Biologia dello sviluppo, riassunto

DERIVATI DELL’ECTODERMA:

i derivati dell’ectoderma si specializzano a partire da regioni dette PLACODI,ossia degli ispessimenti ectodermici che in

seguito all’interazione con il tubo neurale danno origine a particolari regioni.

Nel caso dell’occhio dei vertebrati c’è una segnalazione con il tubo

neurale:

inizialmente si forma come un’invaginazione dell’encefalo che

prende il nome di vescicola ottica, la quale prende contatto con

l’ectoderma cefalico e lo induce a differenziarsi in placode ottico

(placode della lente o cristallino )

A questo punto la vescicola ottica si modifica e diventa il CALICE

OTTICO che è formato da 2 strati

1. lo strato esterno che forma lo strato pigmentato della retina lo

2. lo strato interno che forma lo strato nervoso della retina (cellule gliali, cellula gangliari, interneuroni e

fotorecettori).

Il cristallino induce l’ectoderma soprastante a diventare strato della cornea.

Anche nella retina c’è una stratificazione dei vari tipi cellulari:

inizialmente c’è uno strato germinativo le cui cellule si dividono e

possono dare origine alla varie cellule, quindi nello strato più

esterno ci saranno i coni e i bastoncelli legati tramite degli

interneuroni alle cellule gangliari che si trovano nella

parte più interna

Lo sviluppo del cristallino è molto complesso perché inizialmente c’è una struttura circolare con dell’epitelio intorno ed

una cavità interna alla vescicola:

il cristallino deve sintetizzare particolari molecole, le CRISTALLINE, ed assumere una aspetto completamente diverso

perché le cellule cuboidali si allunghino quasi a formare delle fibre che si riempiono di cristalline.

Durante la formazione del cristallino si possono individuare almeno 3 regioni fondamentali,

la parte più anteriore che è l’epitelio germinativo da qui s’originano le varie cellule,

una parte equatoriale dove le cellule iniziano a sintetizzare cristalline

la posteriore di fibre contenenti solo cristalline.

DERIVATI DELLE CRESTE NEURALI:

le creste neurali vengono anche definite come un quarto foglietto embrionale perché si ritiene che queste cellule siano

talmente specializzate a dare determinati tipi cellulari da poter essere considerate come un ulteriore foglietto embrionale.

Le creste neurali si formano solo nei vertebrati, ma in alcuni invertebrati sono state individuate strutture simili

con capacità di migrazione.

[Digitare il testo] 36

Le creste neurali possono dare origine a:

1. cellule neuronali come i neuroni del sistema nervoso periferico (neuroni sensoriali e del sistema autonomo),

2. la cartilagine delle regioni anteriori

3. melanociti,

4. cellule gliali mielinica e non mielinica.

5. ecc

La determinazione di queste cellule dipende dalla via di migrazione che seguono:

la via 1 avviene in senso dorsolaterale e permette la formazione di cellule del pigmento,

mentre la via 2 decorre ventrolateralmente e segue solo la parte più anteriore del somite, ossia lo sclerotomo, per

formare i gangli simpatici, la midollare del surrene.

Alcuni esperimenti hanno messo in evidenza che la potenzialità delle creste neurali è molto alta soprattutto quando si

prendono in considerazione le parti posteriori, questa pluripotenzialità è stata dimostrata iniettando delle molecole

fluorescenti prima della chiusura del tubo neurale. Una volta che le cellule sono arrivate in posizione il loro

differenziamento è stimolato da determinati fattori circolanti, infatti studiando la midollare del surrene si è visto che

possono formare cellule cromaffini o neuroni simpatici in seguito a trattamento con particolari molecole: i glucocorticoidi

inducono il differenziamento verso la midollare del surrene, mentre FGF e NGF si forma un neurone simpatico

adrenergico.

Esistono anche i placodi otico e olfattivo che grazie a segnali provenienti dal tubo neurale e dall’ectoderma si

differenziano in organi di senso specifici. Tra i placodi cefalici ci sono anche i placodi epibranchiali che si formano

dorsalmente alle tasche faringee che formano 3 strutture dette placodi trigemino, genicolato e petroso, otico e nodoso:

questi placodi daranno origine ai nervi che si

formano nel romboencefalo. Il mesoderma

parassiale-somitico secerne l’FGF19 che induce

la placca neurale a sintetizzare due fattori

paracrini che sono lo stesso FGF10 e Wnt8c.

MESODERMA:

il mesoderma è diviso principalmente in:

1. cordomesoderma (notocorda),

2. mesoderma parassiale (ai lati del

tubo neurale )ha il da cui si originano

i somiti e il mesoderma cefalico

3. mesoderma intermedio da cui ha

orgine l’apparato urogenitale(reni e gonadi)

4. il mesoderma laterale che da origine al cuore ai vasi e alla

cavità extraembrionali

i somiti(mesoderma par assiale)sono caratterizzati da 3 regioni:

1. sclerotomo regione anteriore che forma la cartilagine,

2. miotomo una parte intermedia che forma il muscolo scheletrico

3. dermatomo; una esterna che forma il derma.

[Digitare il testo] 37

Il mesoderma parassiale-somitico:

i somiti sono delle passerelle sferiche che si ripetono lateralmente sui due lati del tubo neurale .

