Experimentelle Studie zur Dokumentation des Ablaufs der okzipitalen und zervikalen Somitenreifung beim Hühnerembryo

Abstract

In den Untersuchungen wurde die Somitenreifung und Kompartimentierung der okzipitalen undzervikalen Somiten untersucht. Beim Hühnerembryo werden die Somiten 1-5 als okzipitale und dieSomiten 5-19 als zervikale Somiten festgelegt.Es wurden befruchtete Hühnereier 23 bis 55 Stunden bebrütet und Embryonen der Stadien HH 7 (1Somitenpaar) bis HH 15 (25 Somitenpaare) isoliert. Ein Teil der Embryonen wurde in Kunstharzeingebettet und 0,75mym dünn sagittal oder transversal geschnitten, anschließend lichtmikroskopischuntersucht und fotografiert.Der andere Teil der Embryonen wurde In-situ-Hybridisierungen zur Darstellung der Expression derGene Pax1, als Marker für das Sklerotom und MyoD, als Marker für das Myotom unterzogen. DieseEmbryonen wurden in Agar eingebettet und 35& #956;m dünn transversal geschnitten anschließend auchlichtmikroskopisch untersucht und fotografiert.Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:Bis zum Stadium HH 9 mit 7 Somiten sind alle Somiten epithelial.Im Stadium HH 10 mit 9 Somiten ist der synchrone Beginn sklerotomaler Differenzierung, also derPax1 Expression in den Somiten V-IX, den 5 ältesten Somiten, zu beobachten.Die Anzahl der epithelialen Somiten, also ohne Pax1-Expression steigt über die Stadien HH 10 bisHH 13 von 4 auf 7 Somiten an. Vom Stadium HH 13 auf HH 14 fällt die Anzahl der epithelialenSomiten von 7 auf 3 Somiten und bleibt im Stadium HH 15 bei 3 Somiten.Im Stadium HH 13 mit 19 Somiten ist die erste Expression von MyoD zu beobachten. Sie tritt inden Somiten VII bis XIX, den 13 ältesten Somiten synchron auf. Im Stadium HH 14 mit 22 Somitentritt MyoD Expression in den Somiten IV bis XXII, im Stadium HH 15 mit 25 Somiten in denSomiten IV bis XXV auf.Diese Ergebnisse zeigen, daß der Zeitpunkt des epithelio-mesenchymalen Übergangs derokzipitalen und zervikalen Somiten von dem der thorakalen und lumbalen Somiten abweicht.Außerdem wird gezeigt, dass die Kompartimentierung der okzipitalen und zervikalen Somiten nichtin einzelnen Somiten, sondern über mehrere Somiten synchron beginnt.Bisher lag keine systematische Beschreibung vor, die molekulare Marker mit einbezog, um dieEntwicklung der okzipitalen und zervikalen Somiten zu verfolgen. Diese deskriptive Arbeit legtdamit eine wichtige Grundlage für weitere experimentelle Studien zur Somitenentwicklung indieser Region. In this investigation the development and compartmentalization of the occipital und cervicalsomites in the avian embryo was studied, as so far no sufficient description of somite develoment inthis region has been available. In the avian embryo occipital somites correspond to segments 1-5and cervical somites correspond to segments 5-19.Fertilized chicken eggs were incubated from 23 to 55 hours to reach stages between HH 7 (1 pair ofsomites) and HH 15 (25 pairs of somites). One part of the embryos were embedded in a syntheticresin and subject to transversal and sagittal semithin sections at 0,75μm. Subsequently they wereexamined and photographed using light microscopy.The other part of the embryos underwent in-situ-Hybridisation using probes against Pax1 as markerfor the sclerotome and MyoD as marker for the myotome. These embryos were embedded in agarand sectioned transversally at 35mym. Subsequently they were also examined and photographedusing light microscopy.The results can be summarized as follows:Until stage HH 9 with 7 somites all the somites are epithelial.At stage HH 10 with 9 somites sclerotomal differentiation as monitored by Pax1-expression beginssynchronously in somites V-IX, i.e. in the 5 oldest somites.The number of the epithelial somites without Pax1-expression increases over the stages HH 10 toHH 13 from 4 to 7 somites. From stages HH 13 to HH 14 the number of epithelial somitesdecreases from 7 to 3 somites, and remains 3 somites in stage HH 15, thus corresponding to thesituation at thoracal and lumbal levels.At stage HH 13, with 19 somites, the first expression of MyoD as marker of the myotome isobserved. It is upregulated synchronously in somites VII to XIX, i.e. in the 13 oldest somites. Atstage HH 14, with 22 somites, MyoD-expression is observed in the somites IV to XXII, at HH 15,with 25 somites, in somites IV to XXV.In summary, our results demonstrate that the onset of epithelio-mesenchymal transition in theoccipital and cervical somites deviates from the thoracal und lumbal somites. Moreover, we showthat in contrast to truncal levels, the compartmentalization of the occipital and cervical somites doesnot proceed successively but rather occurs synchronously in several somites.Our study is the first systematic description of somite maturation at occipital and cervical levelsincluding molecular markers of somite differentiation, thus providing the basis for furtherfunctional studies of somite development in these segments.