Biologia dello sviluppo

TALI CELLULE SONO SEMPRE SOPRA AL TUBO NEURALE

Gli archi branchiali permangono po’ nello sviluppo e poi scompaiono. Le cellule della cresta neurale quimigrate seguiranno sviluppi differenti. Tutte le ossa facciali derivano dalle cellule della cresta neurale che sono migrate dai rombomeri nell’arco branchiale 1; anche cartilagine e mandibola deriveranno dalle cellule migrate nell’arco branchiale 1; l’incudine ed il martello derivano da cellule della cresta neurale migrate nell’arco branchiale 2; la staffa da cellule migrate in parte nell’arco branchiale 2 ed in parte nell’arco branchiale 3.

La migrazione delle cellule delle creste neurali cardiache. Le cellule delle creste neurali cardiache costituiscono un cuneo che separa l’aorta dall’arteria polmonare, nel tronco arterioso.

Sviluppo dell’arto. Il profilo scheletrico dell’ala di pollo. Negli arti si crea un ulteriore asse, ovvero l’asse prossimo-distale, il quale si

Estende dal corpo verso l'esterno. L'asse dorso-ventrale di un arto superiore umano è definito dal dorso e palmo della mano. Estendendo la mano aperta in avanti, col pollice rivolto verso l'alto, è possibile distinguere anche l'asse antero-posteriore: il pollice rappresenta il polo anteriore ed il mignolo quello posteriore. Lungo l'asse prossimo distale si distinguono regioni conservate: una regione prossima alla spalla caratterizzata dall'omero, una regione intermedia caratterizzata da ulna e radio ed una regione distale costituita da falangi ed ossa del polso. Nel loro complesso le regioni più prossimali costituiscono l'autopodio, le regioni intermedie lo zeugopodio e le regioni prossimali lo stilopodio.

Importanza dell'acido retinoico nello sviluppo. Applicando acido retinoico in eccesso si ottiene un girino con tante zampe sulla coda; l'acido retinoico ha un recettore citoplasmatico, al quale si lega dopo essere

Entrato nella cellula per formare un complesso, il quale si trasferisce nel nucleo e regola la trascrizione. Una concentrazione leggermente superiore di acido retinoico causa problemi; in questo caso innalzando la quantità di acido retinoico si ottiene un fenotipo posteriorizzante.

La formazione dell'abbozzo dell'arto. In regioni anteriori, il mesoderma laterale nella porzione angolare ha dato origine alla struttura del cuore. Lungo tutto il tronco, dal collo verso regioni più posteriori, ed in punti specifici cellule del miotomo ipoassiale e del mesoderma della lamina laterale (ovvero del mesoderma laterale) formano l'abbozzo dell'arto.

Nell'immagine è rappresentato il risultato di un esperimento di ibridazione in situ per visualizzare l'espressione di specifici mRNA nelle regioni di formazione dell'arto. Se si induce l'attivazione di questi geni in regioni intermedie tra la regione in cui si sviluppa l'arto posteriore e

è alta nella parte posteriore e più bassa nella parte anteriore. Questo gradiente di acido retinoico regola l'espressione dei geni Tbx4 e Tbx5, che a loro volta determinano lo sviluppo degli arti posteriori e anteriori. In particolare, il gene Tbx4 è espresso nella parte posteriore del corpo, dove si sviluppano gli arti posteriori, mentre il gene Tbx5 è espresso nella parte anteriore, dove si sviluppano gli arti anteriori. La corretta concentrazione di acido retinoico è quindi fondamentale per la specifica espressione di questi geni e per il corretto sviluppo degli arti.diminuisce procedendo anteriormente: queste SPECIFICHE concentrazioni presenti tra la regione di formazione dell'arto anteriore e la regione di formazione dell'arto posteriore non determinano lo sviluppo di arti. Tbx4 e Tbx5 inducono la secrezione di un altro morfogeno sull'ectoderma di superficie, l'FGF (fattore di crescita dei fibroblasti); si ritiene che il più importante sia l'FGF10 (fondamentale per l'accrescimento dell'abbozzo). Applicando una microperla di FGF10 sul corpo a metà tra l'abbozzo inferiore e quello superiore, si forma un abbozzo di un arto caratterizzato da parziali espressioni sia di Tbx4 che Tbx5, per cui sarà un arto chimerico con caratteristiche in parte di ala ed in parte di zampa. Se si sposta la microperla di FGF in una regione più vicina all'abbozzo di arto superiore, si ha lo sviluppo di un secondo arto superiore. Quindi cambia la natura dell'arto a seconda della regione in cui.si induce la formazione dell'abbozzo. Si possono applicare microperle di FGF e trasformare il tessuto che esprimeva Tbx5 in cellule che esprimono Tbx4, in tal caso si sviluppa un arto posteriore. Quindi il tipo di cellule mesodermiche è predefinito dall'attività di Tbx4 e Tbx5 guidati da una concentrazione di acido retinoico, mentre l'accrescimento è guidato dall'FGF10. I geni con una x nel loro nome sono geni che contengono la omeobox. Asse prossimo distale dell'arto: il ruolo della cresta ectodermica apicale (apical ectodermal ridge). (immagine chiesta al compito scritto) Il mesoderma anteriore è determinato a formare l'arto superiore in quanto ha subito l'espressione di Tbx5. È sufficiente togliere la cresta ectodermica apicale per far si che l'arto non si sviluppi (prima immagine). Questo è ovvio perché per accrescersi è necessario l'FGF prodotto dall'ectoderma disuperficie.
Se si sostituisce l'AER con una microperla di FGF si sviluppa l'ala (ultima immagine).
Se si aggiunge un AER in una regione più anteriore, l'arto appare duplicato, ovvero si biforca (seconda immagine); quindi l'AER non solo è necessario per l'accrescimento dell'arto ma è anche sufficiente.
Se si prende il mesoderma dell'arto superiore e lo si espianta per poi impiantare mesoderma dell'arto inferiore, mantenendo l'AER al suo posto, si sviluppa un arto inferiore, ovvero una zampa (terza immagine).
Mentre l'accrescimento delle cellule è determinato dall'FGF, la qualità, ovvero il tipo di arto, è determinato dal mesoderma sottostante.
Viene rimosso il mesoderma e si prende il mesoderma di un'altra regione, non di un arto inferiore o superiore, per vedere se qualsiasi mesoderma può essere re-istruito a dare arto: ciò non succede, lo sviluppo si

