Podcasts about embryogenese

In der 149. Episode des Ruhrpodcasts spricht Podcast-Host Zepp Oberpichler mit Professor Dr. Med. Markus Schmidt, Chefarzt der Frauenklinik am Sana-Klinikum Duisburg über aktuelle Entwicklungen in der Schwangerschaftsmedizin. Im Kontext der Gesundheits.Messe.Duisburg betont Schmidt die wichtige Rolle von Krankenhäusern in der Gesundheitsversorgung und die Notwendigkeit von Präventionsarbeit, um das Gesundheitsbewusstsein in der Bevölkerung zu fördern.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Expression des astrozytenspezifischen Enzyms Glutaminsynthetase in Ergänzung zum gliaspezifischen Marker Repo, um Gliazellen, die mit der embryonalen Entwicklung des Zentralkomplexes in Schistocerca gregaria assoziiert sind, zellulär und molekular zu charakterisieren. Der Zentralkomplex ist ein modulares System neuropiler Strukturen im Mittelhirn aller Insekten, und ist in vielen Verhaltensvorgängen wie Laufen, Fliegen, Stridulation und Ernährung involviert. In der Heuschrecke entwickeln sich die Neuropile des Zentralkomplexes im Laufe der Embryogenese und sind zum Zeitpunkt des Schlüpfens funktionsfähig. Trotz großer Kenntnisse neuronaler Aspekte über die Entwicklung des Zentralkomplexes verbleibt die Funktion der Gliazellen unklar. In dieser Arbeit wurde das Expressionsmuster des astrozytenspezifischen Enzyms Glutaminsynthetase (GS) und des gliaspezifischen Homöobox Gens reversed polarity (repo) in Kombination mit der negativen Expression des neuron-spezifischen Markers Meerrettich Peroxidase (HRP) zur Identifizierung glialer Zellen benutzt. Doppelfärbungen zeigen, dass alle GS-positiven Zellen, die mit dem Zentralkomplex assoziiert sind, gleichzeitig Repo-positiv sind. Zum ersten Mal konnte ich durch diese Kombination nicht nur Zellkörper, sondern auch Projektionen (Gliapodien) der Gliazellen sichtbar machen. Während der Embryogenese, also noch vor der Entwicklung des Zentralkomplexes, formen Gliazellen eine zusammenhängende Population, die aus der Pars intercerebralis in die Region der Faserbündel einwandert. Anschließend verteilen sich die Gliazellen neu und umhüllen jedes der einzelnen Module des Zentralkomplexes. Innerhalb der einzelnen Neuropile des Zentralkomplexes sind keine glialen Zellkörper zu finden. Rekonstruktionen einzelner Zellen zeigen Populationen von Gliazellen, die ausgedehnte umhüllende Projektionen um die Neuropile des Zentralkomplexes, wie den Zentralkörper, senden, während eine andere Population von Gliazellen säulenartige Verzweigungen in den Zentralkörper hinein projiziert. Solche Verzweigungen in den Modulen des Zentralkomplexes sind erst nach Fertigstellung der Neuroarchitektur zu erkennen. Daher kann man annehmen, dass diese Verzweigungen auf ein zuvor entstandenes Gerüst von Neuronen oder Tracheen projizieren. Höchstwahrscheinlich sind diese Gliaprojektionen in die Transmitterregulation innerhalb des Neuropils involviert. Da Gliazellen weitreichende Projektionen (Gliapodien) in und um die Mittelhirnneuropile senden, wurden in gefrorenen Hirnschnitten intrazelluläre Injektionen durchgeführt um zu erforschen, ob diese Gliazellen ein zelluläres Netzwerk via Zellkopplung im Verlauf der Embryogenese bilden. Färbungen individueller Zellen, die an vier unterschiedlichen Injektionsstellen um den Zentralkörper lokalisiert sind, zeigen eine Population gekoppelter Zellen, deren Anzahl und räumliche Verteilung stereotypisch für jeden der Injektionspunkte ist. Darüber hinaus sind sie sowohl bei 70%igem wie auch bei einem embryonalen Entwicklungsstand von 100% miteinander vergleichbar. Anschließende immunhistochemische Experimente bestätigen, dass es sich bei den gekoppelten Zellen um astrozytenähnliche Gliazellen handelt. Durch Hinzufügen von n-Heptanol in das Puffermedium wurde die Zellkopplung verhindert. Da die Zellkopplung auch ohne direkten intersomalen Kontakt auftritt, könnten die erheblichen Verzweigungen der Gliapodien, die sich im Laufe der Embryogenese ausbreiten, involviert sein. Durch die Datenerhebung aller Injektionspunkte kann darauf geschlossen werden, dass die Gliazellen, welche den Zentralkörper umrunden, ein Netzwerk gekoppelter Gliazellen bilden, das als Positionierungssystem der sich entwickelnden Neuropile des Zentralkomplexes dient.

