Embryologie I - T
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Embryologie I: Allgemeine Entwicklungslehre Fred Sinowatz Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie 11.04.14 Embryologie I Warum soll man Embryologie studieren? Fred Sinowatz Embryologia medicinae fundamentum ? Viele wissenschaftliche und praktische Anwendungen Mikromanipulation von Embryonen Fred Sinowatz 1 Transgene Tiere Klonierung Fred Sinowatz 2 Bio-Pharming Milchdrüse als „Bioreaktor“ Organe für Tranplantationen Fred Sinowatz 3 Fred Sinowatz 4 1 11.04.14 Fehlbildungen Stammzellen Trisomie 21 Fallot Tetralogie Fred Sinowatz 5 Vorlesungsunterlagen Fred Sinowatz 6 Allgemeine Prinzipien der Entwicklung Pränatale Ontogenese Lehrbuch der Embryologie der Haustiere I. Rüsse u. F. Sinowatz 3. Überarbeitete Auflage 2010 Blastogenese Embryonalperiode Fetalperiode Scheitel-Steiß-Länge = SSL Postnatale Ontogenese Fred Sinowatz 7 Fred Sinowatz 8 2 11.04.14 Historischer Hintergrund: Erste Anfänge Historischer Hintergrund: Mittelalter Leonardo da Vinci Aristoteles: 4. Jahrhundert v. Chr. Harvey, 1651 „Kleine Tiere, wie Fliegen und Würmer, entwickeln sich aus Staub und Erde“ Epigenesis Galen, 2. Jahrhundert v. Chr. Erstes Buch über die Entwicklung des Fetus Messung des embryonalen Wachstums Fred Sinowatz 9 Historischer Hintergrund Fred Sinowatz 10 Historischer Hintergrund Epigenese Präformations-Theorie Im Lauf der Entwicklung entstehen immer komplexere Gewebe und Organe. Entwicklung erfolgt durch Wachstum und Differenzierung Mitte des 18. Jahrhunderts: Die Entwicklung erfolgt durch Wachstum von Strukturen, die bereits „präformiert“ in den Keimzellen vorhanden sind C. F. Wolff: Der Embryo besteht zunächst aus einer formlosen Ansammlung von Globuli (Zellen), die sich allmählich zu Organanlagen und später zu Organen entwickeln. Die Theorie entstand aus den ersten mikroskopischen Beobachtungen von Ei- und Samenzellen durch Leeuwenhook, Hartsoeker and Malpighi Fred Sinowatz Blutzirkulation in Embryos und Feten 11 Fred Sinowatz 12 3 11.04.14 Historischer Hintergrund Historischer Hintergrund Ernst Haeckel: “Die Ontogenese ist eine kurze Rekapitulaiton der Phylogenese Karl Ernst von Baer entdeckt die Eizelle beim Hund 1866 Seine Arbeit trug wesentlich zur Entwicklung der Zell-Theorie bei „Gesetz der Embryonenähnlichkeit“ Biogenetisches Grundgesetz Fred Sinowatz 13 Fred Sinowatz Zellzyklus Wachstum Normales Wachstum isometrisch allometrisch Interphase G1-Phase Restriktionspunkt Mitose Trigger Protein S-Phase G2-Phase Zellproliferation Zellvergrößerung Zunahme der Interzellularsubstanz Fred Sinowatz 14 15 Fred Sinowatz 16 4 11.04.14 Zunahme der Interzellularsubstanz Zellvergrößerung ZNS: Purkinje-Zellen, Pyramidenzellen Hypertrophie Amorphe Grundsubstanz: Glykosaminoglykane Faserbildende Proteine: Kollagene, Elastin Fibronektin Wachstumsfaktoren: FGF-1 FGF-2 IZS beeinflußt Proliferation, Form und Differenzierung von Zellen Fred Sinowatz 17 Fred Sinowatz 18 Karzinogenese Pathologisches Wachstum Chromosomale Veränderungen Proto-Onkogene Onkogene c-myc: nukleäres Protein c-ras: GTP bindende Proteine Tumore: autonomes Wachstum Gutartige (benigne) Tumore Bösartige (maligne) Tumore q Karzinome q Sarkome Mamma-Carcinom, Katze Prostata-Carcinom Kennzeichen bösartiger Tumore • Infiltrative Wachstum • Metastasen • Rezidive Fred Sinowatz 19 Fred Sinowatz 20 5 11.04.14 Karzinogenese Zelluläre Mechanismen der Entwicklung Tumorantigene Normalerweise: Konstantes Genom in allen Zellen Onkofetale Antige alpha-Fetoprotein Carcino-embryonales Antigen Chromosomenbänderung, z.B durch Giemsa-Färbung Alpha-Fetoprotein 21 Fred Sinowatz 22 Fred Sinowatz Konstanz des Genoms Chromosome painting Kerntransplantation Zentromere Telomere Fred Sinowatz 23 24 Fred Sinowatz 6 11.04.14 Chimären Chimären: Aggregate genetisch unterschiedlicher Zelltypen Zelldifferenzierung Biochemische Differenzierung Morphologische Differenzierung Aggregations- Chimären Injektions- Chimären Differentielle Genexpression Kontrolle der Genexpression auf dem Niveau der DNS-Transkription Zellgedächtnis Fred Sinowatz 25 Determination Fred Sinowatz 26 Determination Eine Zelle ist dann determiniert, wenn sie eine sich selbst erhaltende Änderung ihrer Eigenschaften durchgemacht hat, Spemann: Transplantationsexperimente mit Molchkeimen die sie und ihre Nachkommen von anderen Zellen des Embryos unterscheidet, und die für diese Nachkommen eine bestimmte Entwicklungsrichtung festlegt. Fred Sinowatz 27 Fred Sinowatz 28 7 11.04.14 Drosophila Homöotische Gene Homöobox-Gene Homöobox: Hochgradig konservierter DNA-Abschnitt (183 bp) Kodiert ein Protein aus 61 Aminosäuren Helix-turn-helix Motiv Transkriptionsfaktor HOM: Drosophila melanogaster Hox: Maus Homeotic genes are conserved within the animal kingdom Fred Sinowatz 29 HOX: Mensch Fred Sinowatz 30 Induktion Homöotische Mutationen Spemann: Urmundlippe ist primärer Induktor Fred Sinowatz 31 Fred Sinowatz 32 8 11.04.14 Induktion Interaktionen von Epithel und Mesenchym Augenentwicklung primärer Induktor sekundärer Induktor tertiärer Induktor Direkter Zellkontakt Wachstumsfaktoren Parakrinie Prospektive Bedeutung Prospektive Potenz Fred Sinowatz 33 Fred Sinowatz 34 Interaktionen von Epithel und Mesenchym Gut untersucht bei der Entwicklung von Hautanhangsorganen Milchdrüse Akzessorische Geschlechtsdrüsen Fred Sinowatz 35 9 Gametogenese Ursprung der Keimzellen Spermatogenese: Bildung der Spermien