemine, migreerumine, harunemine)
Rebukoti veenid, mis kannavad toitaineid rebukotist embrüosse
nimetatakse
rebuveenideks.
VEGF (Vascular endothelial growth factor)
puudumisel veresaarekesi ei moodustu ja
vaskulogeneesi ei toimu.
Angiogenees
– esmase veresoontevõrgustiku remodeleerimine
kapillaarideks, arteriteks ja veenideks
Peale
vaskulogeneesi järgneb
angiogenees, mil primaarne kapillaaride
võrgustik remodeleeritakse ja tekkivad arterid ja veenid, veresoonte
võrgustik organite ümber
Angiogeneesi käigus mõned
endoteeli rakud (tipurakud) vastavad
VEGF signaalidele (toodavad ümbritsevad organid, mis meelitavad enda
poole migreeruma) ja alustavad kasvamist VEGF suunas.
Kuidas olemasolevate veresoonte baasil tekivad uued veresooned?
Uued veresooned moodustuvad:
1) olemasolevatest
veresoontest uute harude
välja kasvamisel –
VEGF tundlikud
tipu-rakud.
Veresoone seina
destabiliseerimine –
peritsüüdid kaovad, BM
õhenemine
Basaalmembraani
ja
ECM
lagundamine maatriks
metalloproteaaside (MMPs) poolt,
tipuraku migratsioon.
Tipuraku migratsioonile järgneb järgnevate rakkude
proliferatsioon
ja uue veresoone
pikenemine. Moodustub uus basalmembraan ja
peritsüüdid stabiliseerivad moodustunud veresoone.
2) või olemasoleva veresoone
lõhenemisel
Esmalt tekivad olemasoleva veresoone keskele “sambad”, mis
järjest suurenevad. Selle tulemusel tekib ühest olemasolevast
veresoonest kaks uut veresoont
Silma
sarvkestas on veresoonte moodustumine inhibeeritud, mis aitab
säilitada sarvkesta läbipaistvust. Sarvkestas inhibeeritakse VEGF signaali
ja seega ka inhibeeritakse
angiogeneesi sarvkestas.
Kuidas ja millistes anatoomilistes struktuurides toimub
hematopoees?
Hematopoees (vererakkude areng) leiab aset erinevatel arenguetappidel
erinevates anatoomilistes struktuurides.
62
Esimesed pHSC (primitiivsed hematopoeetilised tüvirakud) tekivad (E7-E9)
rebukoti veresaarekestes,
produtseerivad
erütroblaste, mis
ekspresseerivad embrüonaalset
hemoglobiini (primitiivne hematopoees),
lisaks ka embrüonaalseid
makrofaage
ja
megakarüotsüüte;
lümfoidseid rakke ja definitiivseid HSC ei toodeta.
Teise lainega (E9-E10) tekivad rebukoti veresaarekestest
erütromüeloidsed eellasrakud, mis migreeruvad tsirkulatsiooniga
embrüonaalsesse maksa, andes aluse punastele vererakkudele, mis
toodavad
täiskasvanu - tüüpi hemoglobiini; tekivad ka
B ja T
lümfotsüütide eellasrakud.
Kolmanda lainena tekivad (E10.5) definitiivsed
hematopoeetilised
tüvirakud aordi/gonaadi/mesonefrose (AGM) piirkonda (ka rebukott,
platsenta), kust nad migreeruvad
maksa ja hilises arengus
luuüdisse,
kus jäävad vererakkude
tüvirakkude allikaks
Klassikaliselt arvatakse, et
definitiivsed hematopoieetlised tüvirakud
tekivad
aordi/gonaadi/mesonefrose piirkonnas (AGM). Kesktiinuses
need HSC liiguvad embrüonaalsesse maksa, kus nad paiknevad sünnini.
Tiinuse lõpus hakkavad tekkima HSC luuüdis, kus tegutsevad eluaegselt
Hematopoeesi
(vererakkude areng) tüvirakkudeks on
hematopoeetilised tüvirakud (produtseerivad kõiki vererakke ja
lümfotsüüte), mis omakorda annavad aluse vahepealsetele
eellasrakkudele, millest tekivad erineva funktsiooniga rakud
Aktiivselt jagunevad
multipotentsed eellasrakud annavad aluse nii
müeloidsetele kui
lümfoidsetele eellasrakkudele
Jäsemeväli, jäsemepung:
Jäsemeväli: morfogeneetiline piirkond, kuhu on koondunud rakud, mis on
võimelised vastama kindlatele biokeemilistele signaalidele ning
moodustama jäset.
Jäsemepung: anatoomiline struktuur, mis tekib
jäsemevälja kohal oleva
ektodermi alla koonduvatest
külgplaadi mesodermi somaatilise kihi
rakkudest (jäsemeskeleti, sidekoe, veresoonte ja kõhrede eellasrakud) ja
paraksiaalse mesodermi
müotoomi
rakkudest (jäsemelihaste
eellasrakud)
Maismaaselgroogsetel on
4 jäsemepunga, mis asetsevad alati
vastakuti
Jäsemepungade
positsioon on määratud
Hox geenide
ekspressiooniga piki anterio-posterioorset telge
Jäseme moodustumine algab embrüonaalses arengus suhteliselt hilja
(inimesel neljanda nädala lõpus).
Näide: Kaladel, kahepaiksetel, lindudel ja imetajatel tekib esijäse esimese
rindmikulüli juurde, kus on Hoxc6 kõige anterioorsem ekspressiooni
63
piirkond. Osadel madudel (püüton) ei eksisteeri sellist jäseme-spetsiifilist
Hox-geenide mustrit.
Tetrapoodide ehk neljajalgsete loomade (amfiibid, roomajad, linnud,
imetajad) jäsemete ülesehitus jaotatakse sõltuvalt
proksimaalsest-
distaalsest (lähimine-kaugmine) asukohast kehatelje suhtes:
proksimaalselt paiknevaks
stülopoodiks (õlavarreluu ja reieluu)
keskmiseks
seugopoodiks (küünarluu, kodarluu; sääreluu, pindluu)
distaalselt paiknevaks
autopoodiks
(randmeluud, kämblaluud,
sõrmeluud, pöialuud, varbaluud)
Luukoe moodustumise mehhanismid: Oska kirjeldada ja võrrelda
intramembranoosset ossifikatsiooni
ja
endokondraalset
ossifikatsiooni (osteoblast, osteotsüüt, osteoklast, kõhreümbris,
luuümbris/periost, kondrotsüüdid ja hüpertroofsed kondrotsüüdid jmt).
Osteogenees ehk luukoe moodustumine. Skeletiluud pärinevad kolmest
regioonist:
1)
Paraksiaalne mesoderm – aksiaalskelett (selgroog, roided) ja osa
koljuluid
2)
Külgplaadi mesoderm – jäsemete skelett, rinnak
3)
Kraniaalne neuraalhari – näokolju luud ja kõhred, rangluu
Luukude
moodustub
mesenhümaalsetest
rakkudest
läbi
intramembranoosse ossifikatsiooni ja endkondraalse ossifikatsiooni.
Intramembranoosne ossifikatsioon – mesenhüümi otsene konversioon
luukoeks (rangluu, suurem osa abaluust, alumine lõualuu, kolju katteluud,
näokolju).
Mesenhümaalsed (nii mesodermi kui neuraalharja päritolu) rakud
prolifereeruvad ja moodustavad kogumikud ning muutuvad
osteoblastideks
(
luu eellasrakk).
Osteoblastid
sekreteerivad
osteoidmaatriksi
(kollageen/proteoglükaan) – seob
kaltsiumi.
Kaltsifitseeritud maatriksiga rakud muutuvad
osteotsüütideks
64
(
luurakud). Servaaladel moodustuvad
mesenhümaalsetest rakkudest
uued
osteoblastid, mis sekreteerivad maatriksit, tekib järjest uusi kihte
Endokondriaalne ossifikatsioon
–
mesenhüümi
rakud
diferentseeruvad esmalt induktiivsete signaalidega
kõhrerakkudeks e
kondrotsüütideks, hiljem
luurakkudeks (lülisammas, roided, vaagen,
jäsemed, osa koljuluid).
Mesenhüümi rakud määratakse (induktiivsed signaalid: seljakeelik SHH →
sklerotoom Pax1) saama kõhrerakkudeks ehk
kondrotsüütideks, mis
seejärel tihenevad ja
prolifereeruvad luues luu kõhrelise mudeli.
Jagunemise käigus sekreteerivad nad
kõhre-spetsiifilist maatriksit
(tüüp II kollageenid, proteoglükaanid). Välimised rakud moodustavad
kõhreümbrise (perichondrium), mis ümbritseb kõhrelist luumudelit.
Järgnevalt
kondrotsüüdid lõpetavad jagunemise ja suurendavad oma
mahtu – tekivad
hüpertroofsed kondrotsüüdid (HK) (pikkuskasv sõltub
suuresti neist), mis on suutelised muutma maatriksit nii, et see on
võimeline mineraliseeruma kaltsiumfosfaadi kaasabil (HK: VEGF (vascular
endothelial growth factor; veresooned; Indian hedgehog – osteoblastide
induktsioon kõhreümbrises).
Hüpertroofsed kondrotsüüdid eemaldatakse
apoptoosi teel ja
kõhreline luumudel asendatakse luulise maatriksiga, mida aitavad toota
osteoblastid nii väljast poolt kui seest poolt (tuuakse sisse veresoontega;
osteoklastid- aitavad eemaldada kõhrerakkude jäänuseid;
Osteoblastidest moodustuvad osteotsüüdid (luurakud))
Kuidas toimub luude
pikkuskasv? (epifüüsi kasvuplaadid)
Kasvutsoonid ehk
epifüüsi kasvuplaadid, milles paiknevad:
kõhre
tüvirakud,
prolifereeruvad kõhrerakud,
küpsed kõhrerakud ehk
kondrotsüüdid ja lõpuks
hüpertoofsed kondrotsüüdid (need
suurendavad oma populatsiooni, lähevad apoptoosi, kuna maatriks nende
ümber hakkab kaltsifitseeruma, ja asendatakse
osteotsüütide ehk
luurakkudega).
