Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

3.6 Reproduktionsbiologie
3.6.1 Embryonalentwicklung
des Menschen

Die embryonale Phase

In der embryonalen
Phase
der gesamten Embryonalentwicklung findet die Organogenese
(= Organbildung) statt. Dabei wird die Gastrula in eine Körperstruktur
mit bestimmten Organen übergeführt.

Direkt auf die Gastrulation folgt die Neurulation,
bei der die Bildung des Nervensystems beginnt.

Die Nervenzellen und Gliazellen, aus denen das
Zentralnervensystem besteht (Gehirn und Rückenmark) entstehen
aus einem speziellen Bereich des Ektoderms,
den man Neuralplatte
nennt. In der dritten Woche der Embryonalentwicklung gibt das Mesoderm
ein molekulares Signal, worauf die Neurulation beginnt. Kurz danach
faltet sich die Neuralplatte nach innen und bildet die Neuralrinne
aus, die sich zum Neuralrohr formt. Daraus wird später das
Rückenmark. Seitlich bilden sich die Neuralleisten
aus, aus denen sich später das vegetative Nervensystem entwickelt.

neuru2 - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Zuvor hat sich unterhalb davon die Corda
dorsalis
gebildet, der zentrale Achsenstab aller Vertebraten
(= Wirbeltiere). Seitlich davon entstehen später die Wirbel
der Wirbelsäule.

Weiterhin haben sich verschiedene, die Embryoreifung
unterstützende Strukturen gebildet wie das Amnion, der Dottersack,
das Chorion und die Allatois, die sich weiterentwickeln.

Das Amnion
ist eine spezielle, schützende Membran. Bei anderen Organismen
mit einer amniontischen Hülle wird der Embryo vor Dehydration
geschützt. Beim Menschen ist das nicht so wichtig wie bei Eidechsen,
die ihre Eier in z.B. den trockenen Sand ablegen. Bei Menschen dient
das Amnion wesentlich zur Isolation und absorbiert Stöße.

Der Dottersack
ist bei Tieren wichtig wie z.B. Hühnern, die dort Nahrung speichern.
Beim Menschen werden die Nährstoffe über die Plazenta
bereitgestellt. Im Menschen liefert der Dottersack fötale Blutzellen
und bildet einen Teil der Nabelschnur.

Das Chorion
entwickelt sich aus den Zellen des Trophoblasten und bildet den
fötalen Anteil der Plazenta. Bei anderen Wirbeltierembryos
wie z.B. Hühnern dient das Chorion als respiratorische Struktur
und zur Sauerstoffanlieferung.

Als letzte der extraembryonischen Membranen entwickelt
sich in der 4. und 5. Woche die Allantois.
Sie stellt die Arterien und Venen für das Chorion und die Nabelschnur
bereit.

Bis zur 10. Woche ist die Plazenta
(=Nachgeburt oder Mutterkuchen genannt), das wichtigste Organ im
vorgeburtlichen Versorgungssystem als Bindeglied zwischen Mutter
und Kind voll ausgebildet. Die Plazenta vergrößert sich
mit fortschreitendem Wachstum des Fötus und besteht aus einem
kindlichen Anteil und einem mütterlichen Anteil. Die mütterliche
Plazenta ist mit dem Fötus über die Nabelschnur verbunden.
Der Embryo bezieht aus dem Blut der Mutter Sauerstoff, Nährstoffe
und Flüssigkeit, Abfallprodukte aus dem kindlichen Stoffwechsel
werden zurückgeleitet. Die beiden Blutkreisläufe sind
durch eine dünne Membran voneinander getrennt, sodaß
sich das mütterliche und kindliche Blut nicht miteinander mischen.

Allerdings filtert die Plazenta nicht alle problematische
Stoffe heraus, sodaß einige Giftstoffe wie Ethanol und z.B.
Schwermetalle (Pb, As, Cd) und Viren die Plazentaschranke passieren
können.

10woe - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

In der Plazenta werden spezielle Hormone wie Progesteron
und Östrogen (= weibl. Sexualhormone) gebildet, die die Menstruation
und die weitere Eireifung bei der werdenden Mutter verhindern.

Nach der Geburt wird die Plazenta als Nachgeburt
abgestoßen.

