Morfogenesi

Si formano così delle vescicole che dipendono dalla apacità elastica delle cellule che le

rivestono.

Inizialmente si formano solo 3 vescicole nella parte anteriore del tubo neurale. La regione

dell’encefalo più anteriore è il prosencefalo, quella centrale mesencefalo e quella più caudale,

vicina al collo, si chiama rombo-encefalo. Al microscopio il rombo-encefalo presenta piccole

strutture a forma di rombo: sono le cellule della cresta neurale, che migrano in modo

specifico, rimanendo in un perimetro a forma di rombo.

Grazie a dilatazioni successive queste vescicole diventano 5: il proencefalo si divide in

telencefalo e diencefalo; il mesencefalo rimane un'unica vescicola; mentre il rombo-encefalo

si divide in metencefalo e mielencefalo.

La formazione delle vescicole è un fenomeno meccanico che porta ad un accrescimento delle

cellule alla base della porzione del tubo neurale che darà vita all’encefalo provocando una

costrizione; questa costrizione farà si che aumenti la pressione del liquido all’interno del tubo

neurale anteriore formando le 3 vescicole. Dopo la formazione delle 3 vescicole la costrizione

si riassorbe. Formazione dell’occhio

La vescicola del diencefalo si allunga lateralmente a formare due cavità simmetriche, una

destra e una sinistra: sono le vescicole ottiche, rivestite da tessuto ectodermico. Ogni

vescicola ottica si ripiega completamente su se stessa per formare la coppa ottica, con una

tipica struttura dell’estremità a semiluna. Contemporaneamente l’ectoderma di superficie si

sta ripiegando a formare la coppa del cristallino, più esterna che darà origine al cristallino;

mentre la coppa ottica originerà la retina. La cornea invece si forma da una porzione di

ectoderma superficiali, l’ectoderma di rivestimento vero e proprio, che non si riarrangia a

formare la coppa del cristallino. Il differenziamento del cristallino è terminale.

Le coppe vanno incontro ad riarrangiamento: l’ectoderma nervoso (ðretina) si fonde con

l’ectoderma superficiale (ðcristallino e cornea).

La coppa del cristallino si richiude su se stessa per formare la sfera del cristallino;

La retina è un organo composto da diverse classi di neuroni che si differenziano in destini

diversi. Precocemente le cellule della retina sono tutte uguali, ma alla fine del processo si

differenziano e si suddividono in 3 strati: partendo dall’alto troviamo i fotorecettori immersi

nel pavimento pigmentato, poi uno strato di neuroni bipolari connessi allo strato delle fibre

dei neuroni del nervo ottico.

*il nervo ottico è la continuazione della coppa ottica all’interno del cervello.

Le creste neurali

Le cellule della cresta neurale si trovano tra il tubo neurale e l’epidermide. In seguito le cellule

migrano per dare origine ad un gran numero di tessuti. Sono cellule di origine ectodermica.

A seconda della localizzazione lungo il tubo neurale si distinguono in:

Cresta neurale craniale: porzione più posteriore dell’encefalo.

• Cresta neurale cardiaca:

• Cresta neurale vagali

• Cresta neurale del tronco

• Cresta neurale sacrali

•

Dalle creste neurali si originano diversi tessuti: l SNP dell’intestino, che consente la peristalsi;

le cellule della regione midollare della ghiandola surrenale; i gangli delle radici dorsali dei

nervi spinali (SNP); i melanociti della pelle; strutture scheletriche e muscolari della faccia.

Cresta neurale del tronco

Le cellule della cresta neurale del tronco migrano seguendo due percorsi:

1. dorso-laterale, verso l’esterno, immediatamente sotto l’ectoderma di rivestimento,

scivolando sopra il dermamiotomo.

Migrano verso il derma per originare i melanociti.

2. ventrale, scivolano ventralmente al tubo neurale e attraversano la porzione anteriore

dei somiti, costituita dallo sclerotomo.

Migrano verso regioni specifiche del mesoderma parassiale, da cui si originano le

ð

vertebre. In queste regioni le cellule della cresta neurale formano le strutture delle

radici dorsali dei nervi spinali: per questo motivo devono prendere contatto con le

cellule delle vertebre in formazione.

* Le vertebre hanno una particolare simmetria e formano forami, per consentire ai

nervi spinali di uscire dal midollo spinale.

Sulla superficie posteriore dei somiti non ci sono le molecole di adesione che consentono la

migrazione. Durante la migrazione, infatti, le cellule della cresta neurale si trovano all’interno

della trama formata dalla matrice extracellulare: le cellule, mediante pseudopodi, prendono

connessione con proteine e molecole di adesione della matrice extracellulare della porzione

anteriore o ventrale dei somiti.

una sezione longitudinale, e quindi separando la regione ventrale da quella

àAttraverso

dorsale, si possono seguire con un marcatore specifico le cellule della cresta neurale. La

migrazione non è estesa a tutta la regione del somite, ma è concentrata nella regione

anteriore, mai in quella posteriore.

iniettati, nelle cellule delle creste neurali, dei destrani (polimeri molto densi)

àVengono

coniugati con sostanze fluorescenti, in modo da seguirne il destino durante la migrazione:

hanno scoperto che queste cellule sono pluripotenti, ovvero possono originare un numero

definito di tipi cellulari ( es melanociti e radici dei gangli spinali). Assumono diversi destini in

base alle molecole che incontrano durante il percorso: ad esempio, sotto l’azione di

glucocorticoidi si differenziano in cromaffini della midollare surrenale; mentre se incontrano

il fattore di crescita dei fibroblasti, diventano competenti per il fattore di crescita del sistema

nervoso (NGF), esponendo recettori specifici sulla loro superficie.