Oogenese: Bildung der Eizellen Fred Sinowatz 1 Fred Sinowatz Dottersack 2 Hodenparenchym Hoden und Nebenhoden Epiorchium Funiculus spermaticus Tunica albuginea Epididymis (Nebenhoden) Caput Corpus Cauda Testis (Hoden) Septula testis Mediastinum testis Epiorchium Hodenparenchym Hodenläppchen (Lobuli testis) Tubuli seminiferi contorti Fred Sinowatz 3 Fred Sinowatz 4 1 Hodenparenchym Leydig-Zellen Kapillaren Hodeninterstitium Leydig-Zellen: Testosteron Blut- und Lymphgefäße Bindegewebszellen Lymph- gefäße Mitochondrien vom Tubulus-Typ Leydig-Zellen Androgenbildung Tubuläre Mitochondrien Fred Sinowatz 5 Fred Sinowatz Tubuli seminiferi contorti 6 Spermatogenese Bau der Tubuli seminiferi contorti Tubuluswandung: Membrana propria • Spermatozytogenese Stützzellen: Sertoli-Zellen Keimzellen • Meiose Sertoli-Zelle 7 • Spermiogenese Fred Sinowatz 8 2 Meiose (Reifeteilung) Spermatozyten I. Ordnung I. Reifeteilung: Der diploide Chromosomensatz wird auf einen haploiden reduziert Ganze Chromosomen werden getrennt II. Reifeteilung: Wie Mitose. Chromatiden werden getrennt Resultat der Meiose: Rundkernige Spermatiden Fred Sinowatz 9 Fred Sinowatz 10 Meiose Meiose (Reduktionsteilung) Nur bei Bildung der Geschlechtszellen Bildung des haploiden Chromosomensatzes Verläuft in zwei Schritten: 1. Reifeteilung Rekombination des genetischen Materials 2. Reifeteilung Fred Sinowatz 11 Fred Sinowatz 12 3 Spermiogenese Spermiogenese Golgi-Phase Golgi-Phase Kappen-Phase Kappen-Phase Akrosom-Phase Akrosom-Phase Reifungsphase Reifungsphase Fred Sinowatz 13 Spermatiden Fred Sinowatz Fred Sinowatz 14 Spermatiden 15 Fred Sinowatz 16 4 Spermiation Spermien Freisetzung der Spermien aus dem Keimepithel Fred Sinowatz 17 Fred Sinowatz 18 Epididymale Spermienreifung Bau der Spermien Biochemische und strukturelle Veränderungen an den Spermien während der Passage des Ductus epididymidis: Kopf: Kondensierter Zellkern Akrosom: Akrosin Hyaluronidase Schwanz: Spermienhals Mittelstück: Mitochondrien Hauptstück: Faserscheide Endstück: Axonema und Plasmalemm Bewirken die Befruchtungsfähigkeit der Spermien Fred Sinowatz 19 Fred Sinowatz 20 5 Oogenese Meiose beim weibl. Geschlecht: Bildung der Eizellen im Ovar Beginnt schon während der Embryonalentwicklung Fortsetzung erst bei der Follikelaktivierung Vermehrungsperiode vor Geburt abgeschlossen Abschluß der 1. RT bei der Ovulation Arretierung der Meiose in der Prophase (Dictyotän) Abschluß der 2. RT bei der Befruchtung Aus 1 Oozyte I. Ordnung: 1 Eizelle + 3 Polkörperchen Fred Sinowatz 21 Follikulogenese Fred Sinowatz 22 Follikulogenese Primordialfollikel Tertiärfollikel • Oozyte I und flaches Follikelepithel Theca externa: Androgene Primärfollikel Theca interna: Östrogene • Oozyte I und kubische Follikelepithel Sekundärfollikel • Oozyte I • mehrschichtiges Follikelepithel • Zona pellucida: ZP1, ZP2, ZP3 • Theca folliculi Fred Sinowatz 23 Fred Sinowatz 24 6 Primär- und Primordialfollikel Primordialfollikel Primordialfollikel • Oozyte I und flaches Follikelepithel Primärfollikel • Oozyte I und kubische Follikelepithel Fred Sinowatz 25 26 Fred Sinowatz Primärfollikel Sekundärfollikel PrimärFollikel Zona pellucida Zellkern Eizelle Fred Sinowatz 27 Fred Sinowatz 28 7 Tertiärfollikel Tertiärfollikel • Antrum Oozyte I • Cumulus oophorus Spalträume im Follikelepithel: Antrum • Corona radiata um Eizelle Membrana granulosa: Östrogene • Granulosazellen: Theca folliculi Östrogensynthese • Theca interna: zellreich, Androgen • Theca folliculi • Theca externa: faserreich • Theca interna: Androgene • Theca externa Fred Sinowatz Follikelatresie 29 Graaf-Follikel Fred Sinowatz 30 Graaf-Follikel Theca interna Membr. granulosa Corona radiata Eizelle 31 Fred Sinowatz 32 Fred Sinowatz 8 Eizellen aus Stammzellen? Gelbkörper 24 h vor Ovulation: LH-Peak Ovulation Corpus rubrum (Corpus haemorrhagicum) Corpus luteum Oct4-GFP Transgen Corpus luteum periodicum Corpus luteum graviditatum Progesteron Corpus albicans Fred Sinowatz 33 34 Fred Sinowatz 9 Der weibliche Sexualzyklus Der weibliche Sexualzyklus Die sieben Lebensalter des Weibes, Hans Baldung, 1544 Fred Sinowatz Fred Sinowatz Definition: Sexualzyklus Morphologische, hormonelle und biochemische Veränderungen zur – Bereitstellung von Eizellen: ovarieller Zyklus – Vorbereitung der UterusSchleimhaut für Aufnahme und Entwicklung des Konzeptus: uteriner Zyklus Zyklusphasen • • • • Prooestrus Oestrus Metoestrus Dioestrus – Gewährleistung der Paarungswilligkeit Fred Sinowatz Fred Sinowatz 1 Dauer des Zyklus Zeitlicher Ablauf des Zyklus • Beginn mit Geschlechtsreife • Zyklusarten • Maus, Goldhamster: 4-7 Tg • Schf: 17 Tg • Rd, Zg, Pfd: 21 Tg – Polyoestrie • asaisonal (Rd, Schw, Mensch) • saisonal (Schf, Zg, Pfd) – Monoestrie • Msch: 28 Tg (+/-4) • Hd: 6-8 Wochen • Ktz: 15-28 Tg (40-50 Tg) – Anostrie Fred Sinowatz Prooestrus Einsetzen der Verhaltensänderungen bis zum Auftreten der Paarungsbereitschaft Dauer: 2-3 Tg, Hd 9 Tg Ovar: Heranreifen d. Tertiärfollikel Uterus: SH-Ödematisierung Fred Sinowatz Fred Sinowatz Oestrus • Duldung des Deckaktes • Unruhe, erhöhte Erregbarkeit • Dauer: Wdk, Schw: 2 Tg; Pfd 6 Tg, Hd 9 Tg • Wdk: Brunst, Schw: Rausche, Pfd: Rosse Hd: Läufigkeit (Prooestrus + Oestrus), Ktz: Rolligkeit, Raunze Fred Sinowatz 2 Oestrus Oestrus • Eileiter: vermehrte Sekretion • Uterus: Sekretion des Oberflächenepithels Erhöhte Motilität der Muskulatur • Cervix: Öffnung, Brunstschleim • Vagina: Verhornung