What is the name of this?
Es ist eins nach halb, wollen wir anfangen? Natürlich, das ist mutig. Wir werden auf
jeden Fall fertig heute, das ist gut. Und wir werden sogar früher fertig, ich habe es gerade
ausprobiert. Also das wird kein Problem sein. Es gibt wieder einmal ein Problem mit Fehlbildungen,
die müssen wir dann auch weiter behandeln bzw. zu Ende bringen. Und dann kommen ausgewählte
Kapitel der speziellen Embryologie. Das ist dann das, wo quasi der Arzt ansetzt bzw. wo dann
molekularbiologische Aspekte. Ja, was gibt es? Sie haben doch gerade aufgezeigt, ja? Wer jetzt?
Ich habe die Folien schon ins Netz stellen lassen, aber die haben gesagt,
sie haben ein Problem mit dem Service, das dauert noch ein, zwei Stunden. Leider.
Aber ich werde dementsprechend langsam vorgehen.
Also worüber beschäftigen oder womit beschäftigen wir uns heute? Mit ein bisschen Einleitung zum
Aufwachen, Präformationslehre und Alternativen. Dann ein bisschen über die Embryologie der Haut
und Anhangsorgane sowie des Skelettsystems. Da werden Sie viele Begriffe wiedererkennen,
die Sie schon gehört haben. Und am Ende ein großer Blog über Zellen und Signale,
also funktionelle Prinzipien der Entwicklungsbiologie. Interessanterweise,
und das ist immer wieder erstaunlich, gab es eine Zeit lang bis zum 19. Jahrhundert die
sogenannte Präformationslehre, wo man annahm, dass der gesamte Organismus bereits im Spermium
oder im Ei vorgebildet wäre und müsste eigentlich nur wachsen. Das heißt, die Lebewesen galten als
absolut unteilbare Individuen und man sprach von Animalkulisten und Ovulisten. Die Alternativtheorie,
die der Epigenese, die Gott sei Dank dann durchgegriffen hat, meint, die Strukturen
und Organe des Organismus bilden sich erst im Verlauf der Individualentwicklung aus. Das ist
natürlich eine klare Sache und das konnte erst im frühen 19. Jahrhundert sich etablieren. Das
ist erstaunlich. Und das ist aber bis heute aktuell. Das war der Gedanke sozusagen der Aufklärung.
Spätenaufklärung allerdings. Dann möchte ich noch ein paar Worte über die Epigenetik verlieren,
die Sie heute nur oberflächlich kennenlernen. Aber das ist trotzdem interessant, weil wir werden ja
sehen, dass die Epigenetik wirklich sehr viel Einfluss auf das Leben hat und das wirkt sich
auch zum Teil gesellschaftlich aus. Aber so weit will ich jetzt gar nicht gehen. Ich habe es nur
angerissen. Es geht jetzt um Änderungen von Genfunktionen, die nicht auf Mutationen berühren
und doch weitergegeben werden an die Tochterzellen. Und das ist interessant, denn es geht hier
eigentlich um Veränderungen an den Chromosomen, die im Ganzen oder abschnittsweise in ihrer
Aktivität beeinflusst werden. Das heißt, die DNA-Sequenz bleibt völlig unverändert. Da ändert
sich überhaupt nichts. Aber was sich ändert, sind trotzdem Effekte bzw. wie sage ich das am
gescheitersten? Okay, ich weiß es. Sie stellen sich am besten vor, Sie haben eine genetische
Sequenz für Proteine kodiert. Das ist klar. Wenn Sie jetzt eine Modifikation an dieser DNA vornehmen,
die nicht an der DNA ist, dann kann es zum Beispiel zu einer erhöhten Expression kommen
oder zu einem kompletten Silencing. Das heißt, ein bestimmter Teil dieser DNA kann nicht
transkribiert und translatiert werden. Das geht nicht. Warum? Weil sich Molekülgruppen an bestimmte
Stellen der DNA draufsetzen und das blockieren. Und das kann jetzt über zwei Mechanismen
funktionieren. Entweder aber Sie methylieren die DNA und damit haben Sie sozusagen eine Blockade,
sodass die Polymerase nicht ablesen kann, oder Sie modifizieren die Histone. Bei der DNA geht
es über Methylierung, bei den Histonen geht es über sogenannte Acetylierungen. Und es gibt
natürlich auch das Problem des Telomere-Abbaus, um etwas zu ändern. Ich weiß nicht, ob Sie noch
wissen, was Telomere sind. Sollten Sie wissen, da brauche ich also nichts darüber verlieren.
Da kann man natürlich dann über diese Prozesse ein bisschen abbauen und kann dann früher zu
einer bestimmten Gensequenz kommen, die exprimiert werden soll. Und da haben Sie jetzt noch ein
bisschen etwas Detail dazu. Meistens ist es bei der DNA Methylcytosin, die an einer bestimmten
Stelle bindet, nämlich bei den CG-Stellen. Und man nennt es dann CPG-Stellen, weil das immer
derselbe Teil ist. Zuerst hat man es bei einzelnen Eukaryoten gefunden, dann ist es überall gefunden
worden, bis zu den Wirbeltieren hinauf und den Säugetieren überhaupt. Wenn es um diesen Site
geht, wo jetzt die Methylierung ansetzt, dann spricht man quasi von einem chemischen Zusammenschluss
von zwei Nukleotiden, die den Nucleobasen Cytosin und Guanin aufweisen. Also es ist meistens eine
CG-Stelle. Und nachdem diese Stelle sehr oft auftritt und sehr oft methyliert werden kann,
spricht man dann von den sogenannten CPG-Dinukleotiden. Die kommen eben häufig vor.
Die spielen in den Genomen mancher Lebewesen eine wichtige Rolle, weil sie eben den Gegenstand der
DNA-Methylierung sind und eine spezielle Häufigkeit und Verteilung aufweisen. Das Besondere an der
Geschichte ist, diese Methylierung wird tatsächlich an Tochterzellen weitergegeben, kann aber im Laufe
der Zeit gelöst werden und dann sind diese Genabschnitte wieder zugänglich.
Okay, dann schauen wir uns jetzt die Haut- und Anhangsorgane an und dann ein bisschen was über
das Skelettsystem. Aber da werden Sie genug schon gehört haben, da kann ich vielleicht
schneller drüber. Haut- und Anhangsorgane in der Entwicklung. Diese Kutis entwickelt sich jetzt
quasi aus der R-Epidermis und die oberflächliche Schicht entsteht aus dem Oberflächen-Ektoderm.
Die Dermis, das ist die tiefere Schicht, die entsteht aus dem Mesoderm. Also wir haben eine
ganz klassische Situation, zwei Chemblätter, ein Ektoderm und ein Mesoderm und dazwischen passiert
es sozusagen. Es gibt natürlich in der Folge dann auch eine Abbildung dazu, die es noch verständlicher
macht. Aber Punkt ist, dass über den Ektoderm sich eine Reihe von Zellen ansammelt. Das sind
meistens sehr flache Zellen, flache Epithelzellen, die sozusagen das Periderm oder das Epitrychium
bilden. Der Ausdruck Periderm ist der wichtigere, Epitrychium wird nicht sehr oft verwendet. Dann
kommt es natürlich zu weiteren Proliferationen der basalen Zellen und es bildet sich eine
Intermediärzone aus. Am Ende des vierten Monats haben wir ein Embryo mit einer Haut, die vier
Schichten aufweist. Ein Stratum germinativum oder Stratum basale, wobei ich zuerst schreiben
sollen Stratum basale und das hier in Klammer geben sollen, das ist der häufigere Ausdruck.
Und da entstehen kontinuierlich neue Zellen. Dann haben wir das Stratum spinosum, die bilden
interzelluläre Tonofibrillen aus. Das Stratum granulosa, Synthese von Keratinhyalingranula
und das Stratum corneum, das ist die ständig abschilfernde Hormhautschicht. Sie wissen,
das erinnert sich an die Ichthyose, wo das Foto von dem Kind ist, das unglaublich viele Risse
und Spalten zeigt, weil diese Hormhautschicht eben nicht abschilferbar war und es zu diesen
Krankheitssymptomen kam. Also da ist das Stratum corneum beteiligt. Dann wandern Zellen aus der
neuralen Leiste in das Stratum spinosum ein und bilden dann Melaninpigmente und die Bedermschicht
ist nach ca. 4 Monaten abgestoßen. Und das sind die einzelnen Schritte für 5. Woche, 7. Woche und
das 4. Monat. Da haben sie also zuerst das Ektoderm und das Mesenchym. Dann bildet sich
über diesem Ektoderm dieses Periderm. Sie sehen es an den bräunlichen Zellen, die oben aufgelagert
sind. Da sind sie in der 7. Woche. Und dann gibt es eine Intermediärzone, die sich hier einschiebt
zwischen diesen zwei Zellschichten, also zwischen der blauen und dem, was von der oberen noch da ist,
also diese kleine Peridermanlage hier. Und das ist dann die Intermediärzone. Und schließlich
und endlich haben sie dann die besagten Schichten, das Stratum corneum, das Stratum granulosum,
Stratum spinosum, hier die Melanozyten. Unser Stratum basale ist jetzt ganz unten
und am Ende das Corion hier. So sieht das nach 4 Monaten aus.
Das ist jetzt praktisch nur eine Art Zusammenfassung. Der Epidermis entstammt
dem Mesenchym. Das wissen wir in der Zwischenzeit. In diesem Gewebe kommt es zur Bildung von
kollagenen und elastischen Fasern, 3. und 4. Monat. Es entwickeln sich die Papillen in der
obersten Schicht, die in die Epidermis hineinragen, das Stratum papillare. Und das ist natürlich mit
Papillaren versehen. Und da reichen auch Ausläufer des Nervensystems hinein. Das muss sein, das sind
Endnerven, die das Ganze innervieren. Am Dermis schließt die Subkutis mit den Unterhautfettgewebe
an. Das ist eine Abbildung, um zu zeigen, wie die einzelnen Zotten ineinander greifen und sich
halten. Sie haben hier einerseits Zotten, die hinaufgehen und eine Dermapapille bilden. Und
sie haben von oben nach unten ebenfalls Zotten, die sich bilden und die epidermale Leiste machen,
oft als Reteleiste bezeichnet. Und das ist quasi ein Garant, dass diese Schichten gut
zueinander halten, die dann so ineinander wirken. Wenn wir schon beim Ektoderm sind,
oder ein Großteil davon war Ektoderm, diskutieren wir kurz die Haaranlagen,
die in diesem Fall dazugehören. Also nicht nur in diesem Fall, sondern prinzipiell dazugehören.
Es bilden sich zuerst Knospen aus, sehr solide epidermale Knospen. Und diese Knospen wandern
dann in das darunterliegende Mesenchym ein. Wenn diese Wanderung abgeschlossen ist,
haben Sie am Ende so etwas wie Einstülpungen, die mit Mesoderm angefüllt sind. Und da drinnen
entwickeln sich Gefäße und Nervenendungen. Und das sind dann die Haarpapillen. Wir haben also
im Prinzip Knospen, dann Papillen und dann kommt ein Schaft, also der Haarschaft in der folgenden
Stehung nach der Haarpapille. Wenn dieser Haarschaft gebildet ist, dann haben wir eine
Schicht, wir haben mehrere Schichten und aus der Wand heraus sprossen Talgtrüsen. Die Talgtrüsen
sind sehr wichtig, die fetten den Haarbalk ein und die gesamte Haaranlage ist von einer
bindegewebigen Wurzelscheide umgeben, die wiederum vom Mesenchym gebildet wird. Also
das Mesenchym ist sehr beteiligt und das ist dann mesodermal klarerweise und wir haben immer
diese Übereinanderlagerung von Ektoderm und Mesoderm in der Haut als auch bei den Haaransatz.
