Fertilizasyon ve Erken Embriyogenez

Fertilizasyon
ve
Erken Embriyogenez
Prof.Dr. Alp Can
Histoloji-Embriyoloji
ABD
Doğum Öncesi Yaşam
(Prenatal Dönem)
266 ± 10 gün (döllenmeden sonra)
1. Embriyon öncesi dönemi (Pre-embriyon dönemi)
Döllenmeden (fertilizasyon) 3. haftanın sonuna kadar olan süreç
2. Embriyon dönemi
4-8 haftalar
Hücrelerde farklanma, histogenezis
3 cm boyunda 4.5 g ağırlığında
3. Fetus dönemi
8-38 haftalar
Hücrelerde ileri farklanma, organogenezis,
Gametler
Spermatozoon
S. Özkavukçu, 2003
Ovosit
Can, Semiz, 2002
Fertilizasyon
• Sekonder ovositin tuba
uterina’daki yolculuğu 48-72
saat sürer.
• Koitus olursa vagina-uterus
üzerinden tuba’ya ulaşan (27 saat) spermatozoa (>%1)
ampulla’da fertilizasyonu
gerçekleştirir.
Spermatozoon (SP)’un ooplazmaya girişi
3 evrede olur.
1.
2.
3.
Bazı SP’ler corona radiata’yı geçer (kapasitasyon sonucu)
Birkaç SP perivitellin aralığa ulaşıp bunu geçebilir (akrozom
reaksiyonu sonucu)
Bir tanesi hücre zarından sıyrılarak ooplazmaya girer
Fertilizasyon sonucunda
• Diploid kromozom sayısına tekrar ulaşılır
• Cinsiyet belirlenmiş olur
• İlk mitoz bölünmeyle yaşam başlar (iki
hücreli embriyon)
• Ovosit çekirdeği = dişi pronükleus
• Spermatozoon çekirdeği = erkek pronükleus
– Kuyruk kopar ve dejenere olur
– Sentrozom ovositin γ-tubulin ve diğer PCM proteinleriyle
birleşmesiyle zigot sentrozomu haline gelir.
singami
Zigot-Morula
(tek hücre-16 hücre)
Embriyonel mitoz !!!
30. Saatte : İlk mitoz, Blastomer, Kompaktlaşma (oluklu bağlantılar)
3. günde : Morula
5. günde : İç hücre kitlesi, Dış hücre kitlesi
Embriyonun
1. Haftası
(preimplantasyon
gelişimi)
8 hücreli insan embriyonu
• İnsanda, zigotik gen aktivasyonu (ZGA) 4-8 hücreli dönemde
başlar.
• Paternal genom embriyon-dışı dokuların oluşumunda rol alır.
• Maternal genom implantasyon sonrası embriyon oluşumunda rol
alır.
Kompaktlaşma
Blastomerler arasında bağlantı birimleri (her 3 tipte) oluşmaya başlar
Embriyonda iç boşluk, etrafındaki hücrelerde sıkı bağlantılar oluşur
Böylece hücreler polarize olurlar (apikal-bazal)
Uvomorulin (E-cadherin)’in sorumlu olduğu düşünülüyor
(kompaktlaşma zamanı E-cadherinin fosforilasyonuyla sağlanıyor).
Sıvı girişi
Uterusa giriş
ZP’den sıyrılma
İç hücre kitlesinin
ozmotik dengelenmesi
Kompaktlaşma
• 8 hücreli aşamada başlar
• Blastomerler arasında bağlantı birimleri (her 3
tipte) oluşmaya başlar
• Embriyonda iç boşluk, etrafındaki hücrelerde sıkı
bağlantılar oluşur
• Böylece hücreler polarize olurlar (apikal-bazal)
• Uvomorulin (E-cadherin)’in sorumlu olduğu
düşünülüyor (kompaktlaşma zamanı Ecadherinin fosforilasyonuyla sağlanıyor).
ampulla
Blastosist Oluşumu
(107 hücre-5 gün)
dış hücre kitlesi
blastosöl
İç hücre kitlesi
• Morula, uterus boşluğuna girince uterus sıvıları,
blastomerler arasına sızar, kısa sürede tek ve büyük bir
boşluk olan blastosöl boşluğu oluşur. Bu aşamadaki
embriyoya blastosist denir.