In der Embryologie werden die verschiedenen Stadien
der Entwicklung mit Carnegiestadien
von 1-23 bezeichnet. Die Stadien stellen ungefähre Reifungsstufen
des Embryos dar.

carnegie - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Fötale Phase

Im Allgemeinen wächst der Embryo in der 3.
und 4. Woche, Augenlider und Augenbrauen wie Fingernägel werden
gebildet und Knochen ersetzt den Knorpel.. Die Schädelknochen
wachsen bis auf verschiedene Lücken (= Fontanellen) nicht weiter
zusammen. Diese schließen sich erst bis 2 Jahre nach der Geburt.
Auch die Geschlechtsorgane entwickeln sich ab dem Ende des 3. Monats
der Embryonalentwicklung. Ab dem 5. Monat kann die Mutter fötale
Bewegungen spüren. Während dieser Zeit ist die Haut mit
dem embryonalen Haarkleid (= Lanugo)
überzogen, zusammen mit Hauttalg, das als Schutz vor dem Fruchtwasser
dient.

Die Geburt erfolgt in der 40. Woche im 9. Monat.
Die Geburtsgröße variiert stark und ist normalerweise
zwischen 30 – 35 cm.

3.6.2 Embryonale Stammzellen

Stammzellen
sind noch undifferenzierte Körperzellen, die über längere
Zeit teilungsfähig sind. Dabei entsteht je eine Zelle, die
sich zu einer bestimmten Gewebezelle z.B. Leberzelle entwickelt
und eine Zelle, die die Stammzelleneigenschaft beibehält.

Man unterscheidet allgemein 2 Typen:


embryonale und
adulte
Stammzellen.

Sie haben verschiedene Eigenschaften, je nach dem
was aus den Teilungsprodukten werden kann. In Säugetieren nennt
man Stammzellen, aus denen alle anderen Zellen des erwachsenen Organismus
werden können totipotent.
Die einzigen totipotenten Zellen sind die Zygote und die ersten
paar daraus entstehenden Zellen (z.B. 4-Zell-Stadium; siehe die
Fähigkeit der Säugetiere zur Bildung von Mehrlingen).

Stammzellen, aus denen außer den extraembryonischen
Membranzellen ( aus dem Trophoblast) beliebig differenzierte Zellen
werden können nennt man
pluripotent.

stemcells - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Man hat 3 Sorten pluripotente Stammzellen gefunden,
die ausschließlich in Embryonen isoliert werden können:

Embryonale Stammzellen (ES-Zellen).

Diese entstammen der inneren Zellmasse (ICM) der
Blastozyste. Nach einer In-vitro-Fertilisation (=künstliche
Befruchtung außerhalb des Körpers) kann man bei “überzähligen”
Embryonen aus den Blastozysten (Bläschenstadium) innerhalb
von drei Tagen die pluripotenten Zellen der inneren Zellmasse isolieren.
Dieses Verfahren zerstört allerdings den Embryo und ist 2005
in vielen Ländern verboten.

Embryonale Keimzellen (EG-Zellen
= primordialer Keimzellen).

Diese werden aus Vorläufern der Gonaden (=
Geschlechtsorganen) aus abgetrieben Föten (= Embryo ab dem
3 Monat) isoliert. Diese Zellen, die als Vorläuferzellen für
Ei- und Spermazellen dienen lassen sich im Labor unter Kulturbedingungen
zu embryonalen Stammzellen weiterentwickeln. Sie sind wie die aus
der Blastozyste isolierten Zellen pluripotent
und unterscheiden sich von diesen in keiner Weise.

Embryonale Karzinomzellen
(EC-Zellen).

Man isoliert sie aus dem Teratokarzinom, einem
Tumor in fötalen Gonaden. Diese Zellen sind aneuploid, d.h.
besitzen einen abnormalen Chromosomensatz.

Als letztes existieren noch multipotente
Stammzellen
(adulte Stammzellen) , die in den meisten
Organen erwachsener Tiere gefunden werden wie z.B. Knochenmarkszellen.
Sie ersetzen normalerweise abgestorbene oder beschädigte Zellen.