Und genau dort, wo diese Wurzelscheide vom Mesenchym gebildet wird, da setzt dann auch
ein Muskel an, ein Haarmuskel, den nennt man Musculus Erector Pili, der auch mesenchymal
ursprünglich ist. Jetzt fragt man sich, wozu braucht man das, aber das ist ein Atavismus,
den wir noch mitgekriegt haben und bei uns ist das das Gefühl des plötzlichen Gänsehautkriegens,
wenn man sich erschreckt oder so. Bei den Tieren ist es gut entwickelt, also wenn sie
eine Kauze zornig wird oder sie erschrecken, dann stellt sie alle Haare auf. Das können
wir nicht mehr, aber wir können das Empfinden, das haben wir noch und das geht zurück oder
ist noch bedingt parzell durch den Musculus Erector Pili. Die erste Behaarung ist natürlich
das Lanugo, das haben wir aber irgendwann schon gesagt und die wird im achten Mond abgesetzt,
abgestoßen, abgebaut und wird von der zweiten Generation von Haaren ersetzt. Wie sieht das
im Bild aus? Also Schema ist wieder sinnvoll, Sie haben hier die Epidermis, da können Sie
sehen, dass es eine Versenkung gibt, die Haarknospe. Im Bild B haben Sie bereits die Ausbildung
eines Haarschafts, hier unten werden die Haarpapille und wenn das Ganze fertig ist, hat sich hier
jetzt ein Haar gebildet. Hier Ansatz der Talgtrüse, auf der rechten Seite das braune wäre der
Musculus Erector Pili und hier eine Blutversorgung, die überall dort gegeben sein muss, wo noch
Haare sind. Weil wir schon beim Ektoderm und Mesoderm sind, gehen wir weiter zur Brusttrüse
und das ist ja embryologisch relativ erstaunlich, denn diese Milchleiste, also quasi die erste
Anlage der Milchtrüse, die setzt an in der siebten Woche und die geht quasi von der Abgangsstelle
der obersten Extremitäten bis hinunter zum Ansatz der unteren Extremitäten. Das sind
also richtige Milchleisten, die fast parallel oder nicht ganz parallel von oben nach unten
ziehen und da gibt es mindestens 16 bis 24 Aussprossungen, die jeweils wieder ganz kleine
Knospen erzeugen. Und im Verlauf der Entwicklung werden natürlich der Großteil dieser Aussprossungen
zurückgebildet, es bleiben nur jene im Brustbereich und am Ende des intrauterinen Lebens werden
Zellstränge kanalisiert und zu Milchgängen umgebildet. Das sind dann die Ducti Lactiferi.
Die münden in eine epithaliale Grube und durch Proliferation des darunterliegenden
Mesenzymen findet die Umwandlung in die Brustwarze statt. Das passiert erst, wenn sich die Leisten
zurückgebildet haben. Das schaut jetzt so aus. Da haben sie die Einsenkung in der Epidermis
als Ansatz für die Milchleistenbildung, hier ist das Mesenzym. Dann haben sie diese epithaliale
Grube und die ersten Ansätze vom Ductus Lactiferi hier. Also nicht die Lagune, sondern das hier.
Und so sähe die Anlage aus. Das sind die Lage der akzessorischen Brustwarzen und das
sind die beiden Milchleisten, von denen ich gesprochen habe, die vom Ansatz der oberen
Extremitäten zum Ansatz der unteren Extremitäten reichen. Und die verschwinden natürlich dann
komplett. Und wenn eine Deformation gegeben ist, also wenn noch etwas von der Leiste erhalten ist
und es sich zum Beispiel hier noch eine Brustwarze ausbildet oder hier oder hier,
dann ist es relativ leicht operativ zu entfernen.
Zähne. Wie erwartet, hektothermales Epithel. Selbstverständlich. Um der sechsten Entwicklungswoche
proliferiert das Stratum Parsale und bildet über Ober- und Unterkiefer eine Art Zahnleiste. Das
ist eine bandförmige Struktur, wo dann alle einzelnen Zähne herausknospen werden. Aus dieser
Zahnleiste kommen dann jeweils zehn Zahnknospen in jedem Kiefer heraus.
Wenn der Embryo bei der zehnten Entwicklungswoche angekommen ist,
gibt es einen Einstellungsprozess. Dieser Knospen, die nennt man das Kappenstadium.
Das besteht aus einer äußeren und einem inneren Schmelzepithel.
Wenn dieser Schritt getan ist, dann wird es zu einer Verdichtung des Messienschöns kommen und
es bildet sich eine Zahnpapille. Wenn das dritte Monat erreicht ist, kommt es zum Glockenstadium
und wir bekommen so etwas wie Odontoplasten. Also wo sich die Messienschwimmzellen,
die am inneren Schmelzepithel anliegen, sind. Dann gibt es dort die Odontoplastenbildung.
Und diese sind verantwortlich für die ersten Ausbildungen des Vor- oder Prädentins.
Die Schicht der Odontoplasten bleibt natürlich bestehen und die liefert im Späteren auch das
Dentin. Also aus dem Prädentin wird dann das Dentin. Beim sechs Monate alten Fetus verhandeln
sich jetzt die inneren Schmelzzellen zu Adamantoplasten und sie kriegen dann einen
Schmelzüberzug, der aus langen Schmelzprismen besteht. Wenn sie also bei der ganzen Geschichte
durchgehen, haben sie zuerst eine Zahnleiste, Zahnknospen, ein Kappenstadium, Zahnpapillen.
Dann kommt es zum Glockenstadium. Odontoplasten werden Prädentin und aus diesem Prädentin
entsteht dann das Dentin. Im sechsten Monat Adamantoplasten und daraus ergibt sich der
Schmelzüberzug, damit die, die zu den Zahnen kommen wollen, dann nicht unterbehandelt sind.
Interessanterweise entsteht die Zahnwurzel relativ spät, erst vor dem Durchbruch der
Krone und danach kommt es zu einer Kanalbildung, wo Blutgefäße und Nerven drinnen sind.
Dann kommen noch ein paar Ausdrücke dazu, wie zum Beispiel Zementoplasten,
das ist, die an das Wurzeltentin angrenzende Messenzymzellen differenzieren. Und diese
Zementoplasten bilden dann den Zement, der es hilft, den Zahn im Kieferknochen zu verankern.
Der wird über dem Wurzeltentin abgelagert und über diese Zementschicht bildet sich ein
bindegewebiger Halteapparat, das Periodontium. In dieser Folie sind dann nur noch drei,
vier wichtige Begriffe, die Sie sich merken sollten. Ansonsten ist nicht sehr viel dran,
obwohl die Zahnärzte immer irgendwas finden, was furchtbar ist. Die Fasern dieses Apparats sind
mit einem Teil im Zement, mit dem anderen in der knöchelnden Wand der Alveole befestigt. Das wirkt,
das haben wir gerade gesagt, die Lagehalterung, aber auch als Stoßdämpfer. Je nachdem,
in welches Gewebe Sie hineinbeißen, werden Sie spüren, dass entweder nicht sehr viel passiert,
oder Sie werden einen starken Widerspannstand empfinden, oder Sie merken aber auch,
dass es eine Art Federung gibt. Ihr Zahn ist nicht absolut rigid, sondern ergibt zuweilen
etwas nach. Das spürt aber Ihre Innervierung sehr genau und Sie wissen dann, dass Sie vielleicht
jetzt vorsichtiger beißen müssen oder überhaupt diese Nahrung ablehnen. Es ist vielleicht besser,
als wenn der Zahn abbricht. So sieht die Sache aus in der Histologie. Es sind wieder nur Schemata,
aber es kann man gebrauchen. Epithel der Mundhöhle, Zahnanlage. Dann haben Sie hier so eine Art
Glockenbildung, äußere und innere Anlage des bleibenden Zahns. Das ist der bleibende Zahn,
der später kommt, das bleibt für den Milchzahn über. Dann haben wir die Abdamantoplasten und
die Odontoplasten. Das sind diese Schichten hier innen. Und das Gelbe ist die Schmelzpulver.
In Bild D haben wir jetzt bereits den Zustand, wo sich der Zahn verändert hat, der gewachsen ist.
Und Sie haben jetzt hier eine dritte Schicht, wo man die Odontoplasten angezeigt hat und da unten
die Zahnpulver und die Wurzelscheide. Bei Punkt E, und Sie können unten nachlesen, A ist 8 Wochen,
B 10 Wochen, C 3 Monate, D 6 Monate, E kurz vor der Geburt. Das heißt, wir sind hier. Da ist
bereits Zahnschmelz gut ausgebildet, in der blauen Phase. Das Tendin ist auch in der Stärke fast schon,
wie man es braucht zum Beißen, obwohl der Zahn noch nicht draußen ist. Dann haben Sie die
Zementoplasten, die an Ort und Stelle sind und die Zementbildung, die den Zahn halten wird. Und
das ist dann quasi der fertige Zahn. Wobei zu bemerken ist, dass hier herauf es eine Versorgung
gibt, die sowohl Blut als auch Nerven beinhaltet. Das meiste, was noch nicht versorgt ist, geht über
Diffusion in dem Zustand. Das ist ein Embryo, der hat überall Blut am Anfang. Ich weiß nicht,
wer freiwillig die Mikroskopie gemacht hat, aber wenn Sie zum Beispiel hier durchschneiden oder
hier durchschneiden, quer, und solche Präparate hatten wir, dann können Sie natürlich sehen,
dass ein knochiger Anteil vor Ihnen in einer Höhle liegt. Das wäre quasi so etwas im Gesamten.
Das ist relativ schwer zu interpretieren, denn man kann die Zahnschmelz- und Tendin-Schicht
nicht unterscheiden auf diesen Präparaten oder nur sehr schlecht. Das Ganze ist unter Umständen
durch die Präparation losgelöst von dem gesamten Bereich, wo es drinnen liegt. Deswegen ist es oft
schwer zu interpretieren, aber wenn man es einmal weiß und einmal das gesehen hat, dann ist das
keine Schwierigkeit. Als dritter Teil für die Zähne, naja, es wird noch weitergehen,
spätestens 24 Monate Milchzahndurchbruch nach der Geburt. Die Anlage für bleibende Zähne liegen in
der Zunge, zugewandten Seite der Milchzähne. Also der Milchzahndurchbruch, wenn der stattfindet,
dann, und Sie haben so ein Kind, dann merken Sie das. Denn das ist die Phase, wo sehr viel
geschrien und geweint wird und am Anfang weiß niemand, warum ist das so. Aber der Milchzahndurchbruch
ist eine sehr schmerzhafte Angelegenheit für die Kleinen. Und also von 6 bis 24 Monate nach der
Geburt passiert das. Die bleibenden Zähne, das ist eine spannende Angelegenheit. Bis zum sechsten
postnatalen Lebensjahr tut sich überhaupt nichts und danach beginnt das Wachstum. Und gleichzeitig
werden aber die Wurzeln der Milchzähne abgebaut durch Osteoklasten. Und was sehr oft passiert,
ist, dass dann das natürlich unregelmäßig herauskommt, aber Gott sei Dank ist der Prozess
des Verlierens der Milchzähne und das Durchbrechen der neuen Zähne bei weitem nicht so schmerzhaft
wie für den Milchzahndurchbruch. Also das geht relativ leicht und ich will nicht sagen schmerzlos,
aber unproblematisch weiter oder zu Ende. Und wenn zwei der unteren und mittleren Schneidezähne
schon bei der Geburt durchbrochen sind, so haben diese meistens weniger Schmelz und keine Wurzeln.
