Terza e quarta settimana di sviluppo embrionale

Notogenesi

Recentemente è stato dimostrato che anche l'ipossia (scarsa tensione di ossigeno) causa la transizione EM mediante l'attivazione del fattore HIF-1.

Come abbiamo detto dal nodo primitivo si sviluppa il processo notocordale, un cordone di cellule mesodermiche che si dispone tra ectoderma e mesoderma raggiungendo la placca precordale. Questo processo tra il 17° e 19° giorno di sviluppo darà origine alla notocorda attraverso tre fasi: durante la prima fase il processo presenta una cavità centrale che viene definita canale cordale, durante la seconda fase, il margine ventrale del canale aderisce all'endoderma e indice la morte cellulare programmata perdendo così la sua parete ventrale e determinando un ispessimento della sua parete dorsale e ventrale che prendono il nome di placca cordale, inoltre con la degenerazione della parete ventrale si forma un temporaneo collegamento tra sacco amniotico e vitellino detto canale neuroenterico.

Infine durante la terza fase la placcacordale si ripiega su se stessa formando un cordoncino compatto e continuo chiamato notocorda, inoltre la proliferazione delle cellule dell'endoderma obliterano definitivamente il canale neuroenterico. La notocorda formatasi avrà un ruolo primario nello sviluppo di diverse strutture:

• Costituisce un asse di sostegno flessibile per l'embrione in queste prime fasi di sviluppo.
• Determina l'allungamento lungo l'asse longitudinale dell'embrione.
• Fa da asse per la formazione dei corpi vertebrali intorno ad essa.
• Induce il differenziamento delle cellule dell'ectoderma in neuroectoderma della placca neurale.

Suddivisione del mesoderma. Contemporaneamente alla formazione della notocorda intorno al 18° giorno, ai suoi lati il mesoderma in formazione, genera due cordoni continui di cellule che prendono il nome di mesoderma parassiale. Tale processo coincide anche con l'induzione della formazione della doccia neurale.

Lateralmente al mesoderma parassiale, si forma il mesoderma laterale che, a causa della comparsa di piccole cavità che poi confluiscono in una, si divide in due lamine: una dorsale e l’altra ventrale che sono il mesoderma somatico o somatopleura ed il mesoderma splacnico o splancnopleura che sono in contatto rispettivamente con ectoderma ed endoderma che e che sono rispettivamente in continuità lateralmente con la somatopleura e splanconopleura exstraembrionale. La porzione di mesoderma che connette queste due lamine con il mesoderma parassiale è detto mesoderma intermedio, mentre la doccia o canale che si forma tra le due lamine laterali è detto celoma intraembrionale, un canale a forma di U che circonda la porzione craniale dell’embrione e che nelle fasi iniziali è ampiamente in continuità con la cavità celomatica exstraembrionale, a seguito dei ripiegamenti della quarta settimana e alla fusione laterale dei due.

lembidell’ectoderma queste due cavità rimarranno definitivamente separate. Dal celomaderivano le cavità sierose del corpo (cavità peritoneale, pleurica, vaginale, pericardicae del testicolo). Alla fine della terza settimana il mesoderma parassiale inizierà unprocesso di segmentazione che porterà alla formazione dei somitomeri, ovvero unepitelio pseudostratificato continuo che racchiude una cavità centrale. Solo in seguito isomitomeri, ad eccezione dei primi 7 craniali, completerà questa segmentazioneformando i somiti ovvero blocchi distinti. Il mesoderma parassiale formerà 42/44coppie di somiti, il mesoderma intermedio cefalico formerà i nefrotomi, le porzioni chenon andranno incontro a segmentazione sono il mesoderma laterale con le sue laminee il mesoderma intermedio nella parte caudale che contribuirà alla formazione delrene.

Induzione della placca neurale e neurulazione.Lo sviluppo del sistema nervoso

Inizia tra il 17°-18° giorno con la formazione di un ispessimento dell'ectoderma lungo l'asse mediano denominato placca neurale. La placca neurale è costituita da cellule alte e colonnari differenti dal restante ectoderma, che invece darà origine all'epidermide. Inoltre, esiste una stretta correlazione tra lo sviluppo della placca e il sottostante mesoderma della notocorda, poiché è proprio quest'ultimo, mediante l'intervento di specifici segnali molecolari, che induce il differenziamento delle soprastanti cellule dell'ectoderma in senso neurale. Verso la fine della terza settimana, i margini della placca neurale si sollevano formando le pieghe neurali e la porzione al centro infossata forma la doccia neurale. Gradualmente, le due pieghe convergono al centro saldandosi tra loro e formando il definitivo tubo neurale e dal punto in cui si saldano si formano anche le cellule della cresta neurale. Queste cellule andranno incontro ad...