* Totipotenti: cellule staminali che possono originare qualsiasi tipo cellulare.

La cresta neurale craniale

Nella regione del cranio non ci sono somiti e le cellule migrano dorso-lateralmente, nella parte

anteriore del collo, passando per il romboencefalo, fino a raggiungere gli archi

branchiali/faringei: qui subiscono l’influenza dei tessuti circostanti e si differenziano nelle

strutture ossee e muscolari della faccia.

Ad esempio dall’arco faringeo I si producono le cellule che originano l’incudine e il martello;

dall’arco faringeo II si origina la staffa.

*il romboencefalo si chiama così perché le cellule della cresta si muovono formando disegni a

rombo.

La cresta neurale cardiache

Migrano in una regione specifica del cuore, il tronco arterioso, dove emergono l’arteria

polmonare e l’aorta. Qui le cellule della cresta neurale separano le due arterie in formazione.

Sviluppo del mesoderma

Alla fine della gastrulazione, il tronco di un’embrione ha la struttura rappresentata nella

figura. Sotto l’ectoderma (foglietto in azzurro) il mesoderma è già parzialmente differenziato

in gruppi di cellule.

La specificazione delle diverse aree del mesoderma è data dal gradiente della proteina BMP4.

* la notocorda andrà a costituire l’apparato scheletrico.

Anteriormente al mesoderma del tronco, nella testa, si trova una quinta regione del

mesoderma: il mesoderma della placca precordale, da cui si originano il connettivo e di

muscoli facciali.

Mesoderma parassiale Somitogenesi

La somitogenesi è lo sviluppo successivo del cordone del mesoderma parassiale: da origine

alla maggior parte delle strutture muscolare del corpo, e in parte alle strutture scheletriche.

Ai lati del tubo neurale e della notocorda, lungo l’asse antero-posteriore, sono distribuiti i

somiti: sono masse simmetriche che si originano da un cordone di mesoderma inizile.

Le 5 fasi della somitogenesi:

1. Periodicità una coppia di somiti per volta partendo dalla parte anteriore

2. Separazione

3. Epitelializzazione

4. Specificazione

5. Differenziamento

Dal punto di vista molecolare il gene Hairy regola le prime due fasi: con colore scuro sono

indicate le cellule che esprimono Hairy. Nella porzione posteriore del cordone, che ancora non

è andata incontro a periodicità e separazione, il gene è molto espresso; nella porzione

anteriore, invece, è espresso solo in due fascette simmetriche, che rappresentano la porzione

terminale di un somite in separazione. Ogni somite si produce in 90 minuti: inizialmente il

gene Hairy è espresso lungo tutta la porzione posteriore e, al trascorrere del tempo, viene

espresso sempre in meno geni posteriori, spostandosi come un onda anteriormente, fino a

raggiungere e limitarsi alla porzione finale del somite.

La concentrazione dell’AR (acido retinoico) influenza l’espressione di questo gene. Il gene

Hairy influisce sulla regolazione di geni importanti per l’adesione tra le cellule: dove il gene è

espresso si attivano molecole che reprimono l’adesione e permettono la separazione di un

somite, a partire dal cordone del mesoderma parassiale.

Specificazione regionale

hanno dimostrato che il mesoderma parassiale è già destinato a formare

àEsperimenti

specifici somiti: se trapiantato da una regione posteriore dell’embrione ad una più anteriore,

non forma le nuove strutture del tessuto in cui è stato trapiantato, perché il suo sviluppo è già

stato condizionato a formare somiti con destino specifico. Esempio, viene trapiantato un

tassello molto posteriore di cordone del mesoderma parassiale, nel collo di un embrione di

pollo: invece di dare origine ad una vertebra cervicale, tipica della regione del collo, si

formeranno muscoli e costole anomale. Il tassello è già stato condizionato a formare delle

specifiche strutture.

Il cordone del mesoderma parassiale è diviso in diverse regioni:

1. Dermamiotomo: si originano le strutture dermiche della pelle.

2. Miotomo: darà origine al muscolo.

Miotomo ipoassiale al di sotto del tubo neurale (asse) ventrale

ðmuscolatura

• Inoltre, 4 somiti migreranno verso l’esterno per formare la muscolatura e alcune

strutture scheletriche degli arti.

Miotomo epiassiale al di sopra del tubo neurale del dorso

ðmuscolatura

•

3. Sclerotomo: si originano le strutture scheletriche.

Interazioni del mesoderma con i tessuti circostanti: le specificazione negli organi durante la

morfogenesi sono influenzate da tutti i tessuti che compongono l’embrione.

Ad esempio la specificazione del miotomo ipoassiale ed epiassiale è determinata da geni

diversi, che specificano destini diversi. Questi geni sono sotto l’influenza di morfogeni secreti

da tutte le regioni circostanti, come SHH della notocorda, che influenza sia lo sclerotomo che il

miotomo epiassiale. A sua volta la secrezione di SHH da parte della notocorda è influenzata da

altri tessuti.

regionalità delle diverse strutture garantisce che lo sviluppo si