Fri, 11 Jun 2010 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/11663/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/11663/1/Leidenfrost_Sandra.pdf Leidenfrost, Sandra ddc:

Einleitung: Übelkeit und Erbrechen während der Schwangerschaft (nausea and vomiting during pregnancy, NVP) ist ein häufiges und bisher uneinheitlich interpretiertes Phänomen mit hohem Leidensdruck für die Betroffenen. Bemerkenswert sind eine Korrelation mit einem erfolgreicheren Schwangerschaftsausgang und ein enger zeitlicher Zusammenhang mit der Embryogenese. Unser funktionelles Konzept, NVP in einem evolutionsbiologischen Kontext als vielschichtige Anpassungsreaktion an die Schwangerschaft zu deuten, soll neue Denkansätze liefern. Methodik: Wir führten eine kulturenvergleichende Untersuchung an 565 Müttern in Südafrika, Guatemala und Deutschland in Form eines standardisierten retrospektiven Interviews während des Wochenbetts durch. Ergebnisse: Es zeigte sich kulturübergreifend eine ähnliche Prävalenz und Klinik mit ausgeprägtem subjektiven Leidensdruck bei geringer objektiv erfassbarer Symptomatik. Es fanden sich Hinweise für eine multifaktorielle Ätiologie mit biologischen, psychologischen und soziologischen Einflussfaktoren. Ebenfalls vielschichtig schienen die Auswirkungen von NVP zu sein, die Ernährung, Verhalten, Wahrnehmung, Psyche und Sozialstatus betrafen. Diskussion und Schlussfolgerung: Unsere und bestehende Forschungsergebnisse stützen die Vorstellung, dass NVP durch die Evolution selektiert wurde, weil es als funktionelle Anpassungsreaktion während der vulnerablen frühen Schwangerschaft mehr Nutzen als Schaden bringt. Dafür sprechen die Korrelation mit einer besseren fetalen Prognose, die kulturübergreifend hohe Prävalenz und die eher geringen biologischen Kosten bei relativ hohem subjektiven Leidensdruck. Der adaptative Wert des Syndroms könnte sich ergeben durch Nahrungsumstellung, Zunahme der sozialen Unterstützung, Verhaltensanpassung, früheres Erkennen der Schwangerschaft sowie durch positive Beeinflussung der embryonalen Entwicklung. Um die Funktionalität von NVP zu verstehen, bedarf es der Betrachtung des gesamten Symptomenkomplexes mit seinen psychisch-emotionalen Auswirkungen sowie der Einordnung in den Kontext eines “Environment of Evolutionary Adaptedness“ (EEA).

Herz-Kreislauf-Erkrankungen stellen heute in der westlichen Welt die häufigste Todesursache überhaupt dar. In der Vergangenheit wurde deshalb zu deren Therapie bereits eine Vielzahl an medikamentösen und chirurgischen Behandlungsmöglichkeiten entwickelt, die jedoch insbesondere in schweren Erkrankungsfällen keine langfristig zufrieden stellenden Optionen bieten konnten. Von Embryonalen Stammzellen (ES-Zellen) erhofft man sich deshalb ganz neue, zelltherapeutische Möglichkeiten. Durch das Potential, vitales Herzmuskelgewebe aus diesen pluripotenten Zellen in vitro generieren zu können, eröffnen sich dabei für die kausale Behandlung der Herzinsuffizienz bisher ungeahnte Perspektiven. Zwei der Hauptprobleme bei der Gewinnung von Kardiomyozyten aus der differenzierten ES-Zell-Kultur stellen jedoch zum einen der geringe Anteil von Herzmuskelzellen an der Mischkultur und zum anderen deren schwierige hochselektive Aufreinigung dar. Durch Entschlüsselung der Stammzellentwicklung und der daran beteiligten Faktoren und Signalkaskaden könnte es jedoch in Zukunft möglich werden, die Steuerung für diese Differenzierung zu übernehmen, um so aus den hoch proliferativen, pluripotenten Vorläuferzellen Kardiomyozytenreinkulturen gewinnen zu können. In der vorliegenden Arbeit wurde der früh während der Embryonalentwicklung exprimierte Transkriptionsfaktor mesoderm posterior 1 (MesP1) als mögliche Schlüsselkomponente der kardiovaskulären Entwicklung detailliert untersucht. Mithilfe eines dafür konstruierten Vektors konnte der Faktor MesP1 in stabil-transfizierten, murinen embryonalen Stammzellen überexprimiert – und so dessen induktive Wirkung auf die Entwicklung von Herz- und Endothelzellen während der ES Zell-Differenzierung auf molekularer wie auch zellulärer Ebene nachgewiesen werden. So zeigte sich in den transgenen Zellen bereits zu einem frühen Zeitpunkt der Entwicklung eine verstärkte Expression u. a. der frühen kardialen Transkriptionsfaktoren Nkx2.5 und GATA-4, die sich später während der Differenzierung in einer mehrfach erhöhten Ausbeute an Kardiomyozyten und Endothelzellen in der Zellkultur widerspiegelte. Die Funktionalität der amplifizierten Kardiomyozyten bezüglich Kontraktionsfrequenz und Reagibiliät auf vegetative Reize blieb dabei unverändert erhalten. Bei der Analyse der Keimblattentwicklung fiel auf, dass durch Überexpression des mesoderm posterior 1 in den transgenen Zellen die Menge an Gesamtmesoderm unverändert blieb, jedoch innerhalb dieses Keimblattes die Differenzierung deutlich in Richtung kardiovaskulär und zu Lasten der Skelettmuskelentwicklung verschoben war. Im Ektoderm zeigte sich eine verstärkte neurale Entwicklung, induziert durch die vermehrt vorhandenen kardiogenen Zellen. Die Bildung des Endoderms war unbeeinträchtigt. Im Folgenden konnte schließlich in Untersuchungen zur Signaltransduktion der Mechanismus der MesP1-vermittelten kardiovaskulären Induktion aufgeklärt werden, indem der Faktor Dickkopf-1, ein Inhibitor des Wnt-Signalweges, als Zielgen des Transkriptionsfaktors MesP1 identifiziert und in Folgeversuchen mittels Bandshift auch bestätigt werden konnte. Die Blockade des Wnt-Signalweges ist verantwortlich für die Initiierung der kardiovaskulären Differenzierung während der Embryonalentwicklung. MesP1 stellt damit einen besonderen Faktor während der Embryogenese dar und einen wichtigen Startpunkt für die weitere Entzifferung der komplexen Signaltransduktionskaskaden der Herz- und Gefäßentwicklung. Das vollständige Verständnis dieses komplexen Netzwerkes sowie die Übertragung auf das humane ES-Zell-System könnte es einmal ermöglichen, Herzmuskelerkrankungen des Menschen mit embryonalen Stammzellen therapieren zu können.