d. Epithels Ovar: Ovulation Wdk, Schw, Pfd, Hd: spontan Ktz, Frettchen, Kameliden: provoziert Fred Sinowatz Dioestrus Metoestrus • • • • • Fred Sinowatz Abklingen der Brunstsymptome Ovar: Einsprossung v. Kapillaren: C.l. in Anbildung Eileiter , Uterus: max. Sekretion SH d. Genitale: Rückgang d. Ödematisierung gl. Musk.: Abnahme d. Erregbarkeit Fred Sinowatz • Ovar: C.l. in Blüte • Uterus: Sekretion d. prolif. Uterindrüsen (Uterinmilch) • Cervix: Verschluß durch Schleimpfropf • Vagina: Epithel nicht verhornt Fred Sinowatz 3 Dioestrus Ende des Dioestrus: PGF2α: Luteolyse Heranreifen neuer Follikel Fred Sinowatz Proöstrus Fred Sinowatz Rind Brunstsymptome: Unruhe, Muhen, Aufspringen, Heben des Schwanzes, Rötung/Schwellung der Vulva, Brunstschleim Ovulation: 10-12 h nach Ende der Brunst Rektale Untersuchung: Graaf Follikel Fred Sinowatz Östrus Fred Sinowatz 4 Metöstrus Diöstrus Corpus luteum in Blüte Fred Sinowatz Eileiter während der Gravidität Kein Unterschied zwischen ipsi- und kontraleralem Eileiter Fred Sinowatz Fred Sinowatz Eileiter während der Gravidität Isthmus Ampulla Fred Sinowatz 5 Pferd Pferd • Saisonal polyoestrisch • Frühjahr: anovulatorische Zyklen • Brunstsymptome: Schwanzanheben und Zur Seite stellen, Blitzen, Absetzen von kleinen Harnmengen • rektale Untersuchung: Follikel: 3-6 cm Ovulationsgrube • Ovidukt: Selektion der Eizellen • Tageslichtlänge, Fütterung, Haltung, Nähe des Hengstes wichtige Faktoren Fred Sinowatz Der ovarielle Zyklus beim Pferd Hund • Prooestrus + Oestrus = Läufigkeit Prooestrus: • blutiger Ausfluß • Anlockung von Rüden durch Pheromone • keine Deckbereitschaft Fred Sinowatz Fred Sinowatz 6 Hund Hitze, Brunst. Eine Hündin wird im Jahr einmal im Herbst und einmal im Frühjahr läufig. Die Läufigkeit tritt zwischen dem 7. und 10. Lebensmonat zum ersten mal auf und dauert in der Regel 21 Tage. Eine Läufigkeitsblutung kann zwischen dem 3. und 7. Tag festgestellt werden. Ab deren Ende (glasiger bis leicht blutiger Ausfluss) "steht" die Hündin und lässt sich vom Rüden decken. Die Paarungsbereitschaft dauert etwa bis zum 13., maximal 16. Tag nach Einsetzen er Blutung an. Fred Sinowatz Hund Oestrus: • Bernsteinfarbener Ausfluß • Schollen im Vaginalausstrich • Deckbereitschaft • Cave Superfecundatio • EZ 4 Tg, Spermien 11 Tg befruchtungsfähig! Fred Sinowatz „Ovulation-Detector“ 7 Befruchtung (Fertilisation) Befruchtung Vereingung des Kerns einer Eizelle und einer Samenzelle (Karyogamie) Fred Sinowatz Befruchtung Übersicht: • Bedeutung der Befruchtung • Bildung der Zona pellucida und Ovulation • Spermientransport im weiblichen Genitaltrakt • Kapazitation Fred Sinowatz Besamung (Insemination) Eindringen eines Spermiums in die Eizelle Ort: Ampulla des Eileiters innere Besamung äussere Besamung künstliche Besamung • Akrosomreaktion und Zona-Reaktion • Aktivierung der Oozyte • Speziesspezifität der Befruchtung • Assistierte Reproduktion Fred Sinowatz Fred Sinowatz 1 Reifung der Eizelle Reifung der Eizelle Oestrus: Wiederaufnahme der Meiose Ovulation: Beendigung der 1. Reifeteilung Abschnürung des 1. Polkörperchens Fred Sinowatz Biochemische Zusamensetzung der Zona pellucida Fred Sinowatz Begattung • Wdk: < 1 min, vaginal Zona Protein 1 (ZP 1) Zona Protein 1 (ZP 2) • Pfd: mehrere Min., Cervix • Schw: mehrere Min., Uterus • Hd: 5-30 min, Uterus Zona Protein 3 (ZP3) Fred Sinowatz Fred Sinowatz 2 Spermientransport im weiblichen Genitaltrakt Dauer des Spermientransportes Transport v.a. durch Kontraktion der glatten Muskulatur Zilien des Eileiters: +Rheotaxis der Spermien Eigenbeweglichkeit der Spermien: Untergeordnete Rolle Befruchtungsfähigkeit der Spermien: 24 h Rd.: bis 60 h Pfd: bis 144 h Fred Sinowatz Kapazitation • Eliminierung und Modifikation von Faktoren , • die an der Spermienplasmamembran adsorbiert sind. • Ort: weibl. Geschlechtstrakt • induziert durch Glykosaminoglykane aus Follikelflüssigkeit, Ovidukt, • Uterus Fred Sinowatz Akrosomenreaktion Spermien- Zona Bindungsassays • ausgelöst duch Kontakt mit der Zona pellucida Bovine Oozyten und bovine Spermien • Verschmelzung von Plasmamembran und äußerer akrosomaler Membran • Freisetzung von Enzymen (Akrosin, Hydrolasen) Fred Sinowatz Fred Sinowatz 3 Spermienbindung an die Zona pellucida Induktion der Akrosomenreaktion Fred Sinowatz Penetration eines Spermiums Fred Sinowatz Exozytose von kortikaler Granula Zona-Reaktion: Verhinderung von Polyspermie unreife Eizelle Fred Sinowatz reife Eizelle Fred Sinowatz 4 Vorkernbildung Zusammenfassung der Fertilisation Kern der Eizelle: Weibliche Vorkern Spermium: • Degeneration d. Schwanzes: Mitochondrien nur von der Mutter Verschiedene wichtige RNAs vom Spermium • Dekondensation d. Spermienkopfes • Männlicher Vorkern Karyogamie Zygote Fred Sinowatz Fred Sinowatz Künstliche Besamung (KB) Künstliche Besamung (KB) • Instrumentelle Übertragung des Samens auf das weibl. Tier Vorteile: • Zuchtauswahl: Leistungssteigerung • Samengewinnung: künstliche Vagina • Steigerung des Keimzellpotentials eines Ejakulats • Ausschaltung von Genitalinfektionen/Deckseuchen Fred Sinowatz Fred Sinowatz 5 IVP von Rinderembryonen Künstliche Besamung (KB) • Samenaufbereitung: Qualitätskontrolle, Verdünnung (Medien mit Gewinnung der Eierstöcke In vitro Reifung 30-40 Eizellen/400µl Reifungsmedium Gewinnung der Eizellen Suchen und Selektion durch Follikelpunktion der Eizellen Glucose, Lactose, Eidotter) In vitro Kultur (7-8 Tage) • Frischsperma - Denudieren