Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

25.5: Gastrulation
INHALTSVERZEICHNIS

Your institution must subscribe to JoVE's JoVE Core collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 
Start Free Trial

PROTOKOLLE

25.5: Gastrulation

Die Gastrulation legt die drei primären Gewebe eines Embryos fest: das Ektoderm, das Mesoderm und das Endoderm. Dieser Entwicklungsprozess beruht auf einer Reihe komplizierter Zellbewegungen, die beim Menschen eine flache, bilaminare Scheibe aus zwei Zellblättern zusammengesetzt, in eine dreistufige Struktur transformiert. Im resultierenden Embryo dient das Endoderm als untere Schicht. Direkt darüber gestapelt ist das mittlere Mesoderm und dann das oberste Ektoderm. Entsprechend bilden diese Gewebeschichten unter anderem Bestandteile des Magen-Darm-, Muskel- Skelett -und Nervensystems.

Vergleich der Gastrulation bei verschiedenen Arten

Je nach Art erfolgt die Gastrulation auf unterschiedliche Weise. Zum Beispiel sind frühe Maus-Embryonen einzigartig geformt und erscheinen als Trichter und nicht als flache Scheiben. Die Gastrulation erzeugt also einen kegelförmigen Embryo, der mit einer inneren Ektoderm-Schicht, einem äußeren Endoderm und dem dazwischen liegenden Mesoderm (ähnlich wie die Schichten eines Eisbechers) versehen ist. Aufgrund dieser ausgeprägten morphologischen Besonderheit der Maus untersuchen einige Forscher andere Modelle, wie Kaninchen oder Hühner. So entwickeln sich beide sich als flache Strukturen. Daraus können auch Einblicke in die menschliche Entwicklung gewonnen werden.

Der Primitivstreifen und der Primitivknoten

Eines der morphologischen Hauptmerkmale der Gastrulation bei Vögeln und Säugetieren ist der Primitivstreifen, eine Furche, die in der vertikalen Mitte des Embryos erscheint. Sie wandert durch die Zellen wanert, um das Mesoderm und Endoderm zu etablieren. An der Spitze des Streifens befindet sich eine weitere wichtige Struktur, der so genannte Primitivknoten, der als konische Einbuchtung auftritt. Zellen, die durch den Knoten wandern, tragen nicht nur zur Bildung der Muskeln und des Bindegewebes des Kopfes bei, sondern bilden auch eine vorübergehende mesodermale Struktur, die als Notochord (zukünftiges Rückenmark) bezeichnet wird. Es spielt eine Schlüsselrolle bei der Steuerung der Entwicklung bestimmter Neuronen. Darüber hinaus organisiert der Knoten aufgrund der von ihm erzeugten Signale auch die Entwicklung im Embryo. Zum Beispiel helfen die vom Knoten ausgehenden Chordin-und Noggin-Proteine, das nahe gelegene Ektoderm zur Bildung von Nervengewebe zu dirigieren. Wenn ein Maus-Knoten entfernt und in einen anderen Maus-Embryo verpflanzt wird, kann er teilweise eine zweite neurale Achse mit Neuralfalten erzeugen.

Zellbewegungen und Schicksale abbilden

Da die Gastrulation auf komplizierten Zellbewegungen beruht, um die drei Gewebeschichten zu erzeugen, haben die Forscher eine solche Migration auch verfolgt, indem sie Zellen von Modellorganismen mit Farbstoff injiziert und dann Embryonen gezüchtet haben. Zusammen mit der Zeitraffermikroskopie haben diese Techniken gezeigt, dass beim Huhn die Epiblastenzellen durch kreisförmige Bewegungen in den primitiven Streifen hineingetragen werden. Auch beim Kaninchen wurden ähnliche Muster der Migration nachgewiesen. Diese Techniken wurden auch erweitert, um nicht nur zu untersuchen, wie sich die Zellen während der Gastrulation verschieben, sondern auch um die Gewebetypen zu verfolgen, aus denen sich die markierten Zellen später bilden werden, und um detaillierte Schicksalskarten der frühen Embryonen zu erstellen.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter