Epibolie

Medizinische Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher (Facharzt für innere Medizin) am 13. November 2016
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Die Epibolie ist eine Zellbewegung der Gastrulation, die prinzipiell einer Invagination entspricht. Das prospektive Entoderm wird dabei vom prospektiven Ektoderm überwachsen. Störungen der Epibolie treten zum Beispiel bei Funktionsverlusten des Moleküls Fibronektin auf und können Fehlgeburten auslösen.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Epibolie?

Während der Gastrulation stülpt sich die Blastozyste ein. Im Laufe des Vorgangs bilden sich die drei Keimblätter, aus denen sich die einzelnen Anatomiestrukturen des Embryos entwickeln.

Unmittelbar nach der Befruchtung sind die zukünftigen Zellen des Embryos omnipotent. Die Bildung der drei Keimblätter entspricht einer ersten Differenzierung der omnipotenten Zellen. In der embryonalen Entwicklung werden die ehemals omnipotenten Zellen dann Schritt für Schritt zu organspezifischem Gewebe.

Die Bildung der drei Keimblätter während der Gastrulation ist in diesem Zusammenhang eine Grundbedingung. In der Biologie werden die Keimblätter als Entoderm, Mesoderm und Ektoderm bezeichnet. Aus ihnen gehen über Teilungsprozesse alle spezifischen Gewebe des späteren Individuums hervor. Die Gastrulation verläuft für alle Vielzeller ähnlich und ist von unterschiedlichen Zellbewegungen gekennzeichnet. Eine davon ist die Epibolie, die in der Regel auf die Bewegung der Delamination folgt.

Bei der Epibolie erfolgt eine aktive Überwachsung des dotterreichen Blastulateils. Bei meroblastischen Eiern mit extremem Dotteranteil umwachsen die Keimblätter den ungefurchten Dotter, so zum Beispiel bei der Gastrulation des Knochenfischs. Damit entspricht die Epibolie im Prinzip einer Invagination, bei der das prospektive Entoderm vom prospektiven Ektoderm überwachsen wird.

Funktion & Aufgabe

Innerhalb der frühen Embryonalentwicklung (Embryogenese) von Vielzellern werden drei Keimblätter gebildet. Das Ausgangsmaterial für die Keimblattbildung wird bei niederen Säugetieren als Blastula und bei höheren Säugetieren wie dem Menschen als Blastozyste bezeichnet.

Der Prozess der Keimblattbildung wird auch als Gastrulation bezeichnet und umgreift mehrere Zellbewegungen, die bisher nicht abschließend erforscht und verstanden sind. Neben der Invagination, der Involution, der Ingression und der Delamination ist die Epibolie eine solche Zellbewegung.

Bei der Invagination stülpt sich das zukünftige Entoderm ins Blastocoel der Blastula, sodass sich als innenliegende Zellschicht das Entoderm und als außenliegende Zellschicht das Ektoderm bilden. Darauf folgt die Involution, bei der sich das Entoderm einrollt. Während der anschließenden Ingression oder Immigration wandern Zellen des Entoderms in die Blastula ein und werden bei der darauffolgenden Delamination von Blastulazellen ins Blastocoel abgeschnürt.

Die Epibolie ist eine Zellbewegung der Gastrulation, die prinzipiell einer Invagination entspricht. Während der Gastrulation stülpt sich die Blastozyste ein.

Bei dotterreichen Eiern findet jetzt die Epibolie statt, die prinzipiell einer Invagination entspricht. Gekennzeichnet ist diese Zellbewegung durch eine Überwachsung des zukünftigen Entoderms, die durch Zellen des prospektiven Ektoderms vorgenommen wird. Die Epibolie wird als erste koordinierte Zellbewegung verstanden und beginnt während des Blastulastadium-Abschlusses.

Alle Zellschichten durchlaufen eine Epibolie. Die inneren Zellen des Blastoderms bewegen sich in Richtung der äußeren Zellen und überlagern sich. Das Blastoderm breitet sich in Richtung des vegetativen Embryonalpols aus, bis es die Dotterzellen vollumfänglich erfasst hat. Die Zellen der Hüllschicht vergrößern ihre Oberfläche und breiten sich auf ähnliche Weise aus.

Im vorderen Anteil richten sich die Zellen aus. Die Dotterschicht bewegt sich während der Epibolie wiederum in Richtung des vegetativen Pols und verbreitet sich entlang der Dotteroberfläche. Nach dem Abschluss der Epibolie haben die Hüllschicht, die Dotterschicht und die tieferen Zellen des Blastoderms die Dotterzellen vollständig umwachsen.

Dem Molekül Fibronektin wird eine Hauptrolle bei der Epibolie zugesprochen. Außerdem spielen Signalwege wie der Wnt/PCP-Weg , der PDGF-PI3K-Weg, der Eph-Ephrin-Weg, die Jak-Stat-Signalisierung und die MAP-Kinase-Kaskade eine Rolle für die Zellbewegung.




Krankheiten & Beschwerden

In den ersten Tagen nach der Befruchtung einer Eizelle können bereits Fehler in der embryonalen Entwicklung auftreten. Falls es zu solchen Fehlern kommt, nistet sich die befruchtete Eizelle meist gar nicht erst ein. Die Folge ist eine Fehlgeburt, die keinerlei Symptome verursacht und von der Fehlgebärenden in der Regel gar nicht erst bemerkt wird.

In den meisten Fällen handelt es sich bei dieser Art von Fehlgeburt nicht um schadstoffbedingte Komplikationen. Gegenüber externen Schadstoffen ist das kleine Wesen bis zur Bildung der Keimblätter nicht besonders anfällig. Allerdings verändert sich dies, sobald sich der Primitivstreifen bildet. Ab der dritten Woche nach der Befruchtung können externe Schadstoffe Störungen bei der Entwicklung des Embryos herbeiführen und tragische Folgen nach sich ziehen.

Sind die Zellbewegungen der Gastrulation gestört, so können sich die drei Keimblätter entweder gar nicht bilden oder sie bilden sich in unvorhergesehener Weise. Störungen bei der Epibolie können zum Beispiel durch einen Funktionsverlust des Moleküls Fibronektin entstehen.

Auch Störungen der anderen, an der Epibolie beteiligten Signalwege können dazu führen, dass die Zellbewegung gar nicht, nur unzureichend oder in pathologischem Ausmaß erfolgt. Auf Basis solcher Störungen haben die Hüllschicht, die Dotterschicht und die tieferen Zellen des Blastoderms die Dotterzellen nicht vollständig oder überhaupt nicht umwachsen. Die Folge ist in der Regel eine Fehlgeburt. Anders als in den ersten Tagen und Wochen nach der Befruchtung geht diese Art von Fehlgeburt mit Symptomen einher und wird von der Fehlgebärenden wahrgenommen.

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