der Tag 1 In vitro Embryonen Befruchtung Samenvorbereitung Auftauen (swim-up) des Samens Gefriersperma Fred Sinowatz Tag 3 Embryonen (5-8 Zeller) Abweichungen bei der Befruchtung Tag 8 Embryonen Fred Sinowatz Kryokonservierung (Blastozystenstadium) oder ET Geburt eines gesunden Kalbes Abweichungen bei der Befruchtung II Rd.: Freemartins, Sexualentwicklung beeinträchtigt Zwillinge: Superfetatio: monozygote (eineiig) gleiches Geschlecht gemeinsame Plazenta Erneute Befruchtung bei bestehender Gravidität Superfecundatio (Überschwängerung) dizygote (zwei-eiig) wie normale Geschwister Parthenogenese Polyspermie Fred Sinowatz Fred Sinowatz 6 Chromosomale Abweichungen Klinfelter Syndrom: XXY Turner Syndrom: XO Fred Sinowatz Chromosomale Abweichungen Down Syndrom: Trisomie 21 Edwards Syndrom Fred Sinowatz 7 11.04.14 Furchungstypen Furchung (cleavage) Abhängig vom Dottergehalt des Eies Serie mitotischer Teilungen, durch die die große Zygote in kleine Blastomeren zerlegt wird Total äqual Total, inäqual (Säugetiere) oligolecithal (Amphibien) mesolecithal Discoidal Superfiziell (Vögel) (Insekten) polylecithal centrolecithal Fred Sinowatz Fred Sinowatz Furchung beim Säugetier Relativ langsam: • ~ 24 h für die 1. Teilung • ~ 10-12 h für jede weitere Teilung • keine Interphase: Mitose – DNA-Synthesephase - Mitose Furchung beim Säugetier II • 1. u. 2. Teilung: Meridional Zona pellucida • 3. Teilung: Äquatorial • asynchrone Teilungen è ungerade Zellzahlen Eintritt in Uterus: mit 8-16 Blastomeren Ende: Morula/frühe Blastozyste Cumulus oophorus Fred Sinowatz Fred Sinowatz 1 11.04.14 Morula Compaction und Bildung der Blastozyste Morula Solider Ball aus Blastomeren - in der Regel 16 bis 64 Blastomeren werden eng aneinander gebunden Die äußeren Blastomeren • werden flach und • bilden Tight Junctions • sezernieren Flüssigkeit • und werden Trophoblast-Zellen Die inneren Blastomeren • bilden „Gap Junctions“ • und werden Embryoblast-Zellen Fred Sinowatz Fred Sinowatz Blastozyste (Säugetier) Blastozyste Morula ê Kompaktierung ê Flüssigkeitsaufnahme, Hohlraumbildung, Zellverlagerung ê Blastozyste Trophoblast (2) Zona pellucida Rind: 7.-8. d Embryoblast Inner cell mass = ICM (3) (Embryoblast) Blastocoel Trophoblast Blastocoel Fred Sinowatz Fred Sinowatz 2 11.04.14 Schlüpfen und Expansion der Blastozyste Monozygote Zwillinge Genetisch identisch (natürlicher Klon) entwickeln sich aus einer einzigen Zygote durch Trennung während verschiedener Entwicklungsstadien: • Furchung • Blastozyste Fred Sinowatz Fred Sinowatz Fehlbildungen bei Zwillingen I Freie, asymetrische Zwillinge Fehlbildungen bei Zwillingen II Pagus-Bildungen Symmetrische Doppelmißbildungen Acardia durch unvollständige Teilung eines Embryos kein bzw. kein funktionsfähiges Herz Versorgung über Kreislauf des normalen Zwillings Anastomosen zwischen den Nabelgefäßen • Extremform: Amorphous globosus • insbesondere beim Rind Abbruch der Entwicklung eines normalen Zwillings à Mumifizierung à Lithopedion Fred Sinowatz jeder Zwilling besitzt vollständige Wirbelsäule Diplopagus („Siamesische Zwillinge“) • Cephalopagus • Thoracopagus • Abdominopagus • Pyopagus Cephalo-thoracopagus Fred Sinowatz 3 11.04.14 Genomische Prägung (Imprinting) Fehlbildungen bei Zwillingen III Duplizitasbildungen Elternspezifische epigenetische Modifikation („Markierung“) von Chromosomenabschnitten mit doppelten kraniale oder kaudale Körperenden bei Säugern vor allem durch DNA-Methylierung à ausschließliche Expression des väterlichen oder mütterlichen Allel eines geprägten Gens Duplicitas parasitica normal entwickelter Zwilling (Autosit) und in Wachstum und Differenzierung zurückgebliebener Fetus (Parasit) Dicephalus, Reh Fred Sinowatz Epigenetische Reprogrammierung I Adäquate epigenetische Modifikationen sind unabdingbare Voraussetzung für eine normale zelluläre Differenzierung insbesondere DNA-Methylierung (Cytosin zu 5-Methylcytosin) à Inaktivierung von Genen Histon-Modifikationen Histonacetylierung à Aktivierung von Genen Methylierung, Phosphorylierung etc. Fred Sinowatz Die normale embryonale - und weitere - Entwicklung erfordert jeweils einen maternal und einen paternal geprägten Chromosomensatz Fred Sinowatz Epigenetische Reprogrammierung II • Aufhebung der keimzellspezifischen epigenetischen Modifikationen der Gameten • Reprogrammierung des diploiden Genoms des Embryos für die somatische Entwicklung des neuen Organismus • Wiedererlangung der Totipotenz somatischer Zellen z. B. Kerntransfer, Stammzellen • Entwicklung zelltyp- und entwicklungsspezifischer epigenetischer Signaturen • Störungen bei der epigenetischen Reprogrammierung sind vermutlich wichtige Ursachen für Embryonenverluste und abnorme Entwicklungen Fred Sinowatz 4 11.04.14 DNA-Demethylierung - de novo Methylierung DNA-Demethylierung/de novo Methylierung II • Schnelle aktive Demethylierung der paternalen Chromosomen • Langsame passive Demethylierung der maternalen Chromosomen (d. h. keine Methylierung bei der DNA Replikation) • de novo DNA-Methylierung à zelltyp- und entwicklungsspezifische Methylierungsmuster • zeitlicher Ablauf speziesabhängig Fred Sinowatz Differenzierungspotenz • Totipotenz = Fähigkeit einer einzigen Zelle, einen kompletten lebensfähigen Organismus zu bilden (bis 4 bzw. 8-Zellstadium) • Pluripotenz Fähigkeit einer Zelle, sich in nahezu alle Zellen (z. B. Abkömmlinge aller drei Keimblätter) differenzieren zu können, z. B. Embryonale Stammzellen • Multipotenz z. B. Hämatopoetische Stammzellen • Unipotenz z. B. Fibroblast Fred Sinowatz Klonen durch Teilung des Embryos Klon = Gruppe genetisch identischer Individuen z. B. monozygote Zwillinge Erzeugung monozygoter Zwillinge/Mehrlinge durch Teilung von • totipotenten Blastomeren • Morulae und Blastozysten (dabei jeweils Anteile von Embryonalknoten und Trophoblast) Fred Sinowatz 5 11.04.14 Klonen durch Kerntransfer Sheep Dolly Royal Museum, Edinburgh, Scotland Klonen durch Kerntransfer • embryo cloning Übertragung von Kernen oder kernhaltigen embryonalen Zellen (Blastomeren) • adult cloning Übertragung von Kernen adulter Zellen/Zellinien in • eine entkernte Oozyte (Metaphase II) durch Einbringung in die Zona pellucida und Elektrofusion • Effizienz? • Gesunde Tiere? Fred Sinowatz Fred Sinowatz Chimären Organismen, die aus Zellpopulationen bestehen, die von zwei oder mehreren Zygoten abstammen Experimentelle Interspezies-Chimären durch Manipulation von Embryonen • Vereinigung von Blastomeren verschiedener Species • in einer Zona pellucida Sheep + Goat = Geep Fred Sinowatz Fred Sinowatz 6 11.04.14 Chimären durch Manipulation von Embryonen Aggregation von • totipotenten Blastomeren Knock-out Mäuse Wichtige Modelle zur Erforschung der Funktion einzelner Gene • Morulae und Blastozysten à in einer Zona pellucida Injektion von • Blastomeren • embryonalen Stammzellen (Maus) à in das Blastocoel à in die Zona pellucida eines Embryos im Blastozystenstadium Fred Sinowatz Präimplantationsdiagnostik (PID) Fred Sinowatz Entnahme einer Blastomere Entnahme • einer Blastomere • eines Polkörperchens mit einer Mikropipette und • DNA-Analyse mittels • DNA-Amplifikation (PCR = Polymerase chain reaction) • Sequenzierung/Genotypisierung Fred Sinowatz Fred Sinowatz 7 11.04.14 Entnahme eines Polkörperchens Transgene Tiere für experimentelle Forschung Fred Sinowatz z. B. durch Mikroinjektion von Genen in den männlichen Vorkern als Bioreaktoren (Gen-Pharming) Produktion humaner Proteine z. B. von Gerinnungsfaktoren 8 Gastrulation Gastrulation bei Säugern "It is not birth, marriage, or death, but gastrulation, which is truly the most important time in your life." Lewis Wolpert (1986) Gesamtheit der morphogenetischen Prozesse zur Bildung der Keimblätter und der Körpergrundgestalt aus der Blastula Ursprünglich Bezeichnung für die Urdarmbildung durch Einstülpung der Blastula Gastrulation des Amphioxus durch Einstülpung der Blastula • • • • • • • • • • Umwandlung des Embryoblasten in die Keimscheibe Bildung des Amnion Bildung des Hypoblasten bzw. des Entoderms Bildung von Primitivstreifen und Mesoderm Bildung der Körperachsen Anlage der Primitivorgane Neurulation Entwicklungen des Mesoderm Bildung des Coeloms Kranio-kaudale und laterale Abfaltung der Keimscheibe und Anlage des Darmes Fred Sinowatz Fred Sinowatz Ausgangspunkt: die Blastozyste Keimblätter Embryoblast (Embryonalknoten) Trophoblast Blastocoel Zona pellucida Keimblätter: flächenhafte Zellverbände • erste Differenzierung des Embryos • Ausgangspunkt für die Entwicklung von Strukturen, Geweben und Organen Ektoderm Mesoderm Entoderm à Zentralnervensystem, Sinnesepithelien, Epidermis àBinde- und Stützgewebe, Muskulatur, Blut-/Lymphgefäße, Blut-, Lymphzellen, Milz, Reproduktionsorgane à Epithelien des Verdauungskanals, Athmungsapparates, von Drüsen, Leber, Pankreas, Harnblase, Hanröhre Keimblatt: deskriptiver Begriff (Kaspar Friedrich Wolff (1733 – 1794) Fred Sinowatz keine histogenetische Spezifität Fred Sinowatz 1 Bildung des Entoderms durch Delamination Bei Säugetieren und Vögeln: • Umwandlung des Embryoblast in Keimscheibe • Hypoblast, entstanden durch Delamination • breitet sich innen entlang des Trophoblasten aus à primitives Entoderm à Archenteron (Ergänzungshöhle, primitiver Darm) der größte Teil wird später Dottersack Entwicklung des Spaltamnion (Schizamnion) beim Menschen Bei Primaten: Embryozyste bleibt erhalten Dach: Amnionepithel Boden: Keimscheibe Fred Sinowatz Fred Sinowatz Entwicklung eines Faltamnion Entwicklung des Faltamnions beim Rind Rauber Deckschicht = Trophoblastanteil über dem Embryoblast Raubtiere: 9 Tage p. ins. Embryoblast wird als einschichtige Keimscheibe in Den Trophoblasten eingegliedert Huftiere Degeneration der Rauber Deckschicht Falten des Trophoblasten schließen sich über dem Embryo im Amnionnabel Fred Sinowatz 11 Tage p. ins. 14 Tage p. ins. 2 Formveränderung der Blastozyste nach dem Schlüpfen Pferd: rund / queroval Vergrößerung auf 6,5 cm Fleischfresser: zitronenförmig Wiederkäuer, Schwein: schlauchförmig Schaf bis 50 cm Schwein bis 1,5 m Bildung des Mesoderm Drittes Keimblatt Mesenchym: embryonales Bindegewebe Fred Sinowatz Fred Sinowatz Primitivbildungen Entstehung der Körperachsen Primitivstreifen Primitivrinne Primitivknoten Proliferationszentren für die Bildung • des Mesoderms • der Chorda dorsalis Entwicklung der Links-Rechts-Asymmetrie Anlage asymmetrischer Organe (Herz etc.): • Unilaterale Expression von Genen bzw. Proteinen im Primitivknoten z. B. • Sonic hedgehog SHH (li) • NODAL (li) • LEFTY (left-right determination factor) (li) • Snai1 (re) • FGF8 (re) • Zilienbewegung im Primitivknoten • Kartagener Syndrom mit Situs inversus bei kongenitalem Defekt der Zilienbeweglichkeit Chordafortsatz à hinterer Teil der Chorda Prächordalplatte à vorderer Teil der Chorda Fred Sinowatz Fred Sinowatz 3 Chorda dorsalis Anlage der Primitivorgane • Chorda dorsalis Medianer