Gastrulation und Primitivstreifen

Die Gastrulation ist der Prozess, der die drei Keimblätter und die Körperachsen etabliert, und bei Amnioten – einschließlich des Menschen – ist sie um eine vorübergehende Mittellinienstruktur, den Primitivstreifen, organisiert. Zellen des Epiblasten bewegen sich auf den Streifen zu und durch ihn hindurch, ändern Form und Verhalten und wandern nach innen, um Endoderm und Mesoderm zu bilden, während die zurückbleibenden Zellen zum Ektoderm werden.

Definition

Der Primitivstreifen ist eine vorübergehende Furche, die sich im Epiblasten zu Beginn der Amnioten-Gastrulation bildet und den Ort markiert, an dem Epiblastenzellen eindringen, um Mesoderm und Endoderm zu bilden; die Gastrulation durch den Streifen wandelt den bilaminaren Embryo in eine trilaminare Keimscheibe mit definierten Achsen um.

Scope

Dieses Thema behandelt, wie sich der Primitivstreifen bildet, wie Epiblastenzellen durch ihn eindringen, um die drei Keimblätter zu erzeugen, die Rolle des Primitivknotens als Amnioten-Organisator und die Etablierung der Körperachsen während dieser Periode. Es handelt sich um eine Referenzdarstellung der normalen Entwicklungsanatomie, nicht um eine klinische Leitlinie.

Core questions

• Wie und wo bildet sich der Primitivstreifen im Epiblasten?
• Wie dringen Epiblastenzellen durch den Streifen ein, um Mesoderm und Endoderm zu bilden?
• Welche Rolle spielt der Primitivknoten als Amnioten-Organisator?
• Wie werden die Körperachsen während der Gastrulation definiert?

Key concepts

• Primitivstreifen und Primitivrinne
• Primitivknoten (Hensen-Knoten)
• Epiblast und Hypoblast
• Epithelial-mesenchymale Transition (Ingression)
• Trilaminare Keimscheibe
• Etablierung der Anterior-Posterior-Achse
• Zellinterkalation und konvergente Extension

Key theories

Organisator-Konzept

Ein lokalisiertes Signalzentrum – der Primitivknoten bei Amnioten, homolog zum Spemann-Mangold-Organisator – induziert und mustert angrenzendes Gewebe und etabliert die embryonale Achse.

Mechanisms

Bei Amnioten erscheint der Primitivstreifen als eine Mittellinienverdickung und -furche im Epiblasten am prospektiven kaudalen Ende des Embryos, wodurch die Anterior-Posterior-Achse definiert wird. Epiblastenzellen wandern auf den Streifen zu, verlieren ihre epithelialen Zellverbindungen in einer epithelial-mesenchymalen Transition und dringen durch ihn in das Innere ein. Die ersten eindringenden Zellen verdrängen den Hypoblasten, um das definitive Endoderm zu bilden; spätere Zellen breiten sich zwischen Epiblast und Endoderm aus, um das intraembryonale Mesoderm zu bilden; die an der Oberfläche verbleibenden Epiblastenzellen werden zum Ektoderm. Der Primitivknoten am kranialen Ende des Streifens fungiert als Organisator, der axiale Mittellinienstrukturen hervorbringt und Signale aussendet, die die umgebenden Keimblätter mustern. Konvergente-Extensionsbewegungen verengen und verlängern dann die Achse. Diese Bewegungen werden durch konservierte Signalwege koordiniert, einschließlich Nodal, BMP, Wnt und FGF.

Clinical relevance

Das Persistieren oder die abnormale Regression von Primitivstreifengewebe ist mit Mittellinien- und kaudalen Anomalien wie dem Sakrokokzygealteratom und der kaudalen Dysgenesie verbunden, und Störungen der Gastrulation liegen vielen schweren frühen Fehlbildungen zugrunde. Dieser Eintrag beschreibt diese Entwicklungsbeziehungen als Referenz; er ist keine Grundlage für eine individuelle Diagnose oder Behandlung.

Evidence & guidelines

Die hier dargestellten Informationen basieren auf experimenteller Embryologie an Modellorganismen (insbesondere Maus, Huhn, Frosch und Zebrafisch) und Standardlehrbüchern der menschlichen Embryologie, die in entwicklungsbiologischen Übersichten und nicht in klinischen Leitlinien zusammengefasst wurden.

History

Der Primitivstreifen wurde von klassischen Embryologen beschrieben, die das Huhn untersuchten, und die Organisationskraft der Knotenregion wurde in der Reihe von Experimenten demonstriert, die mit Spemann und Mangolds Amphibientransplantation von 1924 begannen. Spätere Schicksalskarten- und genetische Studien, insbesondere an der Maus, klärten, wie Epiblastenzellen sich durch den Streifen bewegen, um die Keimblätter zu bilden, wie von Tam und Behringer und in späteren Übersichten zur Gastrulation zusammengefasst.

Key figures

• Hans Spemann
• Hilde Mangold
• Patrick Tam
• Lilianna Solnica-Krezel

Seminal works

• spemann-mangold-1923
• tam-behringer-1997
• solnica-krezel-2012

Frequently asked questions

Was ist der Primitivstreifen?

Es ist eine vorübergehende Furche, die sich im Epiblasten zu Beginn der Gastrulation bei Amnioten bildet; sie markiert die Körpermittellinie und den Ort, an dem Epiblastenzellen nach innen wandern, um Mesoderm und Endoderm zu bilden.

Wie werden die drei Keimblätter während der Gastrulation gebildet?

Epiblastenzellen dringen durch den Primitivstreifen ein: früh eindringende Zellen bilden das Endoderm, spätere Zellen bilden das Mesoderm, und die an der Oberfläche verbleibenden Zellen werden zum Ektoderm.