Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva

Esitys aiheesta: "Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva"— Esityksen transkriptio:

1 Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva
elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksesta epiteeli  ektodermi epiteeli  endodermi mesenkyymi  mesodermi ektodermaalinen epiteeli  ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset ym.) endodermaalinen epiteeli  ’sisäelimet’ (maksa, haima, munuaiset, keuhkot, ym.) kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, plakodista 1

2 kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi?
kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen paikkaan alkiossa kanan alkio: höyhen jalan epiteeli siiven mesenkyymi suomut ihon epiteeli jalan mesenkyymi 2

3 ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi  hammas
nisäkkään alkio: ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi  hammas hammasepiteeli + ihon mesenkyymi  karva siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan  epiteelin muutos signaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteista 3

4 Nisäkkään hampaan kehitys
Hermostopienasta syntynyt mesenkyymi vuorovaikuttaa leuan epiteelin kanssa  erilaistuminen Eri kasvutekijöiden ilmentyminen 14-vuorokautisen hiiren sikiön alaposkihampaassa. Kiillesilmu (ei solujakautumisia brdU, erittää useaa kasvutekijää (FGF4, SHH, BMP2). 3D-rekonstruktio mikroskooppileike 4

5 FGF4 = Fibroblast Growth Factor 4 BMP2 = Bone Morphogenetic Protein 2
SHH = Sonic Hedgehog 5

6 Nisäkkään karvan kehitys artikkeli PLoS Biology –sarjassa (Rendl et al
Nisäkkään karvan kehitys artikkeli PLoS Biology –sarjassa (Rendl et al. PLoS Biology 2005) indusoi pluripotenttien epiteelisolujen erilaistumisen 6

7 Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri solutyypissä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti) perusgeenit spesifiset geenit 7

8 Microarray-tekniikka
Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geeniekspression mittaus: Eristetään mRNA Käännetään cDNA:ksi Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden DNA:han Kytksetään hybridisaatioon värireaktio Värin voimakkuus kertoo ekspressiotason Nyt myös suoraan mRNA:n ”deep sequencing”  expressiopofiili suoraan lähetti-RNA:n sekevenssoinnilla 8

9 Karvan kasvun geneettinen ’backbone’ ja ’signaturen’ genominen organisaatio
geenin funktio 9

10 Genominen analyysi geeneittäin, ”gene ontology”
Solun toiminta 10

11 Nefronektiini ohjaa sileitä lihassoluja kiinnittymään karvatuppeen
Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011) Nefronektiini ohjaa sileitä lihassoluja kiinnittymään karvatuppeen 11

12 cortex dermis (verinahka) hikirauhanen karvanysty 12

13 Etu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitys Sammakko
hedelmöitys  kortikaalirotaatio  harmaa puolikuu jo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteen 13

14 alkusuun ylähuulen muodostumiskohta
huom: subkortikaalinen sytoplasma kääntyy  animaalisen navan ja veg. navan sytoplasman kosketuspinta 14

15 ETU 30° ALA YLÄ TAKA 15

16 Harmaan puolikuun merkitys
tsygootti 1 solujako ’vatsakappale’ 16

17 17

18 Alkusuun yläpuolisen kudoksen siirto  toinen etu-taka-akseli
Nieuwkoop-keskus: endodermi, indusoi ylähuulen muodostamaan mesodermia  chorda  etu-taka-akseli Spemann: alkusuun ylähuuli = ’organisoija’ 18

19 Beta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskus
D 19

20 Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin organisaattorissa
dorsalisaatio (ylä/ala) goosecoid mRNA-injektio veg. alueelle  toinen akseli 20

21 Etu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuilla
ylä-ala-akselin määrää pH ph 6.5 ph 9.5 Na+ H2O - + pH:n tai potentiaalieron kääntäminen kääntää myös akselin 25 mV 21

22 Lintujen AP-akseli (Anterior/Posterior = etu-taka) gravitaatio
ruskuaisen tiheyserot ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa  posteriorinen pää  radiaalinen symmetria  bilateraalinen symmetria 22

23 Hautomakone + automaattinen munien kääntö
23

24 alkiolevyn (radiaalisen) jako neljään  neljä alkiota
posterior marginal zone (PMZ) vastaa sammakon Nieuwkoop-keskusta 24

25 Hensenin silmulla jo polariteetti
25

26 mm. sydän, perna, aortta, maksa, epäsymmetrisesti
Vasen/oikea? mm. sydän, perna, aortta, maksa, epäsymmetrisesti kaikilla selkärankaisilla 2 tärkeää proteiinia nodal - liukoinen parakriininen tekijä Pitx2 -transkriptiotekijä 26

27 AP-akseli nisäkkäillä 2 signaalikeskusta
node eli solmuke (= ’Hensenin silmu’) viskeraalisen endodermin etuosa node  ’ruumis’ endodermin etuosa + node  etuaivot geeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoria chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksois-knock-out  alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon rakenteita hyönteisillä kaikki on toisin* väliotsakkeeseen: The Segmentation Genes asti 27