Органогенез - Organogenesis

Органогенез это фаза эмбриональное развитие что начинается в конце гаструляция и продолжается до тех пор, пока рождение. Во время органогенеза три ростковые отростки образуются из гаструляции ( эктодерма, энтодерма, и мезодерма ) образуют внутренние органы организма.[1]

В энтодерма из позвоночные производит ткань в легкие, щитовидная железа, и поджелудочная железа. В мезодерма помогает в производстве сердечная мышца, скелетные мышцы, гладкая мышца, ткани в почки, и красные кровяные тельца. В эктодерма производит ткани в эпидермис и помогает в формировании нейроны в мозгу, и меланоциты.

Клетки каждого из трех зародышевых листков подвергаются дифференциация, процесс, при котором менее специализированные клетки становятся более специализированными за счет экспрессии определенного набора генов. Клеточная дифференцировка управляется каскадами клеточной сигнализации.[2] На дифференцировку влияют внеклеточные сигналы, такие как факторы роста, которыми обмениваются соседние клетки, что называется юкстракрин сигнализации или в соседние ячейки на короткие расстояния, что называется паракринная передача сигналов.[3] Внутриклеточные сигналы состоят из передачи сигналов самой клетки (аутокринная сигнализация ), также играют роль в формировании органов. Эти сигнальные пути позволяют перестраивать клетки и обеспечивать формирование органов в определенных местах внутри организма.[1] Процесс органогенеза можно изучать с использованием эмбрионов и органоидов.[4]


Органы, продуцируемые зародышевым листком

В энтодерма это самый внутренний зародышевый слой эмбриона, который дает начало желудочно-кишечным и респираторным органам, образуя эпителиальные оболочки и такие органы, как печень, легкие и поджелудочная железа.[5] В мезодерма или средний зародышевый слой эмбриона будет формировать кровь, сердце, почки, мышцы и соединительные ткани.[5] В эктодерма или самый внешний зародышевый лист развивающегося эмбриона образует эпидермис, мозг и нервную систему.[5]

Клетки-предшественники нервной системы складываются и удлиняются, образуя нервную трубку. Клетки мезодермы конденсируются, образуя стержень, который будет посылать сигналы для перенаправления клеток эктодермы выше. Эта складка вдоль нервной трубки устанавливает центральную нервную систему позвоночных.

Механизм формирования органов

Хотя каждый зародышевый листок образует определенные органы, в 1820-х годах эмбриологи Хайнц Кристиан Пандер обнаружили, что зародышевые листки не могут формировать свои соответствующие органы без клеточного взаимодействия с другими тканями.[1] У человека внутренние органы начинают развиваться в течение 3–8 недель после оплодотворения. В ростковые отростки формируют органы тремя процессами: складками, трещинами и сгущением.[6] Складки образуются в зародышевом листе клеток и обычно образуют закрытую трубку, которую можно увидеть в развитии нервной трубки позвоночных. В зародышевом листе клеток могут образовываться трещины или карманы, образующие пузырьки или удлинения. Так могут развиваться легкие и железы организма.[6]

Первичным этапом органогенеза хордовых является развитие нотохорда, что индуцирует образование нервная пластинка, и в конечном итоге нервная трубка в развитии позвоночных. Развитие нервной трубки дает начало головному и спинному мозгу.[1] Позвоночные животные развивают нервный гребень который дифференцируется на множество структур, включая кости, мышцы и компоненты Центральная нервная система. Дифференциация эктодермы на нервный гребень, нервную трубку и поверхностную эктодерму иногда называется нейруляцией, а эмбрион в этой фазе - нейрула. В целомудрие тела формируется из раскола мезодермы вдоль ось сомита [1]



Органогенез растений

У растений органогенез происходит непрерывно и прекращается только тогда, когда растение умирает. в стрелять, то стрелять апикальной меристемой регулярно производить новые боковые органы (листья или же цветы ) и боковые ветви. в корень, новый боковые корни формируются из слабодифференцированной внутренней ткани (например, ксилема -столб перицикл в модельном заводе Arabidopsis thaliana ). В пробирке и в ответ на специфические коктейли гормонов (в основном ауксины и цитокинины ), большинство тканей растений могут де дифференцироваться и образовывать массу делящихся тотипотент стволовые клетки называются мозоль. Затем из этих клеток может происходить органогенез. Тип формируемого органа зависит от относительной концентрации гормонов в среде. Органогенез растений можно индуцировать в культуре ткани и использовать для регенерации растений.[7]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Гилберт, С. Ф .; Баррези, М. Дж. Ф. (2017-05-01). «Биология развития, 11-е издание, 2016 г.». Американский журнал медицинской генетики, часть A. 173 (5): 1430. Дои:10.1002 / ajmg.a.38166. ISSN  1552-4833.
  2. ^ Рэнкин, Скотт (2018). «Время - это все: повторяющаяся передача сигналов Wnt, BMP и RA регулирует компетенцию развития во время органогенеза энтодермы». Биология развития. 434 (1): 121–132. Дои:10.1016 / j.ydbio.2017.11.018. ЧВК  5785443. PMID  29217200 - через NCBI.
  3. ^ Эдлунд, Хелена (июль 2002 г.). «Органогенез: органогенез поджелудочной железы - механизмы развития и значение для терапии». Природа Обзоры Генетика. 3 (7): 524–532. Дои:10.1038 / nrg841. ISSN  1471-0064. PMID  12094230. S2CID  2436869.
  4. ^ Адер, Мариус; Танака, Элли М (2014). «Моделирование человеческого развития в 3D-культуре». Текущее мнение в области клеточной биологии. 31: 23–28. Дои:10.1016 / j.ceb.2014.06.013. PMID  25033469.
  5. ^ а б c Кикер, Клеменс; Бейтс, Томас; Белл, Эстер (2016-03-01). «Молекулярная спецификация зародышевых листков у эмбрионов позвоночных». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 73 (5): 923–947. Дои:10.1007 / s00018-015-2092-у. ISSN  1420-682X. ЧВК  4744249. PMID  26667903.
  6. ^ а б «Развитие животных - эмбриональная индукция». Энциклопедия Британника. Получено 2018-04-04.
  7. ^ "Электронная библиотека растений и почв". passel.unl.edu. Получено 2018-04-04.

внешняя ссылка