mesodermaler Zellstrang • Neuralrohr • primitives Stützgerüst • paraxiales Mesoderm (Somiten) • induziert im Ektoderm die Anlage des Zentralnervensystems • laterales Mesoderm (Seitenplatten) • Überrest: Nucleus pulposus • intermediäres Mesoderm • primitives Darmrohr Fred Sinowatz Fred Sinowatz Neurulation Differenzierungen des Neuralrohrs Neuralplatte à Neuralrinne à Neuralfalten à Neuralrohr Kranialer Abschnitt à Gehirnanlage Kaudal: Medullarrohr à Rückenmark Neuralleisten à • • • • Spinalganglien, vegetative Ganglien Ganglien Hirnnerven V, VII, IX, X Schwann Zellen, Pigmentzellen, Zellen des Nebennierenmarks Ohrplakoden Linsenplakoden Nasenplakoden Fred Sinowatz Fred Sinowatz 4 Entwicklungen des Mesoderm Paraxiales Mesoderm (Mesoblast der Paraxiales Mesoderm Somiten (Urwirbel) nach Auflösung des Myocoel Stammzone) ventromediale Wand à Sklerotom à Achsenskelett Laterales Mesoderm (Mesoblast der Seitenzone) dorsolaterale Wand: à Dermatom à Dermis/Subcutis Intermediäres Mesoderm dorsale Urwirbelkante: à Myotom à Skelettmuskulatur Fred Sinowatz Fred Sinowatz Laterales Mesoderm bleibt unsegmentiert Spaltenbildung und Bildung des Coelom kranialer Anteil à Perikardhöhle Kaudaler Anteil à Pleura und Peritonealhöhle Parietales Mesoderm (Somatopleura) à Bindegewebe, Muskulatur, vordere und seitliche Rumpfwand, Rippen Viszerales Mesoderm (Splanchnopleura) à Wand des Verdauungsrohres Intermediäres Mesoderm Zervikal- und obere Thorakalregion: Nephrotome Kaudal: Nephrogener Strang (unsegmentiert) à Entwicklung der Harnorgane: • Vorniere (Pronephros) • Urniere (Mesonephros) • Nachniere (Metanephros) à Mesenchym von Dottersack, Allantois Fred Sinowatz Fred Sinowatz 5 Darmbildung Differenzierungen des Entoderms • Hypoblast, entstanden durch Delamination Longitudinale und transversale Abfaltung des Embryos führt • wächst entlang des Trophoblasten à primitives Entoderm zur Umwandlung der ovalen Keimscheibe in einen gebogenen • kleidet den Dottersack aus zylindrischen Embryonalkörper Primitiver Darm: à Darmanlage • Vorderdarm (Proenteron) à Ductus omphaloentericus • Mitteldarm (Mesenteron) (über Ductus omphaloentericus Verbindung mit Dottersack) • Enddarm (Metenteron) • Mundbucht, Rachenmembran • Afterbucht, Kloakenmembran • dorsales Gekröse • ventrales Gekröse à Sekundär: Allantoisbildung (Divertikel aus der Kloake) Fred Sinowatz Fred Sinowatz 6 Implantation Implantation Schlüpfen der Blastozyste Elongation Zentral Exzentrisch Interstitiell Nidation Fred Sinowatz Implantation Kontaktaufnahme zwischen Konzeptus und Muttertiere (Rd. Tg 19) Fred Sinowatz Fruchthüllen Evolution: Extraembryonale Fruchthüllen Voraussetzung für eine Entwicklung außerhalb des Wassers Außen: Schale Innen: Extraembryonale Membranen Vorkontaktstadium Appositionsstadium Adhäsionsstadium Fred Sinowatz Fred Sinowatz 1 Plazenta Dottersack Fruchthüllen hämopoietisches Organ • Dottersack • Gefäß- und Blutbildung • Amnion • Dottersack-Kreislauf • Chorion • Dottersack-Plazenta • Allantois Fred Sinowatz Fred Sinowatz Amniogenese: Faltamnion Amnion Innerste Fruchthülle • Faltamnion • Spaltamnion (Mensch) • Amnionflüssigkeit • Mekonium Amnionfalten aus Ektoderm und parietalem Mesoderm Inneres Blatt umgibt Amnionhöhle Amnionflüssigkeit: Wasserkissen Äußeres Blatt: Amniochorion Fred Sinowatz Fred Sinowatz 2 Chorion I Amnionbildung entwickelt sich aus dem Trophoblasten Spalt amion vermittelt Kontakt: Embryo-Mutter • Ernährung • Gasaustausch • immunologische Schranke Faltamnion Fred Sinowatz Chorion II Anordnung der Chorionzotten tierartlich unterschiedlich Fred Sinowatz Placenta epitheliochorialis und Placenta syndesmochorialis Unterschiedliche Anzahl von Schichten • Placenta epitheliochorialis • Placenta syndesmochorialis • Placenta endotheliochorialis • Placenta haemochorialis Chorionepithel bleibt immer erhalten!!! Fred Sinowatz Fred Sinowatz 3 Allantois Allantois entodermales Divertikel aus der Kloake • fetale Harnblase Die in die Chorionzotten eingewachsenen Kapillaren vereinigen sich zu den Nabelgefäßen • vaskularisiert das Chorion:Allantochorion Nabelvenen (Vv. umbilicales): Sinus venosus • Mit Amnion: Allantoammnion Nabelarterien (Aa. umbilicales) führen Blut zum Allantochorion zurück Fred Sinowatz Fred Sinowatz Schwein, Frühentwicklung Schwein, Frühentwicklung Frühgravidität Erkennung der Gravididät durch das Muttertier: Tag 12 • 2-Zellstadium: 20h p.o Elongationsstadium: ab Tag 12 • 4-Zellstadium: 48h p.o Eileitertransport: 72h Morulastadium: 5. Tag Vom 14. Bis 17 Tag: Konzeptus wächst von 10 auf 140 cm Schlüpfen der Blastozyste: 7. Tag Intrauterine Überwanderung Keimblattbildung: 8.-9. Tage Steroidhormonproduktion des Konzeptus Fred Sinowatz Fred Sinowatz 4 Intra-uterine Überwanderung Implantation und Amnionbildung Implantation • ab 12. Tag • nur in den Uterinhörnern • Amnion und Allantois werden ausgebildet • 30 bis 45% pränatale Mortilität Fred Sinowatz Placenta diffusa incompleta Fred Sinowatz Fred Sinowatz Plazenta Schwein Placenta diffusa incompleta Placenta epitheliochorialis Areolae Fred Sinowatz 5 Placenta diffusa incompleta, Areolae Fred Sinowatz Placenta epitheliochorialis Fred Sinowatz Schwein, Extraembryonale Hüllen Fred Sinowatz Placenta epitheliochorialis Fred Sinowatz 6 Placenta epitheliochorialis, Tag 30 Placenta epitheliochorialis, Tag 60 Fred Sinowatz Fred Sinowatz Areolae Nabelstrang Nabelstrang: 25 cm lang 2 Arterien (Aa. umbilicales) 1 Vene (Vena umbilicalis) Histiotrophe