Kaltsifitseeritud maatriks ühendab epifüüsi plaadi
diafüüsiga, mistõttu
luu kasvab, kui luukude lisatakse toruluude vaheossa ehk
diafüüsi.
Puberteedieas, kui organism on saavutanud oma pikkuskasvu,
epifüüsiplaadid liituvad ja uusi kondrotsüüte juurde ei produtseerita
ning seetõttu ka luude
pikenemine peatub ning organism pikemaks
enam kasvada ei saa.
Jämeduskasv
Luude jämeduskasv toimub
periosti (luuümbrise)
osteoblastide poolt
sekreteeritud luumaatriksi lisamisega ja seestpoolt laiendatakse
luuüdiõõnsust
osteoklastide kaasabil
65
9.Soo määramine
87.
Soo determinatsioon
Soo determinatsioon on mehhanism, millega määratakse antud liigi
indiviidile iseloomulik soospetsiifiline fenotüüp (nt mees vs naine; täkk vs
mära; utt vs jäär; kukk vs kana; lesk vs töömesilane või mesilasema)
Enamikul loomadel on olemas nii
emas- kui
isassoost isendid, kes
produtseerivad
soospetsiifilisi sugurakke
ning
lahksugulise
paljunemisega toodavad järglaskonda
Loomariigis ei ole
hermafrodism ehk mõlemasugulisus laialdaselt levinud
(ca 5% liikidest). Kaladel, tigudel, mantelloomadel, korallidel, imiussidel ja
nuivähkidel on
hermafrodism küllaltki tavaline
Mõningatel juhtudel alustavad loomad oma elu
isasena või
emasena ja
hilisemas elujärgus muudavad soo vastupidiseks (vastavalt
protoandrilised ja
protogüünsed hermafrodiidid; esineb mitmetel
kaladel, nt merikogrel ja klounkalal).
88.
Mis on
keskkonnast sõltuv soo determinatsioon
(oska tuua näiteid ja mida see tähendab)
Keskkonnast sõltuv soo määramine – indiviidi sugu on määratud
keskkonna tingimustega (nt temperatuur, niiskus, pH), mis toimub
peale
viljastumist.
Mitmetel kaladel ja roomajatel (mõnedel sisalikel, tuataaradel, enamikul
kilpkonnadel ja kõigil krokodillilistel) määratakse sugu peale viljastumist
vastavalt temperatuurile.
Kilpkonnadel arenevad enamasti isased
jahedamates pesades ja emased soojemates.
Krokodilliliste isased
arenevad keskmiste temperatuuride juures, emased ekstreemsete
(madalamate/ kõrgemate) juures.
Mõningatel juhtudel võib kromosoomidest sõltuv soo determinatsioon ümber lülituda
keskkonnast sõltuvale. Nt
sisaliku
Bassiana duperrey
sugu on määratud
sugukromosoomidega (XX/XY-süsteem), kuid
madala temperatuuri juures arenevad XX-
embrüotest
isastele loomadele iseloomuliku fenotüübiga isendid. Kidavaglal sõltub sugu
sellest, kuhu vastne paigutub. Kui ookeani põhja, siis saab temast pirakas (10 cm) emane, kui
aga vastne satub emase imilondi ligi, siis liigub seda pidi emaslooma sisse ja diferentseerub
isaseks (1-3mm).
89.
Mis on kromosomaalne soo determinatsioon (oska
tuua näiteid ja mida see tähendab)
Kromosomaalne soo determinatsioon – indiviidi sugu on määratud nende
genotüübiga
viljastumise hetkel.
Imetajatel, lindudel, kahepaiksetel, enamikel putukatel ja osal kaladest
ning roomajatest on indiviidi sugu määratud nende genotüübiga
(kromosomaalne soodeterminatsioon).
66
Inimesel on 46, XX naine ja 46, XY mees. Nokkloomal on 10
sugukromosoomi, mistõttu on XYXYXYXYXY vastavalt isane ja
XXXXXXXXXX emane. Uruhiire Microtus oregon puhul on X0-karüotüübiga
emane ja XY-karüotüübiga isane.
Lemmingul Myopus schisticolor on
XX
ja
XY-karüotüübiga
emased ja
XY isased (emassugu ja isassugu
determineeriv X-kromosoom). Eksisteerib kaks
X kromosoomi tüüpi:
normaalne
X ja muteerunud
X* -> inhibeerib
Y kromosoomi mõju. Seega
emased kas
XX, X*X või
X*Y. X*Y emane produtseerib X* munarakke,
seega järglased ainult X*Y (agressiivsed) või X*X emased.
Muttlemmingutel Ellobius tancrei ja Ellobius talpinus on nii isased kui
emased XX-karüotüübiga. Mitmetel putukatel (nt prussakad, rohutirtsud,
ritsikad) ja ümarussidel (nt Chaenorhabditis elegans) on oluline X-
kromosoomide arv (X0 isane vs XX emane või C. elegans’i puhul
hermafrodiit).
Lindudel, osal roomajatel (nt maod) ja liblikatel on kahte Z-
sugukromosoomi omav embrüo isane ja WZ-kombinatsiooni omav emane.
Putukatel (nt liblikalistel) esineb lisaks klassikalisele WZ/ZZ-süsteemile
mitmesuguseid variatsioone (Z/ZZ; WZ1Z2/Z1Z1Z2Z2; W1W2Z/ZZ).
Komodovaraanipugul on isased ZZ ja emase ZW. Teatud juhtudel on
võimeline partenogeneetiliselt sigima (Z kromosoomiga monad = ZZ, W
kromosoomiga munad = WW, areng peatub). Haploidsed munad
viljastatakse polaarkeha poolt või toimub kromosoomi duplikatsioon
(võimalik ka, et meioosis jäetakse üks etapp ära.)
Mitmetel loomadel on
soo determinatsioon
seotud ka
haplodiploidsusega: haploidsetest viljastamata munadest arenevad
partenogeneetiliselt
(neitsisigimine)
isased
ja viljastatud
diploidsetest munadest
emased (nt mesilastel, sipelgatel, herilastel).
90.
Oska kirjeldada imetajate primaarset soo
determinatsiooni:
Primaarne soo determinatsioon:
1. Kromosomaalne soo määratlemine viljastumisel (XX/XY)
2. Bipotentsiaalse gonaadi diferentseerumine
testiseks või
munasarjaks
vastavalt
kromosomaalselt determineeritud rajale (sõltub Y
kromosoomi ja SRY geeni olemasolust)
Kromosomaalne
Keskkonnast sõltumatu
Geenide poolt suunatud protsess
Sekundaarse soo determinatsiooni toimumise eelduseks
67
Kuidas toimub bipotentsiaalse gonaadi kujunemine (gonaadi päritolu,
genitaalvallid, epiteeliväädid, ürgsete idurakkude migratsioon gonaadi;
mis on ja kus tekivad ürgsed idurakud)
Nii emaste kui isaste
gonaadid
lahknevad ühisest eellasest
bipotentsiaalsest gonaadist.
Wolffi juhad (mesonefrilised
juhad; vahelmise mesodermi
päritolu) – erituselundkonna
keskne komponent;
emastel
hiljem
degenereeruvad,
isastel
moodustavad
seemnepõiekesed,
munandimanused, seemnejuhad.
Mülleri juhad (paramesonefrilised juhad; külgplaadi mesodermi päritolu -
>tsöloomi epiteel) – algselt olemas nii isas kui emasindiviididel
(moodustub inimesel 6 n), hiljem
isastel degenereerub (AMH) ja
emastel moodustab
munajuhad, emakas, emakakael, tupe ülemine
osa.
Seksuaalselt
diferentseerumata gonaadi alge areneb paarilise
struktuurina
vahelmisest mesodermist ja ventraalne osa gonaadist
tsöloomi epiteelist (KüPlMe)
, paiknedes areneva neeru (mesonefrose)
kõrval
Inimese lootel ilmub
bipotentsiaalse gonaadi alge 4. n ja jääb
seksuaalselt eristamatuks 7. n.
Mesodermi ja
tsöloomiepiteeli baasil tekivad paarilised
genitaalvallid,
millest arenevad nö.
somaatilised gonaadi rakud (mitte-sugurakud)
ürgsed sugurakud migreeruvad genitaalvalli 4-6.n
Genitaalvalli
epiteelkoe kihid kasvavad ja moodustavad sidekoe sees
epiteelivääte.
Idurakkude migratsioon gonaadi algesse
Hiire
idurakkude migratsioon algab vanuses E7.5 nende liikumisega läbi
ürgjuti tagumise (posterioorse) osa areneva
tagasoole endodermi.
E9.5 tungivad
PGC-d tagasoolest välja
soolekinnistisse (mesenteeriumi)
ja migreeruvad E10.5 kahepoolselt
genitaalvalli
Idurakud on
unipotentsed (võime diferentseeruda ainult ühte tüüpi
rakkudeks)
diploidsed eellasrakud, diferentseerudes
spermideks või
munarakkudeks vastavalt organismi soole (gonaadi mikrokeskkond-
Sertoli rakud vs granuloosa rakud on määrav - sugukromosoomid).
68
Seega sõltuvalt genitaalvalli somaatiliste rakkude sugukromosoomidest
otsustatakse kas gonaadist areneb munasari või munand (testis) ja
vastavalt sellele arenevad PGC-st munarakud või spermid
Vanuseks E14.5 hakkavad PGC välja kujunema
primaarsed ootsüüdid
(emassugurakkude eellane), mis liiguvad meioosi
diploteeni aresti kuni
suguküpsuse saabumiseni, ja
gonotsüüdid (isassugurakkude eellane),
mis liiguvad mitootilisse aresti kuni suguküpsuse saabumiseni, mil lähevad
edasi meioosi.
