Введение

Эпибласт (также известный как примитивная эктодерма) - один из двух различных клеточных слоев, возникающих из внутренней клеточной массы в бластоцисте млекопитающих или из бластулы у рептилий и птиц, другой слой - гипобласт. Он управляет эмбрионом через его дифференциацию в три основных зародышевых слоя, эктодерму, мезодерму и эндодерму, во время гаструляции. Амниотическая эктодерма и внеэмбриональная мезодерма также происходят из эпибласта. Другой слой внутренней клеточной массы, гипобласт, порождает желчный мешок, который, в свою очередь, порождает хорион.

Открытие эпибласта

Эпибласт был впервые обнаружен Кристианом Генрихом Пандером (1794-1865), немецким биологом и эмбриологом из Балтийского региона. С помощью анатома Игнаса Деллингера (1770-1841) и чертежника Эдуарда Джозефа д'Альтона (1772-1840) Пандер наблюдал тысячи куриных яиц под микроскопом и в конечном итоге обнаружил и описал куриную бластодерму и ее структуры, включая эпибласт. Он опубликовал эти результаты в Beiträge zur Entwickelungsgeschichte des Hühnchens im Eye. Другие ранние эмбриологи, изучавшие эпибласт и бластодерму, включают Карла Эрнста фон Баера (1792 - 1876) и Вильгельма Хиз (1831 - 1904).

млекопитающие

В эмбриогенезе млекопитающих дифференциация и сегрегация клеток, составляющих внутреннюю клеточную массу бластоцисты, дает два различных слоя - эпибласт ("примитивная эктодерма") и гипобласт ("примитивная эндодерма"). В то время как кубоидальные гипобластные клетки деламинируют вентрально, вдали от эмбрионального полюса, чтобы выровнять бластокоэль, остальные клетки внутренней клеточной массы, расположенные между гипобластом и полярным трофобластом, становятся эпибластом и содержат колонные клетки. У мыши первичные зародышевые клетки определяются из клеток эпибласта. Эта спецификация сопровождается обширным эпигенетическим перепрограммированием, которое включает в себя глобальное деметилирование ДНК, реорганизацию хроматина и стирание отпечатков, приводящее к тотипотенции. При начале гаструляции на заднем эпибласте появляется примитивная полоса, видимая морфологическая линейная полоса клеток, ориентирующаяся вдоль передней задней оси эмбриона. По инициативе сигналов из базового гипобласта, формирование примитивной полосы основано на миграции клеток эпибласта, опосредованной Nodal, из боковых задней областей эпибласта к центральной средней линии. Примитивный узел расположен на переднем конце примитивной полосы и служит организатором гаструляции, определяя судьбу эпибластных клеток путем индуцирования дифференцировки мигрирующих эпибластных клеток во время гаструляции. Во время гаструляции мигрирующие эпибласты подвергаются эпителиальному мезенхимальному переходу, чтобы потерять клеточную клеточную адгезию (E-кадхерин), деламинироваться из эпибластного слоя и мигрировать по спинной поверхности эпибласта, а затем вниз через примитивную полосу. Первая волна клеток эпибласта, проходящая через примитивную полосу, вторгается и вытесняет гипобласт, чтобы стать эмбриональной эндодермой. Затем устанавливается мезодерма, поскольку мигрирующие эпибластные клетки перемещаются через примитивную полосу, а затем распространяются в пространстве между эндодермой и оставшимся эпибластом, который, после того, как мезодерма слой сформировался, в конечном итоге становится окончательной эктодермой. Процесс гаструляции приводит к образованию триламинального зародышевого диска, состоящего из эктодерма, мезодерма и эндодерма.

Диверсификация эпибластов

Эпибласты демонстрируют разнообразную структуру в разных видах в результате раннего морфогенеза эмбриона. Эпибласт человека принимает форму диска, соответствующую морфологии эмбрионального диска; тогда как эпибласт мыши развивается в форме чашки внутри цилиндрического эмбриона. Во время имплантации бластоцисты эпибласты человека и мыши образуют форму розетки в процессе, называемом поляризацией. Поляризация происходит в результате взаимодействия бластоцисты млекопитающих и интеграна β1 из внеклеточного матрикса, вырабатываемого из тканей дополнительного эмбриона. На этой стадии эпибласты человека и мыши состоят из псевдостратифицированного колонного эпителия. Вскоре после этого эпибласт человека приобретает форму диска, в то время как формируется амниотическая полость. Клетки эпибласта, прилегающие к трофобласту, определяются, чтобы стать клетками амниона. Эпибласт мыши переходит из структуры розетки в чашку. Образуется проамниотическая полость, окруженная эпибластной чашечкой, слитой с экстраэмбриональной эктодермой. Эпибласты мыши не подвержены амнионной клеточной судьбе.

Птицы

Гаструляция происходит в эпибласте птичьих эмбрионов. Локальное утолщение эпибласта, известное как серп Коллера, является ключевым фактором в индуцировании примитивной полосы, структуры, через которую происходит гаструляция. Исследования на эмбрионах цыплят показали, что медиолатеральная интеркалация клеток происходит до гаструляции. Мероприятие интеркалации определяется факторами роста фибробласта из гипобласта. Предполагается, что эволюция примитивной полосы амниота из бластопоры была вызвана приобретением медиолатерального интеркалационного события, которое позиционирует примитивную полосу и действует независимо от образования мезендодермы.

Рептилии

Предки амниотов ( млекопитающих, птиц, рептилий) подвергались гаструляции в основном путем вплетания слоя эпибласта (инволюции). млекопитающие и птицы эволюционировали, чтобы полагаться на интриж во время гаструляции, когда эпибластные клетки сходятся на средней линии и входят в примитивную полосу. Гаструляция рептилий немного отличается от гаструляции птиц и млекопитающих. У рептилий наблюдается двумодальная гаструляция во время эмбриогенеза и отсутствует примитивная полоса. Бимодальная гаструляция характеризуется инволюцией клеток в передней и боковой областях бластопоры и интросией клеток бластопоровой пластины в заднюю область. Аналогии между бластопорной пластиной и примитивной полосой предполагают, что бластопорная пластина была предшественником примитивной полосы млекопитающих и птиц.