Prima parte appunti Embriologia

Non abbiamo G1, S, G2 e M ma direttamente S e M quindi le

assenti

sono , rimane solo il DNA dello spermatozoo (il resto viene distrutto), tutto il

resto viene fornito dalla cellula madre. Molto spesso la gravidanza si ferma alle prime

fasi perché se si genera un errore esso è molto ampio e determina l’interruzione dello

sviluppo.

Dimensione tra mammiferi diversi, a cosa è dovuta la differenza tra topo e uomo?

Maggior numero di cellule differenza in dimensione delle cellule

o .

massa cellulare totale

La dimensione degli animali dipende da (numero di cellule e

materiale extracellulare

dimensione delle cellule) e dal . Nei mammiferi conta più il

numero di cellule che la dimensione. Nei mammiferi i meccanismi di base dello

sviluppo sono uguali e si differenziano solo in seguito.

[generazione e regolazione di differenti dimensioni cellulari]

controllate coordinate

La proliferazione e la crescita cellulare sono altamente e tra

di loro (segnali prodotti dalle cellule vicine), i dettagli di questi meccanismi di

coordinazione sono ancora poco noti.

divisione morte

Il numero di cellule dipende da e

cellulare , molte cellule animali muoiono per l’attivazione

apoptosi

di un meccanismo di quando sono private dei

segnali prodotti dalle cellule vicine. L’apoptosi è un

meccanismo controllato che determina il giusto bilancio

di cellule (a differenza della necrosi). Es. eliminazione

della palmatura delle mani e dei piedi dell’embrione,

eliminazione di alcune cellule del cervello.

Generazione della diversità cellulare

Il genoma costituisce gli elementi che avranno un ruolo

fondamentale nella complessità e saranno poi questi

elementi che dovranno interagire tra di loro in modo

diverso per formare un individuo completo.

Le cellule formeranno l’embrione e gli annessi embrionali, poi l’embrione svilupperà

tre foglietti embrionali (endoderma, mesoderma, ectoderma) e le cellule germinali.

Differenziamento : processo di formazione di cellule specializzate, avviene in

o differenti fasi non perfettamente separate tra loro.

Impegno Commitment

( ): misura dell’adesione a uno specifico destino

o differenziativo (ciò che la cellula diventerà).

Specificazione determinazione

e : fasi successive dell’impegno cellulare,

o specificazione fase iniziale del processo differenziativo, determinazione fase più

avanzata dove la cellula segue il suo corso.

Restrizione del destino cellulare

totipotenti

Staminali

o (dell’embrione, possibilità di

generare tutti i tipi di cellule);

pluripotenti

Staminali

o (committed, cellule embrione ESC

e cellule annessi embrionali);

multipotenti

Staminali

o (specificate, generano vari tipi di

cellule di un tipo di tessuto),

somatiche; unipotenti

Staminali precursori

o (es: generano solo cellule della

pelle); differenziate

Cellule (solo un tipo di cellule es: neuroni);

o Potenzialità decrescente.

05-10

(La diffusione è un meccanismo fondamentale nei processi chimici, fisici e biologici e

avviene casualmente, le molecole sono spostate dall’agitazione termica)

(Il sistema “embrione” non è un sistema termodinamicamente isolato)

Regolazione genica differenziale

Una cellula si distingue da un’altra grazie ad una

diversa attivazione ed espressione di vari tipi di

geni.

Il genoma (DNA), come composizione, non cambia

durante il differenziamento dell’organismo (tranne nel

caso del differenziamento del sistema immunitario). Vi

sono differenti meccanismi che regolano il

differenziamento di una cellula ma fondamentale è

l’espressione dei geni. (espressione di geni diversi)

segnali di differenziamento

Vi sono dei e/o

proliferazione che attivano questi processi, essi sonno

recepiti e compresi dalla cellula grazie ai meccanismi di

trasduzione del segnale (complesso recettore-

ligando, cascata di trasduzione del segnale). Il segnale

poi arriva all’interno del nucleo e interagisce con il

trascrizione

meccanismo di , se il genoma è

compattato (eterocromatina) non si ha inizio di

trascrizione, se la cromatina è rilassata si ha l’attivazione del meccanismo di

trascrizione, possono esserci anche segnali che disattivano un determinato gene e

inibiscono la trascrizione. Così è regolata l’espressione genica.

proteina solubile

Una interagisce con le proteine di membrana recettrici; il

recettore ligando

, interagendo con il , modifica la sua struttura intracellulare,

librando una molecola (possibile anche l’amplificazione).

Alla base del differenziamento di un singolo foglietto embrionale (ectoderma) in

proteina BMP

neuroni e cellule epidermiche vi è un meccanismo di repressione. La

(bone morphogenetic protein) interagisce con il ligando, si modifica la sua struttura

fosforilazione della proteina Smad

interna e successivamente si ha la che poi

trascrizione del gene Gata

entra nel nucleo (fattore di trascrizione) e attiva la . Gata

fattore di

interagisce con un altro

trascrizione Msx (attivato da un’altra

disattivare

via) e insieme vanno a il

fattore Sox . Ciò serve per avviare il

commitment delle cellule per diventare

epidermide .

