Birinci Trimester
İmplantasyon Öncesi Dönem
İmplantasyon öncesi dönem döllenmeyle başlar, bir hafta kadar süren bir gelişim dönemini kapsar ve embriyonun rahme yerleşmesiyle sona erer. Döllenme (fertilizasyon), bir sperm hücresi ile bir yumurtanın birleşmesidir - binlerce sperm gereklidir, ancak sadece bir tanesinin yumurtaya girmesine izin verilir. Bu birleşme 23 maternal kromozom ile 23 eşleşen paternal kromozomu birleştirerek bir zigot oluşturur. Döllenme çoğunlukla fallop tüpünün distal ucuna doğru gerçekleşir. Sonraki hafta boyunca zigot mitoz bölünme geçirir ve hücre sayısı artar, ancak boyut olarak büyümez. Bu ilk hafta boyunca, yeni hücrelerin yapımı için gerekli tüm amino asitler ve nükleotidler zigotun sitoplazmasından gelir, bu yüzden yumurta çok büyük bir hücredir. İmplantasyondan sonra rahim, embriyonun büyümesi için gerekli hammaddeleri sağlar.
Mitoz bölünme sırasında 23 çift kromozom çoğaltılır ve 2 yavru hücre arasında eşit olarak bölünür. Hata yapılırsa ve yavru hücrede tek sayıda kromozom bulunursa, bu hücre döngüsü kontrol noktasını geçersiz kılar ve apoptozu tetikler. Eğer bir kromozom bozulursa, bu da aynı sonuca yol açabilir.
Ancak istisnalar da vardır. Tek sayıda 21 veya 23 kromozoma sahip bir hücre hayatta kalabilir. Eğer bu hücre yumurta ise, zigot ve sonraki tüm hücreler tek sayıda kromozoma sahip olacaktır. Bu da Trizomi 21 gibi doğumsal bozukluklara yol açar. Kromozomal segregasyon hatası, gelişimin iki hücreli aşamasında meydana gelirse, yetişkindeki hücrelerin sadece yarısında fazladan bir kromozom olur ve durum daha az şiddetli olur. Fazladan kromozomlar gelişimde karar verme süreçlerine müdahale eder. Trizomi 21'li kişilerde sıklıkla mikrodonti gelişir ve hipo-salivasyon ve bruksizmden muzdarip olabilirler. Bu nedenle, bu kişiler, sağlıklı ağız hijyenini korumak için ekstra özen göstermeleri gerekir.
Bölünmelerin Erken Aşamaları
Gelişimin ilk haftasında zigot, mitozun senkronize bir şekilde gerçekleştiği üç bölünme geçirir. Zigotların alt yarısı daha mı ağırdır? Hem dünyada hem de uzayda, hücreler tek bir düzlem boyunca 3 kez çoğalarak 8 hücreli bir embriyo oluşturur (yoğunluk ve yerçekiminin erken hücre kutupluluğu ile ilişkili olduğunu ancak kutupluluğa neden olmadığını düşündürmektedir). Mitozun senkronize edilmesi, hücre döngüsü kontrol noktalarını koordine etmek için gap junction'lar arasında hücreden hücreye iletişim gerektirir. Senkronize mitoz bölünme embriyonun simetrik olarak gelişmesine yol açar. Mitoz bölünme devam ettikçe hücre sayısı ikiye katlanmaya devam eder, ancak hücreler aynı düzlem boyunca bölünmez. Bu, morula adı verilen katı bir hücre topu oluşturur. Mitoz devam ettikçe hücreler küçülmeye devam eder, ta ki katı hücre yumağı blastula (veya blastosist) adı verilen içi boş bir hücre yumağına dönüşene kadar. Zigottan blastula aşamasına kadar, hücreler boyutları dışında farklı görünmez. Bunu söylemenin daha süslü bir yolu; morfolojide hiçbir değişiklik olmadığıdır. Blastula aşamasında, iç hücre kütlesi olarak adlandırılan bir grup hücre diğerlerinden uzaklaşır. İç hücre kütlesinin akıbeti embriyo olmak iken, trofoblast olarak bilinen dış hücrelerin akıbeti amniyon ve plasentanın bir kısmı gibi ekstra embriyonik yapılar olmaktır. Bu nedenle, amniyosentez yoluyla DNA örneği alınması; fetüsün kendisini etkilemeden fetal DNA'nın analiz edilmesini sağlar. Blastula döllenmeden yaklaşık bir hafta sonra endometriuma yerleşir ve gelişmeye devam eder.
Gastrulasyon
Hayatınızdaki en önemli zaman; doğum, evlilik veya ölüm değil, ancak gastrulasyon dönemidir.