• İç Hücre Kitlesi
• Dış Hücre Kitlesi
embriyoblast
trofoblast
Yaşamın İkinci Haftası
İmplantasyon (6. gün)
Trofoblast invazyonu (7-14 gün)
Bilaminar embriyon diskinin oluşumu (7.gün)
Amniyon ve vitellus keselerinin ortaya
çıkışı (9. gün)
9 Primer koryon villuslarının
belirmesi (12-13. gün)
9
9
9
9
İMPLANTASYON
(6. GÜN)
İMPLANTASYONUN 3 AŞAMASI
Apozisyon
• İnterlökin-8 (IL-8)
• Monosit kemotaktik protein-1 (MCP-1)
• RANTES
Endometriyum yüzey ve
bez epitelinin salgıları
Adezyon
• α5-β1 integrin
• Heparin-bağlayıcı
Endometriyum yüzey epiteli
•
epidermal büyüme faktörü (HB-EGF)
+
• Koloni stimüle edici faktör-1 (CSF-1)
blastosist salgıları
• Lökemi inhibe edici faktör (LIF)
• İnterlökin-1 (IL-1)
İnvazyon
• Stromelizin’ler (fibronektin, laminin, proteoglikanlar,
kollajen tip 4,5,7)
Trofoblast salgıları
• Kollajenaz (kollajen tip 1,2,3,4,10)
• Jelatinaz (kollajen tip 4)
• Matriks metalloproteinazlar (MMP-2, MMP-9)
İmplantasyon penceresi
7. GÜN
Stromelizin’ler
(fibronektin, laminin, proteogilikanlar, kollajen tip 4,5,7)
.
• Sinsityotrofoblastlar: Stromelizinler, MMP’ler
• Embriyoblast iki hücre grubuna bölünür (hipoblast, epiblast=bilaminar embriyon diski)
8. GÜN
Kollajenaz (kollajen tip 1,2,3,4,10)
Jelatinaz (kollajen tip 4)
• Amniyon boşluğunun oluşumu
• Epiblastlardan farklanan amniyoblastlardan amniyon zarı ve sıvısı oluşumu
9. GÜN
•
•
•
•
•
Tamamen gömülme, koagulasyon tıkacı
Çepeçevre sinsityotrofoblast kabuğu
Heuser zarının oluşumu
Trofoblastik lakunaların ortaya çıkışı
Maternal kapiller ile temas
10-11. GÜNLER
• Heuser zarından farklanan Embriyon Dışı Retikulum
• Trofoblastik lakunalar kanla dolmaya başlar
12. GÜN
• Epiblast hücrelerinden farklanan hücrelerden embriyon dışı mezodermin oluşması
• Primer vitellus kesesinin duvarı Heuser zarı hücreleri ve EDM hücreleriyle çevrilidir
12-13. GÜNLER
• Embriyon dışı retikulumun ortadan kalkması, içinin sıvıyla dolması
• Hipoblastın proliferasyonuyla primer vitellus kesesinin ileriye itilmesi
13. GÜN
• Yeni bir vitellus kesesi (kalıcı vitellus kesesi) oluşurken primer kese artıkları
abembriyonik uca itilir
14-15. GÜNLER
• Kalıcı vitellus kesesi primer kesenin artıklarıyla ilişkisini keser.
• Bilaminar embriyon kesesi üstte amniyon kesesi, altta kalıcı vitellus kesesiyle çevrilidir
• Bağlayıcı sapla embriyon dışı mezoderme tutunur.
