Biologia dello sviluppo

Sviluppo:

• Diversità e organizzazione ordinata delle cellule
• Continuità della vita

1. Differenziamento
2. Morfogenesi
3. Accrescimento
4. Riproduzione
5. Evoluzione
6. Integrazione ambientale

6 Aspetti Biologici

3 Approcci Fondamentali:

1. Embriologia Descrittiva:
   1. Embriologia Comparata - Pander; Rathke; Von Baer
   2. Embriologia Evoluzionistica
   3. Teratologia
2. Embriologia Sperimentale:
   1. Forze esterne sviluppo in rapporto all'ambiente
   2. Forze interne sviluppo della specificazione:
      • Autonoma: Weismann; Roux
      • Condizionata: Driesch
      • Sinciziale
   3. Morfogenesi e adesione cellulare
      • Orientamento e numero di divisioni cellulari
      • Modificazione della forma
      • Migrazione
      • Accrescimento
      • Morte cellulare
      • Composizione della membrana
        • Steinberg ipotesi dell'adesione
        • Cadherine
        • Integrine
3. Embriologia Molecolare

Comunicazione Cellulare: Induzione (Pander)

• Interazioni Paracrine - Fattori Paracrini e Vie di Segnalazione
• Interazioni Juxtacrine
• Interazioni Endocrine

1. Rilevamento del Segnale
   • a) Recettori Ionotropici
   • b) Recettori Accoppiati alle Proteine G
   • c) Recettori Tirosin Chinasici
   • d) Recettori Intracellulari
2. Trasduzione del Segnale
3. Risposta Cellulare
   • a) Attivazione Enzimi
   • b) Attivazioni E.R.N.
   • c) Riarrangiamento del Citoscheletro

Cellule Staminali: Sono la Base dell'Organogenesi

1. 2 Fenomeni di Divisione:
   • 1) Assimmetria Ambientale
   • 2) Assimmetria Divisionale

   Fenomeno di Amplificazione in Transito

2. • a) Cellule Staminali Embrionali (Derivano dalla ICM)
     • 1) Totipotenti
     • 2) Pluripotenti
   • b) Cellule Staminali Adulte
     • 1) Multipotenti

Metodi da cui si Ricavano:

1. Embrionali
   • Sangue Placentare
   • Embrioni Sopranumerari
2. Adulte
   • Trapianto Midollo Osseo
   • Ematopoietiche o Mesenchimali
   • Sangue Cordonale

Via Wnt Canonica

Wnt + recettori transmembrana della famiglia di proteine Frizzled

Si attiva la proteina Disheveled che inibisce l'attività della glicogeno sintasi chinasi 3 (GSK3 se attiva non farebbe dissociare β-catenina da APC)

La β-catenina può dissociarsi dalla proteina APC ed entrare nel nucleo

β-catenina si lega al fattore LEF/TCF legato al DNA e lo trascrive un attivatore dei geni della via.

(si inibisce un inibitore)

Via Wnt Non Canonica

Succede quando Wnt va a influire sulla struttura del citoscheletro actinico e microtubulare

Wnt + Frizzled → Disheveled

• Interagisce con una GTPasi, Rho e la attiva
• A sua volta Rho attiva altre chinasi, che fosforilano le proteine del citoscheletro e dunque si altera la forma della cellula, la sua polarità e la sua motilità

Wnt + Frizzled → Attiva una fosfolipasi, PLC che sintetizza un composto che rilascia ioni calcio dal reticolo endoplasmatico che attiva enzimi e fattori di trascrizione

Super Famiglia TGF-β

Comprende oltre 30 proteine strutturalmente correlate. I peptidi di questa famiglia formano dimeri prima di essere secreti dalla cellula.

BMP inducono la formazione dell'osso; sono importanti nella polarità del tubo neurale e nello sviluppo del rene. Regolano la divisione cellulare, l'apoptosi, la migrazione e il differenziamento.

b) Reazione Acrosomiale

Riccio di Mare

• Attivato dalle interruzioni della membrana dello spermatozoo con recettori zuccheri dello strato gelatinoso dell'uovo
• (Induzione specie-specifica)
• Fucosio Solfato + Recettore Spermatozoo
• Attivazione canale Ca²⁺ che fa entrare Ca²⁺ nella testa dello spermatozoo
• La membrana dell'acrosoma si fonde con la membrana plasmatica dello spermatozoo
• Rilascio di enzimi proteolitici

Mammiferi

• I recettori GAIT con ZP3 attiva proteine G specifiche di membrana sullo spermatozoo
• Apertura canali Ca²⁺
• Esaocitosi dell'acrosoma

c) Legame dello spermatozoo alla involucro extracellulare

Riccio di Mare

• Esaocitosi dell'acrosoma
• Si forma il processo acrosomico che a livello della membrana interna presenta la bidina che viene riconosciuta da un complesso proteico sulla membrana vitellina dell'uovo
• EBR-1 è un recettore della bidina
• (Riconoscimento specie specifico)

Mammiferi

• Gli spermatozoi aderiscono alla zona pellucida tramite:
• Zonadesina
• ZP2
• Proacrosina

Uova

• Riccio di mare: Uova isoleciticheSegmentazione oloblastica radiale
• Tunicati (Ascidi): Uova isoleciticheSegmentazione oloblastica bilaterale
• Chiocciola: Uova isoleciticheSegmentazione oloblastica spirale
• Drosophila: Uova centroleciticheSegmentazione meroblastica superficiale
• Anfibi: Uova mesoleciticheSegmentazione oloblastica radiale irreguale
• Uccelli: Uova teloleciticheSegmentazione meroblastica discoidale
• Mammiferi: Uova isoleciticheSegmentazione oloblastica rotazionale

6^a Divisione

Le cellule dell'emisfero animale si dividono in senso meridiano

Le cellule dell'emisfero vegetativo si dividono in senso equatoriale

7^a Divisione

Le cellule dell'emisfero animale si dividono in senso equatoriale

Le cellule dell'emisfero vegetativo si dividono in senso meridiano

Blastula da 128 blastomeri, tutte le cellule hanno la stessa grandezza perché i micromeri hanno rallentato la divisione.

È presente un blastocele che tocca ogni cellula all'interno. All'esterno ogni cellula tocca lo strato ialino.

I blastomeri sono uniti da giunzioni strette.

Le divisioni mitotiche continuano —> La blastula si espande per ingresso d'acqua nel blastocele

Lo spessore si assottiglia e compaiono le ciglia che fanno ruotare la blastula all'interno della membrana di fecondazione.

Le cellule al polo vegetativo si inspessiscono e formano una piastra vegetativa.

Le cellule del polo animale secernono un enzima che digerisce la membrana di fecondazione.

Blastula natante.

• an1 e an2 —> ectoderma aborale
• veg1 e veg2 (macromero) —> ectoderma, endoderma, veg1

Ectoderma, endoderma, celoma, mesoderma secondario

• veg2 (cellule pigmendate, immunociti, cellule muscolari)

Micromeri 1^a fila —> mesoderma primordio (scheletro larvale)

Micromeri 2^a fila —> celoma