Also da gibt es natürlich kleine Anomalien, aber es kann viele Zahnanomalien geben, die die Form,
natürlich die Zahl, die Größe der Zähne betrifft und auch Schmelzeffekte. Es gibt natürlich Fälle,
wo manche Zähne überhaupt nicht durchkommen. Also sie haben dann vorne nur zwei große Schneidezähne
und im hinteren Bereich nichts mehr. Und dann kommen gleich die Eckzähne und die Molaren. Das
kann durchaus passieren, aber wie gesagt, an dem stirbt man nicht und man kann sich ja kosmetisch
das reparieren lassen. Jetzt schauen wir uns kurz den Zahnwechsel an. Sie haben hier in blau die
permanenten Zähne und das wären jetzt die Milchzähne oder Milchmolare. Da haben sie den
permanenten Eckzahn, der nicht durchgebrochen ist. Hier zweimal permanente Prämolaren, die nicht
durchgebrochen sind und der zweite permanente Molar auch noch nicht durchgebrochen. Das ist
Oberkiefer. Im Unterkiefer schaut es ein bisschen anders aus, aber nicht viel. Wiederum in blau,
nicht durchgebrochen. In weiß die Milchzähne und bemerkenswert, eine große Wurzel für den
permanenten Eckzahn, aber auch für den Milchzahn, der der Eckzahn ist. Der hat auch schon relativ
große Wurzeln. Also so müssen sie sich das vorstellen in der Entwicklung. Jetzt müssen wir
ein bisschen weiter gehen. Jetzt kommen wir noch einmal zu den Skelettsystemen, nur diesmal etwas
konkreter als bisher. Jetzt sind wir ja schon in der Entwicklung ziemlich weit. Das heißt,
wir behandeln jetzt noch einmal den Schädel, Neurocranium, Viscerocranium, obwohl er schon
partiell behandelt wurde. Dann die Extremitäten, Hand- und Fußplatte und bei der Wirbelsäule,
da bremsen wir uns ein, weil das haben wir einigermaßen schon gesehen. Also der Schädel.
Unser Neurocranium, das ist jetzt bekannt, ist in zwei Abschnitte eingeteilt. Die kennen wir,
nämlich das Desmale Neurocranium und das Chondrocranium.
Wir haben jetzt zweierlei zu betrachten. Desmalverknöchert und gehirnkapselbildend,
das sind Deckknochen und die bilden das Desmale Neurocranium. Wenn wir vom Chondrocranium sprechen,
dann sprechen wir von einem verknöcherten Zustand, aus dem die Schädelbasis entsteht. Also das ist
quasi der sozusagen untere Teil, wo man ja so in der Medizin nicht reden sollte. Ich mache es
einfach. Desmale Neurocranium, flache Deckknochen der Schädelkapsel entwickeln sich aus mesenchymalen
Bindegewebe. Okay, das ist ein Punkt. Das nächste, das Hirn umgebende System der Mesenchym-Zellen,
da differenzieren sich diese Zellen zu Osteoplasten. Und die Osteoplasten werden
Vorknochen oder Ostei genannt, die verkalken. Das ist dann schon ein essentieller Schritt.
Die Osteoplasten werden von Knochen eingeschlossen und werden zu Osteozyten. Also nicht vergessen,
Osteoplasten werden zu Osteozyten. Und dann entstehen nadelförmige Knochenbällchen,
ganz fein, die sich quasi vom Oszifikationszentrum, von dort wo quasi die Verknöchterung ausgeht,
ausbreiten und zwar strahlenförmig, wenn geht, in alle Richtungen. Da müsste ein Bild kommen,
ja das machen wir nachher. Wir brauchen noch ein paar Informationen über die Schädelnähte,
obwohl wir schon einiges über die Sudduren gesprochen haben. Und es ist so, dass wir bei
der Geburt die Deckknochen noch nicht so weit haben, dass man wirklich die Schädelnähte
zusammenkriegt. Das ist auch nicht angebracht, denn damit die Geburt einigermaßen gut abläuft,
und das Problem ist ja eigentlich der Schädel, weil das ist ja das Größte, was durch den
Geburtkranal heraus muss. Wenn die Sudduren locker sind und nicht gegeben, dann kann sich der
Schädel verformen, die Schädelknochen verschieben und man kommt dann ohne Probleme auf diese Welt,
ob man will oder nicht. Und das regelt sich wieder ein. Sie haben am Ende wieder ihre
normalen Anlagen, denn die Deckknochen rutschen zurück in ihre alte Stellung,
das dauert nicht einmal 5 Stunden und dann ist der Schädel wieder so, wie er sein soll. Und
wo mehr als zwei Knochen an der Grenze sind, weiten sich die Nähte zu großen Freiflächen aus,
also ich übertreibe vielleicht ein bisschen, aber in Fontanellen, die große und die kleine
Fontanelle gibt es dann. Also das Verschieben der Deckknochen zueinander haben wir schon
gesprochen, damit die Verringerung des Kopfdurchmessers den Transfer durch den
Geburtskanal ermöglicht. Der Hirnschädel ist immer um ein Vielfaches größer als der
Gesichtsschädel und die Deckknochen wachsen bis zum siebenten Lebensjahr. Eine kleine
Information zum Verschluss der Fontanellen. Die kleine Fontanelle schließt sich im dritten
Monat, die große Fontanelle bis zu zwei Jahre. Erst im zweiten Lebensjahr rückt sie zusammen.
Und manches verknöchert erst im Erwachsenenalter. Und da haben wir das jetzt. Das wäre jetzt so ein
Oszifikationszentrum, der Beispiel Os parietale und diese kleinen winzigen Einheiten sind die
Knospenbällchen, die dann ausstrahlen in alle Richtungen. Hier und hier und irgendwann treffen
die alle zusammen und dann ist die Verknöcherung perfekt. Dennoch können wir ganz gut erkennen,
Os parietale, Os frontale, Os occipitale, das ist quasi ein Vorgriff auf die Anatomie,
die eigentlich heute noch nicht machen sollte, aber es hat sich aufgedrängt. Vorne im Viscerocranium
das Os nasale, Os maxillare, Os mandibulare und schließlich die Halswirbel.
So, wie schaut es aus mit dem Schädel des Neugeborenen? Da haben sie sozusagen die Kranznaht,
die haben wir schon kennengelernt, Frontalnaht, Stirnbein und hier die große Fontanelle,
die wie gesagt über zwei Jahre bestehen bleibt. Kleine Fontanelle da hinten sind auch drei Platten,
die aufeinander kommen. Da sind sie natürlich vier Schädelbein. Wenn Sie es von der Seite
anschauen wollen, eine sehr große Struktur her, Anterolateral oder Keilbeinfontanelle,
ein Riesenthron und auch hier ist ein gewisses Risiko gegeben. Aber wie gesagt, in der Regel
verläuft das alles ohne Probleme und schweißt sich dann zusammen und ist gut verknöchert.
Also zwei Ansichten. Das Chondrocranium, deswegen heißt es auch Chondrocranium,
weil es als knorpelige Anlage gegeben ist, die erst im Nachhinein verknöchert. Und da haben wir ein
präkordiales Chondrocranium und ein kordiales Chondrocranium. Das präkordiale, vor dem Rostralen
Ende gelegene Knorpelanlage, die von Neuralleistenzellen abstammen. Sie wissen ja, die
Leisten neben dem Neuralrohr sind die Neuralleistenzellen, das haben wir gesehen. Das ist
der Ansatz oder der Start für das präkordiale Chondrocranium. Und das kordiale Chondrocranium,
eine knorpelige Anlage aus dem paraxialen Mesoderm. Und wo das paraxiale Mesoderm ist,
das wissen Sie ja, die Auskleidungen des Mesoderms haben wir kennengelernt und da
gibt es mindestens zwei Querschnitte, die ich gezeigt habe. Das muss ich ein bisschen schämen,
weil es sich dem kranialen Abschnitt der Chorda umgibt, wird zum parakordalen Knorpel.
Die entstehende Knorpelplatte ist die Anlage der Parsalis, des Hinterhauptbeines bis zum
Hinterhauptloch. Und da werden einbezogen drei occipitalis-klerotome, damit das passieren kann,
nämlich die Alla orbitalis, die Alla temporalis und das Ohrkapseln-System. Und entstehen
ebenfalls aus Knorpelkernen. Na gut, dass alles Knorpelschädel ist am Anfang, ist klar. Diese
Abbildung würde ich Ihnen vorschlagen, überspringen wir einfach. Nicht nur,
weil man davon nichts abtragen kann, das ist mir eigentlich ziemlich egal, sondern weil ich hier
vielleicht jetzt einen Vorgriff auf die Anatomie mache, den ich nicht machen sollte. Und das ist,
wie gesagt, nicht mein Metier, sollte ich nicht tun. Das Viscerokranium, das fällt noch in meinen
Bereich. Der Gesichtsschädel entsteht aus dem Material der ersten Schlundbögen. Und das wird
eine interessante Geschichte, weil bei Schlundbögen, da erinnert man sich ja, wo wir herkommen,
beziehungsweise dass in der Entwicklung des Individuums wahrscheinlich alle Stadien der
Entwicklung entlang der Evolution durchgegangen werden. Das heißt, sie sind irgendwo am Anfang
ein Zeller, dann sind sie ein Fisch, dann sind sie ein Reptil, dann sind sie Mensch irgendwann.
Aber wichtig ist dabei, dass sie die Mandibularbögen beachten, denn aus dem ersten Mandibularbogen der
Schlundbögen entwickelt sich der Abschnitt für den Oberkieferfortsitz. Und der entstreckt sich
bis unter die Augenregion und daraus wird dann Oberkiefer, Jochbein und ein Teil des Schläfenbeins.
Also es ist schon vom Standpunkt der Entwicklung interessant, dass aus einem Bogen, diesem
Mandibularbogen, solche essentiellen Elemente unserer Schädelstruktur entstehen können.
Der ventrale Teil des Unterkieferfortsitzes enthält den sogenannten Meckelknorpel und das ist eine
Knorpelspange des ersten Schlundbogens. Das heißt, alle Schlundbögen haben eigentlich
so eine Knorpelspange drinnen und in vielen Fällen wird sie eben die Meckelknorpel genannt.
Also diese Meckelknorpel entsteht durch desmalige Oszifikation der Unterkiefer.
Und da haben sie dann auch den Schritt, wo aus dem zweiten Schlundbogen quasi das entsteht,
womit sie dann später hören, nämlich das System von Incus, Malus und Stapes.
Und das ist genauso angelegt, wie man es noch beim Haifisch entdecken kann.
Und das haben wir natürlich auch geerbt. Bei uns ist es ein bisschen modifiziert,
aber es funktioniert sehr gut. Bei mir funktioniert es nicht mehr ganz so gut,
wie ich es gemerkt habe. Aber das war beruflich bedingt.
Jedenfalls wird aus dem dorsalen Ende von dem Mandibularvorsatz und dem Ende des
zweiten Schlundbogens Incus, Malus und Stapes und die Oszifikation der Hörknächel beginnt im
vierten Monat und ist dann bei der Geburt abgeschlossen.
Wenn der Durchbruch der Zähne stattgefunden hat, entfaltet sich auch das Nasennebenhöhlen-System
und damit erhält das Gesicht erst das, was ein Gesicht ist, also die charakteristische Ausprägung.
Also brauchen wir auf jeden Fall Zahndurchbruch, Nebenhöhlenentwicklung,
Incus, Malus und Stapes und dazwischen natürlich Oberkiefer, Jochbein, Schlafbein
und die leidigen Meckelknorpeln.
So sieht das aus in der Entwicklung.
Also aus den Schlundbögen hervorgehen die Skelettelemente des Viscerokraniums.
Da hätten Sie jetzt den sogenannten Meckelknorpeln in diesem Schlundbogen.
Das ist der erste, der rote und das Ganze hier ist die Oberkieferwulst.
Das Bild machen wir noch fertig.
Dann der Hyoidbogen und diese Vorwölbung ist die Herzvorwölbung.
Wenn man sich das jetzt auf Bild B anschaut, da sind die aus dem Schlundbogen hervorgegangenen Skelettelemente
in einem etwas späteren Entwicklungsstadium.
Da kann man jetzt sehen, dass das Zungenbein schon in der Ausbildung vorhanden ist.
Unterkiefer ist gegeben, Schildknorpel ist gegeben, das Quammer-Temporal ist gegeben,
Processus zygomaticus kann man sehen und Ockbarkieferanlage ist schon wirklich sichtbar.
Da muss man nicht mit Färbereaktionen arbeiten.
Das kann man schon bereits als differenziertes Gewebe erkennen, wenn man durchschneidet.
So ungefähr schaut das aus.
Vorher hatten wir eine Seitenansicht, das war die vierte Woche.
Welche Woche das jetzt ist, kann ich nicht erkennen.
Aber jedenfalls weitaus fortgeschrittener, denn Sie haben ja schon diese Ausbildung
und hier das Viscerocranium und eine erste Ausprägung des Gesichtszins sind noch keine da.
Also schmieren ein bisschen.