Yaşamın Üçüncü Haftası
Bilaminar embriyon diski
Trilaminar embriyon
•
•
•
•
Gastrulasyon
Kraniyo-kaudal eksenin belirmesi
Organogenezin ilk aşamaları
Somitomer, somit, nöral plaka oluşumu
15. GÜN
İlkel çizgi sayesinde ön-arka, sağ-sol ve dorsal-ventral eksenler belirlenmiş olur
GASTRULASYON
14-15. GÜNLER
16. GÜN
16. GÜN
embriyon
dışı
mezoderm
Mezodermin yayılışı
17. GÜNÜN BAŞI
17. GÜNÜN SONU
İlkel çizgi gerilemeye başlar
16-22. GÜNLER
tüp
kordon
17. GÜN
18. GÜN
Mezoderm’in
alt tabakalara ayrılması
Paraksiyel Mezoderm
•Gövde iskeleti
•İskelet kasları
•Dermisin bir bölümü
Ara Mezoderm
•Üriner sistem
•Genital sistemin bir bölümü
Embriyon Döneminin Temel Özellikleri
9 Her 3 germ tabakası belirli dokulara ve
organlara dönüşürler
9 Temel organ sistemleri ilk oluşumunu
tamamlar (organogenezis)
9 Organların gelişimine bağlı olarak
organizmanın dış vücut şekli belirir
9 Teratojenlere en duyarlı dönemdir
21. GÜN
İlk 7 somitomer
somite dönüşmez,
yüz, çene
ve boyun kaslarına
farklanır
Ektodermin İleri Gelişimi=Nörolasyon
3 haftanın sonuna doğru
• Sinir plakası’nın yan
taraflarında yukarı
doğru kabarma
belirginleşir ve sinir
katlantıları oluşur.
• Orta hattaki çizgi
şeklindeki çöküntü sinir
oluğu adını alır.
sinir
katlantısı
amniyon
sinir
oluğu
somit
primitif
çizgi
Üstten bakış
20. günde
• Sinir katlantıları orta
hatta birbirine
yaklaşır ve
kaynarlar. Bu
birleşme, önce 4.
somitin olduğu
boyun bölgesinde
başlar, baş ve kuyruk
bölgesindeki
birleşmelerle sürer.
sinir
katlantısı
somit
amniyon zarı
23. günün sonunda
• Katlantıların ortada
birleşmesi
tamamlanınca sinir
borusu (tüp) ortaya
çıkar.
• Bu boru, baş (sefalik)
ve kuyruk (kaudal)
bölümlerde geçici
olarak açıktır.
– Ön sinir açıklığı
– Arka sinir açıklığı
ön sinir açıklığı
arka
sinir açıklığı
Ön sinir açıklığının
kapanması
– 25. günün sonunda olur
– 18-20 somitli dönemdir
Arka sinir açıklığının
kapanması
– 27. günün sonunda olur
– 25 somitli dönemdir
ön sinir açıklığı
kalp
arka sinir açıklığı
Sinir katlantıları orta hatta doğru yükselirken;
– Sinir çıkıntısındaki hücreler diğerlerinden farklı hale
gelir ve aşağıdaki mezoderme doğru göç edip epitelyal
görünümden mezodermal görünüme değişirler.
Sinir tepeciğinden göç eden hücrelerden köken
alanlar
(BMP’lerin indüksiyonuyla)
– Kraniyofasiyal kemikler ve bağ dokuları
– Yüz ve boyunda dermis
– Spinal (duyu) ve otonom ganglionlar
– Kafa sinirlerinden 5, 7, 9 ve 10’un bazı ganglionları
– GİS parasempatik ganglionları
– Schwann hücreleri
– Meninksler (pia, araknoid)
– Gliya hücreleri
– Melanositler
– Sürrenal bezin medüllası
– Tiroiddeki C hücreleri
– Odontoblastlar
• Sinir borusu
kapanırken;
– Kulak kabartısı (Otik
plakod)
• Sonra kulak vezikülü
– Göz taslağı (Lens plakod)
• Sonra mercek
kulak kabartısı
göz taslağı
Ektoderm’in Özeti
•
•
•
•
•
•
Merkezi sinir sistemi (MSS)
Çevre sinir sistemi (ÇSS)
Duyu epitelleri (kulak, burun, göz)
Epidermis, kıllar ve tırnaklar
Deri altı bezler (meme, hipofiz)
Dişteki mine tabakası
Mezodermin İleri Gelişimi
Somitlerin Gelişimi
• 3. haftanın başında paraksiyel mezodermin
ilk ileri gelişimiyle ortaya çıkan somitomerler
somitlere dönüşür
– Birinci çift ense bölgesinde 20. günde
– 3 somit çifti / gün olmak üzere 5. haftanın
sonuna kadar 42-44 çift olurlar.