interrompe.L'AER garantisce la produzione di FGF che fa crescere l'arto in quella regione.AER e zona di progressione.Come fa un arto ad accrescersi lungo l'asse prossimo-distale e a dare strutture diverse?La regione di cellule mesodermiche immediatamente sottostanti all'AER, sulla punta dell'abbozzo, è definita zona di progressione. L'AER produce FGF (infatti può essere sostituito da una microperla FGF) e lo produce secondo un gradiente di concentrazione, ovvero l'FGF è molto concentrato nella regione vicina, quella più distale, e man mano meno concentrato nella zone sempre più prossimali. Via via che l'arto si accresce, le cellule prossimali subiscono sempre meno influenza dell'FGF e cessano di dividersi, il mesoderma prossimale darà così regioni prossimali. Affinché le altre cellule del mesoderma diano regioni più distali devono aver subito più cicli di replicazioni.

in quanto hanno subito l'azione dell'FGF più a lungo.
Cellule che hanno subito l'influenza dell'FGF per un tempo intermedio possono determinare la formazione della porzione intermedia dell'arto. Quelle che continuano a proliferare per molti cicli, hanno in qualche modo sospeso il proprio sviluppo per andare incontro a cicli di replicazione numerosi; quando la lunghezza dell'arto è raggiunta e l'influenza dell'FGF termina, vanno a formare le strutture distali dell'arto.
Quindi quelle che per prime smettono di proliferare danno lo stilopodio, le seconde danno lo zeugopodio, quelle che per ultime smettono di proliferare danno l'autopodio.
La chiave è quindi nel numero di volte in cui avviene il ciclo cellulare, ma ancora non è ben noto il perché.
Le cellule della zona di progressione controllano la specificazione prossimo-distale.
Seguendo lo sviluppo dell'arto si nota che istantaneamente non

Vengono prodotte direttamente le strutture finali (omero, radio, ulna..) quanto cellule che sono destinate a formare tali strutture in stadi più avanzati dello sviluppo. Si interrompe lo sviluppo dell'arto a tale livello, rimuovendo la zona di progressione e l'AER, e si impianta una gemma precoce, ovvero un abbozzo di arto ad uno stato estremamente precoce dello sviluppo, le cui cellule della zona di progressione hanno subito un numero basso di replicazioni cellulari. Sull'abbozzo dell'arto precoce impiantato l'FGF continua ad essere prodotto quindi l'arto si accresce, ma la zona di progressione di quell'abbozzo, in quanto esso era precoce, aveva subito un numero di divisioni cellulari basso, per cui ricomincia il suo sviluppo: si forma un altro omero, radio ulna e autopodio. Da questo esperimento si è compreso che il numero di replicazioni presenti all'interno di gruppi di cellule della zona di progressione del mesoderma sottostante.

è diverso, dipende dall’FGF, ed il numero specifico garantisce il differenziamento verso stilopodio, zeugopodio o autopodio.

Si esegue anche un altro esperimento: si prende l’abbozzo dell’arto precoce e si impianta la punta dell’abbozzo di un arto in cui l’accrescimento prossimo-distale è già molto avanzato; in cui presumibilmente le cellule che daranno arto prossimale ed intermedio sono già state determinate. Si impianta solo la porzione di cellule che si sono replicate molte volte e sono destinate a dare autopodio. Il risultato è che il resto dello sviluppo sarà di tipo distale, ovvero tali cellule, avendo subito tante replicazioni, daranno l’autopodio.

La natura del segmento dell’arto (stilopodio, zeugopodio o autopodio) dipende strettamente dal numero di replicazioni a cui le cellule vanno incontro durante l’accrescimento prossimo-distale, ad opera del fattore FGF.

La specificazione dell’asse antero-posteriore,

Importanza della zona ad attività polarizzante (ZPA). (All'esame è necessario saper disegnare la ZPA). Se l'AER congiuntamente alla zona di progressione garantiscono la qualità di arto che viene a determinarsi.