Inizialmente si ha un mesoderma non segmentato e solo successivamente diviene segmentato: per avere questo

fenomeno entrano in gioco numerose molecole, per esempio, per la definizione del mesoderma somitico-parassiale entra

in gioco un’inibizione tra Noggin e BMP .

è importante perché se viene fatto esprimere nel mesoderma laterale riesce ad indurlo a diventare anch’essso

mesoderma somitico-parassiale.

[ Ogni specie ha un numero di somiti abbastanza fisso, nel pollo 50, nel topo 65 e in alcuni serpenti 500 somiti, che si

]

formano dalla regione più anteriore a quella più caudale dell’embrione.

In questo processo di formazione è fondamentale la periodicità, l’epitelizzazione, la specificazione ed il

differenziamento.

La sequenza temporale di formazione dei somiti è specificata molto precocemente durante lo sviluppo

embrionale: ciò è stato osservato tramite esperimenti di trapianto tra quaglia e pollo. Se si prende una parte del

mesoderma somitico non ancora segmentato e lo si ruota di 180° l’ordine di segmentazione resta quello che si sarebbe

avuto in assenza di trapianto perché questa regione è già specificata allo stadio di mesoderma preso mitico non

segmentato.

Nella somitogenesi entrano in gioco una serie di molecole come Notch che è importante perché specifica il confine

anteriore del somite:

se si prende una regione del mesoderma non segmentato in cui è già definito il confine e lo si mette in una regione che

non dovrebbe dare origine al somite, si formeranno dei somiti laddove non dovrebbero essercene. Questo meccanismo

di formazione dei somiti in senso anteroposteriore è regolato da un feedback negativo presente tra Notch ed il suo

ligando Delta-like3.

L’espressione di Notch e del suo ligando è accompagnata dall’espressione di un’altra serie di molecole che sono fattori di

trascrizione come Hairy1 che viene espresso nel mesoderma preso mitico e definirà il limite posteriore del somite;

entrano in gioco anche le efrine ed i recettori tirosinochinasici delle efrine, in particolare l’efrina-B2 ed il recettore

tirosinchinasico EphA4, inoltre anche in questo caso l’espressione è differenziale perché nella parte posteriore è

espressa l’efrina-B2 mentre nella parte anteriore si trova il suo recettore

EphA4.

LEZIONE VIII

Il somite forma

1. tessuto cartilagineo di vertebre e coste,

2. muscoli scheletrici

3. derma.

Già in momenti precoci dello sviluppo, nei somiti si può individuare la regione

ventromediale che formerà lo SCLEROTOMO, da cui si differenziano le cellule della cartilagine

queste cellule iniziano a staccarsi e ad andare intorno alla colonna vertebrale per formare le vertebre.

La parte dorsale e laterale del somite è il DERMAMIOTOMO che formerà il DERMATOMO (derma)

Infine il MIOTOMO (muscoli scheletrici) nella regione laterale, che è distinto in

miotomo epiassiale (muscoli del dorso) e

miotomo ipoassiale (muscoli, della parete del corpo, del diaframma, arti e lingua)

Per formare effettivamente il somite deve avvenire una transizione da cellula mesenchimale a cellula epiteliale: questa

transizione è garantita dall’espressione di alcune molecole della matrice extracellulare come l’N-caderina e la fibronettina,

che determinano la formazione di giunzioni strette nella parte periferica del somite che si sta differenziando.

Queste proteine della matrice sono regolate dal gene Paraxis

[Digitare il testo] 38

che viene espresso sia nel mesoderma

insegmentato che nei somiti che si sono

differenziati, in particolare il mesoderma

insegmentato inizia ad esprimere alti livelli di

N-caderina quando deve formare i somiti,

mentre nei somiti più anteriori che si sono già

formati non viene più espressa.

La regione ventromediale del somite che darà

origine allo sclerotomo, in realtà è specificata

da segnali che arrivano dalla notocorda e dalla

parte ventrale del tubo neurale (segnali centralizzanti)

Il primo segnale importante per la specificazione dello sclerotomo è un fattore paracrino diffusibile detto Sonic

hedgehog: le cellule del somite devono migrare per dare origine alle varie strutture quindi deve esserci nuovamente una

transizione da epitelio a mesenchima perché le cellule mesenchimali sono quelle a capacità migratoria

Le cellule dello sclerotomo si spostano in prossimità della notocorda per formare la cartilagine di vertebre e

coste, perciò la notocorda è importante per fissare l’asse anteroposteriore dell’embrione, per indurre il

differenziamento del tubo neurale e in seguito deve essere eliminata, perciò le cellule della notocorda vengono

rimpiazzate da quelle dello sclerotomo

Solo alcune cellule della notocorda permangono per formare i dischi intervertebrali (nucleo polposo della vertebra), anche

se non è sempre vero in alcune organismi invertebrati in cui la notocorda permane anche nell’adulto, come nel caso

dell’anfiosso (invertebrato cordato).

i segnali dorsalizzanti provenienti dalla parte dorsale del tubo neurale e

dall’ectoderma inducono il differenziamento del Il dermatomo viene

specificato grazie ad un primo segnale di BMP4 proveniente dall’ectoderma

che stimola la produzione da parte del tubo neurale dorsale si NT3 e Wnt1

che agiscono sulla regione di somite per formare il

dermatomo

mentre dei segnali lateralizzanti inducono il differenziamento del miotomo

epiassiale ed ipoassiale.

Le prime cellule che si staccano dal somite sono i mioblasti che

d