So und jetzt haben wir für heute, also für jetzt, das letzte Bild.
Dann machen wir unsere Pause.
Das Osfrontale, das ist eigentlich auch schon wieder was, bereits in die Anatomie hinein viele.
Osvariate, aber interessant sind die drei Farben.
Hellblau, Dunkelblau und Rötlich.
Das Rötliche wären Schild- und Ringknorpel.
Das Hellblaue ist alles was aus der Neuralleiste stammt.
Und das Dunkelblaue ist alles was aus den paraxialen Mesothermen, also aus unseren Somiten und Somitomere entstanden ist.
Also die drei Farben zeigen dann jeweils die einzelnen Schichten an.
So, jetzt bis halb, okay? 15 Minuten.
10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1.
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Die Extremitätsknospen
schauen im Rastelektronenmikroskop paddelförmig aus.
Erst in der fünften Woche bestenfalls sichtbar.
Immer kommen zuerst die Armknospen und danach erst die Beinknospen.
Warum dem so ist, weiß man nicht, aber so ist es.
Auf jeden Fall sind die Knospen sehr spannend,
insofern, dass sie einen messengymalen Kern haben,
der jetzt von parietalem Mesoderm, der Leibeswand, abstand
und von Ektoderm bedeckt ist.
Also wir bleiben bei den zwei Schichten, offensichtlich passiert da alles.
Immer zwischen Ektoderm und Mesoderm.
Es ist so, dass an der Spitze der Randleiste von diesen Knospen
eine Verdickung zu sehen ist in der Regel.
Und diese Verdickung ist jener Ort,
wo die Induktion im messengymalen Kern das weitere Knospenwachstum initiiert.
Die Entwicklung der Extremitätenknospen
schreiten von proximal nach distal fort.
Wenn Sie jetzt diese Hand oder Fußnägel ansehen,
diese Hand- oder Fußplatten in der sechsten Woche,
dann merkt man, dass es bereits Einschnürungen und Abschnürungen gibt,
die quasi eine Abgrenzung dieser zwei Bereiche,
nämlich Hand und Fuß, ausweisen.
Und nur über die Apoptose und darunter verstehen wir
einen programmierten Zelltod,
teilen sich dann die Randleisten in die Füße,
teilen sich dann die Randleisten in die Fünfsegmente.
Das heißt, es werden dann Finger und Zehen sichtbar.
Und der wichtige Punkt dabei ist natürlich der programmierte Zelltod.
So ungefähr sieht die Entwicklung der Extremitätenknospen aus,
im Alter von fünf Wochen, dann sechs Wochen und dann sieben Wochen.
Sie können schon merken, da sieht man noch alles so mitten.
Da sind es schon ein bisschen weniger,
das heißt, da oben ist schon was verschmolzen.
Aber dieser Teil hier, nämlich der Handbereich,
ist schon bereits mit einem Paddel versehen und weiterentwickelt,
während das bei den Beinen noch nicht zu sehen ist.
Und dann in der siebenten Woche haben Sie dann ungefähr
Hand- und Beinentwicklung gleich,
beziehungsweise so, wie sie proportional sein sollten.
Und das ist hier vorne diese Extremitätenknospe,
von der ich gesprochen habe, diese Verdickung.
Und A ist also ein Längsschnitt durch die Extremitätsknospe
eines Mäuseembryos.
Der mesodermale Kern wird vom Ektoderm bedeckt,
das an der Spitze zur Randleiste verdickt ist.
Wenn Sie jetzt zum Menschen übergehen, dann haben Sie das Stadion
in der fünften Woche und bei B können Sie jetzt eine Beinanlage
bei einem sechs Wochen alten menschlichen Embryo sehen.
Was Sie da merken, ist, es gibt schon die Anlage
der Fußwurzelknochen,
Anlage vom Femur,
Tibia und lächerlich klein
Osillium und Os Bubis.
Wenn Sie zu C weitergehen, C und D, das wäre die achte Woche,
dann ist jetzt das Osillium weitaus größer,
das Os Bubis ist auch schon besser entwickelt,
Femur hat dann dicke zugenommen
und die Wurzelknochen haben sich noch weiter differenziert.
Sie haben hier schon Untereinheiten von Anlagen
und am Ende, da kann man nicht von Ende reden,
im nächsten Schritt, bei der Anfang achter Woche circa,
haben Sie ein tadelloses Os Bubis,
Osillium, Os Ischium, alles größer.
Hier, unser Femur hat eine neue Dimension erreicht,
die Tibia auch sehr klar,
da haben Sie schon einzelne Knochen aufgesplittet,
so wie die Metatarsalia sind hier zu sehen.
Da und da und hier.
Wenn Sie das im Rastelektronenmikroskop anschauen,
dann schaut es ungefähr so aus.
Sie haben jetzt hier die Strahlen angelegt,
diese Pentamerie ist gegeben
und was man auf diesem Bild sehen kann,
ist, dass sich zwischen den Fingerstrahlen
hier noch so Schwimmhautartige Fortsätze bilden.
Und die können wir natürlich nicht brauchen, die müssen weg.
Und die werden dann auch über programmierten Zelltod,
sprich über Apoptose, ausgemärzt
und am Ende haben Sie jetzt bereits hier eine Fingerbildung,
wo man sogar den Ansatz des Fingerabdrucks
und bei den Fingerkuppen
die Fingerabdruckanlage ganz gut erkennen kann.
Das ist dann mit 56 Tagen ungefähr.
Da sind die Fingerstrahlen wirklich schon gut getrennt
und die Fingerkuppen auch zu sehen.
Und jetzt kommen wir zum Fingerkopf.
Und jetzt kommen wir wieder zu den unangenehmen Teilen,
nämlich Beispiele für Extremitätenfehlbildungen.
Bedauerlicherweise gibt es da eine ganze Menge.
Die sogenannte Amelie, das sind ganze Gliedermaßen nicht gegeben.
Das ist extrem belastend,
sowohl für das Individuum als auch für die Mutter.
Sie haben die Meromelie,
das sind einzelne Elemente der Gliedmaßen.
Dann gibt es die Fokomelie,
Gliedmaßen bestehen aus Händen und Füßen,
aber das dazwischen fehlt.
Die Polydactylie, überzählige Zehen oder Finger
und die Syndactylie, Finger oder Zehen sind miteinander verwachsen.
Zusätzlich gibt es dann noch Aberrationen wie Spalthand oder Spaltfuß
und was das alles kann passieren.
Ist das jetzt schon im Netz, die Folie? Noch immer nicht?
Wir haben lauter IT-Spezialisten hier.
So, da haben Sie so einen Fall.
Ein Kind mit einseitiger Amelie.
Was hier geblieben ist, ist das, sonst nichts.
Und hier ein Kind mit Meromelie, haben also quasi nur
das Handteil und den Handteil und dazwischen die Arme
und hier die Beine fehlen.
Da haben Sie den Fall der Polydactylie
mit zusätzlichen Fingerstrahlen.
Sechs Stück.
Und hoffentlich kommt jetzt niemand mit den Witzen
mit dem Klavierspüler, den habe ich nämlich voriges Jahr gehört.
Dann hier bei B
Syndactylie der Hand,
C ist ein sogenannter Spaltfuß beiderseits,
der dritte Strahl fehlt, der erste und der zweite sowie der vierte
und der fünfte Strahl sind verwachsen.
Und jetzt kommen die funktionellen Prinzipien
in der Entwicklungsbiologie.
Da schaut es jetzt etwas anders aus wie bisher.
Das ist nämlich ein zentraler Bereich,
der die Molekularbiologie
und die Physiologie gezielt
in die Embryologie einbringt
und damit eigentlich eine Art Neuwissenschaft aufmacht.
Wobei es ist ja keine Neuwissenschaft,
sondern es ist nur eine Fusion von zweierlei verschiedenen Ansätzen
oder drei zumindest.
Jedenfalls, was brauchen wir damit, etwas funktioniert,
etwas sich entwickelt?
Sie brauchen einmal ein Induktorgewebe.
Irgendetwas muss ja diese Signale auslesen,
Lösungen, die das Weiterbringen der Entwicklung garantieren.
Das ist ein sogenanntes kompetentes Zellenaggregat
oder das Zielgewebe.
Dieses Zielgewebe muss dann reagieren
und darin gibt es eine Entwicklung, die hier produziert wird.
Eine Entwicklung ist die Folge eines weiteren Signals,
das das Zielgewebe abgegeben hat, aber in sich bleibt.
Danach gibt es die Differenzierung des Zielgewebes.
Dann haben Sie das, was Sie brauchen.
Wiederum, der Schädel, wir kommen von dem nicht los,
aber diesmal wird es vielleicht ein bisschen einfacher.
Wir wissen, dass der Schädel zum Neurocranium
und zum Visserocranium wird.
Das haben wir schon so oft durchgehauen,
da gibt es kein Problem mit Chondrocranium und Desmalenoerocranium
und Visserocranium mit dorsalen Oberkieferfortsatz
und ventralen Unterkieferwulst.
Das ist aus den Bildern hervorgegangen, die wir bis jetzt gesehen haben
und aus den Kommentaren und den Beschreibungen.
Es gibt zwei Signale, die wir ansprechen müssen.
Es sind entweder diffusible Moleküle
oder nicht diffusible extracelluläre Matrixen,
die in direkten Kontakt mit dem Zielgewebe vom Induktorgewebe vermittelt werden.
Der Kontakt ist relativ wichtig,
wenn Sie eine extracelluläre Matrix haben,
die mit dem Zielgewebe kontaktiert,
und dann sind die diffusible Moleküle,
die dennoch von der extracellulären Matrix ausgeschieden oder sekretiert werden,
auf das Zielgewebe wirken.
Der Prozess wird uns jetzt einige Zeit lang verfolgen
und da gibt es jetzt vieles, was passieren kann.
Das sind wichtige Parameter für die Induktion,
die dann die Differenzierungen ermöglichen.
Zellwanderung ist klar.
Damit werden interagierende Partner in unmittelbarer Nachbarschaft
zusammengebracht.
Sie sind eigentlich schon zusammengebracht,
aber die Zellwanderung garantiert,
dass ein konstanter Kontakt hergestellt wird.
Zellen wandern hinein von einem Gewebe zum anderen
und dann wird das Zellwanderungsprozess
nach der Zellwanderung abgelaufen.
Es gibt nachher eine kontrollierte Zellvermehrung,
also eine Proliferation.
Ein weiterer Punkt ist,
dass wir nicht jede Zelle brauchen, die proliferiert.
Deswegen brauchen wir auch einen programmierten Zelldruck,
der die Zellen vermittelt.
Natürlich wirken die genetischen und die Umgebungsfaktoren mit.
Was habe ich für ein Beispiel?
Ausbildung der Ohren bei Füchsen in der Arktis
und bei Füchsen in der Sahara schauen vollkommen anders aus,
aber die genetischen Gegebenheiten sind die gleichen.
All das, was wir über diese Parameter wissen
wissen wir aus Untersuchungen an Modellorganismen.
Erstaunlicherweise ein großer Beitrag der Fruchtfliege
Drosophila mit Lungaster, ein Fadenwurm, ein Nematod,
den Sie keines Blickes würdigen würden, wenn Sie ihn sehen,
weil er einfach klar und hässlich ist.
Aber Zenoraptitis elegans hat unglaublich viele Beiträge ermöglicht,
die dann umgesetzt werden konnten.
Über Zebrafische, Daniel Rerio ist sehr viel gearbeitet worden.
Der südafrikanische Kralenforsch war ein beliebter Zellorganismus.
Modellorganismus, Xenopus levis,
das Huhn, Gallus gallus,
und schließlich Musculus und Ratus ratus.
Also die Raten und die Mäuse im Labor sind wichtig.
Und weil wir dann gerade ein bisschen von Genetik reden,
habe ich mir gedacht, ich zeige Ihnen diese Folie,
wo wir uns nur einmal auf Genomgröße und Gene konzentrieren.
Schauen Sie einmal, Homo sapiens ist hier noch angegeben mit 23.000 Genen.
Gleich drüber ein simples Gemüse, 100.000 Gene.
Natürlich haben wir unsere Werte jetzt dann verbessert,
weil mit dem menschlichen DNA-Genomprojekt
haben wir eine sehr große Verbesserung der Genetik.
Das heißt, wir haben zum Teil eine Zeit lang sogar schon weniger gehabt,
aber jetzt sind wir am Stand von ca. 25.000 Genen.
Wenn man aber trotzdem das vergleicht mit dem Kohl, 100.000 Gene,
dann macht das Sache.
Sogar der Wasserflow mit 31.000 Genen lächelt über unsere 25.000.
Keine Information haben wir vom Teichmol,
oder wenig Information, aber wenn man von Genen sieht,
dann ist das eine sehr große Information.
Wenn man von Genomgrößen spricht, unsere wäre 3,2 mal 10 hoch 9,
denn seine ist 2,5 mal 10 hoch 10.
Ein simpler Teichmolch.
Genetisch sind wir eigentlich nicht so besonders gut drauf.
Wir müssen jetzt vergleichen oder gegenüberstellen
die Apropose und die Nekrose,
und dann können wir sagen,
wir haben eine sehr große Verbesserung der Genetik.
Der Unterschied ist simpel.
Die Nekrose ist in der Regel krankhaft.
Ist die Folge irgendeiner zellulären Katastrophe
oder einer mechanischen Einwirkung,
also brechen sich den Fuß oder ein Ziegel fällt Ihnen auf den Kopf,
oder ein Autounfall, ganz wurscht.
Das ist aber so ein Phänomen,
dass ein regeneratives Wachstum keine Chance hat,
die betroffenen Zellen zu reparieren,
die sich in den jeweiligen Geweben befinden,
in den jeweiligen Organen.
Wenn das passiert, dann ist das Gewebe nekrotisiert
und die Apropose funktioniert ganz anders,
das ist ein physiologischer Vorgang, der geregelt ist.
Die jeweiligen Zellen haben dann ein Programm,
das ausgelöst wird,
man nennt es zum Teil auch das Selbstmordprogramm.
Das ist aber genetisch gesteuert.
Apropose funktioniert über Genexpression
und die induziert den Selbstmord.
Genau das passiert z.B. bei den Schwimmheiten zwischen unseren Fingern,
die dann abgebaut werden müssen.
Das ist alles über Apropose.
Apropose ist prinzipiell eine gute Angelegenheit.
Dann haben wir die Nekrose noch einmal
oder der akzidentelle Zellentod.
Das ist die komplette Ausfall von Blutversorgung eines Organs.
Oder physikalische oder chemische Einwirkung
oder Krankheitserreger.
All das kann zur Nekrose von Geweben führen.
Die Regel kann man nicht sagen,
aber meist kommt es zu Membrandefekten.
Und diese Membrandefekte,
abgesehen von einem physikalischen Trauma,
haben meist ein Membrandefekt.
Und dieser Membrandefekt wirkt sich katastrophal aus.
Deswegen sind alle Studien über Membranen extrem wichtig.
Denn sie verhindern,
dass der Inhalt von Organellen aus der Zelle austritt.
Und das ist das Problem.
Und in der Folge wird der Zellinhalt in die Umgebung der Zelle ausgeschieden.
Und alle Zellen, die nicht betroffen sind,
werden betroffen und beeinflusst von diesem Prozess.
Und werden auch nekrotisieren.
In der Regel gibt es danach eine Entzündungsreaktion.
Und große Gewebsregionen werden zerstört.
Und die Zellen werden dann auch nekrotisiert.
Und große Gewebsregionen von Organen werden dadurch beschädigt.
Und wenn das passiert,
überlebt man diese Schädigung nicht, wenn sie massiv ist.
Oder sie haben rechtzeitig ein gutes Spital bei der Hand.
In den betroffenen Zellen sammeln sich Sauerstoffwechselprodukte an.
Und das macht natürlich einiges mit den Proteinen im Zytoplasma.
Die denaturieren natürlich dann und die präzipitieren.
Und das kommt zur Karyolyse.
Das heißt Auflösung des Zellkerns.
Wenn sie apoptotisch unterwegs sind,
dann sind in der Regel nur einzelne Zellen betroffen.
Und der Zellverband rundherum bleibt unbeeindruckt.
Wir müssen diese Apoptose als Teil der Zellphysiologie sehen.
Und meistens löst er keine Entzündungsreaktionen aus.
Und wenn einmal Entzündungsreaktionen ausgelöst sind,
das heißt das Immunsystem massiv reagiert,
dann reagieren sie natürlich auch dementsprechend mit Fieber,
Spasmen und was der Teufel was noch alles.
Die eigene Zellbeseitigung im Fall der Apoptose
läuft über das enzymatische Zerschneiden der DNA.
Das ist einmal der erste Schritt.
Das ist so gedacht und gut.
Danach gibt es eine Zerschnürung von Zellkern und Zellleib.
Diese Zerschneidung, Zerschnürung, die enzymatisch stattfindet,
das ist ein Teil, wo dann die Makrophagen zur Geltung kommen
und dieses Material phagozytieren.
Folglich wird dieses Material nicht verloren sein.
Über die Apoptose werden auch überflüssige oder unbrauchbare Zellen beseitigt.
Zum Beispiel, wenn wir es gerade gehabt haben,
Brustflüssenzellen nach dem Abstellen, Epithelzellen der Darmzotten,
die man nicht mehr braucht, Zellen in der Embryonal-Fetal-Entwicklung
wie die Schwimmhäute, alles Beispiele, die wir schon gehabt haben.
Das Apoptose-Programm kann jetzt extrinsisch aktiviert werden
über Signalmoleküle oder intrinsisch zum Beispiel über Zytokrom-C
aus den Mitochondrien, die freigesetzt werden
und weitere Schritte des Programms in Gang setzen.
Also, Sie merken schon, das ist eine ganz gezielte Angelegenheit
und man weiß genau, was passieren könnte.
Das darf man nicht vergessen, wenn wir zurückschauen,
dass jetzt wir reden von programmiertem Zelltod.
Die Kaspase ist eine Protease, die so heißt,
weil man sagt, Systin-dependent-aspartate-specific-protease
und das sind interzelluläre Proteasen mit Systin-Rest im aktiven Zentrum.
Was können die? Die spalten Proteine hinter den Aspartatresten ab
und es ist eines der wichtigsten Enzyme in der Apoptose.
Also, das läuft häufigst über die Kaspase.
Und nachdem wir zumindest zwölf unterschiedliche Kaspasen können,
gibt es jetzt eine Unterteilung in drei Typen.
2, 8 und 9 und 10, das sind sogenannte Initiator-Kaspasen.
Funktioniert über partielle oder limitierte Proteolysen.
2. Gruppe für 3, 6 und 7 Kaspasen sind sogenannte Effektor-Kaspasen.
Die spalten dann zelleigene Proteine und sind daher an der Apoptose
selbstverständlich beteiligt.
Das ist ein Gleichgewicht, wie Sie sehen, das abläuft.
Oder das besteht und gut funktioniert.
Einerseits haben Sie die Initiator-Kaspasen,
andererseits die Effektor-Kaspasen.
Und schließlich Kaspase 1, 4 und 5 sind inflammatorische Kaspasen
an der Reifung von T-Lymphozyten beteiligt.
Das ist natürlich wichtig, Sie brauchen diese T-Lymphozyten sofort.
Aber die brauchen Sie deswegen, weil sich das Immunsystem
natürlich immer ein bisschen mitmischt und die T-Lymphozyten
in der Erkrankung kommen. Also die Kaspasen 1, 4 und 5 sind
ein bisschen problematisch.
Bei der 3er Kaspase, Protease und Effektor,
die spalten jetzt Schlüsselenzyme der Zelle, aber in der Folge
wird die Zelle jedenfalls kontrolliert abgebaut.
Also diese 3er, die Protease und Effektor ist,
die ist schon die wichtigste bei der Apoptose.
Also die merkt man uns, die 3er und in der Folge die 6er und die 7er.
Nachdem wir jetzt die Kaspasen kennengelernt haben,
gibt es ja noch molekularbiologische Mechanismen der Entwicklung,
die über kontaktgebundene interzelluläre Signalwege ablaufen.
Also kontaktgebunden.
Was bedeutet das? Wir haben strukturierte,
für ganz kleine Moleküle zum reziproken Austausch,
durch Zellattentionsmoleküle, die das regulieren.
Das sind die sogenannten Gap Junctions.
Was heißt kleine Moleküle? Bestenfalls bis zu 1 Kilo Dalton
können da durch, aber die meisten Nukleinsäuren und Proteine
sind natürlich ausgeschlossen, weil sie viel viel größer sind.
Es könnten bestenfalls Bruchstücke von Nukleinsäuren durch,
aber in der Regel würde hier nichts davon eine Passage schaffen.
Dann haben wir sogenannte Zellattentionsmoleküle,
und die sind aktiv auf der Innenseite der Zellmembran.
Also es ist nichts Außenres, sondern auf der inneren Seite.
Und es gibt da eine interzelluläre Signalkaskade,
die über Zellattentionsmoleküle ausgelöst werden kann.
Und da kennen wir zwei, zumindest zwei,
denn diese Zellattentionsmoleküle, die jetzt regulatorisch sehr wichtig sind,
an der Innenseite sind Katerine, sogenannte Transmembran-Glykoproteine,
und alle Mitglieder der Immunglobulinsuperfamilie.
Die wird abgekürzt mit Ig, Immunglobulin und SF-Superfamilie.
Also Katerine und Mitglieder der Superfamilie.
Was wissen wir über Katerine?
Die können mindestens dreierlei, zumindest Zellschichten und Zelltypen voneinander trennen.
Sie können Zellwanderungen regulieren,
und sie können Gewebegrenzen, Synapsen und neuronale Wachstumskegel etablieren.
Das sind jetzt drei Prozesse, die essentiell sind in der Entwicklung des Menschen,
die brauchen wir natürlich, und wir können jetzt unterscheiden.
Es gibt verschiedene Katerine.
Es gibt das E-Katerin, charakteristisch für epitheliales Gewebe,
und es gibt das N-Katerin für neuronale Gewebe.
Die kommen zuerst in Mesodermzellen vor,
und dann vornehmlich natürlich in neuronalen Zellen,
sonst wären sie ja nicht die N-Katerine.
Wichtig ist die Calciumkonzentration,
denn die hat einen Effekt auf die Wirksamkeit dieser Katerine,
und deswegen spricht man auch von Calcium-dependent Adherence Proteins.
In dem Fall, ich habe keine deutsche Übersetzung gefunden.
Die E-Katerine, oder E-Katerin per se, tritt in embryonalen Entwicklungen als erstes auf,
vermittelt Kompaktion der Plastomere.
Das kennen Sie, das 8-16 Zellstadium, das haben wir durchgenommen,
da ist bereits E-Katerin wirksam.
Es ist auch wichtig, in den Desmosomen und den Adherence Junctions
uns Zellkontakte stabilisieren,
das ist natürlich eine wichtige Angelegenheit, diese Stabilisierung.
Und so sieht das aus.
Sie sehen hier zwei Sachen, bei A und B.
Schauen Sie zuerst nicht auf B, sondern nur auf A.
Um was geht es da?
Sie haben jetzt den Aufbau von so einem Katerin.
Diese haben ein extrazelluläres Domain und ein intrazelluläres.
Das hier ist quasi die Membran, der schwarze Strich,
die Membrangrenze.
Und das wäre jetzt die intrazelluläre Bindung an die Zelle.
Extrazellulär haben Sie fünf Domäne,
fünf extrazelluläre Katerin-Domäne
und dazwischen jeweils die Calcium-bindenden Domäne.
Wir haben ja gesagt, dass dieses Calcium wichtig ist für die Katerine.
Intrazellulär, hier, bindet es mit dem zytosolischen Teil
an das Transmembranprotein, die 112-Katenin,
und auf Beta-Katenin.
Und dieses Beta-Katenin wiederum haftet an den Alpha-Katenin.
Und dieses Alpha-Katenin stellt jetzt die Verbindung zum Aktin-Zytoskelet her.
Das heißt, diese Verbindung, nachdem die aktiviert wird,
hier über B120 ursprünglich, und dann Beta- und Alpha-Katenin,
dann gibt es hier eine Regulierung.
