Sikkel van Koller

Differentiatie van vogelepiblasten. De sikkel van Koller vormt het blauwgekleurde gebied in afbeelding D, geassocieerd met het groengekleurde area opaca en het roodgekleurde area pellucida.

s=Sikkel van Koller

Organisatie van endodermale voorlopercellen en extra-embryonaal endoderm bij het begin van gastrulatie in kippen- en muizenembryo's.

De sikkel van Koller of sikkel van Rauber komt bij de gastrulatie van vogels voor. Het is een lokale verdikking van cellen aan de achterste rand van de bovenste laag van de area pellucida dat de epiblast wordt genoemd. De sikkel van Koller is cruciaal voor de ontwikkeling van vogelembryo's, vanwege zijn cruciale rol bij het induceren van de differentiatie van verschillende lichaamsdelen van vogels. De sikkel van Koller induceert door de uitscheiding van FGF (fibroblastgroeifactor) en het Nodal-gen de primitiefstreep en de knoop van Hensen, die belangrijke componenten zijn tijdens de gastrulatie bij vogels. De gastrulatie bij vogels is een proces waarbij zich ontwikkelende cellen in een vogelembryo ten opzichte van elkaar bewegen om de drie kiembladen te vormen (endoderm, mesoderm en ectoderm).

De verdikking van de epiblast in de sikkel van Koller fungeert als een rand die de cellagen scheidt van de posterior zijde van blastodermen van hypoblast en het area opaca-endoderm. Het blastoderm bestaat uit een enkele laag cellen en de hypoblast- en area opaca-endodermcellen liggen direct onder het blastoderm. De sikkel van Koller ontstaat vanuit het middelpunt, tussen de hypoblastcellen en het area opaca endoderm. De laag cellen, die vooraan uit de sikkel van Koller groeit, vormt samen met de primaire hypoblast de secundaire hypoblast (ook wel de endoblast genoemd). De voorste cellen van de sikkel van Koller vormen de knoop van Hensen en zijn notochord-afgeleiden. De achterste cellen vormen het posterior gebied van de primitiefstreep.

Celbewegingen

Cellen die over de sikkel van Koller liggen in het posterior uiteinde van het kippenembryo bewegen naar de middellijn, ontmoeten die en veranderen van richting naar het midden van de epiblast. Cellen uit de laterale posterior marginale zone vervangen de cellen die de sikkel van Koller verlieten door elkaar te ontmoeten in het midden van dit gebied, van richting te veranderen en naar voren uit te breiden. Terwijl deze cellen bewegen en zich concentreren aan het posterior uiteinde van het embryo, ondergaat de primitiefstreep een overgang van een enkele naar meerlaagse epitheellaag, waardoor het een macroscopisch zichtbare structuur wordt. Verschillende mechanismen, waaronder actieve celproliferatie, georiënteerde celdeling, cel-cel-intercalatie en chemotactische celbeweging, zijn voorgesteld om de aard van de cellulaire bewegingen te verklaren die nodig zijn om de primitiefstreep te vormen.

Geschiedenis

De sikkel van Koller werd oorspronkelijk beschreven door August Rauber in 1876. Daarom wordt de sikkel van Koller ook wel de sikkel van Rauber genoemd.

In 1926 bestudeerde Ludwig Graper voor het eerst de betrokkenheid van de sikkel van Koller bij de vorming van de primitiefstreep. De celbewegingen deden hem denken aan een dans genaamd de polonaise, waarbij dansers zich in evenwijdige lijnen bewegen en waarbij ze zich van de achterkant van de groep naar het midden bewegen. Pas in 2007 werd het mechanisme voor deze bewegingen ontdekt door Voiculescu en zijn medewerkers. Ze stelden vast dat cellen naar het centrum van de epiblast bewegen na de activering van het Wnt-planaire celpolariteitsreactiepad door fibroblastgroeifactoren gemaakt door de hypoblast.

Expressie van genen

De sikkel van Koller is een van de twee regio's (de andere is het caudale grensgebied van de area opaca) waar genen die belangrijk zijn voor de gastrulatie, zijn gelokaliseerd. Het NODAL-gen komt bijvoorbeeld alleen tot expressie in de sikkel van Koller.

Hoewel er nog geen enkel gen geïsoleerd is voor het ontstaan van de sikkel van Koller, zijn er aanwijzingen dat het homeobox-gen 'Hex' de ontwikkeling van de sikkel van Koller beïnvloedt. Het transcript cHex, dat een product is van Hex, is vastgesteld in de sikkel van Koller tijdens de embryogenese van kippen. cHex is ook betrokken bij de vorming van de hypoblast, het endoderm in een voorste boog die het cardiogene gebied overlapt, het faryngeale endoderm onmiddellijk grenzend aan het zich vormende myocardium, in het endocardium, en in de lever- en de schildklierprimordia.

Het is ook mogelijk dat het homeobox-gen goosecoid (homeobox protein goosecoid) betrokken is bij de vorming van de sikkel van Koller, aangezien de cellen van de sikkel van Koller de eersten zijn die het goosecoid-transcript tot expressie brengen. Over het algemeen wordt aangenomen dat het goosecoid-gen betrokken is bij de ontwikkeling van de kippenorganisator tijdens gastrulatie.

Huidig onderzoek

Er is nog veel onbekend over de sikkel van Koller. Door een fragment van de kwartelsikkel van Koller in een kippenblastoderm te implanteren, konden Drs. Callebaut en Van Nueten de vorming van een normale secundaire primitiefstreep, mesoderm en definitief endoderm observeren. Dit bracht hen tot de conclusie dat de sikkel van Koller de vroege vogelrepresentatie is van de organisator, en dat er homologie bestaat tussen de sikkel van Koller bij vogels en de blastopore bij amfibieën. Drs. Callebaut en Van Nueten optimaliseerden ook een methode voor de bereiding van niet-geïncubeerde vogeleieren, en toonden hieruit aan dat embryonale regulatie het gevolg is van de ruimtelijke verdeling van weefsel van de sikkel van Kollers.. Daarnaast konden Drs. Callebaut en Van Nueten vaststellen dat de differentiatie van de cellen van de sikkel van Koller tot sikkel-secundaire hypoblast onomkeerbaar is, en dat de sikkel-secundaire hypoblast vroege neurulatie induceert; ze deden dit door weefsel van de sikkel van Koller in verschillende delen van niet-geïncubeerde kippenblastodermen te implanteren en de effecten te observeren..

Afbeeldingen

• 
  Wnt 8c-expressie, gevolgd met in situ hybridisatie tijdens de vorming van de sikkel van Koller en de primitiefstreep in het embryo van de kip. In opeenvolgende stadia worden RNA’s van Wnt8c (A, D, G) en Chordin (B, E, H) tot expressie gebracht. Wnt zien we eerst in de Area Opaca (AO) vervolgens onderaan en daarna langs de primitiefstreep. In (C, F, I) is de groei waar te nemen door de (kleine) snelheidspijlen te volgen. Zwarte pijlen geven het voorste uiteinde van de primitiefstreep aan.
• 
  Moleculaire markers onthullen subpopulaties van definitief endoderm. KS=sikkel van Koller
• 
  Schematische tekening van de definitieve oorsprong van het endoderm. KS=sikkel van Koller

Externe links

• Sikkel van Koller op Developmental Biology, Eleventh Edition
• Induction of primitive streak and Hensen's node by the posterior marginal zone in the early chick embryo.

Bronnen, noten en/of referenties

Mediabestanden

Zie de categorie Koller's sickle van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.