PBL Fall 1: Embryologi


Fallbeskrivning

Barn fött med ryggmärgsbråck vid lumbalnivå och har slappa ben.

Rekommenderar för övrigt att varje vecka läsa vad som finns i tentamenssammanfattningen. Den informationen som är där har kommit på äldre tentor eller varit av karaktär som bör kunnas:Tentamenssammanfattning

Studiemål

  • Vad utvecklas mellan v1-v4?
  • Hur bildas hjärnan?
  • Hur förses foster med näring v1-v4?
  • Ursprung för kroppens olika vävander?
  • (Vad finns det för former av spina bifida)
    • Svårighetsgrader
    • Handling, åtgärd
    • Uppkomst
  • Strukturer
    • Benmningar av CNS
    • Orienteringar

 

Studieguiden

  • Grunddragen i nervsystemets utveckling:
    • Från neuralplatta
    • Neuralfåra till neuralrör
    • Hjärnans utveckling från de först 3 sedan 5 hjärnblåsorna
    • Perifera nervsystemets utveckling från neurallisten
  • Neuralrörets uppdelning i segment (neuromerer och rhombomerer).
  • Principerna för bildningen av neuron och glia från stamceller i neuroepitelets ventrikulära zon.
  • Regleringen av axonutväxt med hjälp av matrixbundna molekyler och diffusibla växtreglerande faktorer.
  • Principerna för utvecklingen av nervförbindelser genom
    • Programmerad celldöd (apoptos)
    • Synapsbildning och synapseliminering
    • De neurotrofa faktorernas (neurotrofinernas) roll i reglering av neuronöverlevnad och växt.
  • Den pluripotenta embryonala stamcellens
    • Identitet och egenskaper,
    • Multipotenta stamcellers förekomst och funktion i den vuxna individen.
  • Principerna för den aktivitetsberoende regleringen av nervförbindelserna i hjärnan
    • Exemplifierad dels av de förändringar som ses i synbarken vid monoculär deprivering (ett öga övertäckt)
    • Dels av de förändringar som ses i sensoriska cortex efter t.ex. amputation.

 

Tentafrågor

  • En viktig fas i det tidiga embryots utveckling är när de 3 groddbladen utvecklas. Vad kallas denna process?
  • Neurulation är den process då bl.a. det centrala nervsystemet anläggs hos embryot. Vilken struktur inducerar bildningen av neuralplattan och från vilket groddblad härstammar denna struktur?
  • När neurulationen fortskrider kommer neuralrörets anteriora del att ge upphov till hjärnan. Vad heter de primära hjärnblåsorna som bildas? Ange även dess anteriora-posteriora placering. Visa med en schematisk skiss.
  • Vilken struktur ger upphov till det perifera nervsystemet och från vilket groddblad härstammar denna struktur?
  • Ur vilket groddblad bildas nervsystemet respektive huden?
  • Neuralröret (eller nervröret) bildas i vilken process?
  • Spina bifida är en defekt som uppstår under utvecklingen. Beskriv kort hur detta tillstånd kan uppkomma.

 

Sammanfattning

Översikt

Vecka Händelse
v.0
  • Ovulation - Ägglossning
  • Capacitation - Nedbrytning av äggets skydd
  • Fertalization - Spermier befruktar ägget
v.1
  • Cleavage - Öka från 1 till 8 celler snabbt
  • Zona Hatching - Ta bort Zona Pellucida
  • Implantation - Påbörja fästandet i Endometrium
v.2
  • Implantation - Fortsättning- 
  • Placentation - Börjar bildandet av placentan
v.3 + v.4
  • Gastrulation - Vecka de tre lagren 
  • Embryonical folding - Veckande till fosterts form
  • Neurulation - Skapandet av nervsystemet

 

(https://en.wikipedia.org/wiki/Human_embryogenesis)

 

Hormoner

Hormoner spelar en viktig roll genom hela processen av graviditet och den ökade mängden progesteron och östrogen är en förutsättning för att ägget och spermie ska finna varandra och binda till endometrium. Innan placentan är fullt på plats är det viktigt att den producera beta-hCG som får corpus luteum (gulekrop) att producerar dessa hormonerm åt den. Detta är en temporär endokrin del som blir kvar i äggblåsan efter ägget har släppts. beta-hCG produceras av syncytiotrophoblast.

När placentan är på plats och själv kan producera så tar den över denna funktion och mängden beta-HCG sjunker. Fram till och med att "vattnet går" kommer det att produceras. Där tar det sedan tvärstopp och kontraktionerna börjar komma! Detta som en konsekvens av hormonstoppet. Det är beta-HCG man mäter vid graviditetstest.