Isasgonaadis - ümbritsetakse PGC-d
testiseväätide eellasrakkude
poolt, kus nad jäävad
prospermatogoonidena G1/G0 mitoosi aresti
suguküpsuseni, mil käivitatakse
meioos
Emasgonaadis - läbivad PGC-d
meioosi I profaasi ning jäävad
diploteeni aresti (primaarne ootsüüt) kuni puberteedini
Kuidas toimub isasgonaadi e testise areng (tulevaste sugurakkude
paiknemine gonaadi alges, munandiväädid, Sertoli ja Leydigi rakkude
kujunemine, AMH, testosteroon; millised struktuurid tulevad Wolffi juhast
ja mesonefrose torukestest, ning mis saab Mülleri juhast)
XY genotüübiga: osa
genitaalvalli rakke diferentseerub
Sertoli
rakkudeks, misjärel
ürgsed idurakud ümbritsetakse
Sertoli rakkude
ja
peritubulaarsete müoidsete
rakkude poolt, moodustades
munandiväädid. Neist saavad hiljem
väänilised seemnetorukesed,
mis ühinevad
munandivõrgus. Väljastpoolt ümbritsetakse
munandiväädid (ja idurakud) omakorda ekstratsellulaarse maatriksi
komponentidest moodustunud
valkjaskestaga (tunica albuginea).
Loote
Sertoli rakud toodavad
anti-Mülleri hormooni (AMH), mis
takistab
Mülleri juha (millest emaslootes arenevad munajuha, emakas,
emakakael ja osa vagiinast) arengut.
Tsöloomi epiteelist ja gonaadi-
mesonefrose piiri rakkudest (gonad-mesonefros border cells) tekivad
Leydig`i rakud, mis hakkavad tootma
testosterooni, põhjustades loote
maskuliniseerumise.
Paralleelselt
testiste tekkega XY-indiviidis diferentseeruvad ürgsed
idurakud
pre-spermatogoonideks, mis prolifereeruvad ja liiguvad
mitoosiaresti.
Loote hilisemas arengus (inimesel ~16 nädalal) arenevad
mesonefrose
torukestest
viimajuhakesed, mis ühinevad läbi munandivõrgu
munandiväätidega ning
Wolffi juhaga. Wolffi juha algusosa ja
mesonefrose torukesed moodustavad
munandimanuse (epidiidium),
ülejäänud
Wolffi juhast kujuneb
seemnejuha (vas deferens),
seemnepõikesed.
Seemnetorukesed
moodustavad
testise
parenhüümi. Puberteedieas muutuvad õõnsaks ning hakkavad tootma
aktiivseid sperme.
69
Kuidas toimub emasgonaadi e munasarja areng (tulevaste sugurakkude
paiknemine gonaadi alges, granuloosa rakkude ja teeka rakkude
formeerumine, folliikuli moodustumine; mis saab mesonefrose torukestest
ja Wolffi juhast ning Mülleri juhast)
XX-karüotüübiga embrüotel hakkavad (hiirel E14.5; inimesel peale 7
kuud)
oogoonidest moodustuma
primaarsed ootsüüdid, mis jäävad
meioosi
diploteeni aresti kuni suguküpsuse saabumiseni.
XX genotüübiga embrüol sisemine osa epiteliaalsetest väätidest
degenereeruvad ja alles jäävad kortikaalsed väädid, mis annavad aluse
granuloosa rakkudele (ümbritsevad ja toidavad arenevat munarakku)
ning algab
follikulogenees, mille käigus
individuaalne arenev
munarakk ümbritsetakse
folliikuliga.
Lisaks osalevad
folliikulite tekkes ka sidekoelised
teeka rakud, mis on
pärit munasarja mesenhümaalsetest eellasrakkudest.
Gartner`i juha – Wolffi juha jäänuk naistel
Paroöphoron/Epoöphoron – mesonefriliste torukeste jäänukid
91.
Milleks on oluline SRY? (mis juhtub kui see geen
defektne)
Geneetilised faktorid ja signaalirajad gonaadide arengus
Enamikul imetajatel on peamiseks
bipotentsiaalse gonaadi suunajaks
testise arenguteele
Y-kromosoomi lühikeses õlas paiknev geen
Sry
(sex-determining region of the Y chromosme), mis võimendab TF Sox9
ekspressiooni ja läbi selle geenide ekspressiooni, mis on vajalikud
testise
välja kujunemiseks ja spetsiifilisuse säilitamiseks (inihibeerivad munasarja
arengusuunale spetsiifiliste Rspo1, Wnt4, Fβ-perekonna (ingl Transforming growth factor β) liige oxl2 ekspressiooni).
Munasarja arenguks on vajalik Rspo1, Wnt4 ja Fβ-perekonna (ingl Transforming growth factor β) liige oxl2 ekspressioon
XX-
gonaadis, takistades
testise arengut (inhibeerivad
Sox9 ja
Fgf9
ekspressiooni) ja võimendades munasarja oma.
Munasarjade areng algab automaatselt, kui puudub SRY toime.
Seega
Sox9 on
keskne isassugu determineeriv geen selgroogsetel,
mida aktiveeritakse imetajatel Sry poolt, lindudel ja kaladel DMRT või
roomajatel näiteks vastava temperatuuri poolt. SOX9 aitab inhibeerida β-
kateniini võimet indutseerida munasarjade teket ning aktiveerib mitmeid
testise arenguks olulisi geene
Kui Sry geen on defektne, võib välja kujuneda
Swyer’i sündroom ehk
gonaadi düsgenees – 46XY emane. Haiguse puhul on
46XY-indiviididel
testiste (ka munasarjade) areng pärsitud. Võivad areneda emakas ja
munajuha ning naissoole omased välissuguelundid vaatamata mehe
karüotüübile. 20% Swyer’i sündroomi juhtudest on põhjuseks mutatsioonid
Sry geenis. Puberteedieas vajavad need indiviidid hormoonasendusravi,
70
kuna funktsionaalseid munasarju ei moodustu, siis neid hormoone ei
toodeta. Nad on võimelised rasestuma doonormunaraku abil.
Indiviididel (46, XX), kellel on Sry geen paigutunud X kromosoomi
(juhuslikult toimunud indiviidi isa spermatogeneesi käigus) arenevad
meessoole omased tunnused (väiksemad testised, peenis), ehkki
karüotüübilt on tegemist naisega. Neil puudub Y-kromosoom, Mülleri
juha derivaadid ja munasarjad.
92.
Mis on sekundaarne soo determinatsioon?
Dihüdrotestosterooni mõju sekundaarsel soo determinatsioonil
Teisene soo määramine hõlmab väliste sugutunnuste arengut testistes või
munasarjades toodetud hormoonide mõjul – soolise fenotüübi
hormonaalne regulatsioon.
Peale
primaarse soodeterminatsiooni (bipotentsiaalsest gonaadist
munandite või munasarjade moodustumine) järgneb imetajatel
sekundaarne soodeterminatsioon - protsess, mille käigus kujuneb
emas-ja isassoole
omane
fenotüüp
(vastavad suguorganid ,
rinnanäärmed, kehasuurus, häälepaelad, muskulatuur, karvakasv) tänu
gonaadides (munandid, munasarjad) produtseeritud
hormoonidele ja
parakriinsetele faktoritele.
Nii
emaste kui
isaste sekundaarset soodeterminatsiooni võib vaadelda
kahe ajalise etapina. Esimene etapp toimub
embrüonaalselt
organogeneesi käigus ja teine
puberteedieas.
Emassuguhormoonid:
-
östrogeenid (estradiool) (
munasari, neerupealised)
-
progesteroon (kollakeha)
Sekundaarsed emassuguorganid
emakakael, emakas, munajuhad, vagiina, kliitor, häbememokad,
piimanäärmed
Isassuguhormoonid:
-
anti-Mülleri hormoon (
Sertoli rakud)
-
testosteroon (
Leydigi rakud)
-
dihüdrotestosteroon (DHT)
Sekundaarsed isassuguorganid
peenis, skrootum, munandimanus, seemnejuha, seemnepõiekesed,
eesnääre
Testosteroon ja dihüdrotestosteroon
Embrüos koed, mis ümbritsevad urogenitaalsiinust sünteesivad
ensüümi
5α-reduktaasi,
mis
konverteerib
testosterooni
dihüdrotestosterooniks (DHT)
71
XY genotüübiga indiviid, kellel on ensüüm
5α-reduktaas defektne,
ei ole võimeline
DHT-d tootma, mistõttu võivad neil välja kujuneda
naissoole iseloomulikud
välised sugutunnused, kuid umbselt lõppev
tupeosa, emakas ja munajuhad puuduvad. Neil on väike peenis,
munandikotti ei moodustu ja munandid paiknevad kõhuõõnes,
eesnäärme areng on häiritud. Puberteedieas saavutatakse piisavalt
kõrge testosterooni tase, et toimida androgeenina isegi 5α-reduktaasi
puudumisel ja kompenseerida DHT puudumine.
XY-indiviididel, kellel puudub
androgeeni retseptor, kujuneb
androgeenitundetuse sündroom (androgen insensitivity syndrome)
* AMH ja
testosterooni produtseerivad
testised kõhuõõnes (Mülleri
juha derivaate ei arene), väliselt
naissoole omased tunnused (peenise,
kusiti ja munandikoti areng on seotud
androgeeni (DHT) toimega)
* Võimelised vastama
östrogeeni (toodetakse
neerupealistes või
konverteeritakse
testosteroonist) signaalidele, mistõttu arenevad
naissoole iseloomulikud tunnused (nt arenevad rinnad, häbememokad,
kliitor)
Sekundaarse soodeterminatsiooni arenguhäireid kui sekundaarsed
sugutunnused
ei
ühti
gonaadisooga
nimetatakse
pseudohermafrodismiks
XX-indiviididel, kellel toimub androgeenide üleproduktsioon
munasarjades või neerupealistes
on välimuselt mehed
(
kaasasündinud adrenaalne hüperplaasia)
* Munasarjad ja
Mülleri juha derivaadid (emakas, munajuhad ja tupe
ülemine osa) arenevad normaalselt kuna
AMH ei ole ja
Wolffi juha
derivaate (munandimanused, seemnejuhad, seemnepõiekesed) ei
produtseerita,
välised sugutunnused maskuliniseerunud * Puudub
ensüüm (21-hydroxylaas), mistõttu
testosteroonilaadsed
steroidid akumuleeruvad ja seonduvad
androgeeni retseptorile
Mis struktuurid arenevad Mülleri juhast, Wolffi juhast ja
genitaalköbrukesest vastvalt mehel ja naisel? NB! – Mülleri ja Wolffi juha
ning nende derivaadid kiputakse sassi ajama!