Uterindrüsen Fred Sinowatz Fred Sinowatz 7 Embryonale Frühentwicklung, Pferd Stadium der Dottersackplazenta Befruchtete Eizelle und Morula: 6 Tage im Eileiter Tag 10 bis 14. Woche Frühgravidität und Implantation • Stadium der frei im Uterus schwimmenden Blastozyste (d 6- d 15) • Nabelblasenfeld • Auswachsen der Allantois ab d. 18 • Schlupf aus Zona: d 8 • bis zum 15. Tag: Embryo frei beweglich • Expansion: von d 8 bis d 12: Wachstum von 2 mm auf 6.5 cm • Produktion von Östrogen, Progesteron und Uteroferrin Fred Sinowatz Fred Sinowatz Stadium der Dottersackplazenta. d10-14. Woche Stadium der Endometriumkrater Allantois Tag 36 bis Tag 120 Amnion Ringförmige Zone: Choriongürtel • Schleimhautkrater Dottersack • PMSG: pregnant mare serum gonadotropine Sinus terminalis Plazenta, Pferd, 5 Wochen Fred Sinowatz • bleiben bis etwa Tag 100 Fred Sinowatz 8 Endometriumkrater Placenta diffusa completa Plazentation Verbindung des Allantochorions mit Endometrium Vom 4. Monat bis zur Geburt Plazenta diffusa completa • entwickelt sich während der ersten 10 Wochen • vollständig ausgebildet in der 14. Woche • Zottenbüschel: Mikrokotyledonen Placenta epitheliochorialis Fred Sinowatz Plazenta diffusa completa Fred Sinowatz Epitheliochoriale Plazenta Der Pferdefetus ist von zwei verschiedenen Fruchthüllen vollständig umgeben • Amnion • Allantois Fred Sinowatz Fred Sinowatz 9 Nabelschnur Mikrokotyledonen 50 bis 100 cm lang Allantochorion Fetale Vene • Nabelgefäße • Urachus • Dottersackstiel Uterindrüsen Materne Arterie Graviditätsdauer: 336 d Zwilling < 1% Fred Sinowatz Amnion- und Allantoisflüssigkeit Fred Sinowatz Fruchthüllen bei der Geburt Allantois: 8-15 Liter, wäßrig, gelb Amnion: 3-5 Liter, schleimig, trüb Fred Sinowatz Fred Sinowatz 10 Allantois und Dottersack Fred Sinowatz 11 Sinowatz, Munich Stadien der intrauterinen Entwicklung beim Pferd Plazentation des Pferdes Graviditätsdauer 336 Tage (Esel: 360 Tage) Tag 6 – 15: frei im Uterus schwimmende Blastozyste Tag 10 – >100 Dottersackplazenta Tag 36/40 – Tag 120 Endometriumkrater Tag 120 – Geburt Placenta diffusa completa: Verbindung Allantochorion – Endometrium: - Mikrokotyledonen - Placenta epitheliochorialis F. Sinowatz F. Sinowatz Beginn der Entwicklung beim Pferd Frühe Entwicklung beim Pferd, 2./3.Woche Tag 1 – 6 Tag 8 – 20 Entwicklung der Zygote zur Morula im Eileiter kompaktierte Morula produziert PGE2 unbefruchtete Eizellen verbleiben im Eileiter Tag 6 – 15 Blastozyste schwimmt frei im Uterus Tag 6 Beginn Bildung einer Glykoprotein-Kapsel innerhalb der Zona pellucida Tag 8 Schlüpfen der Blastozyste aus der Zona pellucida F. Sinowatz Expansion der Blastozyste von 2 mm auf 6.5 cm Produktion v. Östrogenen Progesteron, Uteroferrin Tag 14 – 16 maternale Erkennung bis Tag 14/15 Embryo frei beweglich Tag 16/17 Fixierung des Embryo Tag 18 Dottersackgefäße sichtbar Allantois wächst aus Tag 21 Glykoproteinkapsel löst sich auf Tag 14, Ø ~ 16 mm F. Sinowatz 1 Sinowatz, Munich Stadium der Dottersackplazenta, ~ d 10 - 100 Ausbildung des Choriongürtels, d 25 – d 36 Ernährung des Keimes über den Dottersack bis zur vollständigen Ausbildung der allantochorialen Plazenta Allantois Chorion Amnion Dottersack Sinus terminalis Nabelblasenfeld d 35, SSL ~ 18 mm d 25, SSL ~ 9 mm d 35, SSL ~ 18 mm F. Sinowatz F. Sinowatz Stadium der Endometriumkrater, d 36 – d 120 Endometriumkrater Tag 36 – 40 • Ablösung des Choriongürtels à Invasion der Choriongürtelzellen ins Endometrium à Endometriumkrater à Bildung von eCG/PMSG (bis ~ Tag 120 nachweisbar) Ins Endometrium eingedrungene fetale Choriongürtelzellen bilden Choriongonadotropine (eCG = equine choriongonadotropine) à bis ~ Tag 120 im mütterlichen Blut nachweisbar Tag 65 ~ Tag 60 • Endometriumkrater voll entwickelt ~ ab Tag 100 • Degeneration der Endometriumkrater (à Abstossungsreaktion) F. Sinowatz Tag 65 Tag 85 F. Sinowatz 2 Sinowatz, Munich Placenta diffusa completa Mikrokotyledonen Verbindung des Allantochorions mit Endometrium: • Tag 75 – 100 Bildung von Mikrokotyledonen • dazwischen: Areolae (à Aufnahme von Uterinmilch) • ~ Tag 150 Entwicklung abgeschlossen • Placenta epitheliochorialis Allantochorion Fetale Vene Uterindrüsen Maternale Arterie F. Sinowatz F. Sinowatz Fruchthüllen beim Pferd Der Pferdefetus ist vollständig von zwei verschiedenen Fruchthüllen umgeben: • Amnion • Allantois Bei der Geburt: Allantoisflüssigkeit: 8-15 Liter, wäßrig, gelb Amnionflüssigkeit: 3-5 Liter, schleimig, trüb F. Sinowatz Die Nabelschnur des Pferdes • Ø 2 – 3 cm • 50 bis 100 cm lang • Nabelgefäße • Urachus • Dottersackstiel Komplikation: Torsion der Nabelschnur F. Sinowatz 3 Sinowatz, Munich Zwillingsträchtigkeit Die Wahrscheinlichkeit für die Lebendgeburt von Zwillingen ist sehr gering (< 1%) F. Sinowatz 4 Plazenta der Wiederkäuer Wiederkäuer Tragezeit: Rind (Bos taurus): 279--282 days Schaf (Ovis aries): 148-150 days Ziege (Capra hircus): 150 days Abgesehen von der Tragezeit, zeigt die Plazenta- Entwicklung bei den Wiederkäuern viele Gemeinsamkeiten Plazenta cotyledonaira Fred Sinowatz Fred Sinowatz Elongationsphase Trächtigkeit Rind Nach dem Schlüpfen: Rasche Elongation der Blastozyste Bis 3./4. d: Eileiter 5. d: Uterus (8-Zellstadium) ca. 6. d: Morula Rind: Am Tag 19 erstreckt sich die Blastozyste über das gesamte Horn ca. 8. d: Blastozyste ab 13. d: Elongationsstadium (Schlauch) ca. 16. d Vorkontaktstadium: Implantation: 18./19. d: Appositionsstadium (ca. 16 cm) 22. d: Adhäsionsstadium Schaf: Elongation der Blastozyste beginnt am Tag 12 Wachstumsgeschwindigkeit:: 1 cm pro Stunde Dottersack ist nur kurze Zeit funktionsfähig Fred Sinowatz Fred Sinowatz 1 A) Schaf, Trophoblast, Tag 13 Extraembryonale Membranen, Rind, 3. Monat B) Rind, Tag 28, Riesenzellen Fred Sinowatz Plazentome Fred Sinowatz Plazenta des Rindes Rind: 75-120, konvex Schaf: 80-100, konkav Uterine Karunkel Subepitheliale Proliferation des Bindegewebes Keine Uterindrüsen Kotyledon Villöse Fortsätze des Chorions Nachgeburtsverhalten Fred Sinowatz Fred Sinowatz 2 Plazenta des Rindes Freemartins (Zwicken) Plazenta cotyledonaria Epitheliochorial, aber mäßig deziduat Fred Sinowatz Nabelstrang Wiederkäuer Fred Sinowatz Plazenta von Schaf und Ziege Epitheliochorial, aber an manchen Stellen geht das Länge: 1/4, Zg. 1/6 d.Körperlänge d. Fetus maternale Epithel verloren: Syndesmochoriale Placenta nur Amnionscheide warzenartige Wucherungen Sheep 2 Aa. Und 2 Vv. umbilicales Vv: doppelt bis Eintritt in Fetus Abriss: bei Geburt intravaginal Goat Fred Sinowatz Fred Sinowatz 3 Sinowatz, Munich Plazenta der Fleischfresser Plazenta der Fleischfresser Tragezeit Hund (Canis familiaris): 63 Tage Katze (Felis domestica): 60 Tage Plazenta zonaria Endotheliochorial Deziduate Plazenta Dottersackplazenta Prominente Hämatome Keine Calculi Fred Sinowatz Frühe Entwicklung 2. Entwicklungswoche Blastozysten erreichen das Uteruslumen Wandern extensiv Apposition Hund: 14.-17. Tag der Trächtigkeit Katze: 11.-12. Tag der Trächtigkeit Dottersack Wird durch A. und V. vittelina vaskularisiert Fred Sinowatz Fred Sinowatz Extraembryonale Membranen, Hund Auffaltung der Somatopleura Komplette Trennung des Mesoderms von Amnion und Chorion Amnion Allantois Allantois füllt das extraembryonale Cölom nahezu vollständig Fred Sinowatz 1 Sinowatz, Munich Extraembryonale Membranen, Katze Plazenta zonaria Trophoplast des zentralen Chorionanteils proliferiert Differenzierung in 2 Zelltypen Zytotrophoblast Synzytiotrophoblast Hoch invasiv Zerstört das mütterliche Epithel und Bindegewebe Mütterliche Endothel bleibt intakt Endotheliochoriale Placenta Fred Sinowatz Fred Sinowatz Histologie der reifen Plazenta Endotheliochoriale Plazenta Trophoblast Anfangs Zotten Verschmelzen zu einem vaskulären Labyrinth Mütt. Endothel Fred Sinowatz Hund Fred Sinowatz Katze 2 Sinowatz, Munich Randhämatome Periphere Pole (Freipolarzone) An den Rändern zur Plazenta zonaria degneriert auch Das mütterliche Endothel Umfasst ein Drittel der Oberfläche Zeigt keine Oberflächendifferenzierungn Randhämatome entstehen Wird als funktionell wenig bedeutsam angesehen Haemophage Zone Eisenquelle für den Embryo Grün bei Hunden Braun bei Katzen Welpen werden nicht selten vom Amnion umgeben geboren Gefahr des Erstickens Fred Sinowatz Fred Sinowatz Plazenta des Menschen Plazenta des Menschen Plazenta discoidalis Spaltamnion Dottersack und Allantois sind nur rudimentär Diskoidal Haemochorial Fred Sinowatz Fred Sinowatz 3 Sinowatz, Munich Mißbildungen und Fehlfunktionen Hydrops: Exzessive Flüssigkeitsmenge in der AmnionOder Allantoishöhle Hydramnion: Häufig bei fetalen Fehlbildungen Hydrallantois: Gefäßstörungen, die aus unterschiedlichen Krankheiten resultieren (z.b. Virusinfektionen) Fred Sinowatz 4 Manipulation an Embryonen Übersicht Kryokonservierung Manipulationstechniken Klonierung Assistierte Reproduktion Diagnose am Embryo Fred Sinowatz Kryokonservierung von Spermien und Embryonen Fred Sinowatz Fred Sinowatz Bailletten, „straws“ Fred Sinowatz 1 Manipulationstechniken Tiefgefrorene Spermien Mikromanipulator Blastozyste Fred Sinowatz Experimentelle Eingriffe: Klonierung Inverses Mikroskop Fred Sinowatz Klonen Entwicklung monozygoter Zwilling Klon: Gruppe genetisch identischer Individuen Teilung von totipotenten Blastomeren Teilung von Blastozysten (Anteile von Mehrlingsbildung aus Furchungsembryonen: Eineiige Zwillingsbildung durch Teilung der Blastozyste Embryonalknoten u. Trophoblast) Klonen durch Kerntransfer Fred Sinowatz Fred Sinowatz 2 Klonierung Klonen durch Kerntransfer Embryonalen Zellkern Kern einer adulten Zelle: Dolly, Missiplicity-Project Embryoamplifikation Trennung der Blastomeren mit einem Mikromanipulator Klonierung durch Kerntransfer Fred Sinowatz Assistierte Reproduktion Mechanische Öffnung der Zona pellucida Fred Sinowatz Öffnen der Zona pellucida - Mechanisch - Laser Subzonale Spermieninjektion (SUZI) In vitro Fertilisierung Intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI) Fred Sinowatz Fred Sinowatz 3 Hemizona Assay Indikationen für in vitro Fertilisierung Verschlossene Eileiter Hohes Alter der Mutter Oligospermie Endometriose Präimplantationsdiagnose Fred Sinowatz Laparoskopie Fred Sinowatz Fred Sinowatz Blockierter Eileiter Fred Sinowatz 4 Endometriose Intracellular sperm injection (ICSI) Fred Sinowatz Fred Sinowatz Intracellular sperm injection (ICSI) Intracellular sperm injection (ICSI) Fred Sinowatz Fred Sinowatz 5 Intracellular sperm injection (ICSI) Intracellular sperm injection (ICSI) Fred Sinowatz Fred Sinowatz Diagnose am Embryo Chorionzottenbiopsie Amniozentese oder Chorionzotten-Biopsie PID: Präimplantationsdiagnose Entfernung von Furchungszellen Totipotenz PCR: Polymerase-Ketten-Reaktion Fred Sinowatz Fred Sinowatz 6 Präimplantationsdiagnose (PID) Fred Sinowatz Präimplantationsdiagnose (PID) Fred Sinowatz Präimplantationsdiagnose (PID) Entnahme eines Polkörperchens Fred Sinowatz 7