 

 

 

 

Vecka 0 - Gameter och befruktning

Befruktning och Capacitaiton

Det hela börjar med att ett ägg produceras och frigörs vid ägglossningen, detta kallas sekundärt oocyte. Detta ägg börjar vandra längs med äggledaren och måste träffa på spermier som tränger igenom för att befrukta. Ägget är omslutet av två lager för att skydda och ge näring.

  • Zona Pellucida
    • Är lagret närmast den sekundära oocyten och består av ett lager glycoproteiner.
  • Corona Radiata
    • Består av follikelceller som omsluter hela Zona Pellucida och oocyten.

Dessa två lager måste spermierna som hitta fram ta sig igenom via vad som kallas Capacitation. De börjar med att leta sig fram till oocyten genom kemotaxi och piskande med sin svans och kvinnans muskelkontraktioner. Flesta av spermierna dör pga omgivningen (lågt pH) och att de är defekta. Det krävs sedan att ett flertal kommer fram för att kunna befrukta ägget. Detta eftersom spermierna måste ta sig igenom skydden genom att använda medtagna enzymer som bryter ner dess vägg.

 
 Det är genom att binda mot enzymer ZP3 som spermien kommer nära mot membranet av ägget. Spermiens huvud innehåller acrosomer som innehåller enzymer för att bryta ner dessa två skydd (Zone pellucida och Corona radiata). Acrosomerna innehåller två olika enzymer som då matchar mot de olika lagren för att bryta ner dem:
  • Zona Pelladucia - Acrosin
  • Corona Radiata - Hyaluronidas

När första spermient sedan har kommit igenom ägget så startar flera reaktioner. Ca2+ joner utsöndras från ER och skapar en reaktioner som depolariserar membranet på oocyten. Denna reaktioner leder till två distankta konsekvenser som båda ska hindra polyspermy (att flera spermier befruktar samma ägg)

  • Fast reaction - Depolarisation av membranet gör att spermier inte längre kan binda
  • Slow reaction - Inaktivering av ZP3 enzymet som lockar till sig spermier genom ett ZIP enyzym släpps ut från granula i ägget.

När en spermie har funnit sin väg in i oozyten så kommer deras två pre-nucleus att slås ihop och bilda cellkärnan för den första cellen: Zygote. Det är även nu som det första skyddet försvinner, Corona Radiata, Zona Pelladucia ligger kvar ett tag till. 

 

Vecka 1 - Cleavage och Implantation

Det försat som händer efter befruktningen är sedan att cellen börjar dela sig, fort. Detta sker så fort att storleken inte ändrar sig utan att det bara blir fler celler, så kallad Compactation. Detta kan ske genom att ägget från börjat hade mycket byggstenar för att möjiggöra detta. Denna snabba delning kallas Cleavage och tar cellen från 1 till 8. 

När cellen har delat sig några gånger kommer den upp till:

  • Morula (16 celler) efter ca 4 dagar.
  • Blastocyst (32 celler) efter ca 5 dagar

Dag 6 sker Zona Hatching som betyder att Zona Pelladucida försvinner och som skyddande omslutning finns istället Trophoblast. Inne i denna massa har vi då Inner Cell Mass (ICM). Som då är en klump av celler i ena sidan, och sedan ett tomrum.

 

 

Under denna veckans sista dag påörjas även processen för själva Implantation. Detta innebär att Blastocysten letar sig till ett område i Endometrium (hinnan i livmoder) som är upplukrad av hormonerna och därmed kan ge fäste. Denna process fortsätter sedan under vecka två.

 

Vecka 2 - Implantation och Placentation

Under denna vecakn sker huvudsakligen två saker och det är dels att blastocysten ska bädda ner sig och gå in i endometrium och sedan fortsätta bygga upp placentan därifrån. En stor andel anledning till missfall uppstår här när embryot ska hitta en plats att fästa mot endometrium.

(https://en.wikipedia.org/wiki/Blastocyst)
 

Inne i själva embryot har det nu även uppstått en del man kallar för Inner Cell Mass (ICM) detta eftersom massan av cellerna samlar sig vid en pool i embryot. Denna ICM kommer att positionera sig ner mot endometrium eftersom det är där den kan få t.ex. näring och syre vid denna tidpunkten. Utrymmet som bildas mellan ICM och trophoblast (skalet) kallas för blastocoele.

Själv embryot består vi denna tidpunkt av ICM och sedan ett skal som nu kallas trophoblast, samt en del som kommer att bryta sig ner i vävnaden för att bilda placentan; syncytiotrophoblast. Under tiden detta sker kommer endometrium att reparera sig och omsluta hela embryot, som nu kommer vara inbäddad. 

Nu har vi alltså två samtida processer som håller på att drivas. Dels själva Placetation som ska bilda placentan och dels inne i embryot börjar ICM att förändra sig. 