İlki kaybolur
– 4 ense (oksipital)
– 8 boyun (servikal)
– 12 sırt (torasik)
– 5 bel (lumbar)
– 5 kalça (sakral)
5-7 tanesi
– 8-10 kuyruk sokumu (koksigeal)
kaybolur
Somitlerin Farklanması
• 4. haftanın başında
– Somitler büyümeye ve notokorda doğru
hareketlenip onu çevrelemeye başlar, bunlara
sklerotom, oluşturdukları dokuya mezanşim denir.
– Sklerotomlardan kemik ve kıkırdak oluşur.
sinir borusu
sinir oluğu
ventral
somit duvarı
sklerotom
dorsal aorta
• 4. haftanın sonunda
– Somitlerin dış yüzüne bakan bölümünde dermatom,
bunun iç yüzünde myotom oluşur.
– Her myotom kendi kaslarını oluşturur.
– Dermatomlardan da dermis ve hipodermis oluşur.
dermatom
sklerotom
myotom
myotom
sklerotom
Dorsal aorta
Ara Mezoderm
• Boyun ve üst sırt bölgesindekilerden
– Nefrotom gelişir
• Daha aşağıdakilerden
– Nefrojenik kordonlar gelişir
bölümlenmiş
ara mezoderm
(pronefroz sistemi)
tek parçalı
ara mezoderm
(mezonefroz
sistemi)
tek parçalı
ara mezoderm
(metanefroz
sistemi)
Pariyetal ve Visseral Mezoderm
• Her ikisi içeriden ve dışarıdan
embriyon içi sölom boşluğunu döşer. Yani
bunlar vücut iç boşluğunun iç ve dış
duvarlarını yapar.
• Pariyetal mezoderm;
–Mezodermle birlikte mezotelyumu ve
seröz zarları (periton, pleura ve perikard),
– lateral ve ventral gövde duvarını oluşturur.
• Visseral mezoderm;
–endoderm ile birlikte bağırsak duvarını
oluşturur.
Mezoderm’in Özeti
•
•
•
•
•
•
Destek dokuları (bağ, kıkırdak ve kemik)
Çizgili ve düz kas
Kan ve lemf damarları, kalp duvarı
Böbrekler, gonadlar ve ilgili borucuklar
Sürrenalin korteksi
Dalak
Endodermin İleri Gelişimi
Mide Barsak Sistesi
(Gastrointestinal Sis-GİS)
Baş-Kuyruk Bükülmesi
Sinir sisteminin hızla uzaması
Yan Bükülme
Hızla çoğalan somitler
KUYRUK
BÜKÜLMESİ
BAŞ
BÜKÜLMESİ
ön barsak
BAŞ KUYRUK
BÜKÜLMESİ
orta barsak
arka barsak
Vitellus kesesinin vücut içine girmesi ve ince, dar
bir kanal olan vitellus kanalıyla dışarıyla ilişki
kurması (omfalomezenterik kanal)
Endoderm’in Özeti
•
•
•
•
•
•
Sindirim kanalı epiteli
Solunum sistemi epiteli
Tiroid, paratiroid, kc ve pankreas parankimi
Tonsilla ve timus stroması
Mesane ve uretra epitelleri
Timpan boşluğu ve Östaki borusu epiteli