* Mõtle ka selle peale, et Wolffi juhadest rääkisime (või no õigemini
lugesite) ka intermediaalse e vahelmise mesodermi loengus neerude
arengu juures.
Munasarjas toodetud hormooni östrogeeni mõjul arenevad Mülleri
juhadest munajuhad, emakas, emakakael, ja tupe ülemine osa
o Vajalik nii
Mülleri kui
Wolffi juha arenguks ning fertiilsuse
tagamiseks nii nais- kui meesorganismis
o Reguleerib vee imendumist
munandivõrgust (seemnejuha
rakkude poolt), kontsentreerides seeläbi
spermat.
72
o Östrogeeni tase isaste
munandivõrgus on kõrgem kui emaste
veres
o Isastel hiirtel on östrogeeni retseptori geeni puudumisel
sugurakkude tootmine kas häiritud või on nad steriilsed
o Östrogeeni retseptori geeni puudumisel täiskasvanud emase hiire
idurakud hukkuvad ning neid ümbritsenud
granuloosarakud
hakkavad arenema
Sertoli rakkudeks
Genitaalköbrukesest (genital tubercle) diferentseerub XX-karüotüübiga
indiviidil kliitor (XY-indiviidil testosterooni mõjul peenis) (inimesel 9
nädalaks) ja urogenitaalsiinusest (lisaks kusepõiele ja kusitile) emastel
Skene nääre (eesnäärmele sarnane periuretaalnääre) ja Bartholini
nääre
Isastel (XY-karüotüübiga) indiviididel produtseeritakse Sertoli
rakkude poolt anti-Mülleri hormooni, mis põhjustab Mülleri juhade
degeneratsiooni
Leydig`i rakkudes toodetud
testosteroon, põhjustab
Wolffi
juhade/mesonefrose torukeste diferentseerumist munandimanusteks
(epidiidium) ja
seemnejuhadeks
(vas deferens) ning
seemnepõiekesteks
Urogenitaalsiinusest (endodermaalne) areneb nii kusepõis kui kusiti
(isastel ka bulboretraalnäärmete ja eesnäärme (prostata) epiteel
Kusiti, eesnäärme, skrootumi ehk munandikoti ja peenise areng on
kontrollitud DHT poolt
10. Postembrüonaalne areng
Oleme arengulooga jõudnud niikaugele, et embrüonaalne areng on läbi
saanud ja järgneb postembrüonaalne areng. Nüüd viiakse lõpuni organo-
ja histogenees, küpsevad sünapsid, aksonid müeliniseeritakse, toimub
kasvamine, saavutatakse suguküpsus. Mitmetel organismidel toimub
metamorfoos e moone. Ka regeneratsioon on postembrüonaalne
ümberkorraldus, mille käigus taastatakse kahjustunud või puudu olev
kude/organ. Lõpuks on ka vananemine arenguline protsess. Nendest
teemadest kujunebki selle aastane viimane loeng. Silmaringi loengud
kutsutud külalistega jäävad sellel aastal kahjuks ära (loodetavasti
järgmine aasta on kõik jälle jonksus ja kel huvi võib tulla vastavaid
loenguid kuulama!). Nüüd siis mõningaid suunavaid küsimusi:
Embrüonaalne areng
postembrüonaalne ehk lootejärgne areng
viiakse lõpuni
organo- ja histogenees (nt jätkub sünapsite
moodustumine/küpsemine ning aksonite müeliniseerimine), kujuneb välja
suguküpsus ning saavutatakse
kasvamisega täiskasvanud organismile
ja selle kehaosadele omased mõõtmed
Mitmed organismid (nt amfiibid, putukad) läbivad
moonde staadiumi ehk
metamorfoosi, mille käigus tänu
hormonaalsetele mõjutustele
73
kujuneb
vastsest (ülemineku vorm vahetult peale embrüonaalset faasi
kuni täiskasvanud staadiumini) anatoomiliselt ja füsioloogiliselt erinev
täiskasvanud organism
Postembrüonaalne ümberkorraldus on ka
regeneratsioon. Protsess,
mille käigus käivitatakse arengumehhanismid, et
taastada puuduv või
kahjustatud kude.
Organismi
vananemine ja selle käigus toimuvad muutused
93.
Kasvamine (kuidas toimub; kasvuhormoon ja selle roll)
Kasvamine on üks võtmetähtsusega protsesse organismi arengus,
pannes aluse nii organismi kui ka organite kujule ja suurusele
Imetajatel toimub märkimisväärne kasv juba
looteeas, mis jätkub pärast
sündi
Inimese
implanteerunud (emakasse kinnitunud) embrüo (suurus 0,1-0,2
mm) kasvab sünnihetkeks keskmiselt kuni 50 cm-ni
Arenevate kehaosade erinev
kasvukiirus erinevatel aegadel mõjutab ka
organismi/organite kuju ja suurust
Näiteks inimese pea moodustab 9 nädalaselt 1/3, sünnihetkel 1/4 ja
täiskasvanult 1/8 kogupikkusest
Kasvamine toimub nii:
rakkude
proliferatsiooni
rakkude suurenemise (skeleti- ja südamelihasrakud, neuronid)
ekstra-tsellulaarse materjali hulga suurenemise kaudu (kõhrede
ja luude areng)
Lisaks aitab kasvamist reguleerida programmeeritud rakkude surm ehk
apoptoos
Varajastes
arengustaadiumites on organismide kasv enamasti väike
*
kahepaiksete ja
putukate embrüote lõigustumisel on algselt
G1 ja
G2
kontrollfaasid rakutsüklist eemaldatud mistõttu
blastomeerid jagunevad
sünkroonselt
ja toimub rakujagunemine
ilma
kasvamiseta
(blastomeerid muutuvad iga lõigustumisega väiksemaks)
Kasvuhormoonid
*
GHRH
(growth hormone releasing hormone)
GH
tootmine/sekretsioon
*
Somatostatiin – inhibeerib
GH tootmist/sekretsiooni
GH - Somatotropiin
Imetajatel toodetakse
ajuripatsi
(hüpofüüs) eessagaras
kasvuhormooni (GH, ingl Growth hormone), mis vereringe kaudu
liigub üle organismi laiali ja stimuleerib kasvu
GH taseme tõusu aitavad reguleerida omakorda
suguhormoonid
(peamiselt östrogeen)
74
o Madal
östrogeeni tase soodustab skeleti kasvu ja kõrge tase
pidurdab
GH jõudmine
maksa ja teistesse organitesse käivitab seal kasvufaktor
IGF1 (ingl Insulin like growth factor 1) tootmise, mis toimib mitmete
kudede jaoks lokaalse signaalina, suurendades nii rakkude ellujäämist,
kasvu kui ka
proliferatsiooni
o IGF1 stimuleerib kõhrerakkude produtseerimist ja jagunemist
Kui
kasvuhormooni toodetakse lapseeas liialt palju on tagajärjeks
gigantism ehk hiiglaslik kasv
GH taseme kõrvalekaldeid võib tekkida ka täiskasvanuna (nt ajuripatsi
healoomulise kasvaja puhul), mille tagajärjel tekib
akromegaalia ehk
liikmehiidsus või kehaväljehiidsus
maailma pikimad teadaoelvad
inimesed: Robert Pershing Wadlow 272cm
Kui mingil põhjusel toodetakse
kasvuhormooni vähe võib see
põhjustada
kääbuskasvu
Inimestel põhjustavad mutatsioonid
FGF retseptoris (retseptor FGFR3
muutub aktiivseks arenguliselt varem kui ette nähtud)
akondroplaasiat ehk kõhre vaegmoodustust (FGF -> kasvuplaadi
kasvu inhibitsioon-> diferentseerumine)
Kõhrkoe arenguhäirete tõttu iseloomulikud ebaproportsionaalselt
lühikesed ja jämedad jäsemed
94.
Metamorfoos (mis on, milleks vaja, kellel vaja)?
Loomariigis nimetatakse loomi (nt imetajad), kelle noorloomad sarnanevad
täiskasvanud organismile (v.a mõõtmed),
otsesteks arenejateks
Samas mitmetel loomadel (
moondega arenejad) lõpeb embrüonaalne
arenemine
vastse (larvi)
staadiumiga, mis võib täiskasvanud
organismist suuresti erineda
Sellised loomad läbivad spetsiifilise arengu
reprogrammeerimise --
metamorfoosi, mille käigus jõuavad täiskasvanu staadiumini
Vastsestaadium on tihti seotud pigem
kasvamise ja osal loomadel ka
levimisega ning täiskasvanu staadium
reproduktsiooniga (paljunemine)
(ühepäevikuline – 3a vastne 1 päev suguküps/täiskasvanu)
Sekundaarsete vastsete ja täiskasvanute kehaplaan on põhijoontes
ühesugune (nt liblika röövik vs liblikas) samas kui
primaarsete vastsete
kehaplaan erineb täiskasvanust (nt merisiiliku bilateraal-sümmeetriline
vastne vs. pentaradiaalne tk)
Amfiibide metamorfoos
(anatoomilised/füsioloogilised muutused,
hormonaalne kontroll – hormoonid T4, T3, T2; metamorfoosi etapid:
pre ja prometamorfoos, metamorfoosne kliimaks)
Kahepaiksete
metamorfoos kätkeb endas anatoomilis-morfoloogilisi
muutusi, mis muudavad
veelise eluviisiga vastse enamasti
maismaal elavaks
täiskasvanud organismiks
75
Sabakonnalised (nt salamander) kaotavad välimised lõpused,
sabauime ja muudavad naha struktuuri.
