Kirsi Sainio Pään alueen plakodit Silmän kehitys Silmän kehityksen säätely Silmän kehitykseen liittyvät häiriöt Korvan kehitys Sisäkorvan kehitys Ulkokorvan kehitys Korvan kehityksen säätely Hajuaistin kehitys Makuaistin kehitys gangliot Pään alueen plakodit (ektodermin kuroutumat) Aistinelinten aiheet Muodostavat yhdessä hermostopienan solujen kanssa myös aivohermosolmukkeet 1
Näkö- ja kuulo silmä- ja korva Tuntoaisti selkäydinhermot ja aivogangliot Makuaisti - kieli Hajuaisti nenä ja hajukäämit kuudes aisti? Näkö-, kuulo- ja hajuelinten aistivat osat kehittyvät pään alueen ektodermaalisista plakodeista Tuntoaistinradat selkäytimen sensorista (takajuuri) hermotusta, tuntoaistia välittäviä hermopäätteitä lähes kaikkien elinten pinnalla Makuaistin aistivat osat muodostuvat kielen pinnalle makunystelmiä, joiden kantasolut ovat peräisin epibrankiaalisesta plakodista Aistiva osa syntyy keskushermoston pullistumasta väliaivojen alueella Kehityksellisesti silmän verkkokalvoa voidaankin siten pitää osana keskushermostoa Valoa prosessoiva osa mykiö syntyy pintaektodermista 2
Silmämalja kehittyy dienkefalonin ja pään alueen pintaektodermin välisen kudosvuorovaikutuksen seurauksena Epidermis muodostaa mykiön aiheen Väliaivojen pullistumasta muodostuu silmämaljan ja myöhemmin retinan eli verkkokalvon aiheet Silmän plakodien muodostumisen määräävä tekijä on Pax-6 transkriptiotekijä Plakodit kuroutuvat irti toisistaan pään alueen keskiviivasta, jossa SHH estää Pax-6 ilmentymisen SHH:n ilmentymisen häiriöt johtavat pään alueella holoprosenkefaliaan ja kyklopiaan 3
Eyeless (Pax6) on silmän kehityksen mestarigeeni 4
Silmän erilaistumisen säätely Kehittyvän silmämaljan eri alueet määräytyvät jo varhaisessa vaiheessa väliaivojen pullistumassa erilaisten transkriptiotekijöiden vaikutuksesta Pintaektodermin ja väliaivojen pullistuman kudosvuorovaikutuksia säätelevät kasvutekijät ja signaalimolekyylit, kuten FGF, TGFb ja SHH Mykiö kehittyy pintaektodermista, joka vesikkelivaiheen jälkeen irtoaa ektodermista Ektodermin ja mykiön aiheen interaktion seurauksena pintaektodermiin muodostuu läpinäkyvä kornea eli sarveiskalvo Kornean kaartuminen niin, että se taittaa valoa mykiöön perustuu silmän sisällä syntyvän silmäpaineen vaikutukseen Mykiö puolestaan rakentuu kerrostumista, joihin muodostuu kristalliineja Kerrostumat muodostuvat soluista, jotka muuttavat muotoaan pitkänomaisiksi etenkin mykiön sisäosissa Solut muodostavat vähitellen verkkokalvon vaikutuksesta mykiön säikeitä Solut tuottavat kristalliineja ja korvautuvat vähitellen kokonaan Etummaiset osat mykiötä muodostuvat edelleen jakautuvista epiteelisoluista Nämä solut työntyvät vähitellen keskelle mykiötä ja muodostavat pitkulaisia soluja ja lisää kristalliineja, jolloin solut korvautuvat Näin linssi saa tyypillisen rakenteensa ja kehitys jatkuu pitkään syntymän jälkeen 5
Mykiön etupuolelle kehittyy lihasrakenteinen värillinen iiris (silmien väri ) ja sen keskelle valon määrää säätelevä mustuainen eli pupilli Iiris kontrolloi mustuaisen suuruutta ja siten silmään tulevan valon määrää Aniridia on värikalvon synnynnäinen vaikea alikehittyneisyys tai puuttuminen aiheuttaa mm. heikkonäköisyyttä, valonarkuutta ja jo varhain huomattavan galukoomariskin Sekä periytyviä että sporaideja muotoja tunnetaan Liittyy usein erilaisiin oireyhtymiin Lapsuusiässä kohonnut Wilmsin pahainlaatuisen syöpäkasvaimen riski 6
Missä tahansa silmän rakenteessa esiintyvä halkio Iiris-halkio: silmä-maljan sivuseinä jää sulkeutumatta tämä häiriö liittyy myös oireena useaan kehitykselliseen oireyhtymään Peräisin väliaivojen hermostoepiteelista Muodostaa kerroksittaisen rakenteen silmän pohjukkaan Kerroksista erottuvat gangliosolujen soomat, välimuotoiset neuronit, jotka siirtävät elektornista stimulusta sauva- ja tappisoluille 7
Valoaistia aivoihin välittävät näköhermon aksonit ja synapsit kehittyvät heti silmämaljan erilaistuttua 8
Näköhermoristi ja aistinrata aivoihin Näköaistin hermorata verkkokalvolta aivoihin. Radan sekundääriset neuronit muodostavat osittain risteävän näköhermoristin (optinen kiasma). Näin kummankin aivopuoliskon näköalueelle tulee impulsseja vastakkaisen puolen verkkokalvolta nimenomaan nenänpuoleisista aksoneista. Otsalohkon puolelta tulevat aksonit sen sijaan projisoituvat saman puolen näköalueelle. Nämä aksonit muodostavat kuitenkin ensin synpsin lateraalisten polvekkeiden tertiääristen hermojen kanssa. Näiden kautta näköhermorata jatkaa takaraivolohkoon näköalueelle, jolloin kummankin puolen näköaistimuksesta syntyy näkökenttä. Tummansiniset alueet ovat aivojen sivukammioita. Etenevä verkkokalvon dysplasia Synnynnäiset kaihit liittyvät useisiin geneettisiin häiriöihin Pienisilmäisyys - mikroftalmia Silmä puuttuu - anoftalmia Synnynnäinen afakia- linssi puuttuu Eya1 (eyes absent), six(sine oculis), pax3 (kolobooma-geeni) Foxc1 (synnynnäiset kaihit) FGF ja niiden reseptorit 9
Sisäkorva peräisin pään alueen ektodermaalisesta plakodista Välikorvan kuuloluut peräisin kiduskaarista Ulkokorvan lehdykkä peräisin kidustaskuista Kuulohermot peräisin epibrankiaalisista plakodeista ja hermostopienan soluista Sisäkorvan kehitys: Korvavesikkelin vestibulaarisesta osasta erilaistuu tasapainoelin kaaritiehyeineen Simpukasta erilaistuu kuuloaistia välittävä Cortin elin 10
Tasapainoelimen ja Cortin elimen aistivat solut muodostavat värekarvoja, jotka reagoivat kaarikäytävissä ja simpukassa olevan endolymfanesteen liikkeisiin liike muutetaan hermoissa sähköiseen muotoon ja viedään aivoihin Endolymfaa tuottavat solut erilaistuvat samoista kantasoluista kuin aistinsolut Vasara ja alasin peräisin 1. kiduskaaresta Jalustin peräisin 2. kiduskaaresta Kantasolut vaeltavat kiduskaarista sisäkorvan alueelle jossa luut erilaistuvat Keskikorvan luut muuttavat äänitaajuudet endolymfaa liikuttavaksi värinäksi 11
Synnynnäinen kuurous ja ulkokorvankin kehityshäiriöt ovat melko tavallisia Liittyvät usein geneettisiin häiriöihin ja useisiin erilaisiin oireyhtymiin myös rubella virus ja ns. ototoksiset aineet (esim. jotkut antibiootit) voivat aiheuttaa sikiölle synnynnäistä kuuroutta tai kuulon alenemaa 12
Pax2 Eya1, six (BOR-oireyhtymä) Hox geenit Gata-3 Fgfr2, Fgfr1 FGF10, FGF3 Neurotrofiini 3, BDNF Waardenburgin oireyhtymä, useita eri geenejä Sikiön kuuloaisti on hyvin kehittynyt jo raskauden puolivälissä, raskauden loppupuolella sikiö kuulee ja reagoi ääniin Mozartin vai Bach? kannattaa valita Mozart, jonka musiikin väitetään rauhoittavan jo sikiöaikana Kemiallisia aisteja Hajuepiteelia muodostava plakodi on anteriorisin ektodermaalinen pullistuma, joka säilyttää yhteytensä ulkoilmaan Hajukokemuksen muodostumiseen osallistuu myös kolmoishermo Kielen makunystelmiä muodostava makuplakodi on yksi epibrankiaalisista plakodeista Uloimmasta ektodermaalisesta plakodista muodostuvan hajuepiteelin solut verhoavat nenäontelon pintaa Aistinsolut ovat yhteydessä ulkoilmaan ja hajukäämiin Hajukäämistä lähtevät hermopäätteet kuljettavat viestin aivoihin 13
Merkittävin Kallmanin oireyhtymä I ja II esiintymistiheys on miehillä 1/10.000 ja naisilla 1/50.000 väestöstä Näillä potilailla anosmia eli synnynnäinen hajuaistin puuttuminen tyypillisin oire Lisäksi idiopaattinen hypogonadotrooppinen hypogonadismi Kallman I geenivirhe anosmiinia koodaavassa geenissä molekyylin tehtävää ei tunneta Kallman II geenivirhe FGFR1 koodaavassa geenissä Makunystelmien kantasolut ovat peräisin epibrankiaalisesta plakodista Viime vuosiin asti makuaistin kehityksestä tiedettiin varsin vähän Makunystelmät ovat yhteydessä suoraan kielen kautta suuhun Kielen pinnalta on tunnistettu erilaisia makuja aistivia nystelmiä 14
Vastasyntyneillä ja sikiölläkin jo kehittynyt makuaisti Liittyy elimistön puolustusreaktioihin epäilyttäviä/epämiellyttäviä makuja torjutaan Viisi perusmakua maistetaan niihin erikoistuneissa nystelmissä kielen eri osissa: makea, hapan, suolainen, karvas ja umami Ainakin SHH ja -kateniini (WNTsignaalireitin välittäjä) säätelevät makunystelmien erilaistumista ja määrää kielen pinnalla Makunystelmien kantasoluja kielen epiteelissä tuhoutuneiden makunystelmien tilalle voi kehittyä uusia 15
Ensimmäiset makunystelmät kehittyvät 8. kehitysviikon kohdalla ja 14. kehitysviikkoon mennessä makuaistimus on mahdollinen Koska sikiö kuitenkin tässä vaiheessa elämäänsä uiskentelee omassa virtsassaan, lienee positiivisten makuelämysten kokeminen vähäistä! 16