una transizione EM che donerà loro la capacità migratoria e dal momento che queste cellule sono responsabili del differenziamento di diverse cellule sono anche definite come 4° foglietto embrionale. Il processo di differenziamento non è identico lungo tutto l'embrione ma avviene in due fasi dette neurulazione primaria, che riguarda la regione anteriore dell'embrione, e la neurulazione secondaria, che riguarda la porzione posteriore e anche il ripiegamento del tubo neurale non avviene contemporaneamente in tutti i punti ma inizia intorno al 20° giorno nella regione cefalica e poi continua sia cranialmente che caudalmente lasciando alle eminenze due aperture, rispettivamente il neuroporo anteriore e posteriore. Queste due aperture che si chiudono tra il 25°-28° giorno, in caso di difetti provocano patologie come l'anencefalia e la spina bifida. L'induzione del tubo neurale avviene a carico del nodo primitivo e del mesoderma della

notocorda mediante la secrezione di molecole segnale come nogghina,follistatina e cordina. Si tratta di molecole con una forte azione inibitoria nei confrontidel BMP e questa azione e fondamentale dal momento che il BMP agiscesull'ectoderma inducendo un differenziamento anti-neurale. Questo processo interessasostanzialmente la neurulazione anteriore, mentre quella posteriore sembra diretta damolecole come il WNT3a, FGF e acido retinoico.

Determinazione degli assi corporei.La determinazione degli assi corporei è un evento cruciale all'inizio deldifferenziamento, nel 1924 Spamann e Mangold furono i primi a descrivere questo tipodi processo mediante studi su embrioni di anfibi. Essi dimostrarono la presenza di unastruttura definita organizzatore primario, che a seguito di tusti sui vertebrati si èrivelato essere l'equivalente della linea primitiva e del nodo primitivo.

Asse antero-posteriore.Il primo segno della polarizzazione antero posteriore

dell'embrione è la comparsa del nodo e della linea primitiva. È stato però osservato che già in precedenza si sviluppa un centro di organizzazione fondamentale che determina questo asse, questo prende il nome di endoderma viscerale anteriore (AVE). Questa regione infatti sembra differenziarsi appena prima o in concomitanza dell'impianto della blastocisti. Una volta formatasi questa regione mediante la secrezione di proteine segale come Cer1, Lefty e DKK1 delimitano una regione in cui si svilupperanno le strutture craniali e anteriori e contemporaneamente limita l'azione di molecole come il WNT e BMP che invece sono proprie della regione posteriore o caudale e che inducono come già riportato la formazione della linea e del nodo primitivo. Si viene a formare un gradiente di concentrazione di molecole che posteriorizzano (Nodal, BMP, WNT) che è alto posteriormente e basso anteriormente. Asse dorso-ventrale. Anche in questo caso l'asse si

stabilisce in parte già prima dell'impianto a livello dellamassa cellulare interna dove le cellule in contatto con la blastocele formeranno l'ipoblasto, primitiva regione ventrale, e le cellule in contatto con il trofoblasto formeranno epiblasto, primitiva regione dorsale. Questo asse completerà il suo sviluppo con l'insorgenza del nodo primitivo e della notocorda che producono rispettivamente fattori come il Nodal e BMP il primo e Nogghina, follistatina e cordina il secondo.

Asse destro-sinistro. La stabilizzazione dell'asse è un evento cruciale che si basa su informazioni derivate dagli altri due assi dell'embrione. Secondo un processo non del tutto chiarito, la lateralizzazione o asimmetria destra-sinistra dell'embrione è il risultato di modifiche epigenetiche in cui sono coinvolte le molecole nodal, lefty e il gene Pitx2. Diverse evidenze sperimentali hanno dimostrato che sul lato ventrale del nodo primario si sviluppano delle

Monociglia che sviluppano un flusso che determina la distribuzione asimmetrica di queste molecole. Tale teoria è validata da una patologia detta situs inversus viscerum dovuta ad un anomala immobilità del ciglio primario che causa l'inversione degli organi toracici e addominali.

(Da processi e molecole): Una recente teoria suggerisce che la formazione del flusso nodale è solo un processo secondario che amplifica l'asimmetria laterale dell'embrione e che esistono una serie di eventi che risalgono già alle prime divisioni mitotiche che definirebbero questo asse. In particolare, già allo stato di embrione a due cellule si verifica una diseguale distribuzione di proteine che costituiscono pompe protoniche che creano una differenza di pH sul lato destro e sinistro dell'embrione, questo fa sì che molecole cariche come la serotonina vengano attratte sul lato destro dove la loro concentrazione aumenta e crea la prima forma di asimmetria.

Successivamente a questi eventi iniziali con la formazione del ciglio, questo crea un flusso detto nodale in senso orario che crea uno spostamento di molecole sul lato sinistro, in particolare morfogeni come IHH e SHH fondamentali per l'espressione di fattori di crescita quali nodal e lefty. Gli annessi embrionali della terza settimana:

1. Il corion: si tratta di una membrana esterna formata da sinciziotrofoblasto, citotrofoblasto e mesoderma extraembrionale, questa membrana si organizza in una serie di villi coriali che fanno aderire l'embrione all'endometrio e secernono hCG.
2. L'amnios: una membrana che avvolge la cavità amniotica all'interno della quale si muoverà l'embrione, è una cavità ricca di fluido amniotico che attutisce gli urti e idrata l'embrione.
3. L'allantoide: si sviluppa come un piccolo diverticolo nella parte caudale del sacco vitellino e funge da rudimentale organo respiratorio e come raccolta delle sostanze di scarto.

inoltre i vasi allantoidei dive