Päriskonnalistel (konnad ja
kärnkonnad) modifitseeritakse peaaegu kogu organism ümber
o
Päriskonnalistel
: alguses kulles
herbivoorne ehk taimtoiduline
(vetikad)
o
Taimtoidulisele loomale kohaselt on kullestel
pikk sooltoru,
milles elutsevad
sümbiondid kes aitavad taimset toitu
lagundada
o Moonde käigus läheb
kulles üle
lihatoidule, mistõttu
sooltoru
remodelleeritakse lühemaks
nagu on iseloomulik
lihatoidulistele loomadele
o Algselt
sarvhammastega varustatud
väike suu muutub
suuremaks (lõualuude kuju muutub) ja tekib lihaseline
pikk keel
toidu püüdmiseks
o
Kullese
algselt külgedel asetsevad silmad tekitavad
mononukleaarse nägemise (parem silm innerveerib vasakut
ajupoolkera ja vastupidi)
o
Metamorfoosil paigutuvad silmad
selgmiselt-eesmiselt,
mistõttu tekib
otsevaade ja
binokulaarne nägemine
(tekitatakse neuronite ühendused mõlema ajupoolkeraga,
mõlemad ajupoolkerad saavad signaale mõlemast silmast, tekib
3D kujutis), võimaldades paremini saaklooma leida – neuroneid
mitte ei remodelleerita vaid tekiad uued neuronid/ühendused
Kõrvad täiustuvad (tekib
keskkõrv)
Küljejoone süsteem (tajub vee liikumist) degenereerub
Närvisüsteem läbib suured muutused (osa neuroneid kaob,
osad tekivad juurde, osad vahetavad märklauda)
o
Kullese neuraalharja päritolu
kõhreline kolju asendub peaaegu
täielikult
luukoega (remodelleerimine, proliferatsioon, apoptoos)
o Kuna
veeline eluviis lülitub ümber peamiselt
maismaalisele
eluviisile, siis kaotatakse kullestele omane
sabauim/sabaosa
(
apoptoos ja
makrofaagid) ja
kasvatatakse jäsemed.
o
Lõpused degenereeruvad ja arenevad
kopsud
o
Vereringesüsteemis
vahetatakse
kullese hemoglobiin
täiskasvanu
hemoglobiini vastu (seob hapniku aeglasemalt,
kuid vabastab kiiremini)
o
Kullesele
omased
punased vererakud
eemaldatakse
makrofaagide poolt maksas ja põrnas peale seda kui
täiskasvanud
konnale iseloomulikud
vererakud
on
moodustunud
o Paljudel liikidel (nt prk Rana konnadel) võib muutuda
sekreteeritavate jääkainete koosseis, mil kullesed eritavad
jääke
ammoniaagina, täiskasvanud aga
uureana (karbamiid e
kusiaine), et vältida liigset vedeliku kadu
76
Metamorfoosil hakkab
maks sünteesima vajalikke
ensüüme, mis
aitavad toota uureat CO2-st ja NH3-st
Lisaks muutub ka
naha koostis, tekivad antibakteriaalseid aineid
tootvad limanäärmed (kullese õhukesel nahal limanäärmed puuduvad)
Amfiibide
metamorfoos on reguleeritud peamiselt
keskkonna ja
hormoonide
poolt. Hüpotalamuse neurosekretoorsed rakud
vallandavad
kortikotropiini vabastavat hormooni (CRH), mis
põhjustab ajuripatsist
türeotropiini (TSH) ja
prolaktiini vabastamist
Türeotropiin stimuleerib
kilpnäärme türoidhormoonide
türoksiini
(T4) ja
trijoodtüroniini (T3) sekretsiooni, mis liiguvad vereringe abil
vastse organiteni ning vallandavad
metamorfoosi. Organitesse
jõudnud
türoksiin (T4) konverteeritakse ensüümi
tüüp II deionidaasi
poolt aktiivsemaks vormiks –
trijoodtüroniiniks (T3), mis seondub
türoidhormooni retseptoriga, aktiveerides geenide transkriptsiooni
ja käivitades metamorfoosi.
Aktiivse T3 kontsentratsioon kudedes on reguleeritud nii
T4
tasemega veres kui ka ensüümi
tüüp III deionidaasi poolt
(konverteerib T3 inaktiivseks dijoodtüroniiniks, T2)
Metamorfoos jagatakse vastavalt
türoidhormoonide tasemele veres
erinevatesse staadiumitesse:
o
premetamorfoos – varane staadium, kilpnääre alles küpseb
ning
T4 tase on madal (
T3 tase väga madal). Hakkavad arenema
koed, kus intensiivselt sünteesitakse
ensüümi tüüp II
deionidaasi (
T4 ->
T3-ks) – arenevad nt jäsemed
o
prometamorfoos – tänu kilpnäärme küpsemisele toimub selles
arengujärgus
türoidhormoonide sekretsiooni tõus
o
metamorfoosne kliimaks – T4 ja TRβ taseme kõrgpunkt,
millega kaasnevad näiteks sabaosa ja lõpuste kadumine ning
soolestiku ümberkujunemine.
o
* T3 aktiveerib omakorda geene, mis aitavad blokeerida
türeotropiini sekretsiooni ajuripatsis, mistõttu negatiivse
tagasiside tulemusena hakatakse vähem
türoidhormoone
tootma
Osal
sabakonnalistest (nt Mehhiko tömpsuu Ambystoma mexicanum)
metamorfoosi ei toimu (sugurakud ja reproduktiivsüsteem küpsevad,
kuid ülejäänud keha säilitab juveniilse kehatüübi) ja nö vastsed
saavutavad suguküpsuse; seda nimetatakse
neoteeniaks
(vastsesigimine)
o Võimalik indutseerida
metamorfoosi (türeotropiini või T4
lisamisel) (naha struktuur muutub, lõpused taandarenevad)
Progeneesi puhul on
gonaadide ehk suguorganite küpsemine
võrreldes ülejäänud organitega kiirendatud, mistõttu saavutatakse
suguküpsus juba vastsestaadiumis (nt salamander Bolistoglossa
occidentalis); erinevalt
neoteeniast läbitakse ka
metamorfoos
77
Konnad võivad areneda ka
otsese arengu mudeli järgi, sellistel liikidel
koorub munast täiskasvanud konnale sarnane nelja jala ja sabata loom
(nt konn
Eleutherodactylus coqui; nende suhteliselt suur muna (3.5
mm) sisaldab piisavalt rebu kompenseerimaks puuduvat
kullesestaadiumit)
Kilnäärme hormoone kasutatakse saba degeneratsiooniks, naha,
lihaste ja neerude kujunemiseks
o Troopilised konnad, Dendrobates, Kesk- ja Lõuna Ameerika
vihmametsades (mune valvatakse kullesteni ->kullesed viiakse
vette, emane annab toiduks mune)
o Austraalia konnad Rheobatrachus silus ja R.vitellinus neelavad
munad alla –
metamorfoos ema maos
Putukate metamorfoos (tüübid – otsene, vaeg ja täismoone, näited;
mõisted- imaginaalrakud – imag. diskid, imag. rakkude kogumikud ja
histoblastid ja nende funktsioon)
Kui kahepaiksete
metamorfoos baseerub peamiselt olemasolevate
organite ja kudede ümber-kujundamisele, siis enamiku
putukate
metamorfoos on märksa radikaalsem, siin võib toimuda
vastse-
staadiumi kudede ja organite täielik lammutamine ja nende
asendamine täiesti erinevate rakupopulatsioonidega
Putukate vastsed on kaetud kõva ja mitteveniva
kitiinist kestaga –
kutiikuliga, kasvamiseks
kestuvad (vana ära, uus asemele)
Kestumiste vahelisi staadiume nimetatakse
kasvujärkudeks (ingl
instar)
Mõnedel putukatel (nt hooghännalised) vastsestaadium sisuliselt
puudub
Peale koorumist tekkinud
pronümf
(sarnane täiskasvanud
organismiga) läbib kestumistega
otsese arengu ehk
ametaboolia
(moondeta areng) – kasvab kestumistega
Osa putukaid (nt rohutirtsud, ritsikad, tsikaadid, prussakad) läbivad
astmelise metamorfoosi ehk
hemimetaboolia (
vaegmoone)
Neile on iseloomulik lühiaegne
pronümfi-staadium, millele järgneb
ebaküpse täiskasvanu sarnane
nümfi-staadium. Nümfi algselt
rudimentsed organid (nt tiivad, suguorganid) täiustuvad iga
kestumisega, saavutades peale viimast kestumist
täiskasvanule
(valmikule e imaagole) omased tunnused (nt tiivad ja suguküpsus)
Täismoondega ehk
holometaboolse metamorfoosiga putukatel (nt
liblikad, mardikad, kärbsed, mesilased)
pronümfi-staadium puudub
Munadest koorub
täiskasvanud putukast oluliselt erinev
vastne (nt
röövik, tõuk, vagel)
Vastne toitub aktiivselt ja kasvab õige suuruseni läbides
liigispetsiifiliselt erineva arvu
kestumisi, mille kulminatsiooniks on
metamorfoosne kestumine, mille käigus tekib
nukk
78
Nukk võib olla liikuv või liikumatu, kuid ta ei toitu ja kogu energia
saadakse vastse-staadiumis tarbitud toidu arvelt.
Nukkumisel lammutatakse
apoptoosi abil süstemaatiliselt enamus
vastse kudedest ja asendatakse täiskasvanu kudedega ning lõpuks
väljub nukust suguküps
valmik
Metamorfoosi
käigus arenevad uued organid vastse
mittediferentseerunud
imaginaalrakkudest
(
imaginaaldiskid,
histoblastid, imaginaalrakkude kogumikud), mis paiknevad
vastses kogumikena, oodates signaali diferentseerumiseks
Imaginaaldiskidest
(vaadeldavad
lokaalsete
epidermise
paksenditena) formeeruvad täiskasvanu
kutikulaarsed struktuurid
nagu jalad, tiivad, silmad, pea, rindmik ja genitaalid
Histoblastid – putuka tagakeha ja
imaginaalrakkude kogumikud
uute organite moodustumisse
Putukate metamorfoosi reguleerivad hormoonid (JH ja 20E) ja kuidas
need toimivad?
Vastavalt keskkonnast tulenevatele signaalidele ja hormonaalsele
mõjutusele stimuleeritakse
eesrindmiku näärmes ekdüsooni
tootmist, mis modifitseeritakse kudedes ümber
20-
hüdroksüekdüsooniks (20E)
20E algatab ja koordineerib
kestumist (kutiikul)
Saatekehades (corpora allata) produtseeritud
juveniilhormoon (JH)
takistab enneaegset
nuku või
valmiku tekkimist. Enne nukkumist
JH
tase langeb ja
20E laine
inaktiveerib vastse-spetsiifiliste ja
aktiveerib
nuku-spetsiifiliste geenide ekspressiooni ning
imaginaaldiskide morfogeneesi, misjärel vastne on valmis nukkuma
95.
Regeneratsiooni tüübid (epimorfoos, morfallaksis,
tüvirakkude poolt vahendatud regeneratsioon; ja oska neid
omavahel võrrelda, näited.)
Taasteke ehk
regeneratsioon on protsess, mille käigus organismis
käivitatakse arengumehhanismid (rakkude kasv, morfogenees ja
diferentseerumine), et taastada puuduolevat organit, kehaosa või
kahjustada saanud kude
Mitmetel loomadel (nt sisalikud, salamandrid, tuataarad, putukad,
koorikloomad) esineb kaitsekohastumusena
autotoomia
ehk
eneseköndistus, mille tulemusena loom loovutab oma kehaosa
(enamasti jäse või saba) kiskjate käest pääsemiseks, mis hiljem
rohkemal või vähemal määral regenereerub
Eristatakse
füsioloogilist ja
reparatiivset regeneratsiooni
o
Füsioloogiline on seotud erinevate kehaosade normaalse
talitlusega (nt imetaja epidermise uuenemine, emaka limaskesta
perioodiline regeneratsioon) ja
79
o
reparatiivne eelkõige organismi kaotatud (vigastatud) osa
taastamisega (nt sõrmeotsa taastamine, maksa ja osaline roiete
regeneratsioon)
Regeneratsiooni tüübid:
Tüvirakkude poolt vahendatud
regeneratsiooni puhul, kasutatakse
spetsiaalseid organi ja koespetsiifilisi
tüvirakke, et taastada kaotatud
kude (nt vererakkude asendamine
hematopoeetiliste luuüdi
tüvirakkude poolt ja kaotatud karvade kasvamine karvanääpsu
follikulaarrakkude poolt.
Epimorfoosi puhul
täiskasvanud koed
dediferentseeruvad rakkude
massiks, mis uuesti
rediferentseeruvad spetsiifilisteks koetüüpideks,
taastades kehaosa enam-vähem endisel kujul (nt salamandri jäseme
regeneratsioon).
o Kui salamandri jäse
amputeerida, siis taastatakse sõltuvalt
lõikest ainult puuduolev osa
o Peale vigastust katavad allesjäänud jäsemeköndi
epidermaalset päritolu rakud haava piirkonna ning
moodustub
haavaepidermis
o Järgnevate päevade jooksul haavaepidermis pakseneb ja
moodustub
apikaalne ektodermaalne kate (AEC; apical
ectodermal cap)
o
AEC-i all olevad rakud (nt luu-, kõhre- ja dermiserakud)
dediferentseeruvad,
tekitades
regeneratsiooni
blasteemi, mis seejärel prolifereerub ja
rediferentseerub
uuteks jäsemeosadeks
o
Blasteem ei koosne mittespetsialiseerunud multipotentsetest
eellasrakkudest, vaid säilitavad oma spetsialisatsiooni (s.t
lihaserakkudest saavad uued lihaserakud, dermise omadest
dermiserakud jne)
Morfallaksise puhul toimub puudu oleva osa
regeneratsioon, mille
käigus toimub olemasolevate kudede
ümbermodelleerimine
(transdifferentseerumine).
Morfallaksise puhul uut kasvu esineb
vähesel määral ning taastatud kude on küll proportsionaalselt
normaalne kuid väiksem originaalist ja kasvab hiljem järele (nt hüdral).
Kompenseeriva regeneratsiooni puhul ei kasutata tüvirakke ega
rakkude dediferentseerumist, vaid diferentseerunud rakud jagunevad ja
säilitavad oma funktsiooni, taastades kahjustunud koed (nt maksa
regeneratsioon). Kui üks maksasagar eemaldada, teised
proportsionaalselt suurenevad säilitades organi mahu ehkki
puuduolevat sagarat ei taastata
80
Regeneratsioon lamelasel:
Lamelased võivad paljuneda
aseksuaalselt pooldumise teel, mille
käigus eralduvad
eesmine (pea) ja
tagumine (saba) osa, mis
regenereeruvad kaheks geneetiliselt identseks lameussiks
Kui
lamelast lõigata tükkideks vastavalt kehatelgedele, siis need tükid
on võimelised
regenereeruma uuteks originaaliga võrreldavateks
lameussideks kõigest mõne päevaga
Ulatuslik
regeneratsioonvõime on võimalik tänu
pluripotentsetele
(võimelised diferentseeruma ükskõik milliseks lamelase rakutüübiks)
neoblastidele (20-20% rakkudest)
Neoblastid paiknevad üle kogu lamelase keha ja on valmis
migreeruma kahjustatud piirkonda, prolifereeruma ja tekitama
regeneratsiooniblasteemi ning algatama
regeneratsiooni
96.
Vananemine ja tegurid/muutused, mis seda
põhjustavad?
Vananemine on ajast sõltuv protsess, mille käigus organismi
füsioloogilised funktsioonid
ja
anatoomilis-histoloogilised
struktuurid, mis on vajalikud elus püsimiseks ja paljunemiseks hakkavad
kõhetuma ja
manduma
Bioloogiliselt võib
vananemist vaadelda kui
molekulaarsete ja
rakuliste kahjustuste kuhjumist, mis viivad funktsionaalsete
muutusteni (nt mitokondriaalse homeöstaasi kadumine, rakujagunemise
peatumine, vähenenud regeneratsioonivõime) kudedes ja rakkudes
Vananemise ja raugastumisega seotud protsesse uurib
gerontoloogia,
mille üks haru on
geriaatria, mis tegeleb eakate inimeste meditsiiniliste
probleemidega
Enamik loomi ei küündi
maksimaalse elueani, seega kasutatakse
mõistet
keskmine eluiga, mis iseloomustab vanust, mille
pool
populatsioonist ära elab
Mõningaid eluea rekordeid: äädikakärbes 3 kuud, hiir 4,5 a, rott 7 a,
koer 29 a, Aafrika elevant 86 a, kilpkonn 190 a, tuataara ~200 a, angerjas
155 a, Islandi karp (Arctica islandica) 507 a.
Leidub loomi, kes on n-ö „
bioloogiliselt surematud“ ehkki nad on siiski
surelikud (nt hüdra, loimur, lobster, kilpkonn Terrapene carlina, merisiilik
Strongylocentrotus franciscanus, karp Arctica islandica, meduus
Turritopsis dohrnii)
Vananemise kiirus on erinev: India elevant sünnib peale 21 kuud ning
suguküps 13-aastaselt, koduhiir aga suguküps 2-3 kuuselt.
Geenid
Peamised pikaealisusega, vananemisega ja selle vältimisega seotud
geneetilised komponendid on loomariigis küllaltki konserveerunud
81
Geenid, mis kodeerivad
DNA reparatsiooni ensüüme,
mTOR-i ja
insuliini signaaliraja valke ning
kromatiini remodelleerimisega
seotud valke, on seostatud vananemisprotsesside regulatsiooniga
DNA
reparatsiooniensüümid takistavad raugastumist; liigid, kellel on
rakkudes rohkem vastavaid funktsionaalseid ensüüme, elavad kauem
Defektid DNA
reparatsiooniensüümide funktsionaalsuses võivad
põhjustada inimesel ja hiirel näiteks enneaegse vananemise sündroomi –
progeeriat (tuntud ka Hutchinsoni-Gilfordi sündroomina; punktmutatsioon
LMNA-geenis-> - reparatsioon)
Werneri sündroomi (tuntud ka kui „täiskasvanu progeeria“) puhul
patsiendid vananevad enneaegselt (WRN geeni mutatsioonid-> helikaas, -
reparatsioon)
„
genoomikaitsja“ transkriptsioonifaktor
p53:
võib
peatada rakutsükli (G1/S-faasi üleminekul, vajalik selleks et DNA
reparatsiooni eest vastutavatel valkudel oleks aega kahjustused
parandada)’
aktiveerib DNA reparatsiooniensüüme, kui DNA on kahjustunud või
suunab raku
apoptoosi, kui kahjustused on liiga suured
võib põhjustada ka
rakulist vananemist kiiresti jagunevates rakkudes
UV-kiirgus,
hüpoksia,
ioniseeriv kiirgus ja muud tegurid võivad
tekitada
DNA kahjustusi, mis põhjustavad
p53 aktivatsiooni (
p53
seotud oma repressoriga, mis hoiab teda inaktiivsena)
Aktiveeritud
p53 aitab suurte kahjustuste korral rakke juhtida
apoptoosi,
takistades kasvajate arengut
p53 tegutsemine võib hävitada ka näiteks
tüvirakke
Telomeerid
Telomeerid on DNA-valgu kompleksid
kromosoomi otstes, mis
kaitsevad genoomi degradatsiooni ja interkromosomaalsete ühinemiste
eest (telomeeride kahjustuste korral
p53 aktiviseerub ja rakk suunatakse
apoptoosi)
Telomeeride terviklikkust aitab säilitada ensüüm
telomeraas Telomeeride pikkus inimese kudedes väheneb keskmiselt ~24.8-27.7 bp
aastas (maksas nt 55 bp/a)
Telomeeride pikkus inimesel on mõjutatud nii indiviidi vanusest,
geneetilistest ja epigeneetilistest faktoritest, keskkonnast kui ka
eluviisidest (nt suitsetamine – 1 pakk sigarette päevas 40 aasta jooksul =
7.4 aastaga elust; dieet ja vähene liikumine)
Telomeeride
kiirendatud
lühenemine
on seotud enneaegse
vananemisega kaasnevate haigustega nagu südamehaigused, suurem risk
kasvajate tekkeks ja osteoporoos (luuhõrenemine)
82
Keskkonnatingimused, ensüümid
Caenorhabditis elegans`i
arengus aktiveeritakse
soodsate
keskkonnatingimuste
korral
insuliini retseptor DAF-2, mis
stimuleerib vastse arengut täiskasvanu suunas
Kui keskkonnatingimused pole sobilikud (liiga kõrge temperatuur,
toidupuudus, liiga tihe populatsioon jmt), siis DAF-2
ei aktiveerita ning
ümaruss läheb alternatiivsesse metaboolsesse puhkeseisundisse ehk nn
daueri-staadiumisse, kus ta mõnda aega ei arene edasi ega ka vanane.
