Comparative early vertebratesand morphogenesis

Dr. Waristha Angsirijinda2015

Comparative early vertebrates andmorphogenesis

จดประสงค1. จาแนกการเจรญระยะแรกของสตวมกระดกสนหลงได2. อธบายลกษณะการเจรญระยะแรกของสตวมกระดกสนหลงแตละกลม3. สามารถเปรยบเทยบการเจรญข นตนของสตวมกระดกสนหลงได

Development of chordates

• Prenatal development (ระยะกอนคลอด)- embryo นบแตปฎสนธ- Fetus ระยะตอจาก embryo จนถงหลงคลอด

• Postnatal development (ระยะหลงคลอด)

การเจรญของตวออน

• แบง&เพมจานวนเซลล (Cell proliferation)• การเจรญเตบโต (Growth)• เปลยนแปลงรปราง (Differentiation)A. การเจรญเปลยนแปลงรปรางของอวยวะ(Morphogenesis)B.การเปลยนแปลงของเซลลเปนเซลลเฉพาะ(Histogenesis)

Cell proliferation

Embryo of chordate eggs

• การเจรญระยะแรกของตวออนของสตวมกระดกสนหลงในชวงตนมการเจรญตางกนเนองจากสาเหตทมการกระจายของไขแดงไมเทากน

ปรมาณไขแดง• Microlecithal egg: little yolk(amphioxus, placental mammals)• Mesolecithal egg: Moderate yolk(Lungfish,lampreys,amphibians)• Macrolecithal egg: Large yolk(Elasmobranchs, teleosts,reptile, monotremes)

Distribution of yolk (การกระจายของไขแดง)

• I. Isolecithal egg (little yolk):ไขแดงกระจายสมาเสมอเพราะมไขแดงนอยและกระจายอยทวไป เชน เพรยงหวหอม

• II. Telolecithal egg (very large yolk): ไขแดงมากคอนไปขางใดขางหนง

ดานทมไขแดงนอยเรยก animal poleดานทมไขแดงมากเรยก vegetal pole

การกระจายของไขแดงTelolecithal egg

Animal pole: the partof egg with lessconcentration of yolk

Vegetal pole: the partof egg with moreconcentration of yolk

Early development of chordates

• Cleavage• Blastula• Gastrulation

Cleavage

• การแบงเซลลของ Zygote > 2 cell > 4 cell>8 cell>16cell• ผล : cell มรปรางและหนาทคลายกน

แตละ cell เรยก Blastomere

ภาพ(Pannigan,2012)

Morula

• After development of the 8-cell or 16-cellembryo, leading their round shape andformation of a mulberry-shaped mass of cells

• called a morula

Fertilization

• การปฎสนธ เซลลสบพนธเพศผและเมยรวมกนเกดเปนตวออนเรยกZygote

ประเภทของ Cleavage

I. Holoblastic : แบงเทากนทวท งไข เชนไขmammalsII. Meroblastic: แบงเฉพาะสวน animal pole

เชนไขสตวปก, กบIII.Discoidal cleavage: การแบงเฉพาะบรเวณแผน

germinal disc

Holoblastic

• ผล : Equal cleavageไดลกษณะคลายนอยหนาเรยก morulaไมมการเพมขนาด zygote

Meroblastic

• ผล : Unequal cleavage ได cell ใหมมขนาดแตกตางกนมากเชนสตวสะเทนน าสะเทนบก

Discoidal cleavage

ผล : disc-shapeมลกษณะเปนแผนกลมโดยมการแบงเฉพาะบรเวณแผน

• geminal disc เทาน นทาใหเกด disc- shape เรยก (blastodisc)

Blastula

• ระยะ blastula consists of a layer of blastomeres,เรยก blastoderm

• blastoderm มการจดเรยงตวและเกดชองเรยก blastocoel.

Blastula

Blastula-Avian• animal pole สตวปก :ลกษณะเปนรป disc shape เรยก

(Blastodisc หรอ germinal dish)• Blastodisc การแยกตวจาก yolk• ชองวางดานใตเรยก subgerminal space• Blastodisc disc-shape แยกตวจาก yolkชองดานใตเรยก blastocoel

Blastodisc

Blastula-Avian

Blastula-Avian

Blastula-mammal

• มการจดเรยงตวของ morulacells เกดชอง blastocoel

• inner cell mass (ICM) พบบรเวณ animal pole เจรญเปนตวออน

• trophoblast รอบๆ ICM ทาหนาทดดซม อาหารและแบงเซลลแทรกตดกบผนงมดลกเพอฝงตว

Gastrulation

Gastrulation• ระยะทตวออนมการฟอรมเน อเย อ 3 ช น

Ectoderm, Mesoderm, Emdoderm

• At the blastopore, theinvagination to produce thearchenteron or primitive gut• The invagination involves theelongation of the archenteronacross the• blastocoel, where it attaches near

the animal pole of the embryo

Ectoderm

• คอเน อเย อช นนอกซงตอมาเจรญไปเปนEpidermis, mouth, cloaca, Forebrain, midbrain,hindbrain, Spinal cord

Ectoderm, Mesoderm, Endoderm

Mesoderm

• คอเน อเย อช นกลางจะเจรญไปเปนconnective tissue ระบบเลอด ระบบขบถายและสบพนธเปนตน

Endoderm

• เน อเยอช นในตอไปจะเจรญไปเปนepithelium ของทอทางเดนอาหารและทอของระบบหายใจ

ผลของGastrulation

Amphioxus• Endoderm-> involution->archenteron –gutFrog• Endoderm -> involution-> archenteron-gut