Inne i embryot börjar ICM att delas upp i två delar; Epiblast (nedre del mot placentan) och övre del som blir Hypoblast. Epiblasten kommer bilda Amnion medan då Hypoblasten kommer att bilda Umbilical Vesicle (Yolksack / gulsäck). Dåda består av ett rum innanför sig och expandera ut i embryot. Det är nu, mellan där dessa två ytor möts, som vi hittar Bilaminar Disc (embryotic disc). Yolk Sack bidrar med näring till embryot vid detta stadium. Rummen innanför Hypoblast kallas Chorionic cavity och innanför Epiblast för Aminonic cavity.

Nedbrytningen av endometrium är i full gång och syncytiotrophoblasten arbetar sig neråt och ju mer den bryter den ju mer går blodet och vävnaden ihop med embryot. Det är till detta som Chorion och Chorion Villi koppla till embryot och får till ett kretslopp mot placentan för att förse med allt som behövs (mer om vad placentan gör sen).

(https://en.wikipedia.org/wiki/Chorion)

 

 

Placentans uppgift och struktur

 

Mot slutet av vecka 2 kommer delar av epiblasten (aminon) att förändras för att förbereda veckning. Det är här embryot bestämmer vilken del som kommer vara vänster eller höger. Denna strimma vandrar från caudalt till cranialt. Vid den primitiva strimman har man sedan primitive node som bestämmer var huvudet (cranialt) och ben/svans (caudalt) via den primitiva strimman (primitive streak). Detta sker från riktigt där primitive streak vandrat, svans till huvud. Nuraltuben bildar sedan även PNS där den sträcker sig ut genom kotorna ut till musklerna.

Själva förtjockningen Buccopharyngeal membran kommer att bilda mun och pharnyx

 

 

Vecka 3 och 4 - Embryonical foldning och Neurulation

I mesodermet som har bildat kommer det lateralt ut från neuralröret eller noto-chord. att bildas segment som kallas Somiter dessa bidrar sedan till att bilda nedan listade segment. Vissa av somiterna kommer att försvinna under utvecklingen.

  • Bröstrygg
  • Ländrygg
  • Revben
  • osv

 Med början i halsregionen diferentierar sig somiterna till tre segment sen:

  • Sclerotomer - Kotor i ryggraden och delar av skallen
  • Myotomer - Skelettmuskelerna
  • Dermatomer - Dermis på hudens dorsala delar 

 

 

 

Under vecka 3 och 4 fortsätter själva bildandet av placentan samtidigt som invagination sker. Invagination är när ectoderm går in i mesoderm och bildar det omslutande runt hela embryot. Detta är själv början på Gastrulationen som är den embryonala väckningen som sker och bildar den kropp som vi sedan är vana att se med form mot ett foster.

Det är utifrån denna veckning och på grund av hur de olika lagren (Ectoderm, Mesoderm och Endoderm) veckas in i varandra som våra olika organ i kroppen härstammar.

  • Ectoderm - CNS/PNS och Yttre lagre av huden 
  • Mesoderm - Muskler, skelett, hjärta
  • Endoderm - Mag/tarm-kanal, lungor

 

 

 

Neurulation är den process utifrån neurala plattan till neurala tuben. Det är sedan från denna som vi bildar våra CNS delar.

 

 

Från neuralröret utvecklas olika blåsor som då bildar de primära hjärn vesiclarna (namnen på höger sidan), sedan fortsätta utvecklar till sekundära (namnen på vänster sida), som syns på bilden nedan. Dessa utvecklas sedan vidare och bildar våra delar i hjärnan. Dessa utvecklar slutligen till delar i hjärnan enligt tabell nedan. Alla har "cephalon" i slutet.

 

  • Telencephalon - Storhjärnan (Cereberum), Cortex
  • Diencephalon - Talamus, Hypotalamus, Retina
  • Mesencephalon - Mitthjärnan, Basala ganglierna
  • Metencephalon - PONS, lillhjärnan (cerebellum)
  • Myelencephalon - Medula omblongata (förlängda märgen)
  • Spinal cord - Ryggmärgen

 

 

Fallet, Spina Bifida och Anencephaly

Spina bifida är när neuralröret inte stängs ordentligt på den caudala sidan och Anencephaly är istället när neuralröret inte sluter ordentligt på den craniala sidan. Överlevnade för Spina bifida är god däremot för Anencephaly gäller det timmar eller dagar efter födsel då hjärnans övre del (cortex) inte blivit utvecklad och hjärnan är oskyddad.
 
Versionen av Spina Bifida som vårt fall hade fått var av den allvarligare graden där oskyddad ryggmärg låg på utsidan av kroppen. Operation skulle behövas och risken är att man blir förlamad från stället och ner, beroende på om där var nerver som gick ut i utbuktningen. 
 
 
 

 

 Övrigt

CNS-utveckling och möjliga problem

 Övergripande video om embryots utveckling, lite längre.

 

Flödesöversikt

översikt över de namn och ändringar som uppstår för strukturer under embryots utveckling