Gastrulasyona Genel Bakış
Gastrulasyon sırasında embriyo, farklılaşmamış hücrelerden oluşan tek bir katmandan farklılaşmış hücrelerden oluşan üç katmana doğru yeniden düzenlenir. Tek katmanlı blastuladaki bazı hücreler invajinasyona uğrayarak embriyonun iç kısmında bir hücre katmanı ve dış kısmında bir hücre katmanı oluşturur. Bunun önemi, embriyonik hücrelerin birbirinden farklı göründüğü ilk örnek olmasıdır. Bu aynı zamanda hücrelerin kendi hücre rotalarını sınırladıkları ilk durumdur. Ama durun, eğer tüm blastula hücreleri aynıysa, neden sadece bazıları göç etti? Mitoz bölünme aynı DNA'ya sahip iki hücre oluşturur, ancak aynı sitoplazmaya sahip olmaları gerekmez. Bir yumurta, sitoplazmada bir noktada kümelenmiş bir transkripsiyon faktörü için mRNA'ya sahipse, ilk bölünme işlemi, biri transkripsiyon faktörü mRNA'sı olan ve diğeri olmayan iki, özdeş olmayan hücre üretir. Daha sonra, mRNA, translasyona uğradığında, diğer hücreler dışarıda kalırken o hücrenin içeriye doğru göç etmesine neden olabilir. Hücrelerdeki farklılaşma maternal bir etkidir. Zigotların DNA'sından kopyalanmayan ancak annenin yumurtalık hücreleri tarafından yapılan bir transkripsiyon faktörü için bir mRNA, yumurtanın sitoplazmasının belirli bir kısmına bırakılır ve gastrulasyon sırasında bazı hücreleri invajinasyona teşvik eder. Aslında, blastula aşamasına kadar embriyo kendi DNA'sının hiçbirini kullanmamıştır. Embriyonun DNA'sı gastrülasyonu yönlendirmediğinden, bu başka bir epigenetik özellik örneğidir.
Gastrulasyona geri dönelim: ilk olarak iki hücre katmanı oluşturur (dış ve iç). Bir tenis topu tuttuğunuzu ve başparmaklarınızı içeri doğru iterek dış lastiğin bir kısmını içe doğru katlanmaya zorladığınızı düşünün. Oluşan tüp gastrointestinal sistem ve açıklık (tahmin edebilir misiniz?) anüs haline gelir. Dolayısıyla embriyonun artık belirgin bir kuyruk ve baş yönü vardır. Yukarıdaki şekil, daha çok bir deniz kestanesinin gastrulasyon geçirme şekline benzemektedir. İnsan embriyoları farklı görünür çünkü gastrulasyona uğrayan sadece iç hücre kütlesidir, blastulanın tamamı değil. Ancak iki katman aynıdır, insan gastrulaları sadece daha ezilmiş görünür. Ayrıca deniz kestaneleri önce anüsten oluşmaz. Türlerimiz arasında paylaşılan önemli kavramlara odaklanmak için burada doğruluktan ödün veriyoruz. Merak ediyorsanız, insanlarda bu süreçleri izlemek mümkün değildir, ancak xenpous laevis (kurbağalar) gibi organizmalar için mümkündür.
Gastrulasyon sırasında bir başka önemli olay daha gerçekleşir, dış tabakadan gelen hücreler invajinasyonla oluşan iki tabaka arasına göç eder. Bu da embriyoya üç embriyonik germ katmanı olan üç katman kazandırır (iki yukarıdaki şekil). Ektodermin dış tabakası ve endodermin iç tabakası epitel görünümünde kalırken, orta hücre tabakası (mezoderm) morfolojik bir değişime uğrar ve mezenkim haline gelir. Bu göç, Hensen düğümü (veya Spemann düzenleyicisi) adı verilen tek bir konumda başlar. Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, embriyo içinde ilerleyerek arkasında ilkel çizgi oluşturan bir hareket gerçekleştirir. Embriyonun düğümün olduğu tarafı sırt tarafı olmaya adaydır ve çizgi embriyoyu sol yarı ve sağ yarı olarak ikiye ayırır. Şimdi tüm temel vücut bölümlerinin nasıl yoktan var olduğuna görsel bir sunum ile tanık oldunuz. Bunun öneminin gözünüzden kaçmasına izin vermeyin. Bilim insanları evren oluşmadan önce ne olduğunu ya da Dünya'da yaşam yokken nasıl yaşam olduğunu açıklamakta zorlanıyor. Buna karşın embriyologlar, embriyoların şekilsiz halden şekilli hale nasıl geçtiğini ayrıntılı olarak açıklarlar (bu süreci izleme ve manipüle etme avantajına sahibiz).
