Mesenchym

Mesenchym ( / ˈ m ɛ s ə n k aɪ m ˈ m iː z ən -/ ^{[ 1 ]} ) ist ein locker organisiertes embryonales Bindegewebe aus undifferenzierten Zellen , aus dem viele Gewebe wie Haut , Blut oder Knochen entstehen . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Die Wechselwirkungen zwischen Mesenchym und Epithel tragen zur Bildung nahezu aller Organe im sich entwickelnden Embryo bei . ^{[ 4 ]}

Das Mesenchym ist morphologisch durch eine ausgeprägte Grundsubstanzmatrix gekennzeichnet , die ein lockeres Aggregat aus retikulären Fasern und unspezialisierten mesenchymalen Stammzellen enthält . ^{[ 5 ]} Mesenchymale Zellen können leicht wandern (im Gegensatz zu Epithelzellen , denen die Beweglichkeit fehlt, die in eng aneinanderliegenden Schichten organisiert sind und in einer apikal - basalen Orientierung polarisiert sind ).

Das Mesenchym entsteht aus dem Mesoderm . ^{[ 6 ]} Aus dem Mesoderm entwickelt sich das Mesenchym als embryologisch primitive „Suppe“. Diese „Suppe“ besteht aus Mesenchymzellen, seröser Flüssigkeit und verschiedenen Gewebsproteinen. Die seröse Flüssigkeit enthält typischerweise zahlreiche seröse Bestandteile wie Natrium und Chlorid. Aus dem Mesenchym entwickeln sich die Gewebe des Lymph- und Kreislaufsystems sowie des Bewegungsapparates. Letzterer ist durch Bindegewebe im gesamten Körper, wie Knochen und Knorpel , gekennzeichnet . Ein bösartiger Tumor der Mesenchymzellen ist ein Sarkom . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Die erste Entstehung von Mesenchym erfolgt während der Gastrulation durch den epithelial-mesenchymalen Übergang (EMT). Dieser Übergang erfolgt durch den Verlust von Epithel-Cadherin , Tight Junctions und Adhäsionsverbindungen auf den Zellmembranen der Epithelzellen . ^{[ 9 ]} Die Oberflächenmoleküle werden endozytiert , und das Mikrotubuli- Zytoskelett verliert seine Form, wodurch das Mesenchym entlang der extrazellulären Matrix (ECM) wandern kann . Der epithelial-mesenchymale Übergang findet in embryonalen Zellen statt, die durch oder über Gewebe wandern müssen, und kann von einem mesenchymalen-epithelialen Übergang gefolgt werden , der zur Bildung sekundärer Epithelgewebe führt . Embryonale Mesenchymzellen exprimieren das Protein S100-A4 ( S100A4 ) ^{[ 10 ]} , auch bekannt als fibroblastenspezifisches Protein ^{[ 11 ]} , was auf gemeinsame Eigenschaften mit den migratorischen adulten Fibroblasten hinweist , sowie c-Fos , ein Onkogen , das mit der Herunterregulierung von epithelialem Cadherin assoziiert ist ^{[ 12 , 13 ]} . Die Bildung sowohl des Primitivstreifens als auch des Mesenchymgewebes ist vom Wnt/β-Catenin-Signalweg abhängig ^[ 14 ^{] . Spezifische} Marker des Mesenchymgewebes umfassen die zusätzliche Expression von ECM-Faktoren wie Fibronektin und Vitronektin ^{[ 15 ]} .

Die ersten Zellen des Embryos, die eine EMT durchlaufen und Mesenchym bilden, sind die extraembryonalen Zellen des Trophektoderms . Diese wandern vom Körper der Blastozyste in die Endometriumschicht des Uterus , um zur Bildung der verankerten Plazenta beizutragen . ^{[ 16 ]}

Primäres Mesenchym ist das erste embryonale Mesenchymgewebe, das entsteht, und wird durch EMT in Epiblastzellen gebildet . Im Epiblast wird es durch den Primitivstreifen über Wnt-Signalwege induziert und produziert während der Gastrulation Endoderm und Mesoderm aus einem temporären Gewebe, dem Mesendoderm . ^{[ 17 ]}

Die Bildung des primären Mesenchyms ist von der Expression von WNT3 abhängig . Andere Defekte in Signalwegen, wie beispielsweise im Nodal-Gen (einem TGF-β-Protein), führen zu einer fehlerhaften Mesodermbildung . ^{[ 9 ]}

