DIFFERENTIERING.

En presentation över ämnet: "DIFFERENTIERING."— Presentationens avskrift:

1 DIFFERENTIERING

2 Föreläsningsinnehåll
Befruktning sid Tidig embryonalutveckling och differentiering sid Differentierade celler i vävnader Förnyelse av vävnader sid Stamceller hematopoesen embryonala stamceller

3 BEFRUKTNING en förutsättning: meios – celldelning som ger 4 haploida gameter från en diploid cell humana oocyters meios stoppas på två olika ställen: profas I diplotene och metafas II resulterar i asymmetrisk delning – totalt 2 polarkroppar bildas befruktningen slutför meiosen

4 Bildandet av humana könsceller
profas I: diplotene metafas II

5 Meios hos oocyter från ryggradsdjur
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14370.jpg

6 Befruktning – avslutande av meios II
Ca2+ - beroende aktivering av anafas II-aktiveringskomplex slutför meios II

7 Befruktning – avslutande av meios II
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14422.jpg

8 TIDIG EMBRYONALUTVECKLING
första celldelningarna utan storlekstillväxt det blir fler celler, fastän mindre fram till morula-stadiet (32 celler)

9 Tidig embryonalutveckling och differentiering
morula 32 celler fäster in i endometriet positionell skillnad understa cellerna har kontakt med endometriet

10

11 Principiella processer vid skapandet av en multicellulär organism

12 A cell lineage tracing experiment in the Xenopus embryo The pattern of fluorescent labeling reveals how the descendants of the three cells have moved

13 DIFFERENTIERING The body plan Utveckling
organens struktur och organisation anläggs/bestäms under embryogenesen ett förlorat organ regenereras ej alla celler ärver samma arvsanlag, men blir olika celltyper genomet bestämmer cellegenskaperna som ger ”the body plan” celler utnyttjar positionell information för att styra comittment/utvecklingslinjer Utveckling \Figures_Hi-res\ch12\cell3e12492.jpg

14 Hur cellerna får positionell information
diffunderande signalmolekyler cellerna själva utsöndrar signalmolekyler ger granncellerna vägledning specialiseringen successiva signaler styr differentiering sonic hedgehog-gener och hoxgener nästan alla djur använder samma uppsättning gener för att skicka, detektera, tolka och lagra signaler som styr differentieringen

15 Mönsteranläggning diffunderande signalmolekyler kan inducera nya celltyper mellan befintliga sekventiell mönsteranläggning

16 Mönsteranläggning Cellerna själva utsöndrar signalmolekyler som ger grannceller vägledning i specialiseringen

17 Mönsteranläggning

18 embryogenes i Drosophila

19

20 Tävlan genom inhibition och självstimulering

21 Drosophila facettöga cell-cellsignalering ger info till granncellen att utvecklas till fotoreceptorcell Figures_Hi-res\ch13\cell3e13420.jpg

22 Signalering via tyrosinkinasreceptor
MAP-kinase pathway (Ras/Raf/ERK) Figures_Hi-res\ch13\cell3e13430.jpg

23 Selektiv cell-cell adhesion
viktig för organisation av celler i vävnader celler från samma organ adhererar selektivt med varandra

24 Selektiv cell-cell adhesion
Calcium-beroende (medieras av cadheriner) Calcium-oberoende (medieras av N-CAM:s, ICAM:s etc)

25 Klassiskt experiment – cell-cell sortering utefter ursprung via migrering och cell-cell adhesion
Ett tidigt embryo har blivit dis-aggregerat Cellerna återtar inbördes arrangemang som i viss mån påminner om ursprungliga embryo epidermis, mesodermis

26 Apoptos – programmerat självmord
embryo och växande barn embryonalutvecklingen nervcellsutvecklingen vuxna – uppehållande och 'underhåll' av vävnader balansera ständig nybildning av celler virusinfekterade celler kan gå i apoptos skadat DNA kan innehålla farliga mutationer organ ska kunna krympa i storlek om ej större behövs

27 Sonic hedgehog-genen Sonic hedgehog genen styr
antero-posterior differentiering

28 Hedgehog-signalering
Drosophila Hedgehog – ett sekreterat protein, modifierat med lipider Cubitus interruptus – en transkriptionsfaktor Ci75 – repressor Ci155 – aktivator transkriptionsfaktor för bl.a. Wnt-gener Wnt signaling pathway – också viktig för embryonalutvecklingen Figures_Hi-res\ch13\cell3e13450.jpg

29 Hox-gener Hox-gener styr kranial-kaudal (huvud-svans) differentiering

30 Apoptos viktig i embryogenes
”Simhuden” mellan blivande fingrar i en mus-tass syns fortfarande, men staining av apoptotiska celler visar hur vävnaden snart kommer brytas Figure The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