| 3 embriyonik katman | Hücre akıbeti |
| Ektoderm | Deri ve ağız mukozası epiteli Nöral doku |
| Mezoderm | Bağ ve kas dokusu |
| Endoderm | İçi boş organların epitel astarı |
Epitelden Mezenkimale Geçiş
Ektodermden endoderm oluşumu basit bir invajinasyon meselesiydi. Ektodermal hücrelerin ektoderm olmaktan çıkıp mezodermi oluşturmak üzere ortaya göç ettiği sürece epitelyal-mezenkimal geçiş (EMT) denir. Ektodermin epitel hücreleri ilk olarak komşu hücrelerle hücreden hücreye temaslarını kaybeder, bu da onları daha az epitel yapar. Polaritelerini kaybederler, kök hücrelere dönüşürler ve daha sonra mezenkimal kök hücrelere farklılaşırlar. Bu süreç sadece gastrulasyon sırasında mezoderm oluşturma sırasında değil, aynı zamanda nöral krest hücre göçü, yara iyileşmesi ve kanser metastazı sırasında da gerçekleşir. Mezenkimal-epitelyal geçiş (MET) olarak adlandırılan ve yara iyileşmesi sırasında da meydana gelen ters bir süreç vardır. EMT, ağız mukozasının sağlıklı bir bölgesindeki epitelyal kök hücrelerin mezenkimal kök hücrelere dönüşmesini, sağlıklı bölgeden hasarlı bölgeye göç etmesini sağlar. MET daha sonra mezenkimal kök hücrelerin bölünerek yeni keratinositlere farklılaşan epitelyal kök hücrelere dönüşmesini sağlar. Bu, gastrulasyon sırasında olanları taklit ettiği için, "yara iyileşmesi, gelişimi tekrarlar" diyoruz.
Ektodermin Farklılaşması
Nörülasyon
Gastrulasyon, embriyoya ilk polaritesini ve aynı zamanda sindirim sisteminin başlangıcını vermiştir. Gelişecek bir sonraki organ sistemlerinden biri merkezi sinir sistemidir. Nörülasyonda kullanılan temel süreç, diğer içi boş organlar oluştuğunda tekrarlanır. Gelişimin 4. haftasında, notokord olarak bilinen alttaki mezoderm, yakındaki ektodermal hücrelere sinyal gönderen morfojenler salgılar. Bu, yakındaki ektoderm bölgesinin nöro-ektoderm olarak farklılaşmasına ve ardından lokal çoğalmaya neden olur. Bu epitel hücreleri kolayca yan yana yayılamadıkları için invajine olurlar. Nihayetinde, invajinasyon yapan nöro-ektodermal hücreler ektoderm ile temaslarını kaybeder ve diğer nöro-ektodermal hücrelerle kaynaşarak nöral tüp adı verilen yeni bir yapı oluşturur. Bu tüp beyin ve omurgaya doğru gelişir. Notokord'u merak ediyorsanız, hücre akıbeti çoğunlukla apoptozise uğramaktır, ancak bir kısmı vertebral disklerin nükleus pulposisi olarak kalır. Amfiyoksis adı verilen omurgasız balık benzeri kordalılarda notokord kalır. Bu, bir insan embriyosunun bir yapı oluşturduktan sonra sadece onu ortadan kaldırmak için kullanılabileceğini göreceğiniz son kez olmayacak.
Nöral tüp embriyonun ön kısmından katlanmaya başlar ve önden arkaya doğru kıvrılır. Fermuarlama mükemmel değildir çünkü ön uç ilkel beyni oluşturmak üzere katlanırken daha da genişlemektedir. Neredeyse tüm gelişimsel süreçler için, ön uç ilk gelişen bölgedir ve bunu daha arka bölgeler takip eder. Nöral tüpün sıkıştırılması yeterli düzeyde folik asit gerektirir (DNA metilasyonu ve farklılaşması için gereklidir), bu nedenle umarım annenin melanini onu korumak için yeterli bir görev yapmıştır.
Bazı nöro-ektoderm hücreleri kaynaşmaz. Bunun yerine, bu hücreler epitelyal-mezenkimal bir geçiş geçirir ve nöral tüpten uzaklaşır. Bu hücreler nöral krest hücreleridir ve melanositler, odontoblastlar, diş pulpası, sementoblastlar ve faringeal kemerlerin nöro-mezenşimi dahil olmak üzere vücutta bir dizi önemli hücre ve dokuya dönüşmeye mahkumdurlar. Bu hücreler bazen dördüncü embriyonik doku olarak adlandırılır (gastrulasyon sırasında ortaya çıkan üç embriyonik germ tabakasına ek olarak), bu da bazı insanların nöral krest hücrelerinin önemli olduğunu düşündüğünü göstermektedir. Nöral krest hücreleri yeni ve uzak dokulara göç ettikten sonra bile, melanositler üzerindeki dendritler veya odontoblastların odontoblastik süreci gibi nöral soylarının görünür işaretlerini sıklıkla korurlar. Göçü kolaylaştırmak için nöral krest hücreleri bir matriks metalloproteinaz enzimi eksprese eder. Bu enzim ECM'de bulunan proteinleri sindirir. Şimdiye kadar yara iyileşmesinin gelişimi tekrarladığı ifadesini hatırladığımızı umuyoruz. Matriks metalloproteinaz enzimleri belirli diş yaralarını iyileştirmek için yeniden kullanılır, ancak PDL'nin parçalanması ve alveolar kemik dokusunun kaybıyla da ilgili olabilir.