Wenn Sie das Zytoskelet beeinflussen können,
dann können Sie natürlich den Fluss von intrazellulärem Material
regulieren und steuern.
Da sich Dimer-Katerin bevorzugt mit Dimer in derselben Klasse
auf den Nachbarzellen verbindet, bilden sich stabile,
aber nicht irreversible Kontakte.
Das heißt, wenn Sie so einen Kontakt hergestellt haben,
dann wird der so lange bestehen bleiben,
bis es der Zelle sinnvoll erscheint.
Es ist eine Beeinflussung von einem Fluss von Zellen zu gewährleisten.
Und wenn aber dann diese Zellen dort sind, wo sie sein sollen,
und in das neue Gewebe des Organs eingeschlossen sind,
dann wird der Prozess aufgehoben.
Und dann ist diese Bindung nicht mehr stabil, wird gelöst.
Gut, jetzt kommt hier das End-CAM.
Das schauen wir uns jetzt noch nicht gleich an,
wir gehen zuerst zu dem nächsten Bild, der nächsten Folie.
Da geht es um das Beispiel für die Immunglobulinsuperfamilie IGSF.
Das ist eine Familie von Proteinen, da kommen 700 Mitglieder.
Die immunologische Relevanz ist jetzt Gott sei Dank nicht mehr am Stritten.
Das ist keine Frage, sie vermittelt nicht enzymatische Oberflächenerkennung
zum Teil mit immunologischer Relevanz.
Diese nicht enzymatische Oberflächenerkennung ist irgendwie irritierend.
Ich weiß eigentlich nicht, wieso der Satz da steht.
Und ich finde es immer großartig, wenn ich Folien,
die ich vor einigen Jahren produziert habe, wieder sehe.
Und dann merke ich, aha, da steht ein Blödsinn drin, glaube ich.
Also bitte seien Sie vorsichtig mit der vermittelten
nicht enzymatischen Oberflächenerkennung.
Aber worauf ich hinaus wollte, ist das N-Kram,
das neurales Zelladhesionsmolekül.
Das ist sehr wichtig und bedeutend,
nämlich es kommt im Liquidär im Gehirn vor
und ist durch alternative Splicing in drei Isoformen unterteilt.
Und es sorgt für eine homophile Bildung von N-Kram-Molekülen
auf benachbarten Zellen oder heterophile Bildung
zu anderen Zelladhesionsmolekülen.
Das heißt, weder zu irgendwelchen benachbarten Zellen
oder zu anderen Zelladhesionsmolekülen.
Zum Beispiel L1 und Tag 1 beim Fibroblastenwachstum.
Fibroblastenwachstumsfaktoren oder extrazelluläre Matrix,
das sind die zwei Bindungen.
Und da werden Signalkaskaden ausgelöst von N-Kram,
wenn das passiert.
Und die Kaskaden werden als Fin- oder Fakklassen aktiviert.
Und jetzt möchte ich zurück zu diesem Bild.
Sie haben auch hier 5 Immunglobulin-Repeats.
1, 2, 3, 4, 5.
Das sind Immunglobulindomäne, wie man so sagt.
Und es kann hier oben eine Zuckersäure sich ansetzen,
eine Polyalinsäure.
Was haben wir noch weiteres?
2 Fibronektin-3-Repeats.
Das sind die blauen Anteile.
Das ist immer noch extrazellulär.
Und in der Zellulär haben Sie hier einen Kontakt zu Fin und B120.
Das B120 haben wir da oben schon gesehen.
Nur scheint hier in dem Fall eine andere Kaskade auszulösen.
Nämlich hier löst keine Kaskade aus,
da vermittelt es nur ein Signal hier herunter.
Hier ist die Signalvermittlung zur Auslösung der Fakkinase.
Wozu ist das Ganze gut?
Es kann durch Bindung zwischen Transmembran diese Kaskaden auslösen oder begünstigen.
Und was machen jetzt diese Signalkaskaden?
Die Fin-Kinase macht folgendes.
Sie phosphoryliert mehrere Proteine und Aminosäure Tyrosin,
katalysiert also eine Tyrosin-Kinase.
Und es tritt innerhalb sehr vieler Signalwege auf,
ist unentbehrlich für die Embryonalentwicklung des Gehirns und dessen spätere Funktion.
Dazu kommt noch Axonwachstum und Calciumgehalt von Zellen, der reguliert wird.
Also diese Fin-Kinase kann das alles.
Das wird ausgelöst, wenn sich da unten an dem extrazellulären Teil die Zuckersäure anlagert.
Die Fakkinase steht für Focal Adhesion Kinase und evolviert in zellulären Adhesionen
in Verbindung mit extrazellulärer Matrix.
Das versteht man am besten die Gesamtheit aller Makromoleküle im Interzellularraum.
Das ist essentiell für die Formkonsistenz des Gewebes und gehört auch zu den Tyrosin-Kinasen.
Der springende Punkt hier bitte ist die Formkonsistenz des Gewebes.
Das heißt, diese Kinase hier trägt dazu bei, dass bestimmte Formen,
da spricht man dann auch von Formogenen, was ich sehr bedauerlich finde,
dass das Wort Gene da hineinkommt, aber es geht darum, dass zum Beispiel
das Leckchenwachstum einer Daufliege, der Drosophila, eine bestimmte Form einnimmt
und keine andere, weil sonst wäre es nicht spezifisch charakteristisch.
Und das garantiert die Faktenase und bei uns bei den Menschen macht sie Ähnliches.
Und dann gibt es aber noch den Notch-Signalweg, der auch ein unglaublich interessantes Weg ist,
nämlich er ist beteiligt an Determinierung und Differenzierung und Polyferation und Apoptose.
Das heißt, er reguliert sowohl die Vermehrung als auch den programmierten Zelltod.
Der Notch-Signalweg ist ja etwas Wichtiges, wenn Sie Stammzellischen erhalten wollen
und regulieren aber auch die Organanlage in Form und Aufbau.
Und das ist der essentielle Punkt.
Dabei werden jetzt die Nachbarzellen durch laterale Individuen in gegengesetzter Weise beeinflusst.
Das heißt, wenn Sie auf eine Form aus sind und Sie wollen ein Organ anlegen mit der bestimmten Form,
dann brauchen Sie Platz und dann müssen Sie die benachbarten Zellen in entgegengesetzter Weise
zum Wachstum beeinflussen, weil sonst haben Sie den Platz nicht.
Und das passiert über den Notch-Signalweg.
Es gibt sogenannte Notch-Rezeptoren, Membranen gebunden an die signalaufnehmenden Zellen
und reagiert mit Liganden.
Das ist jetzt wichtig, diese Liganden, die muss man sich merken,
vor allem beim Notch-Signalweg und in Hinkunft natürlich auch.
Die Liganden hier heißen beim Notch-Signalweg meistens D21, D23
oder Serrate-like-class JECT1, JECT2.
Ich zeige Ihnen das gleich auf der Abbildung, dann ist es viel einfacher.
Wichtig, Ligand, klingt kompliziert, ist überhaupt nicht,
Ionen oder Moleküle, die von einem Zentralandrom oder Zentralion angezogen werden
und mit diesem eine Komplexverbindung eingehen.
Es geht also um die Komplexverbindung und um nichts anderes.
Und wenn Sie die einmal erstellt haben, dann kann ein Signalweg ausgelöst werden
und dann passieren Dinge.
So, dann schauen wir uns das jetzt noch an.
Sie hätten jetzt so eine definitive Prognitorzelle, aus der was werden soll.
Sie kontaktiert jetzt diese andere Zelle und Sie haben da hier einen sogenannten
Notch-Rezeptor an der anderen Zelle und von der Zelle wird der Ligand ausgeschickt.
Das ist entweder das Delta, das ich zuerst angeschrieben habe, mit 2 und 3
oder der JECT-Ligand.
Der passt da hinein und sobald der da drinnen ist, wird der hier reagieren
und diesen NICD-Komplex in die Zelle hineinschicken.
Ich sage Ihnen dann, was die Abkürzung für dieses NICD ist.
Der schickt es da hinein und wenn der jetzt in den Zellkern ist,
also von der Zelle in den Zellkern hineinkommt, also im Karyoplasma,
dann wird dieser NICD-Komplex mit dem Transkriptionskomplex
eine Verbindung aufnehmen und hier quasi die Zielgene zu einem
Differenzierungsprogramm ermutigen und eine Kaskade auslösen.
Also wenn der Pfeil da rüber geht, dann heißt das, es funktioniert.
Die Zielgene werden aktiviert.
Und jetzt zeige ich Ihnen noch, was das mit dem NICD auf sich hat.
Bei der Ablauf des Notch-Signalweges, da haben wir eben diese Vorläufer
von somatischen Stammzellen, das nenne ich die Progenitorzelle,
mit dem Notch-gebundenen Rezeptor.
Der wird durch die Bindung an den Membranen gebundenen Liganden,
haben wir ja schon gesagt, also entweder Delta oder Jacked, aktiviert,
wodurch NICD, und da steht es, intrazelluläre Notch-Domäne,
mehr ist es nicht.
Durch Proteolyse, sprich Sekretarsen abgespalten und in den Zellkern
aufgenommen. Und das ist ja der wichtige Prozess.
Sobald das passiert ist, aktiviert NICD mit Transkriptionsfaktorenkomplex
ein Gen, das HESI-Gen, dessen Genprodukt, die Gene des
Differenzierungsprogramms herunterregeln.
Und dann ist alles erreicht.
Also die definitive Progenitorzelle ist die Signalzelle, in ihr ist der
Notch-Signalweg nicht aktiviert.
So läuft er ab, deswegen gehe ich jetzt nochmal zurück,
und das ist die Geschichte noch einmal.
Also hineintransport in den Zellkern, Bindung an den Transkriptionskomplex
und hier Auslösung des Differenzierungsprogramms.
Okay, letzten 15 Minuten Pause.
Dann kommen wir zum dritten Drittel.
Das wird kein Drittel, das wird weniger.
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Okay, fangen wir an, schließen wir dieses Kapitel ab. Wird noch ein bisschen dauern,
aber wir werden früher fertig. Wir sind immer noch bei extrazellulären Signalen und Rezeptoren.
Ein wichtiger Effekt, extrazelluläre Signale steuern Differenzierung und Migration von Zellen.
Man spricht dann von sogenannten Morphogenen, die die Form und die Funktion des entwickelten
Gewebes bestimmen. Und was können jetzt diese Morphogene? Es gibt in der Regel eine
Konzentrationsgradientenbildung von der Quelle des Morphogens ausgehend in eine bestimmte Richtung.
Zum Beispiel da so ventral oder eben der Körperachse entlang. Und wenn das passiert,
ist es klar, dass je nach verschiedener Konzentration des Gradienten bestimmte
Zellen darauf reagieren. Und die werden dann quasi sie in der Differenzierung hervorheben.
Es gibt einen Differenzierungseffekt, der ausgelöst wird und der könnte für die eine
Zelle, bei was ich erfinde jetzt, bei 22 Nanomol sein, bei der anderen ist es bei 0,5 zum Beispiel.
Aber der Konzentrationsgradient wird ausgenutzt. Die Morphogene können auch anziehende und
abstoßende Wirkung auf migrierende Zellen haben. Das ist alles möglich. Und es gibt
aber auch Morphogen-deaktivierende Substanzen. Und die sind unmittelbar in der Nähe der
Morphogenquelle gebildet worden. Und die sind da, um zu regulieren. Die regulieren dann den
Konzentrationsgradienten bzw. die Geschwindigkeit der Diffusion. Und wenn die Diffusionsgeschwindigkeit
kontrolliert wird, dann kann man wahrscheinlich auch kontrolliert in bestimmten Richtungen
spezifische Wirkungen erzielen. Ein Beispiel könnte sein die Retinolsäure. Die ist verantwortlich für
die Musterung des Körperbausplans entlang der anteroposterioren Arse. Retinolsäure ist eine
Form von Vitamin A. Wird auch oft als Altransretinsäure bezeichnet und entsteht in den Zellen
nach Aufnahme durch zwei Oxidationsschritte, also Einfluss auf Wachstum und Zelldifferenzierung.