31 Apoptos Apoptotic bodies

32 Figure 9.18a The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

33 Figure 9.18d The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

34 Apoptotiska celler städas bort av makrofager

35 Embryo

36 DIFFERENTIERADE CELLER I VÄVNADER
en blandning av celltyper vävnader förnyas kontinuerligt

37 Differentierade celler i vävnader
celler i vävnader förnyas med olika hastighet vävnadsarkitekturen behålls genom cellkommunikation selektiv celladhesion cellminne = dotterceller kommer ihåg vilken slags cell de härstammar från

38 FÖRNYELSE AV VÄVNADER embryonalutvecklingen: proliferation och differentiering barn växer: proliferation den vuxna individens vävnader förnyas kontinuerligt differentierade celler i vävnader av 3 typer map cellförnyelse: permanenta kan dela sig och proliferera stamceller – kan proliferera och differentiera

39 Förnyelse - av permanenta celler
cellkomponenter byts kontinuerligt ut, men cellens livslängd är ”livslång” och nya celler bildas ej omsättning av nysyntetiserat membranprotein

40 Förnyelse genom duplicering
duplicering ger nya differentierade celler leverceller - hepatocyte growth factor styr - hepatocyter delar sig hepatocyte GF ökar vid leverskada (ex. partiell leverresektion) upprepad levercellsskada ger ärrvävnad och förstörd arkitektur = skrumplever

41 STAMCELLER har bibehållen förmåga att både proliferera och differentiera delar sig dottercellerna kan antingen proliferera till nya stamceller eller differentiera

42 3. Förnyelse med stamceller
stamceller delar sig och dotterceller differentierar ut till terminala celler dvs nya celler fylls på från en ”outsinlig” källa de differentierade cellerna representerar slutstadiet - en dead-end (kan inte dela sig mer) odödlig stamcell stamcell

43 Förnyelse med stamceller
vävnader med hög omsättning av celler förnyas med hjälp av stamceller differentierade celler har kort livslängd antalet differentierade celler hålls konstant stamceller prolifererar och differentierar hudepitel, matsmältningskanalens epitel blodceller

44 Hud-epitel – stamceller och differentiering

45 Stamceller delar sig sällan, comittade ”transitceller” står för amplifiering

46 Tarm-epitel

47 Tarmepitel – stamceller och diffferentiering
Tumör på gång Figure 9.18f The Biology of Cancer (© Garland Science 2007)

48

49 Hematopoesen bildandet av blodets celler
pluripotent stamcell ger upphov till flera terminala celltyper fortsatt proliferation och differentiering längs en linje styrs av cytokiner och andra signalmolekyler En stamcell kan tex. ge upphov till 211 röda blodkroppar

50 Hematopoesen produktion under hematopoesen styrs genom reglering av
cell-överlevnad cell-död cellproliferering

51 Bildande av blodceller
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14440.jpg

52 Stamceller - medicinska applikationer
stamceller kan differentiera till en mängd olika celltyper potentiell medicinsk applikation ersätta celler i skadad vävnad, eller ersätta celler med defekt funktion pionjärexperiment: cellkärna från vuxen individ infört i ett ägg

53 Dolly cellkärna från vuxet får infört i en äggcell surrogatmamma
Dolly föddes i februari 1997

54 Embryonala stamceller
skapa nya individer produktion av humana proteiner att användas som läkemedel produktion av organ för xenotransplantation (organ från tex gris till människa) cellbaserad terapi ska ej skapa humana embryon!

55 Embryonala stamceller
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14ke020.jpg

56 Embryonala stamceller i terapeutisk kloning cellbaserad terapi
\Figures_Hi-res\ch14\cell3e14450.jpg

57 Terapeutisk kloning – cellbaserad terapi
diverse celltyper intressanta möjlighet att ersätta vävnad i tex Parkinsons sjukdom (DA-producerande celler), diabetes (insulinproducerande b-celler) djurmodeller tekniska problem etiska frågeställningar lovande teknik för framtiden för behandling av många olika sjukdomar

58 Sammanfattning meios ger gameter, haploida celler som efter befruktning ger en diploid cell först delar sig zygoten utan storlekstillväxt med positionell information styrs differentieringen av celler, vävnadsbildningen och anläggningen av organ i ett embryo vävnader förnyas genom ersättning av cellinnehåll, celldelning av differentierade celler eller proliferering och differentiering av stamceller från stamceller bildas blodets olika celler embryonala stamceller och terapeutisk kloning lovande för framtida behandling av allvarliga sjukdomar

59