daueri-staadiumis toimub tänu TF
DAF-16/Foxo (ingl Fβ-perekonna (ingl Transforming growth factor β) liige orkhead
transcription factor) mitmete ensüümide tootmine, mis soodustavad DNA
reparatsiooni ja eluea pikenemist ning kaitsevad reaktiivsete
hapnikuühendite (ROS) eest
Insuliini signaaliraja
aktivatsioonil
Foxo
inhibeeritakse
ja
aktiveeritakse TOR (ingl Target of rapamycin) proteiinikinaaside
kompleks, mida on seostatud eluea lühenemisega
IGF1R haplodefitsiitsed ja vähendatud
mTORC1 (ingl Mammalian
target of rapamycin complex1) tasemega hiired elavad
kauem kui nende
normaalsed, nn metsiktüüpi pesakonnakaaslased
Kääbuskasvuga
Laron-sündroomi
põdevatel inimestel on
kasvuhormooni retseptori muutustest põhjustatud
vähenenud IGF-1
tase, mistõttu on neil märkimisväärselt väiksem risk haigestuda vähki või
diabeeti
Kalorite piiramine
Üheks vananemist pidurdavaks ja eluiga pikendavaks teguriks on
kalorite
piiramine (ingl caloric restriction) dieedis
Mitmete katseloomade (nt koer, reesusahv, rott) peal on näidatud, et
kalorite piiramine igapäevases toidus pikendab märkimisväärselt nende
eluiga
Kalorite piiramine võib takistada
telomeeride erosiooni,
epigeneetilisi
muutusi,
tüvirakkude vähenemist,
rakulist vananemist,
mitokondrite väärtalitlust ja mitmeid teisi muutusi, mis omased
vananemisele
Kalorite piiramine ja eluiga võib olla seotud insuliini, TOR-kinaaside- ja
PKA (proteiinikinaas A) signalisatsiooni pidurdamisega
83
Document Outline
- 1. Milline on imetajate testise ehitus?
- 2. Väänilised seemnetorukesed (mis, mis teevad, mis neis sees on, ehitus)
- Vääniliste seemnetorukeste vaheruum
- 3. Sertoli rakud
- 4. Leydigi rakud
- 5. Müoidsed rakud
- 6. Mis on vere-testise barjäär?
- 7. Vere-testise barjääri roll?
- 8. Spermatogeneesi definitsioon
- 9. Imetaja spermatogeneesi etapid (millal toimub, kus toimub ja mis toimub?)
- 10. Spermatogoonid
- 11. Tsütoplasmasillad
- 12. Primaarsed spermatotsüüdid ja sekundaarsed spermatotsüüdid
- 13. Spermiogenees e transformatsioon
- 14. Spermatogeenne tsükkel
- 15. Spermiatsioon, spermid
- 16. Järelküpsemine
- 17. Kapatsitatsioon
- 18. Kuidas toimub spermatogeneesi hormonaalne kontroll?
- 19. Munarakk, mida see sisaldab?
- 20. Rebu sisalduse erinevused loomadel
- 21. Muna suurused ja kuju
- 22. Munakestad
- 23. Kuidas on munarakud klassifitseeritud vastavalt rebukogusele ja paigutusele?
- 24. Difuusne oogenees
- 25. Erinevad oogeneesi tüübid
- 26. Folliikulid
- 27. Imetajate follikulaarne oogenees
- 28. Oogeneesi etapid: paljunemine, kasvamine ja küpsemine (millal toimub, kus toimub ja mis toimub).
- 29. Primaarsed, sekundaarsed ootsüüdid, polaarkehad
- 30. Küps munarakk
- 31. Follikulogenees
- 32. Ovulatsioon
- 33. Kuidas toimub oogeneesi hormonaalne kontroll?
- 34. Hormonaalne muutus rasedusel:
- 35. Kehasisese viljastumise tüübid (2)
- 36. Viljastumise etapid
- 37. Kehaväline viljastumine (merisiiliku näitel)
- Oma/võõra äratundmine – kemoatraktsioon
- Akrosomaalreaktsioon ja spermi/munaraku ühinemine (akrosomaaljätke, bindiin, viljastumiskühmuke)
- 38. Kehasisene viljastumine (imetaja/inimene).
- Spermi teekond munarakuni – millised bioloogilised „barjäärid“ selekteerivad sperme (märksõnad reotaksis, termotaksis, kemotaksis), spermide kapatsitatsioon - see on teil spermatogeneesi küsimustes sees – seega juba selge
- 39. Akrosomaalreaktsioon ja spermi/munaraku ühinemine (milleks akrosomaalreaktsiooni üldse vaja on ja kuidas toimub)
- 40. Spermi ja munaraku ühinemine:
- Polüspermia vältimine (aeglane blokaad, kortikaalreakstioon)
- Polüspermia vältimine imetajatel
- 41. Munaraku aktivatsioon – mis see tähendab ja milleks oluline? Mis protsessid munarakus aktiveeritakse ja mis on peamine aktivaator?
- 42. Mis protsess on lõigustumine? Mida tähendab sünkroonne ja asünkroonne lõigustumine. Kuidas toimub lõigustumisel rakutsükli regulatsioon (MPF-mitosis promoting factor), mida tähendab kesk-blastula üleminek (mid-blastula transition) ja sügoodi/embrüo genoomi aktivatsioon?
- 43. Millest sõltub lõigustumise tüüp?
- 44. Oska kirjeldada erinevaid lõigustusmise tüüpe mõtle ka mis moodi tekivad vegetatiivse poole peale makromeerid ja animaalse poole peale mikromeerid osadel loomadel; ja mida tähendab animaalne vs vegetatiivne poolus
- 45. Mõisted: täielik e. holoblastiline ja osaline e. meroblastiline lõigustumine ning nende alatüübid (radiaalne, bilateraalne, spiraalne, rotatsiooniline, diskoidaalne, superfitsiaalne), oska tuua näiteid loomariigist.
- 46. Blastulate tüübid, oska tuua näiteid
- 47. Kortikaalne rotatsioon
- 48. Blastotsüsti koorumine
- 49. Diapaus
- 50. Identsed kaksikud
- 51. Implantatsioon
- 52. Ole valmis täpsemalt kirjeldama:
- Lõigustumist äädikakärbsel (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on tegu) Süntsüütium, süntsütiaalne ja rakuline balstoderm, energiidid, polaarrakud.
- Lõigustumist konnal Hall sirp, kortikaalne rotatsioon, mikromeerid, makromeerid; blastotsööl, moorula, blastula, kesk-blastula transitsioon
- Lõigustumist kanal Heleväli, tumeväli, blastoderm, epiblast, subgerminaalne õõs, marginaaltsoon.
- Lõigustumist inimesel/hiirel (sh. selgita, millise lõigustumistüübiga on tegu) Kompakteerumine, moorula, blastotsüst, blastotsööl. Totipotentsus, pluripotentsus. Trofoblasti ja ICM-sisemise rakumassi teke ja mis neist saab.
- 53. Mis protsess on gastrulatsioon ja mis selle käigus toimub?
- 54. Lootelehed ja nende derivaadid
- 55. Kehateljed
- 56. Morfogeneetilised liikumised gastrulatsioonis
- 57. Konna gastrulatsiooni
- 58. Linnu gastrulatsioon
- 59. Imetaja gastrulatsioon (hiir ja inimene)
- 60. Organogenees
- 61. Millistele struktuuridele annavad aluse pinnaektoderm, neuraaltoru ja neuraalhari ning ektodermaalsed plakoodid?
- 62. Induktsioon
- 63. Neuraalne induktsioon
- 64. Mis protsess on neurulatsioon (primaarne ja sekundaarne; mis selle käigus tekib ja kuidas; kuidas kutsutakse neurulatsiooni läbivat embrüot)
- 65. Kuidas toimub neuraaltoru dorsaalne/ventraalne polarisatsioon (BMP, SHH)
- 66. Millised on kesknärvisüsteemi neuraalsed tüvirakud ja millised on eellasrakud?
- 67. Suurajukoore, väikeaju ja seljaaju(neuraaltoru) histogenees (põhimehhanismid/tsoonid/eellasrakud)
- Neuraaltoru histogenees:
- Väikeaju histogenees:
- Suurajukoore histogenees
- Jagunemise tüübid:
- 68. Kesknärvisüsteemi neuronite migratsiooni tüübid (radiaalne, tangentsiaalne migratsioon)
- Neurogenees täiskasvanud organismil:
- Sekundaarne neurogenees
- 69. Kuidas toimub epidermise (marrasknahk) areng? (epiderm, periderm, keratinotsüüdid, basaalkiht, sarvkest)
- 70. Ektodermaalsed plakoodid – mis struktuuridega on tegemist ja mis neist saab?