Gastrulation

Gastrulation

Bird gastrulation

• Blastodisc: แยกเปน 2ช น ช นบน คอ Epiblastช นลางคอHypoblast

• Epiblast: เจรญกลายเปน Ectoderm• Hypoblast: เจรญกลายเปน Endoderm

Gastrulation-Avian

Mammal gastrulation

Mammal

• ICM แยกเปน Epiblast ตอมากลายเปน EctodermHypoblast ตอมากลายเปน Endoderm

Mammal

การเกดเนอเยอชนMesoderm และชองตว Coelom

• Amphioxusจากระยะ blastula cell ตอมาบรเวณ vegetal pole เวาเขาไป

(invagination)ตอมา Blastocoel ถกเบยดหายไป เกดชองใหมคอ gastrocoel(Archenteron) เปดออกสภายนอกทาง blastoporeMesoderm แยกเปน 2 สวนคอ

Somatic mesodermSplanchnic mesoderm

ชองระหวาง mesoderm คอ ชองตว (Coelom)

Somatic, Splanchnic mesoderm

Mesoderm

• Mesoderm เคลอนเขาไปแทรกระหวาง ectoderm และendoderm

• ตอมา Mesoderm 2 ขาง notochord แยกตวไดsomite(dorsal mesederm),intermediate &lateral mesoderm

Mesoderm

Dorsal mesoderm

เจรญเปน• Dermatomeหนงแทของผวหนง• Sclerotomeกระดกสนหลงและสวนบนของกระดกซโครง• Myotome กลามเน อโครงราง

Mesoderm

Mesoderm

Mesoderm

• Lateral mesodermแยกตวเปน 2 ช นคอ

Somatic & splanchnic mesodermSomatic - เจรญเปนเย อบชองตวSplanchnic - เจรญเปนเย อบอวยวะภายใน

• Intermediate mesodermทอไตและอวยวะสบพนธ

Progressive embryonic development

ชองลาตว(Coelom)

• ชองตวเกดจากการแยกของ mesoderm• Fish, amphibian, most reptile (2 Coelom)- โดย transverse septum ทาใหเกดชอง หวใจ

(pericardial cavity) และชอง ปอด,ทอง(pleuroperitoneal cavity)

• Mammal (3 Coelom): มการสราง กะบงลม diaphragmก นชองอก และชองทอง

Neurulation• เกดจาก cell ทขอบบน

blastopore เจรญไปเปนnotochord ทาหนาทเปนแกนใหembryo

• Ectoderm ขาง notochordหนาตวข นเรยกneural fold

• ตอมา neural fold มาเชอมกนกลายเปนทอประสาท(neural tube)

Frog

เยอหมภายนอกของตวออนExtraembryonic membranes

• Yolk sac• Amnion• Chorion• Allantois

Yolk sac

Yolk sac

• ถงไขแดง บดวย endoderm & splanchnic mesodermแผลงมาลอมรอบไขแดง

• กลม cell- mesoderm บางสวนเจรญเปนหลอดเลอดVitelline vein

• Vitelline vein นาสารอาหารจากไขแดงสงไปเล ยงตวออน

Allantois

Allantois• เปนถงทยนลงมาจากทางเดนอาหารสวนทายแทรกเขาไปใน

extraembronic coelom• ทาหนาทเกบสะสมของเสยและแลกเปลยนแกส• สตวเล อยคลาน นก ตนปากเปด เกาะกบผนงดานในเปลอกไขทาหนาท

เปนอวยวะหายใจ แลกเปลยนกาชออกซเจน และคารบอนไดออกไซดระหวางตวออนกบภายนอก

Allantois

Amnion

Amnion

• protects the embryo in a sac filled withamniotic fluid (น าครา)

• ถงน าครา เกดจากการพบซอนของectoderm & somaticmesoderm

• มการหลงของเหลว ในถง• ชวยปองกนการกระเทอนจากภายนอกและปองกนการระเหยน า

Chorion

ChorionChorion• Chorion and endometrium develop together to form

the placenta(รก), which is the embryo’s principal organof respiration, nutrition, and excretion

• The chorion consists of two layers:an outer layer : the primitive ectoderm or trophoblastan inner layer : the somatic mesoderm

• เปนถงทหมรอบถงน าคราอกช นหนง ชองระหวางถงท งสองช น คอชองนอกลาตวembryo (extraembronic coelom)

Placenta

After implantation, chorion (embryo) andendometrium (mother) are developedtogether to form the placentafunctions:- Nutrition : from mother to fetus- Respiration : gas exchange by fluid to fluid system- Excretion : waste product from fetus- Protection : toxic waste (virus, drugs)- Hormones synthesis : estrogen, progesteron,gonadotropin

ลกษณะของ Placenta

แบงตามลกษณะการกระจายตวของ Chorionic villi• รกทม villi อยเปนป ม (Cotyledonary placenta)เชน

(Sheep,cow)• รกทม villi อยในแถบหมรอบถง (Zonary placenta) เชน Cat,

Dog, Seal• รกทม villi อยบรเวณแผนเดยวกลมใหญรอบถง (Discoidal

placenta) เชน Bear,human• รกทม villi กระจายทวไปบนถง (Diffuse placenta) เชน Pig

Placenta

เอกสารอางองภาพขาวดาท งหมดจาก(Kent,2001)Kent, G.C and Carr,R.K.2001.Comparative anatomy of the

vertebrates: 9th ed.กนกธร ปยธารงรตน.2551. กายวภาคศาสตรเปรยบเทยบของสตวมกระดกสนหลง .305สออนๆ• http://www.youtube.com/watch?v=8v6cXkzlEQA&featur

e=related• http://www.youtube.com/watch?v=UgT5rUQ9EmQ&feat

ure=related• http://www.youtube.com/watch?v=x-

p_ZkhqZ0M&feature=results_main&playnext=1&list=PL3833DDADB4BF7706