All’esterno della cellula sono presenti

NCF

altre proteine solubili le (nogging

legano BMP

chordin follistatin) che e

reprimono il meccanismo di

differenziazione delle cellule

epidermiche, ciò porta al

differenziamento di cellule nervose .

Si ha un’altra via di trasduzione: la

FGF

molecola (fibroblast growth factor)

interagisce con il suo recettore e va ad

attivare la proteina Sox , così si ha il

commitment neurale. FGF di solito

aumenta la proliferazione cellulare ma in alcuni casi ne determina anche il

differenziamento.

Fattori di determinazione cellulare :

Intrinsechi

o Orologi cellulari (es: fattore c’è allora si attiva il processo)

o

Estrinsechi

o Hh

Hedgehog ( )

o BMP

Bone Morphogenetic Protein ( )

o Wnt (Wingless/ Int I)

o Ormone Steroideo

Recettore

o Notch

o RTK

Recettori Tirosin Chinasi ( )

o

Vi è un vantaggio nell’avere una via singola per il differenziamento della cellula in tipi

diversi. Il meccanismo di differenziamento è controllato da un meccanismo di

feedback (positivo: un prodotto genico funge da regolatore della propria trascrizione

stabilità

oltre che dei geni target) in modo da avere una determinata del processo,

errori

l’integrazione di determinati processi e la correzione di eventuali . Inoltre, vi è

numero limitato di geni

un , quindi, è necessario riutilizzare i geni (in condizioni

composizione differenziale

diverse) per i diversi meccanismi. Si ha una di vari geni

nelle cellule committed a generare diversi tipi di tessuti. Tutt’oggi non è chiaro il

processo completo di differenziamento dell’embrione e dell’interno organismo.

Movimenti morfogenetici

Durante il processo dell’embriogenesi vi sono movimenti cellulari che hanno finalità di

morfogenesi (cambiamenti di orma x acquisire architettura piano corporeo) Un

tessuto formato da un singolo strato di cellule non rimane in questa forma ma vi sono

movimenti (di cellule e tessuti), abbiamo così movimenti morfogenetici come:

migrazione diretta delle cellule;

o invaginazione embolia, (depressione a

o formare tubi);

ripiegamento (formare due strati);

o estensione convergente (lungo linea

o mediana sup rimane invariata, si

formano “file”).

Intercalazione radiale (aumento

o superficie)

Epibolia ( scorrimento foglietti, es

o )

micromeri su macromeri

Questi movimenti modificano la forma

forma

dell’embrione in modo da ottenere una

spaziale organizzata , lo sviluppo di questi

Cambriano

movimenti è avvenuto nel (esplosione delle forme diverse di vita

animale).

(A livello molecolare la vita dell’embrione si ha nel momento in cui avviene la

fecondazione).

Migrazione cellulare : una cellula si stacca dal tessuto, forma fillopodi inizia a

migrare, secondo chemiotassi, i geni che formano le proteine delle giunzioni non

vengono espressi permettendo il movimento della cellula. Movimenti ordinati di gruppi

che rimangono debolmente uniti EMT, o di singole cellule

metastasi

La avviene per via del distacco di cellule dell’epitelio che dedifferenziano e

iniziano a migrare e si spostano nel corpo dove iniziano a crescere senza controllo.

EMT: epitelial mesenchymal transaction

Modificando la struttura del citoscheletro, e conseguentemente la forza con cui le

cellule sono attaccate tra di loro, si ha una modificazione del foglietto embrionale

causando un’invaginazione.

Cellule staminali

(Idra: blastema ricco di cellule staminali alla base, importante per la rigenerazione. Il

fegato è l’organo con più alto tasso di rinnovamento.)

Una cellula staminale è una cellula indifferenziata

auto-rinnovamento

capace di (indefinitamente) e

rigenera dando origine ad un’altra cellula staminale

ma anche ad una cellula che poi può continuare il

differenziamento in più tipi diversi. La divisione

asimmetrica

cellulare di una cellula staminale è (già

nella prima divisione dell’embrione).

progenitore

Il è una cellula che ha iniziato già il

precursore

processo di commitment. Il una cellula

della quale si conosce già cosa diventerà. Infine, si ha

la cellula differenziata.

Slang delle cellule staminali :

Potenza : misura di quanti tipi diversi di cellule specializzate le cellule staminali

o possono produrre;

Pluripotenza : generazione di tutti i tipi di cellule specializzate dell’organismo;

o Multipotenza : produzione di più tipi di cellule specializzate, ma non di tutti i

o tipi.

Tipi di cellule staminali utilizzate :

embrionali ESC

Cellule staminali ( ); derivano dalla MCI

o cordone ombelicale

Cellule staminali del ;

o tessuti NSC

Cellule staminali dei , es: neurali ( );

o tessuti adulti

Cellule staminali derivate da ;

o indotte

Cellule staminali pluripotenti

o IPSC

( );

Le promesse delle cellule staminali :

Ricerca di base;

o Sviluppo di farmaci e prove di tossicità

o (però non si sa come saranno

metabolizzati);

Modello in vitro della degenerazione

o tissutale;

Tessuti e cellule per la terapia.

o

Coltivare le cellule staminali, utilizzando determinate molecole per attivare

determinate vie di differenziamento (midollo osseo, cardiomiociti ecc.)

Generazione