- 71. Silma areng (läätse ja reetina moodustumine, läätseplakood-läätsevesiikul-lääts vs silmavesiikul-silmakarikas-reetina; nende struktuuride omavaheline induktsioon; lääts, reetina, vikerkest ja sarvkest, ripskeha ja nende struktuuride päritolu (nt kas pärit ektodermaalsest plakoodist, neuroektodermist/neuraaltorust, neuraalharjast, mesodermist/mesenhüüm)
- 72. Karva, hamba, rinnanäärme plakoodid – ektodermi (epiteel) ja mesodermi (mesenhüüm) vaheline interaktsioon, kuidas vastavad struktuurid kujunevad?
- Karva areng
- Rinnanäärmete areng
- Hamba areng
- 73. Neuraalhari – kuidas tekib (delaminatsioon), mis on selle derivaadid (tekised) e millised rakud/struktuurid tekivad? (nt PNS neuronid ja gliia rakud, melanotsüüdid, näo piirkonna kõhred ja luud, keskkõrva luukesed, osaliselt tüümus ja kilpnääre, neerupealiste säsiosa, südame vahesein)
- 74. Kuidas on neuraalhari regionaliseeritud? (pea, kere, südame, ristluu, kaela NH) Millised struktuurid arenevad vastavatest NH regioonidest? NH rakkude migratsiooni teed (pea/kraniaalse NH rakkude migratsioon, kere NH migratsioon)
- NB! Jätke meelde, et KNS-i neuronid, gliia rakud – oligodendrotsüüdid, astrotsüüdid, ependüümi rakud tekivad neuraaltorust (vastavatest neuraalsetest tüvi/eellasrakkudest – neuroepiteel, radiaalgliia/basaalsed eellasrakud) ja PNS-i neuronid nii sensoorsele, sümpaatilisele kui ka soole närvisüsteemile kui ka perifeerse närvisüsteemi gliiarakud (Schwanni rakud, ganglioni sateliitrakud, telogliia) tekivad neuraalharjast. PNS-i neuronid lisaks ka ektodermaalsetest plakoodidest. Seljakeelikust ei arene närvisüsteem ja seljaaju! Ja mõisted ektoderm ja endoderm kipuvad segi minema!
- 75. Mis endodermist tekivad?
- 76. Primitiivne edoderm ja selle funktsioonid
- 77. Definitiivne endoderm: (sooltoru moodustumine: eessool, tagasool, kesksool; mõisted: ürgne suuava/stomodeum ja anaalava/proktodeum, kloaagi piirkonna areng –pärasool/urogenitaalsiinus -> kusepõis/kusiti areng)
- Kloaagi piirkonna areng:
- Kusepõis
- 78. Neel: neelu/lõpuskaared, neelu/lõpuspilud ja lõpustaskud e neelutaskud – lõpustaskute derivaadid (katsu meelde jätta millisest paarist mis struktuurid arenevad: nt tüümus, kurgumandlid, kõrvalkilpnäärmed, kuulmetõri jne)
- 79. Kuidas ja millest kujunevad maks (maksapung ja selle harunemine, hepatoblastid-hepatotsüüdid, kolangiotsüüdid) ja kõhunääre (dorsaalne ja ventraalne pankrease alge)
- 80. Kuidas arenevad kopsud?
- 81. Mesodermi klassifikatsioon ja millised on vastavate mesodermide derivaadid?
- 82. Mis on seljakeelik ja seljakeeliku mesodermi funktsioonid, mis sellest saab imetajatel?
- 83. Paraksiaalne mesoderm: mis vahe on segmenteerunud PM ja segmenteerumata PM; mis on somiit ja kuidas see tekib (somitogenees) ning somiitide diferentseerumine erinevateks allosadeks (regionaliseerumine): sklerotoom, dermomüotoom (müotoom ja dermatoom) – millised struktuurid neist tekivad
- (sklerotoomi kõike allosade nimetusi teadma ei pea, kuid hea kui teate milliste struktuuride rakud (nt kõõluste, roiete, selgroolülide jne) pärinevad sklerotoomist).
- Somitogenees
- Somiidi spetsialiseerumine ja regionaliseerumine
- Selgroo moodustumine
- Sündetoom
- 84. Kuidas kujunevad skeletilihased? (müotoom-müoblast-müotuub-lihaskiud)
- 85. Vahelmine/intermediaalne mesoderm (millised struktuurid sellest arenevad)
- Oska kirjelda neerude arengut (pronefros, mesonefros, metanefros). Tee selgeks mis on Wolffi e nefrilised juhad ja mis on nende roll neerude arengus? Kuidas toimub pärisneeru areng imetajatel (kusejuha/mesenhüümi vahelised interaktsioonid)?
- I etapp:
- II etapp:
- III etapp:
- Kusejuhapunga moodustumine. Kuidas toimub kusjuhapunga/metanefrilise mesenhüümi vaheline interaktsioon/ induktsioon? Millised struktuurid arenevad kusejuhapungast ja millised metanefrilisest mesenhüümist?
- Millest areneb kusepõis ja kusiti? Võrdle imetajat, kala, amfiibi.
- 86. Külgplaadi/lateraalplaadi mesoderm (ekstra-embrüonaalne mesoderm, somaatiline ja splanhiline mesoderm millised struktuurid sellest arenevad), kus paiknevad embrüos (kui mõelda ristlõigu peale)
- Mõisted: Mis on somatopleura ja mis on splanhiopleura?
- Mis on tsöloom (tsöloomi moodustumine, osad ja funktsioonid)
- Kirjelda südame arengut (märksõnad - kardiogeenne mesoderm, primaarne ja sekundaarne südameväli, südametoru moodustumine, endokard ja müokard, lingustumine). Mis on südameväljad, kuidas tekivad, nende funktsioon, millistele südamerakkudele aluse annavad?
- Kuidas toimub südametoru moodustumine, neljakambrilise südame kujunemine, südame lingustumine?
- Mis on vaskulogenees ja mis on angiogenees? Mõisted (hemangioblastid, angioblastid, veresaarekesed).
- Kuidas olemasolevate veresoonte baasil tekivad uued veresooned?
- Kuidas ja millistes anatoomilistes struktuurides toimub hematopoees?
- Luukoe moodustumise mehhanismid: Oska kirjeldada ja võrrelda intramembranoosset ossifikatsiooni ja endokondraalset ossifikatsiooni (osteoblast, osteotsüüt, osteoklast, kõhreümbris, luuümbris/periost, kondrotsüüdid ja hüpertroofsed kondrotsüüdid jmt).
- Kuidas toimub luude pikkuskasv? (epifüüsi kasvuplaadid)
- 87. Soo determinatsioon
- 88. Mis on keskkonnast sõltuv soo determinatsioon (oska tuua näiteid ja mida see tähendab)
- 89. Mis on kromosomaalne soo determinatsioon (oska tuua näiteid ja mida see tähendab)
- 90. Oska kirjeldada imetajate primaarset soo determinatsiooni:
- Kuidas toimub bipotentsiaalse gonaadi kujunemine (gonaadi päritolu, genitaalvallid, epiteeliväädid, ürgsete idurakkude migratsioon gonaadi; mis on ja kus tekivad ürgsed idurakud)
- Idurakkude migratsioon gonaadi algesse
- Kuidas toimub isasgonaadi e testise areng (tulevaste sugurakkude paiknemine gonaadi alges, munandiväädid, Sertoli ja Leydigi rakkude kujunemine, AMH, testosteroon; millised struktuurid tulevad Wolffi juhast ja mesonefrose torukestest, ning mis saab Mülleri juhast)
- Kuidas toimub emasgonaadi e munasarja areng (tulevaste sugurakkude paiknemine gonaadi alges, granuloosa rakkude ja teeka rakkude formeerumine, folliikuli moodustumine; mis saab mesonefrose torukestest ja Wolffi juhast ning Mülleri juhast)
- 91. Milleks on oluline SRY? (mis juhtub kui see geen defektne)
- Geneetilised faktorid ja signaalirajad gonaadide arengus
- 92. Mis on sekundaarne soo determinatsioon? Dihüdrotestosterooni mõju sekundaarsel soo determinatsioonil
- Testosteroon ja dihüdrotestosteroon
- Mis struktuurid arenevad Mülleri juhast, Wolffi juhast ja genitaalköbrukesest vastvalt mehel ja naisel? NB! – Mülleri ja Wolffi juha ning nende derivaadid kiputakse sassi ajama!
- * Mõtle ka selle peale, et Wolffi juhadest rääkisime (või no õigemini lugesite) ka intermediaalse e vahelmise mesodermi loengus neerude arengu juures.
- 93. Kasvamine (kuidas toimub; kasvuhormoon ja selle roll)
- 94. Metamorfoos (mis on, milleks vaja, kellel vaja)?
- Amfiibide metamorfoos (anatoomilised/füsioloogilised muutused, hormonaalne kontroll – hormoonid T4, T3, T2; metamorfoosi etapid: pre ja prometamorfoos, metamorfoosne kliimaks)
- Putukate metamorfoos (tüübid – otsene, vaeg ja täismoone, näited; mõisted- imaginaalrakud – imag. diskid, imag. rakkude kogumikud ja histoblastid ja nende funktsioon)
- Putukate metamorfoosi reguleerivad hormoonid (JH ja 20E) ja kuidas need toimivad?
- 95. Regeneratsiooni tüübid (epimorfoos, morfallaksis, tüvirakkude poolt vahendatud regeneratsioon; ja oska neid omavahel võrrelda, näited.)
- Regeneratsiooni tüübid:
- Regeneratsioon lamelasel:
- 96. Vananemine ja tegurid/muutused, mis seda põhjustavad?
- Geenid
- „genoomikaitsja“ transkriptsioonifaktor p53:
- Telomeerid
- Keskkonnatingimused, ensüümid
- Kalorite piiramine
Kõik kommentaarid