Die normale Entwicklung von Embryonen nach somatischem Zellkerntransfer („somatic cell nuclear transfer“, SCNT) hängt unter anderem von der erfolgreichen Reprogrammierung und Aktivierung von Schlüsselgenen ab. Ein Beispiel ist das Gen für den Transkriptionsfaktor Oct4, der im frühen Embryo nachweisbar und als Marker für pluripotente Zellen gilt. Die in klonierten Mausembryonen häufig beobachtete abnormale Expression von Oct4 wird als eine mögliche Ursache für die hohen Verluste und schweren Fehlentwicklungen nach Kerntransfer diskutiert. Beim Rind liegt im Vergleich zur Maus und anderen Spezies die Erfolgsrate am höchsten. Daher ist die Untersuchung der Reprogrammierung von OCT4 nach SCNT in der frühen Embryogenese beim Rind von besonderem Interesse. Um Fragen der epigenetischen Reprogrammierung des Rindergenoms und der Rolle von OCT4 nach SCNT nachzugehen, wurden bovine fetale Fibroblasten stabil mit einem Oct4-EGFP-Reportergenkonstrukt transfiziert. In den unilokulär stabil transfizierten Zellen mit unauffälligem weiblichen Karyotyp war in Analogie zur Inaktivität des endogenen OCT4-Gens in differenzierten Zellklonen keine EGFP-Fluoreszenz nachweisbar. Das Anschalten der Oct4-EGFP-Expression nach SCNT entsprach weitgehend der nach in vitro Fertilisation beobachteten Aktivierung des endogenen OCT4-Gens. In SCNT-Embryonen mit weniger als neun Zellkernen wurde keine EGFP-Fluoreszenz nachgewiesen. In allen Embryonen mit mindestens 17 Zellkernen war das Oct4-EGFP-Reportergenkonstrukt aktiv, was darauf hindeutet, dass Blastomeren nach der vierten Zellteilung den Oct4-Promotor aktivierten. Mittels konfokaler Laser Scanning Mikroskopie wurde an zentralen optischen Schnitten die Intensität der EGFP-Fluoreszenz jedes Embryos gemessen. Im Vergleich mit Tag 4 SCNT-Embryonen war die EGFP-Fluoreszenz in Tag 6 Embryonen deutlich stärker mit erheblichen Unterschieden in der Expressionshöhe zwischen einzelnen Embryonen. Dabei zeigten Embryonen mit einer niedrigeren EGFP-Fluoreszenz im Vergleich zu Embryonen mit stärkerer EGFP-Fluoreszenz einen erheblich höheren Anteil an Zellkernuntergängen (kondensierte und fragmentierte Zellkerne). 34 Tage nach dem Transfer von EGFP-exprimierenden Embryonen auf Empfängertiere wurden drei lebende und morphologisch unauffällige Feten gewonnen. In Fibroblasten, die aus diesen Feten isoliert wurden, war das Reportergenkonstrukt, analog zur normalen Inaktivierung des endogenen OCT4-Gens in differenzierten Zellen, inaktiviert. In SCNT-Embryonen aus den Oct4-EGFP-transgenen Fibroblasten dieser zweiten Generation („second round“ SCNT) wurde das Reportergenkonstrukt erneut regelmäßig aktiviert wie in den SCNT-Embryonen vom Ausgangszellklon („first round“ SCNT). Die Herstellung stabil transfizierter boviner fetaler Fibroblasten mit einer unilokulären Integration des Oct4-EGFP-Reportergenkonstruktes stellt eine wichtige Basis für ein breites Spektrum experimenteller Ansätze zur Aufklärung grundlegender Mechanismen nach Kerntransfer beim Rind dar.