Anatomie und Physiologie

Pränatale Entwicklung - Wachstum und Differenzierung

Wachstum und Differenzierung

Wachstum ist eine Zunahme der Größe oder Masse. Die Zellvermehrung ist für eine Zunahme der Masse von grundlegender Bedeutung, führt jedoch an sich nicht zu Wachstum. Es werden lediglich mehr Einheiten produziert, um am späteren Wachstum teilzunehmen. Wachstum wird auf verschiedene Arten erreicht. Am wichtigsten ist die Synthese, bei der aus verfügbaren Lebensmitteln neues Lebewesen, das Zytoplasma, erzeugt wird. Ein anderes Verfahren nutzt die Wasseraufnahme; Ein menschlicher Embryo der ersten Wochen besteht zu fast 98 Prozent aus Wasser, während ein Erwachsener zu 70 Prozent aus Flüssigkeit besteht. Eine dritte Wachstumsmethode ist die interzelluläre Ablagerung, bei der Zellen nicht lebende Substanzen wie Gelee, Fasern und die Grundsubstanz von Knorpel und Knochen herstellen und extrudieren. Aufgrund dieser Aktivitäten, ein neugeborenes Baby ist mehrere tausend Millionen Mal schwerer als die Zygote , aus dem es entwickelt wird .

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Ein gleichmäßiges Wachstum in der gesamten Substanz eines sich entwickelnden Organismus würde lediglich eine sich stetig vergrößernde kugelförmige Zellmasse erzeugen. Lokale Unterschiede in Form und Proportionen resultieren aus unterschiedlichen Wachstumsraten, die in verschiedenen Regionen und zu verschiedenen Zeiten operieren. Das besondere Programm der Startzeiten und Wachstumsraten sowohl extern als auch intern im menschlichen Embryo bildet sein charakteristisches Wachstumsmuster. Gelegentlich tritt abnormales Wachstum auf, und das Wachstum kann übermäßig oder mangelhaft sein. Solche Abweichungen können auch allgemein oder lokal, symmetrisch oder asymmetrisch sein. AllgemeinesGigantismus beginnt normalerweise vor der Geburt und das übergroße Baby wächst weiter mit einer beschleunigten Geschwindigkeit. (In einigen Fällen kann sich die bestehende erbliche Veranlagung für Gigantismus erst irgendwann in der Kindheit manifestieren .) Umgekehrt allgemeinZwergwuchs kann vor der Geburt bestehen, wobei das Individuum nach der Geburt nur in geringem Umfang weiter wächst und das Wachstum dann zur üblichen Zeit aufhört. In einer anderen Abweichung vom üblichen Wachstumsmuster kann das Individuum bei der Geburt durchschnittlich groß sein und für eine Weile normal wachsen, wobei das Wachstum dann zu einem vorzeitigen Stillstand kommt.

In einem sich entwickelnden Organismus, Differenzierung bedeutet zunehmende strukturelle und funktionale Komplexität. Eine Art der Differenzierung betrifft Änderungen der groben Form und Organisation. Solche Aktivitäten, die sich auf das Formen des Körpers und seiner integralen Teile in Form und Muster beziehen , umfassen die genannten ProzesseMorphogenese . Die Prozesse der Morphogenese sind relativ einfache mechanische Handlungen: (1) Zellmigration, (2) Zellaggregation, Bildung von Massen, Schnüren und Schichten, (3) lokalisiertes Wachstum oder Verzögerung, was zu Vergrößerungen oder Verengungen führt, (4) Fusion, ( 5) Aufteilen, einschließlich Trennen einzelner Blätter in getrennte Schichten, Bildung von Hohlräumen in Zellmassen und Gabeln von Schnüren, (6) Falten, einschließlich umschriebener Falten, die Ein- und Ausstülpungen erzeugen, (7) Biegen, was wie Falten resultiert von ungleichem Wachstum.

Eine zweite Art der Differenzierung bezieht sich auf fortschreitende Veränderungen in der Substanz und Struktur von Zellen, wodurch verschiedene Arten von Geweben erzeugt werden. Diese Veränderungen und die ihnen zugrunde liegenden Synthesevorgänge bilden Histogenese . Die Zygote enthält alle wesentlichen Faktoren für die Entwicklung , sie existieren jedoch nur als kodierter Befehlssatz, der in den Genen der Chromosomen lokalisiert ist und keine direkte physikalische Beziehung zu den zukünftigen Eigenschaften des sich entwickelnden Embryos hat. Während der Histogenese werden diese Lehrpläne durch zytoplasmatische Synthesen dekodiert und in die verschiedenen Arten und Subtypen von Geweben umgewandelt, die die strukturellen und funktionellen Einheiten von Organen darstellen. Zunächst fehlt den Zellen jeder Keimschicht eine identifizierbare Form und sie weisen eine ähnliche biochemische Zusammensetzung auf, aber selektive Genexpressionsprozesse treten bald ein. Nach der Erarbeitung spezifischer Enzymmuster und -synthesen nehmen bestimmte Gruppen von Zellen nach und nach Unterscheidungsmerkmale an, die es ermöglichen, ihr Schicksal zu erkennen. Solche frühen Stadien in bestimmten Differenzierungslinien von Zellen werden oft mit dem Suffix- Blast bezeichnet , wie bei Myoblasten und Neuroblasten .

Die entstehenden Zelltypen sind diskrete Einheiten ohne Zwischenprodukte. Beispielsweise wird eine Übergangsform zwischen einer Muskelzelle und einer Nervenzelle nie gesehen. Weder können verschiedene lokale Teile einer Zelle verschiedene Arten der Gewebespezialisierung durchführen, wie z. B. Nerven an einem Ende und Muskeln am anderen Ende. Auch kann eine Zelle, die sich einmal einer bestimmten Art von Spezialisierung verschrieben hat, diese nicht aufgeben und einen neuen Kurs einschlagen.

Unter bestimmten Bedingungen können differenzierte Zellen jedoch in einen einfacheren Zustand zurückkehren. Unter einer veränderten Umgebung kann der Knorpel seine Matrix verlieren und seine Zellen können dem primitiveren Gewebe ähneln, aus dem er entstanden ist. Trotz dieser Umkehrung und offensichtlichen Vereinfachung („Dedifferenzierung “) behalten diese Zellen ihre frühere histologische Spezifität bei. Unter geeigneten Umgebungsbedingungen können sie wieder differenzieren , aber nur ihre bisherigen endgültigen Eigenschaften als Knorpelzellen wiedererlangen.

Das Endergebnis der Histogenese ist die Produktion von Gruppen von Zellen, die in Struktur und Funktion ähnlich sind. Jede Fachgruppe bildet ein grundlegendes Gewebe. Es gibt mehrere Haupttypen solcher Gewebe: Jede der drei Keimschichten führt zu blattartigen Epithelien, die Oberflächen bedecken, Hohlräume auskleiden und häufig drüsenförmig sind; Ektoderm bildet auch das Nervengewebe; und Mesoderm produziert auch das Muskelgewebe und unterscheidet sich in Blut und fibröses Bindegewebe (einschließlich zweier weiterer spezialisierter Typen, Knorpel und Knochen).