Dieser Einfluss auf Wachstum und Zelldifferenzierung wirkt dann quasi über zwei Faktoren. Die
transforming growth factors, TGF-beta, zum Beispiel Activin oder transforming growth factor
beta, Smart-Signalweg. Und dann gibt es noch einen nicht transforming growth factor beta
Wachstumsfaktor. Der hier, Activin, verstärkt zum Beispiel das follikelstimulierende Hormon
Biosynthese. Also die Biosynthese von dem FSH. Die transforming growth factor beta Smart-Signalwege,
die werde ich Ihnen jetzt gleich anschließend zeigen. Und zum Thema nicht TGF-beta Wachstumsfaktor,
das ist eine Angelegenheit, wo es ein Paracrin wirkendes Signal gibt. Das heißt, es werden
Signale ausgeschickt aus der Zelle heraus und wirken Paracrin auf die umgebenden Zellen. Also
Paracrin heißt Wirkung nach außen, nicht nach innen. Das wäre Endocrin. Und daher eine Wirkung
unmittelbar auf die umgebenden Systeme. Das fällt hier unter nicht TGF-beta Wachstumsfaktor. Man
spricht dann auch von Fibroblast growth factor. Aber dieser Fibroblast growth factor ist differenziert,
der passt nicht da hinein in den nicht TGF-beta Wachstumsfaktor. Schauen wir mal nach, was es
jetzt alles gibt bei der Geschichte. Das sind ein paar Sachen, die wirklich interessant sind.
Interessant sind fast alle, manchmal sind sie so komplex, dass man ein eigenes Lehrbuch für
einen einzigen Signalweg brauchen würde. Sonic Hedgehog, Paracrin wirkendes Signal,
wird abgekürzt mit SHH. Der ist Ortholog zu einem Segment Polaritätsprotein von Drosophila. Das ist
diese unnötige Dauerfliege, die aber sehr gut ist für Experimente. Hat eine zentrale Funktion
bei der Musterung des embryonalen Körperbauplans und des Differenzierungsprozesses von Organsystemen.
Und das läuft über den Hedgehog-patched-Signalweg. Also gibt es bei dem Sonic Hedgehog auch einen
Hedgehog-patched-Signalweg. Und zusätzlich gibt es auch noch einen sogenannten WNT-Signalweg.
Dieser Signalweg läuft hauptsächlich über Proteine. Das sind zysteinreiche Glykoproteine.
Bei den Säugern kennen wir mindestens 19 verschiedene WNT-Proteine, die beschrieben
sind. Und mehrere Signalwege, die wichtig sind, wären dann der kanonische WNT-Signalweg und dann
klassischerweise der nichtkanonische WNT-Signalweg. Das heißt, es geht jetzt um die Regulation von Gen
Aktivität über Signalwege. Und da gibt es jetzt folgendes, was da als Beispiel dienen kann.
Einerseits hatten wir Transkriptionsfaktoren, dann gibt es die HOX- bzw. Homo-O-BOX-Proteine,
dann gibt es die PAX-Proteine, Helix-Loop-Helix-Transkriptionsfaktoren, epigenetische Kontrolle
der Gen Aktivität, aber die haben wir schon gehabt mit Histonazetylierung und DNA-Methylierung. Und
eine Mikro-RNA, die wirksam wird. Schauen wir uns jetzt einmal diesen Smart-Signalweg an von den
TGF-Beta-Proteinen. Dass sie für die dorsal-ventrale Musterung entlang des Körpers verantwortlich sind,
das haben wir schon gesagt. Und zusätzlich auch für die zelluläre Differenzierung im Nervensystem,
wirken aber ebenso auf Skelett, auf Blut und auf die Niere. Der wichtigste Ligand,
wir wissen jetzt inzwischen, was ein Ligand ist, ist das Signalmolekül Nodal. Es könnte
aber auch Aktivin A sein, aber Nodal ist das dominanteste Signalmolekül und gehört natürlich
auch zur Superfamilie der TGF-B. Die Grundlage des Prozesses ist folgende. Sobald der Ligand
extrazellulär an den Rezeptor von den TGF-Beta bindet und nämlich an die Untereinheit Typ 2
gebunden wird, hat auch sofort der Typ 1 rekrutiert zu werden. Also es geht nur,
wenn der Ligand funktioniert. Und damit werden aber dann Zytoplasmatische Proteingruppen,
Smart-Proteine und CoSmart aktiviert. Sobald das passiert, gelangen die Smart und CoSmart
in den Zellkern, binden an die DNA und können somit Gene anschalten. Zum Teil auch abschalten,
aber hauptsächlich einschalten. Also wir brauchen den Nodal, wir brauchen einen Rezeptor,
den haben wir und wir brauchen Typ 2 und Typ 1 Untereinheiten, die dann in der Abbildung gezeigt
werden. Die zeige ich Ihnen gleich. Regulatorische Elemente in der Signalkette sind daher Liganden,
ok das kennen wir, und extrazelluläre Inhibitoren an den Rezeptoren sowie interzelluläre inhibitorische
Smart-Proteine. Also da gibt es alles. Die Abbildungssache, da ist sie, sehr gut. Da haben
Sie jetzt wieder einerseits die Zellmembran und hier die Membran des Zellkerns. Hier haben Sie
das T-Beta R2 und das T-Beta R1 und Sie sehen hier die Entfernung. Da unten haben Sie jetzt
R-Smart und CoSmart. Wenn jetzt hier auf diesem T-Beta R2 der Ligand dazu kommt, Nodal, in den
Dreieck symbolisiert, dann kommt es sofort zu einer Annäherung von T-Beta R2 zu T-Beta R1,
wirkt hier über die Phosphorylierung, der ist schon phosphoryliert. Da kommt aber jetzt das
P dazu, das nicht da war. Also ohne Ligandbindung kann die Rezeptor-Untereinheit die Smart-Proteine
nicht kontaktieren. Geht gar nicht. Nach der Bindung an Nodal wird T-Beta R1, das ist ein
Druckfehler, phosphoryliert, aktiviert R-Smart und Co. Sie sehen, die beiden sind jetzt
zusammengerückt. Das Ganze R-Smart und CoSmart wird in die Zelle eingeschleust und zusammen mit
dem Co-Faktor X wird die Transkription von Zielkernen möglich. Die Dunkelinformation,
die dieses Lehrbuch nicht gegeben hat, ist, was alles das X ist. Das wäre eigentlich das
Interessante, denn dieses X muss entweder ein Enhancer sein oder ein Regulierer, aber vielleicht
ist es ein Regulierer, der als Enhancer wirkt. Jedenfalls das Essenzielle ist, so läuft es ab.
Es gibt noch einen Unbekannten, der hier mitwirkt, aber die Zielkerne werden dann transkribiert,
die gebraucht werden. Was hätten wir noch? Ich habe in der Einleitung die Bugscene erklärt oder
Paired Box Genes. Das sind nichts anderes als gewebespezifische Transkriptionsfaktoren,
die einer paarigen Domäne, oft teilweise oder vollständig, Homöodomäne enthalten.
Was sind diese Domäne? Ich möchte vielleicht hier unten anschreiben,
noch eine Paired Domäne, vielleicht ist es da besser. Es geht um DNA-bindende Bereiche von
Aminosäuren. Das sind ungefähr 126, variieren aber zwischen 120 und 140 und es kann sowohl
als Transkriptionsrepressor als auch Aktivator funktionieren, diese Paired Domäne. Und es
besteht aus einem N-Terminalen Subdomänen und einem C-Terminalen Subdomänen. Und diese sind
mit einem Linker verbunden. Also die beiden hängen dann zusammen, deswegen spricht man von einer
Paired Domäne. Dann unterscheiden wir Homöodomäne, weitere Proteinanteile an der DNA, die da binden
kann und wird von homöotischen Genen homoboxkodiert. Also was haben sie? Einen großen Proteinanteil,
der an der DNA bindet. Wozu tut er das? Wahrscheinlich um ein Transkript zu verhindern
und ein Gen nicht exprimiert lassen. Homöotische Gene homoboxkodiert. Proteine sind essentiell für
die Differenzierung der Gewebe im frühen Entwicklungsstadium. Auch für die epimorphe
Regeneration von verloren gegangenen Körperteilen bei jenen Tieren, die das können. Das heißt,
diese Prax-Proteine sind dann aktiv, wenn es darum geht, etwas was verloren wurde wieder zu
gewinnen. Mir fällt ein als Beispiel, jeder kennt die Eidechsen, die unter Umständen den Schwanz
abwerfen, wenn sie sich bedroht fühlen. Der muss regeneriert werden. Das garantieren die Prax-Proteine.
Oder denken Sie an den Seestern. Sie haben sicher schon mehr Seesterne gefunden mit Armen,
die bei Weitem nicht gleich groß sind. Da hat irgendeiner einen Arm weggefressen. Der
kann regeneriert werden. Das würde auch über Prax-Proteine gehen. Und die Gruppen der Prax-Gene
sind eingeteilt in P1, P9, P2, P5 und 8, P3, P7, P4 und P6. Das heißt, es sind Ähnlichkeiten im
Aufbau. In der Aminosäure-Sequenz. Ergänzende Information vielleicht, Gene, die eine Homo-Box
enthalten und in Gruppen angeordnet sind, werden bei Menschen und Wirbeltieren Hox-Gene genannt.
Also sobald irgendwo in der Literatur das Wort Hox-Gene auftaucht, denken Sie an ein Gen der
Homo-Box, die in Gruppen angeordnet sind. Das Wichtige ist die Anordnung in Gruppen.
Alles andere sind Wortspielereien. Bei den Insekten nennt man sie Homogene oder homöotische Gene.
Sie bilden die Hox-Gene-Familie. Also es gibt eine Hox-Gene-Familie, die ist in einer Homo-Box
zusammengefasst. Mehr brauchen Sie sich nicht merken. Die Gene kodieren für Transkriptionsfaktoren,
die wiederum eine Kaskade von anderen durch Funktionen zusammenhängende Gene an- oder
abschalten. Also es geht eigentlich immer um das Gleiche in diesem Fall. Anschalten von Genen,
Abschalten von Genen, Regulieren der Expression, Aufbau von Diffusionsgradienten und Auslösung
von Signal-Kaskaden. Das ist eigentlich das Um und Auf.
Man nimmt natürlich an, dass diese Gene sehr früh in der Evolution entstanden sind,
denn man findet sie quasi überall. Von der Tauflüge über Reptilien, Säuger und Einzähler
und was da kuckuck was alles. Also Sie können nicht an diesen Hox-Genen vorbei und sind wir froh,
dass es sie gibt. Generell ist zur Signaltransduktion, da geht es jetzt um Signalüberführung,
Signalübertragung, Signalübermittlung. Das ist alles das Gleiche wie Signaltransduktion. Nur
Signaltransduktion klingt viel toller. Also nehmen wir das Simpelste, Signalübertragung,
nennen wir es einfach so. Das sind Prozesse, wo die Zellen auf Reize reagieren.
Diese Reize werden dann von den Zellen umgewandelt, als Signale ins Zellinnere weitergeleitet und dort
passiert folgendes, über eine Signalkarte gelangen sie zu dem zellulären Effektor. Der Effektor
erzielt dann einen zellulären Effekt in der Zelle. Das ist der Schritt, der hier nicht erwähnt wird,
aber der immer dazu gesagt gehört. Der Prozess kann sowohl durch intrazelluläre als auch
extrazellulären Stimulus eingeleitet werden und beteiligt sind eine Vielfalt von Enzymen und vor
allem aber sekundäre Botenstoffe, sehr wichtig, oft in Form, wie wir schon wissen, Signalkaskaden.
Die Wirkungen sind unglaublich. Regulation von Gen-Transkripten, wissen wir, Zellproliferation,
wissen wir, Immunreaktion, wissen wir, Muskelkontraktionen, was da guckt, was noch.
Einen Signalweg hätten wir noch, zumindest einen, den wir noch kurz behandeln wollen.