Auf eine Diskussion ethischer Probleme wird hier
verzichtet und auf die umfangreiche Literatur im Internet verwiesen
z.B. http://www.zeit.de/wissen/stammzellen/index.

 

 

 

 

 

 


Abb. 13

Neurulation

 

 

 


Abb. 14
 

Die frühe Embryonalentwicklung

 

 

e21 - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

e26 - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Zölom = hufeisenförmige Höhle

Haftstiel = Mesodermstrang

 

 

 

 


Abb. 15
 

Plazenta

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 16
 

Carnegie-Stadien

 

 

3month - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Fötus 3 Monate

6month - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Fötus 6 Monate

40month - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

 

 

 


Abb. 17
 

Trophoblast

 

Trophoblasten sind eine der ersten Zelltypen während
der Differenzierungsphase zu Beginn der Schwangerschaft. Sie
bilden die äußerste Hülle der Blastozyste
und entwickeln sind nach der Einnistung in die Uterusschleimhaut
in der Placenta.trophoblk - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Bitte anklicken zum Vergrößern

Nach der Einnistung beginnen die Trophoblasten-Zellen sich
zu . Zytotrophoblastenzellen (CTB-Stammzellen) differenzieren,
diese dringen in das Stroma der Uteruswand ein und fusionieren,
um Synzytiotrophoblastenzellen zu bilden oder aggregieren
zu verankernden villösen Trophoblasten.

 

 


Abb. 18
 

Stammzellen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 19
 

embryonale
Stammzellen

 

stemcell - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Künstliche Befruchtung

Unter dem Begriff künstliche Befruchtung versteht
man Methoden, bei der die Befruchtung entweder im Uterus oder Reagenzglas
künstlich erreicht wird. Eine Befruchtung einer Eizelle durch
Sperma außerhalb des Körpers in einem Teströhrchen
nennt man In-Vitro-Fertilisation
(IVF).
Die künstliche
Injektion von Sperma in den Uterus durch einen Arzt nennt man
Insemination
.

Methoden der künstlichen Befruchtung werden
schon seit 30 Jahren bei Tieren (Zuchtiere usw.) angewandt. Seit
einigen Jahren findet dies auch beim Menschen statt, wenn entweder
durch die Frau oder den Mann verursacht keine natürliche Befruchtung
möglich ist. Bezogen auf den Menschen sind die rechtlichen
Bedingungen dafür in Deutschland besonders streng und schließen
Maßnahmen aus, die in anderen europäischen Ländern
erlaubt sind.

Insemination

Wenn beim männlichen Tier oder meim Mann die
Samenmenge zu gering ist oder die Spermas mangelnde Qualität
aufweisen verwendet man die Insemination.
Spermatozoen können verschieden Deformationen aufweisen, die
z.B. zu einer mangelnden Beweglichkeit führen. Auch können
Störungen im Bereich des Gebärmutterhalses der Frau der
Grund für eine Insemination sein.

Es werden zwei Formen der Insemination unterschieden:

Homologe Insemination:
Bei dieser Form wird der Samen des Ehemannes verwendet.
Heterologe Insemination:
Hier wird der Samen eines anonymen Spenders verwendet.

IUI - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Um eine Schwangerschaft zu ermöglichen, werden
die Samenzellen direkt mit einer Spritze oder über einen weichen
Katheter ca. 12 bis 24 Stunden vor dem Eisprung in den Uterus gespritzt.
Die Samenzellen finden dann selbständig bis zur befruchtungsfähigen
Eizelle. Vor der Injektion werden die Spermatozoen auf Schädigungen
untersucht. Die Chance einer Schwangerschaft bei der Insemination
beträgt ca. 15% pro Behandlung. Vor der Injektion erhält
die Frau eine sanfte hormonelle Behandlung ( HCG
= Human Chorionic Gonadotropin ) zur Stimulation der Eireifung und
Regulation des Eisprungs.

Bei der heterologen Insemination sind die Spender
immer anonym.

