ما هو الاكتوديرم

الاكتوديرم هو عبارة عن طبقة جرثومية أو طبقة نسيجية ، تتشكل في جنين حيواني أثناء النمو ؛ وكما يوحي الاسم الاكتوديرم هو الطبقة الجرثومية التي تغطي الجزء الخارجي من الجنين ، ثم يستمر الاكتوديرم ليخلق عددًا من الهياكل الداخلية والخارجية ؛ ومن أجل التعرف أكثر على ماهية الاكتوديرم تابع القراءة .

تعريف الاكتوديرم

الاكتوديرم (بالإنجليزية: الاكتوديرم) هو طبقة واحدة من ثلاث طبقات جرثومية أساسية في الجنين المبكر، حيث تعد الطبقتين الأخريين هما الميزوديرم (الطبقة الوسطى) والاندوديرم (الطبقة الأقرب)، وينشأ الاكتوديرم من الخلايا الجرثومية في الطبقة الخارجية؛ وتأتي كلمة “Ectoderm” من الكلمة اليونانية “Ektos” التي تعني “خارج” و “Derma” التي تعني “جلد .

يُعد الاكتوديرم طبقة واحدة من الأنسجة الموجودة في الأرومات الثنائية (Diploblasty)، وهو متواجد جنبًا إلى جنب مع الإندوديرم، كما يُعد واحدًا من الطبقات الثلاث الموجودة في الأرومات الثلاثية (Triploblasts)، جنبًا إلى جنب مع الإندوديرم والميزوديرم .

اكتشاف الاكتوديرم

يرجع الفضل في اكتشاف الطبقات الجرثومية الثلاثة التي تتشكل أثناء تكوين الجنين إلى”هاينز كريستيان باندلر” ، عالم الأحياء الألماني الروسي البلطيق ، حيث حصل “هاينز بندر” على درجة الدكتوراه في علم الحيوان من جامعة “فورتسبورغ” عام 1817 ميلاديًا ، وبدأ دراسته في علم الأجنة باستخدام بيض الدجاج ، مما سمح له باكتشاف الاكتوديرم و الميزوديرم والاندوديرم ؛ ونظرًا لنتائجه فإنه يُشار إلى “هاينز بندر” أحيانًا باسم “مؤسس علم الأجنة” .

قام العالم الأحيائي البروسي الإستوني كارل إرنست فون باير بمواصلة عمله وأبحاثه حول المفهوم الجنيني المبكر لـ “هاينز باير” للطبقات الجرثومية، وتمكن من توسيع هذا المبدأ ليشمل جميع الفقاريات من خلال البحث المكثف عن العديد من الأنواع المختلفة .

حققت شركة هاينز باير إنجازًا في اكتشاف الأريمات، إذ نشرت شركة باير نتائج أبحاثها، بما في ذلك نظريتها حول طبقة الجراثيم، في كتاب مدرسي يحمل عنوان “تطور الحيوانات” الذي صدر عام 1828 ميلاديًا .

البحث عن الاكتودرم

ثم بدأ العلماء في البحث عن الإشارات الجينية المسؤولة عن عملية `الجاستروليشن` في منتصف الثمانينيات؛ وتنتج عائلات عوامل الإشارة، مثل `Vg1 / Nodal` و`Wnt` و`FGF`، بروتينات تساعد على تشكيل الجنين وتشكيل طبقات الجرثومة الثلاثة .

في التسعينات بدأ العلماء في إظهار كيف تعمل الإشارات التي تنطوي على الـ”Gastrulation”أيضًا في العصبية ؛ على وجه الخصوص ، درس الباحثون مسار البروتين العظمي أو “BMP” ؛ حيث يساعد مسار الإشارات هذا في التمايز بين الأنسجة أثناء المعدة ، مع تثبيط “BMP” الذي يتسبب في تمايز الاكتوديرم إلى الاكتوديرم العصبي ، وهو النسيج الذي يؤدي إلى الجهاز العصبي .

اكتشف الباحثونأن البروتينات مثل Chordin وNoggin وFollistatin وCerberus تمنع التعبير عن أعضاء مختلفة من عائلة BMP، وتساعد مثبطات BMP هذه في تحفيز الاكتوديرم على التمايز في الجهاز العصبي المركزي والمحيطي .

مما يتكون الاكتوديرم

يتكوّن الاكتوديرم أثناء عملية التبويض ، وهي عملية في تكوين الجنين حيث تعيد الخلايا ترتيبها و تبدأ في التمايز ؛ في مرحلة مبكرة من التطور ، عندما يخضع الجنين لعدة انقسامات (انشقاق) خلوية ، ولكنه لم يبدأ بعد في التذويب ، يتم تخصيص الخلايا في المنطقة الحيوانية العليا بالفعل كخلايا إكتوديرم مستقبلية .

تختلف عملية المعيدة (Gastrulation) في الكائنات الحية المختلفة؛ ففي البرمائيات، يقتصر الأكتوديرم على المنطقة الحيوانية من الأريمة قبل المعيدة، وبعد ذلك يمتد ليشمل الجنين بأكمله في عملية تسمى الإيبولا بولي (Epiboly) .