Nöral krest hücreleri faringeal kemerlere ulaştığında, birbirlerine karşıt olan FGF ve BMP morfojenlerini salgılayarak ektoderm boyunca çizgili bir desen oluştururlar. Bazı bölgeler diş tomurcukları oluşturmaya teşvik edilirken, aradaki bölgeler ağız mukozasını oluşturur.
Mezodermin Farklılaşması
Somit Oluşumu
Nörülasyon ile aynı zamanda mezoderm de farklılaşmaya uğrar. Mezoderm, amorf bir mezenkim tabakası olarak başlar. Daha sonra, mezenkim bölgeleri somit adı verilen tekrarlayan küresel yapılar halinde kıvrılır ve embriyonun önden arkaya ekseni boyunca segmentler oluşturur. Somitlerin akıbeti, ya kaburgalar ve omurlar gibi bağ dokusunun tekrarlayan birimleri ya da rektus abdominus ve interkostal kaslar gibi kas dokusunun tekrarlayan birimleri olarak katı organlar haline gelmektir. Her bir somitin oluşumu mezenkimal-epitelyal bir geçişi içerir, bazı mezenkimal kök hücreler bir somiti diğerinden ayıran bir epitele farklılaşır. Sol/sağ çiftler halinde oluştukları için, eşleşen lateral yapıların üretimi nispeten basittir (sol ve sağ biseps brachii kasları gibi). Öte yandan, somitik mezodemden tek bir yapının oluşması (bir sternum gibi) iki taraflı iki yapının kaynaşmasını gerektirir.
Somit ve notokord dışında splanknik, lateral plak ve paraksiyal mezoderm gibi başka mezoderm bölgeleri de vardır. Tüm mezoderm türleri arasında ayrım yapmak, diş hijyenindeki klinik kavramları anlamak için gerekli değildir.
Kalbin Oluşumu
Gelişimin 3. haftasında mezoderm kana, kalbe ve dolaşım sistemine dönüşmeye başlar. Mezenkimal kök hücreler önce kan adalarına farklılaşır. Sonra, anjiyogenez başlar. İki büyük kan damarı -nöral krest hücrelerinin yardımıyla- birleşerek atmaya başlayan ilkel kalbi oluşturur.
Endodermin Farklılaşması
Farinksin Oluşumu
Gastrulasyon sırasında içeriye doğru göç eden endoderm, embriyonun ön ucuna doğru ilerler. Bu, daha sonra yutağa dönüşecek olan ilkel ön bağırsağı oluşturur. "İlkel" terimi, sadece tek bir açıklığı olduğu, ağız veya burun boşluğu olmadığı için kullanılır. Bunlar daha sonra ektodermden gelişir. Yüzün ve yutağın oluşumu ilerleyen bölümlerde ayrıntılı olarak ele alınmıştır.
Dördüncü Hafta
Şu anda gelişimin sadece dördüncü haftasındayız. Bir sürü şey oldu! Bu sırada, embriyo yerel bölgelerde çoğalma, desenlenme, füzyon ve bölümün başında ele alınan diğer süreçlerden geçmeye devam eder. Bu da ilkel (temel) yapıların oluşmasına yol açar. Bir yapı embriyonun yüzeyinden ilk kez görünür hale geldiğinde, genellikle placode (ektodermal kalınlaşma) olarak adlandırılır. Bir placoddaki hücrelerin kaderi bir organa dönüşmektir, ancak genel şekilleri kabarık bir tümsek veya sığ bir çukurdan fazlası değildir. Dördüncü haftaya gelindiğinde, aşağıdaki tabloda listelenen kafa ile ilgili organlar gelişmeye başlar.
| Yapı | Akibet |
| Optik plasodlar | ilkel gözler |
| Otik plasodlar | ilkel kulaklar |
| Nazal plasodlar | ilkel burun |
| Yutak kemerleri | o kadar çok şey var ki kendi bölümleri var |
| Oro-farengeal zar | ilkel ağız (henüz açık değil) |
Önceki Ders: Erken Gelişim Modelleri
Yorumlar
Yorum Gönder