Die aus dem Primitivstreifen hervorgegangenen Gewebeschichten invaginieren gemeinsam in den Embryo, und die induzierten mesenchymalen Stammzellen wandern ein und bilden das Mesoderm . Das mesodermale Gewebe differenziert sich weiter und/oder wandert durch den gesamten Embryo, um schließlich die meisten Bindegewebsschichten des Körpers zu bilden. ^{[ 18 ]}

Das embryologische Mesenchym ist besonders kurzlebig und differenziert sich nach der Migration rasch. Neurales Mesenchym bildet sich kurz nach der Bildung des primären Mesenchyms. ^{[ 19 ]}

Die Interaktion mit Ektoderm und somitenbildenden morphogenen Faktoren führt dazu, dass sich ein Teil des primären Mesenchyms zu neuronalem Mesenchym oder paraxialem Mesoderm differenziert und so zur Somitenbildung beiträgt . Das neuronale Mesenchym durchläuft unter dem Einfluss des vom Ektoderm produzierten WNT6 bald eine mesenchymale-epitheliale Transition (EMT) und bildet somit Somiten . ^{[ 20 ]} Diese Strukturen durchlaufen im weiteren Verlauf der Entwicklung eine sekundäre EMT, wenn das Somitengewebe wandert und strukturelles Bindegewebe wie Knorpel und Skelettmuskulatur bildet . ^{[ 21 ]}

Neuralleistenzellen (NCCs) entstehen aus dem Neuroektoderm anstelle des primären Mesenchyms durch morphogenetische Signale der Neuralleiste . Die EMT erfolgt infolge von Wnt-Signalisierung , dem Einfluss von Sox-Genen und dem Verlust von E-Cadherin von der Zelloberfläche. NCCs benötigen zusätzlich die Repression von N-Cadherin und neuronalem Zelladhäsionsmolekül . Sie wandern aus der epithelialen neuroektodermalen Schicht in den Embryo ein und migrieren durch den Körper, um verschiedene Zellen des peripheren Nervensystems (PNS) und Melanozyten zu bilden. Die Migration der NCCs wird primär durch BMP-Signalisierung und deren Inhibitor Noggin induziert . ^{[ 22 ] [ 23 ]}

Bei einigen Wirbellosen , wie beispielsweise Schwämmen (Porifera ), Nesseltieren (Cnidaria) , Rippenquallen (Ctenophora ) und einigen Dreikeimlingen (nämlich den Acoelomaten ), bezeichnet der Begriff „Mesenchym“ ein mehr oder weniger festes, aber locker organisiertes Gewebe, das aus einer Gelmatrix (der Mesogloea ) mit verschiedenen zellulären und fibrösen Einschlüssen besteht und zwischen Epidermis und Gastrodermis liegt (bei nicht-dreikeimlingigen Tieren wird üblicherweise angenommen, dass sie kein Bindegewebe besitzen). In einigen Fällen ist die Mesogloea zellfrei. ^{[ 24 ]}

• Bei Schwämmen wird das Mesenchym Mesohyl genannt . ^{[ 25 ]}
• Bei Diploblasten (Nesseltiere und Rippenquallen) ist das Mesenchym vollständig ektodermalen Ursprungs. Diese Art von Mesenchym wird als ektomesodermales Mesenchym bezeichnet und gilt nicht als echtes Mesoderm .
• Bei triploblastischen Acoelomaten (wie z. B. Plattwürmern ) wird der Begriff Parenchym manchmal für die mittlere (mesenchymale) Schicht verwendet, in der die dichte Schicht Gewebe enthält, die sowohl vom Ektoderm als auch vom Entomesoderm (echtes Mesoderm, das vom Entoderm abstammt ) stammen.

Bei spärlichem oder dichtem Zellmaterial, wie bei Nesseltieren, wird das Mesenchym manchmal auch als Kollenchym bezeichnet , bei Plattwürmern hingegen als Parenchym. ^{[ 25 ]} Fehlt Zellmaterial, wie bei Hydrozoen , so wird die Schicht korrekterweise als Mesogloea bezeichnet . ^{[ 25 ]}

Bei einigen koloniebildenden Nesseltieren ist das Mesenchym von Gastrovaskularkanälen durchzogen, die zwischen den Koloniemitgliedern miteinander verbunden sind. Diese gesamte Matrix aus gemeinsamem Basalmaterial wird als Coenenchym bezeichnet . ^{[ 25 ]}