Dieser Sonic-Hedgehog-Signalweg. Es ist ein Signaltransduktionswerk,
der es den Zellen ermöglicht, auf äußere Signale zu reagieren. Es ist nicht der einzige,
es gibt sehr viele, aber bitte. Delegant wird Hedgehog genannt, nachdem ist auch der Signalweg,
benannt und wird abgekürzt mit Hh. Das ist ein Signalprotein, welches als Morphogen bezeichnet,
eine wichtige Funktion bei der Entebrinalentwicklung einnimmt. Also noch ein wichtiger Signal,
ein wichtiger Signalprotein. Nach der Bindung von diesem Leganden Hh an sein Rezeptor, sein
Patched Rezeptor wird er genannt, wird der Transkriptionsfaktor Kubitus Interruptus nicht
mehr abgebaut. Also ein Transkriptionsfaktor bleibt bestehen und er akkumuliert und reguliert
im Zellkorn die Expression bestimmter Gene. Also ohne diesen Transkriptionsfaktor wird es nicht
gehen und in manchen Fällen, wie man weiß, wird er abgebaut. Wenn es aber über den Sonic-Hedgehog-Signalweg
läuft, dann bleibt dieser Faktor bestehen und wird nicht mehr abgebaut und der reguliert dann eben die
Gene. Die Hemmung von Shh ist ein neuartiges Therapieprinzip. Das sollte man sich in Erinnerung
halten, der Behandlung bestimmter Krebsarten. Also Basalzellkarzinome wurden offensichtlich
sehr erfolgreich über diesen Sonic-Hedgehog-Signalweg, ich weiß nicht ob geheilt, aber jedenfalls
eingedämmt und das ist ja schon was. Wir kennen drei Hedgehog-Proteine, den Sonic-Hedgehog,
den Indian-Hedgehog und den Desert-Hedgehog, welcher sich für das Basalzellkarzinom jetzt
positiv ausgewirkt hat, beziehungsweise positiv für den Menschen, negativ für das Basalzellkarzinom,
kann ich nichts sagen, aber es funktioniert. Dann haben wir noch den angesprochenen WNT-Signalweg.
WNT ist eine Abkürzung, also es sind zwei Ausdrücke zusammengefasst worden, weil wiederum
ist da relativ viel gearbeitet worden über die Drosophila und da gab es dann Formen,
die entstanden sind, die waren ohne Flügel, sprich Wingless und da hat es WG abgekürzt und dann gab
es noch das INT für INT-Gene, welche bei der Maus Brustkrebs auslösen. Die wurde alles
zusammengefasst zu einem Namen, deswegen heißt es WNT, abgekürzt Signalweg. Wozu brauchen wir den?
Ausbildung der Körperachse bei der Embryogenese, Bildung des Primitivstreifens, wird auch bei
verschiedenen Krebsformen beobachtet, derzeit 19 verschiedene WNT-Gene identifiziert. Hätten wir
den nicht, könnte sich kein Primitivstreifen richtig ausbilden, wenn sich der nicht ausbildet,
gibt es kein Mesoderm und damit haben wir schon wieder einen Aportus. Benannt nach dem Liganden,
aber das haben wir gerade geredet, das ist nicht so interessant, aber was interessant ist, WNT
bindet an den Rezeptor Frizzled. Gibt es also offensichtlich einen Rezeptor für den Signalweg,
ganz spezifisch, und der ein Protein aktiviert, das nennt man ein Discharode, welches wiederum
inhibierend auf einen Proteinkomplex wirkt, auf einen sogenannten Tumorsuppressor-Protein APC
und Axin I, der Beta-Katenin abbaut. Wir werden sehen aber, dass wir das Beta-Katenin ganz gut
brauchen können, haben wir zum Teil vorhin schon erwähnt. Es kommt zur Akkumulation von Beta-Katenin,
wodurch spezifische Zielgene aktiviert werden. Das heißt, jetzt müssen wir uns anschauen,
wie funktioniert das eigentlich. Es gibt also den Signalweg, der einen Rezeptor hat,
Frizzled, und ein Protein aktiviert. Und jetzt muss man sehen, was passiert dann mit dem Katenin,
wenn der nicht da ist und wenn er da ist. Das schaut auf den ersten Blick kompliziert aus,
ist aber bei weitem nicht so schlimm. Hier hätten Sie den Rezeptor, das ist der Frizzled-Rezeptor,
und daneben LRP5-6, einen Korezeptor. Dann haben Sie hier einen Phosphoprotein, Disheveled, wurde
im Text kurz angeführt. Sie haben das Axin, dieses Protein steuert die Entwicklung des Embryos. Sie
haben GSK3, eine Glykogenkinase, und Sie haben APC, Adenomatous Polyposis Choliprotein, ein
sehr kompliziertes Protein. Aber Sie haben hier Beta-Katenin, das abgebaut wird. Das wird abgebaut
einerseits durch die drei Proteine, die hier einwirken. Wobei das eine zum anderen wirkt und
jenes zum dritten und das dann das Katenin abbaut. Und hier unten passiert natürlich nichts innerhalb
des Zellkerns. Wenn aber der Legand kommt, der WNT-Legand, was passiert dann? Der Korezeptor
macht aber vorerst nicht sehr viel. Dieses DVL, also der Disheveled Phosphoprotein,
wird aktiviert auf das Axin hin, das Protein, das die Entwicklung des Embryos steuert. Und
die Trennung hier, die erfolgt zwischen APC, GSK3 und Katenin, bewirkt Folgendes,
dass das Beta-Katenin jetzt nicht mehr abgebaut wird, sondern in seinem Zustand bleibt bzw.
unter Umständen auch noch repliziert wird und sich vermehrt. Diese Beta-Katenin-Ansammlung
schafft es dann, weil eben Beta-Katenin in der Konzentration hoch wird, in den Zellkern hinein,
und verbindet sich hier mit einem TCF, dem T-Zellfaktor. Und diese beiden zusammen sind
dann wieder in der Lage, bestimmte Zielgene zu aktivieren, zu transkribieren, zu translatieren,
alles Mögliche. Also das ist der kanonische WNT-Signalweg, der nicht ganz so kompliziert
ist wie er ausschaut. Es geht nur darum, dass in einem Fall Katenin abgebaut wird, im anderen Fall
bleibt Katenin bei der Konzentration oder wird mehr und dann ist der Transport in den Zellkern
gewährleistet. Der nicht-kanonische WNT-Weg ist ein bisschen langweiliger. Da haben sie über diesen
Frizzled und die VL vermittelt die Regulation der Zellpolarität über Kinasen, die Kinasen heißen
jetzt ROH, ROK und JNK-Kinasen, und über Interaktionen mit anderen Rezeptoren und direkte
Regulation der transmembranären Calciumflüsse. Also zuerst einmal geht es um die Regulation der
Calciumflüsse, das ist das Essentielle und das läuft über all diese Kinasen ab. Ausgelöst wird
eine große Zahl von Aktivitätskinasen durch Einbeziehung von Phospholipiden, PLC-Proteinkinasen
oder Kalmodulinabhängige Kinase 2, abgekürzt mit KAMK2. Was wissen wir über das Kalmodulin? Es ist
ein calciumbindendes regulatorisches Protein, ist selbst nicht enzymatisch aktiv, aber für die
Aktivierung anderer Proteine verantwortlich. Nun, das ist von der Formulierung ein bisschen
umständlich und es ist auch vom Inhalt, vom Informationsgehalt ein bisschen umständlich,
denn auf der einen Seite haben sie hier ein inaktives regulatorisches Protein,
das nicht enzymatisch wirkt, aber trotzdem die Aktivierung anderer Proteine fahren lassen kann.
Also muss da schon ein enzymatischer Aspekt dabei sein. Fehlregulation im Signalweg,
das ist eine der häufigsten Ursachen für bösartige Tumore, also man merke sich dies.
Und jetzt kommen wir noch zur Mikro-RNA. Die Mikro-RNA ist eine spannende Angelegenheit.
Diese RNA ist natürlich nicht kodierend. Diese RNA ist auch nicht translatierend. Die ist sozusagen
gar nichts, aber hat einen unglaublichen Effekt. Es ist ein kurzes Stück Manukleinsäuren,
hochkonserviert und eine nicht kodierende RNA, die eine wichtige Rolle in der Genregulation
spielt, vor allem beim Gen-Silencing. Das hätte ich vielleicht unterstreichen sollen.
Also Mikro-RNA und Gen-Silencing, das geht zusammen. Die regulieren hochspezifisch auf
dem posttranskriptionalen Ebene. Also sobald wir ein Transkript haben und wir sind in den
posttranskriptionalen Phasen, dann wird die Mikro-RNA aktiv. Das heißt, alle Modifikationen,
die Sie auf der Messenger-RNA unter Umständen beobachten oder die dort ablaufen, die nach der
Transkription erfolgen, wie Capping, Polyadenylvirus, Bleißen, alles das läuft zum Teil ab mit Hilfe
einer Mikro-RNA. Und durch diese Modifikation erzielt man aber auch eine Erhöhung der Stabilität
der RNA. Nicht jetzt durch das Mikro-RNA, sondern durch das Capping, Polyadenylir und Bleißen.
Der RNA führt den Transporter-Messenger-RNA aus dem Nukleus in das Zytoplasma und verhindert
den Abbau durch Exonukleasen. Ich glaube, das ist wahrscheinlich, wissen Sie das sogar,
ich bin fast sicher, dass Sie das wissen, weil sonst hätte ja das ganze Cappen und
Polyadenylir überhaupt keinen Sinn. Jetzt kommt die Mikro-RNA-Zurgeltung. Die
MiRNA besteht aus nur wenigen Nukleotiden, wahrscheinlich nur 22, während der Vorläufer
für die Mikro-RNA viel größer ist. Und der blockiert jetzt die Genaktivitäten, also die
Messenger-RNA, die Mikro-RNA, indem Sie sich an die drei Strich nicht translatierten Bereiche
der Messenger-RNA von Zielgenen anlagern. Und dadurch wird die Messenger-RNA entweder gar
nicht abgelösen oder sogar abgebaut. Die Frage ist jetzt natürlich, warum ist das so? Einerseits
gibt es eine partielle Komplementarität, die führt aber dann zu einer Translationshemmung.
Oder aber eine perfekte Basenpaarung führt zu kompletten Degradation der Ziel-Messenger-RNA.
Was heißt das eigentlich? Bei Art 1 partielle Komplementarität. Das Abläsesystem erkennt,
dass keine Komplementarität vorgegeben ist, aber dass fehlhafte Doppelstrichigkeit vorliegt. Wenn
eine fehlhafte Doppelstrichigkeit vorliegt, wird die Translation nicht gewährleistet. Geht nicht.
Dann ist es gemeint unter partielle Komplementarität. Bei 2, perfekte Basenpaarung
führt zu kompletter Degradation, ist es folgendes. In allen Aquarionten gibt es eine Information,
die immer vorliegt, nämlich dass doppelsträngige RNA sehr schnell abgebaut werden muss. Warum?
Weil die Annahme gegeben ist, dass hier eine doppelsträngige RNA-Vireninfektion vorliegt.
Und wenn sowas passiert, muss sich die Zelle wehren und wird sofort alles abbauen, was dann
mit dieser doppelsträngigen RNA in Verbindung gebracht wird. Das sind jetzt zwei Sicherungsmechanismen,
dass alles gut geht, die zum Teil über die Mikro-RNA gewährleistet ist. Und jetzt sind wir
fertig. Schönen Mittwochnachmittag. Hallo, was kann ich für Sie tun?
Ich habe schon ein Netz. Wie stelle ich meine Frage?
Ich habe schon eine Frage.
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Da Vorlagen zahlen, auf der Meisterschaftsschule werden sie dazu gegenüber den Städten verweigert.
Nein, das stimmt nicht.
Wann können diese Vers credibilityen?
Wenn die Städte das gewünschten Gewinnen alle haben,
haben die Städte auch gut Bedingungen, die Sie haben.
Die zahlen aber auch an Fonds und so weiter.
Die Steuern sind verloren.
Das ist nicht das Vorliegen, das sie jetzt verursachen.
Das ist ein verlorenes Verhältnis
zu den Städten, die sie verunsichter haben.
Das ist für jede Stadt ein Vorliegen.