فيما يتعلق بالأسماك والطيور، تنتقل خلايا الإكتوديرم الميزوديرم الحديثة إلى الداخل في عملية تسمى التوغل، وتترك الخلايا الباقية على السطح الخارجي كخلايا إكتوديرم مستقبلية. أما في الثدييات المشيمية، فيختلف الأمر بسبب الهياكل الجنينية الإضافية التي يحتاجها الجنين للتطور داخل الرحم. فتتكون البويضة المخصبة قبل التذويب من غشاء حراري وكتلة خلايا داخلية. وتتطور كتلة الخلايا الداخلية إلى الجنين السليم، في حين يشكل الإكتوديرم تراكيب خارجية للجنين مثل المشيمة. ثم يتم تفريق الجنين إلى الإندوديرم البدائي الذي يبدأ في عملية الـ”غاسترولوجي” على الجانب الداخلي للجنين

أهمية الاكتوديرم

الاكتوديرم هو إحدى الطبقات الأساسية للخلايا الموجودة في الجنين. تتميز خلايا الاكتوديرم بتشكيل عدد من الهياكل الخارجية، مثل الجلد والغدد العرقية ومستقبلات مستشعرات الجلد وبصيلات الشعر. بالإضافة إلى ذلك، يشكل الاكتوديرم الأسطح الخارجية للعين (القرنية والعدسة) والأسنان (المينا) والفم والمستقيم، وكذلك الغدة الصنوبرية والنخامي .

الوظيفة الرئيسية لل إكتوديرم هي تكوين الجهاز العصبي المركزي (الدماغ والحبل الشوكي) ، حيث أنه بعد حدوث عملية الـ “Gastrulation”  يشكل الميزوديرم الحبل الظهري الذي يشبه القضيب المرن ، والذي يشير إلى الأديم الظهري المجاور ليثخن ويشكل الصفيحة العصبية ، ثم تطوى الصفيحة العصبية في تشكيل الأنبوب العصبي في عملية تعرف باسم “Neurulation” .

يصبح الأنبوب العصبي في النهاية الحبل الشوكي والدماغ، ويتم فصل الأنبوب العصبي عن الاكتوديرم الظهري عند قمة العصب. تختلف خلايا القمة العصبية في النهاية إلى مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا، بما في ذلك الأعصاب الطرفية وعظام الجمجمة .

باختصار يساهم الاكتوديرم في الأجنة البشرية في كل من :

1.  يشمل الجهاز العصبي المركزي (الطبقي العصبي) والجهاز العصبي المحيطي (القمة العصبية) .
2. خلايا البشرة العلوية (الإبيدرم)، الخلايا الملونة (العصب القمة) .
3.  تقع المناطق الرئيسية التي تساهم في الهياكل الحسية والغدد الصماء (placodes) في مواقع محددة .
4.  الخلايا النخاعية للغدة الكظرية (قمة عصبية) .
5. يوضح الشكل تكوين العصبية وتشكيل الأنبوب العصبي من الايكتوديرم، ويظهر كذلك أن الإيكتوديرم الظهري يتحول بعد ذلك إلى البشرة الصفيحة العصبية (اللوحة) ومن ثم يتشكل الأنبوب العصبي .

امراض الاكتوديرم

خلل التنسج الجلدي

خلل التنسج الجلدي الخارجي هو حالة نادرة ولكنها شديدة ، حيث تخضع مجموعات الأنسجة (خاصة الأسنان والجلد والشعر والأظافر والغدد العرقية) المستمدة من الاكتوديرم تطور غير طبيعي ؛ خلل التنسج الجلدي الخارجي هو مصطلح غامض ، حيث يوجد أكثر من 170 نوعًا فرعيًا من خلل التنسج الجلدي الظاهر ، وقد تم قبول أن المرض ناتج عن طفرة أو مجموعة من الطفرات في جينات معينة ، البحث عن المرض مستمر حيث تم تحديد جزء صغير فقط من الطفرات التي تنطوي على نوع فرعي خلل التنسج تحت الجلد .

اضطراب التنسج الجلدي تحت الجلد (HED) هو النوع الفرعي الأكثر انتشارا لهذا المرض. تظهر الحالات السريرية للمرضى الذين يعانون من هذا النوع مجموعة من الأعراض. وأكثر التشوهات المرتبطة بمرض “HED” هي نقص التعرق وعدم القدرة على إنتاج كميات كافية من العرق، ويرجع ذلك إلى فقدان أو تشوه غدد العرق. يشكل هذا الجانب عائقا كبيرا، خاصة في فصل الصيف، ويقيد قدرة المرضى على المشاركة في الألعاب الرياضية والعمل. كما يمكن أن يكون خطيرا بشكل خاص في المناطق الحارة حيث يتعرض المصابون لخطر التعرض للحرارة الزائدة التي تشكل تهديدا للحياة .

ترتبط تشوهات الوجه بمتلازمة “HED”، مثل الأسنان المدببة أو المفقودة والجلد المتجعد حول العينين، والأنف المشوه بالإضافة إلى الشعر النادر والرقيق؛ كما لوحظت بعض المشاكل الجلدية مثل الأكزيما في بعض الحالات .

يحمل معظم المرضى أنواعًا مختلفة من جين “X-chromosomal EDA”، وعادةً ما يصيب هذا المرض الذكور بشكلٍ أشد لأنهم يحملون كروموسومًا واحدًا فقط من النوع X،بينما يكون الكروموسوم X الآخر في الإناث غير متأثرٍ عادةً ما يكون كافيًا لمنع معظم الأعراض .