Spermien kommen oft aus Samenbanken, die die Spermatozoen
für einen mehrmonatigen Zeitraum in flüssigem Stickstoff
bei -196°C tiefgefrieren. Ein solche Lagerung nennt man Kryokonservierung.
Mit der Kryokonservierung ( die schon seit ca. 40 Jahren durchgeführt
wird) wird die Vitalität der Zellen aufrecht erhalten, obgleich
das biologische System in den Zustand eines Festkörpers übergeht.
Ohne Gefrierschutzmittel ist eine Lebendkonservierung biologischen
Materials allerdings nicht möglich. Das Gefrierschutzmittel
muss in alle Zellen hineingelangen.

Durch die Lagerung im flüssigen Stickstoff
bleiben die Proben nahezu unbegrenzt ohne Einbuße der Lebensfähigkeit
haltbar. Untersuchungen haben gezeigt, daß Lagerungszeiten
von bis zu 9 Jahren keinen Einfluss auf die Qualität der Spermien
hatten.

Auch Eizellen können so gelagert werden. Die
Kryokonservierung von Embryonen wie sie zum Teil in anderen Ländern
durchgeführt wird, ist in Deutschland derzeit gesetzlich verboten.

In-Vitro-Fertilisation (IVF)

Bei der In-Vitro
Fertilisation
oder künstliche Befruchtung außerhalb
des Körpers wird eine Eizelle der Frau mit einem Sperma des
Mannes in einem Teströhrchen zusammengebracht. Dort findet
die Befruchtung statt.

1992 jedoch wurde in Belgien erstmals die intrazytoplasmatische
Spermieninjektion
(ICSI)
durchgeführt und zwar durch die gezielte Injektion eines einzigen
Spermiums einer Eizelle unter dem Mikroskop. Nach der Inkubation
in einer speziellen Lösung für einige Tage wird die so
künstlich befruchtete Eizelle in den Uterus der Frau eingepflanzt.

ivf - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Vor der Einpflanzung kann die Präimplantantionsdiagnostik
(PID, englisch: PGD) benutzt
werden, um beim Embryo Erbkrankheiten zu identifizieren. wie z.B.
Cystische Fibrose oder Sichelzellanämie. Diese Vorgehensweise
reduziert das Risiko für Erbkrankheiten beim Kind beträchtlich.

In Deutschland ist die PID durch das Embryonenschutzgesetz
verboten.

 


Abb. 20

deformierte
Samenzellen bei Mensch und Tier

msperm2 - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Schlaufenbildung im Schwanzbereich

rsperm - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

psperm - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

 

msperm - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Sperma 1: Defekt im Mittelstück
Sperma 2: normal
Sperma 3: großer Kopf, 2 Schwänze
Sperma 4:deformierter Kopf
Sperma 5: defektes Acrosom

 


Abb. 21
 

Insemination

 

HCG ist ein Hormon, das die Plazenta während der Schwangerschaft
produziert. Humanes Choriongonadotropin (HCG) hält während
der Frühschwangerschaft die Funktion des Corpus luteum
aufrecht und sorgt somit für die ausreichende Produktion
von Östradiol und Progesteron, deren Synthese später
durch die Plazenta erfolgt. HCG besteht aus zwei Untereinheiten
alpha und beta.

hcg - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

für 3D bitte klicken

 


Abb. 22
 

Kryokonservierung
in flüssigem Stickstoff

 


me_kryo - Embryonalentwicklung des Menschen: Die embryonale Phase

Ende Biokurs Klasse 11

Weiterführende
Quellen:

Embryologiehttp://www.embryology.ch/allemand/hdisqueembry/triderm01.html
Neurulationhttp://www.brainconnection.com/topics/?main=fa/embryo-development2
Carnegiestadienhttp://nmhm.washingtondc.museum/collections/hdac/Stages_Table.htm

Visible Embryo

http://www.visembryo.com/baby/index.html
Therapeutisches Klonenhttp://www.drze.de/themen/blickpunkt/therap_klonen
In-Vitro-Fertilisationhttp://www.fertilityunit.com/services/forwoman.asp
Inseminationhttp://www.medizinfo.de/annasusanna/sterilitaet/befruchtung.htm
Kryokonservierunghttp://medweb.uni-muenster.de/institute/repro/html/kryo.html
http://www.airliquide.de/loesungen/business/medizin/anwendungen/kryokonservierung.html
PIDhttp://www.gyn.de/kinderwunsch/pid.php3
Hat dir dieser Artikel geholfen?