Neurulazione, Neurogenesi e Ripiegamento dell'embrione, Embriologia

Lo sviluppo dell'embrione

Reclutamento dei follicoli

Domanda: Durante la maturazione dei follicoli quando abbiamo il reclutamento dei follicoli che cominciano a crescere e devono combattere per raggiungere lo stato di follicoli di Graaf, quelli che non ce la fanno vanno incontro ad atresia. Questo in quale ovaio avviene, visto che esistono due organi in cui i follicoli possono svilupparsi? Come fanno a comunicare con le strutture?

I follicoli iniziano la loro maturazione indipendentemente dagli ormoni in entrambi gli ovai. La risposta ormonale alle gonadotropine (FSH ed LH) può avvenire se si è all'inizio della zona di reclutamento, in cui alcuni dei follicoli giunti allo stadio di follicolo antrale (secondario) risentono di tali gonadotropine. Nella fase terminale dello sviluppo indipendente dagli ormoni, questi possono essere casualmente in un ovaio oppure nell'altro. Non c'è bisogno che i follicoli siano uno vicino all'altro, perché la competizione tra i follicoli consiste nel recepire per primi FSH, a spese degli altri. L'ormone FSH proviene dall'ipofisi, e raggiunge ugualmente tutti i follicoli secondari che si trovano, in quel momento, sia nell'uno sia nell'altro ovaio. Il primo follicolo che percepisce FSH inizia a maturare e a secernere estrogeni ed inibina, che inibisce il rilascio di altro FSH da parte dell'ipofisi. Quindi non importa se io ho due follicoli in un ovaio e altri due nell'altro ovaio che cominciano a maturare. Uno solo di questi risponderà prima, questo follicolo inizia a produrre più estrogeni e più inibina, questo inibirà il rilascio di gonadotropine (FSH ed LH) da parte dell'ipofisi e a quel punto qualsiasi altro follicolo, in qualunque punto si trovi sentirà che non ci sono abbastanza gonadotropine, pertanto, non riuscirà più a crescere e quindi andrà incontro ad atresia (mentre il primo follicolo che ha recepito lo stimolo può continuare a sopravvivere, anche a basse concentrazioni di FSH).

Origine della notocorda

Domanda: Può rispiegare come la notocorda si origina e come si organizza rispetto alle altre strutture?

La notocorda è inizialmente una struttura cava all'interno. La porzione basale si fonde con l'endoderma definitivo (si forma il canale gastro-enterico, una struttura transiente). La notocorda si stacca senza più il canale. La notocorda che origina dal nodo nasce come una struttura cava con un piccolo tubulo che anteriormente è chiuso. Quindi inizialmente abbiamo la notocorda che ha un canalicolo all'interno che decorre lungo la notocorda ed è in comunicazione solo con l'amnio, cioè la parte superiore dell'embrione. Poi la notocorda si fonde con l'endoderma definitivo (questo sarà transiente). Avviene la trasfusione con l'endoderma definitivo che implica l'apertura di questo canalicolo interno alla notocorda che viene a comunicare con le cavità che stanno sotto al disco bilaminare, quindi con le cavità del sacco vitellino. A questo punto avremo un tratto dell'embrione che è il tratto vicino al nodo, in cui, siccome questo canalicolo si è aperto, avremo una comunicazione diretta tra i fluidi del sacco vitellino e i fluidi dell'amnio. Questo avviene in maniera molto transiente e non avverrà più durante l'embriogenesi perché, una volta che la notocorda ha fatto parte in maniera transiente dell'endoderma, si separa di nuovo dall'endoderma, ma questa volta si separa con una struttura intera senza nessun canalicolo. Quindi abbiamo effettivamente l'apertura di questa struttura che è il canale neuroenterico, ma questo vale solo per pochissimi giorni, giusto il tempo perché si formi questa struttura transiente e poi la notocorda invece si distacchi definitivamente dall'endoderma.

Sacco vitellino primario e definitivo

Domanda: Differenza tra sacco vitellino primario e definitivo.

È una questione di strutture che si formano e poi il sacco vitellino primario viene perso. Il sacco vitellino è una struttura che si forma e che è un ricordo della nostra origine evolutiva. Il sacco vitellino degli amnioti che non si sviluppano all'interno del corpo della madre ha la funzione di permettere all'embrione di nutrirsi perché nel sacco vitellino viene imprigionato tutto il vitello, che è la porzione dell'oocita che contiene le riserve. Questo ovviamente non avviene nel caso dei mammiferi perché presentano il vitello però rimane il ricordo; rimane quindi la formazione di questa struttura che si forma transientemente (sacco vitellino primario) e poi viene eliminato. Contiene queste due strutture: un epitelio di rivestimento che è l'epitelio dell'endoderma extraembrionale, e una porzione del mesoderma extraembrionale. Poi abbiamo il sacco vitellino definitivo che permane. Vedremo quando faremo nel dettaglio la placenta e gli annessi della placenta qual è la funzione che questa struttura, insieme all'allantoide e al corion, prende poi durante lo sviluppo dell'embrione.

Corion

Domanda: Che cos'è il corion e a che cosa serve?

Il corion è la porzione embrionale della placenta e vedremo nel dettaglio come si sviluppa dopo aver fatto l'embriogenesi e lo sviluppo del feto, quindi verso la fine.

I tre foglietti embrionali

Domanda: I tre foglietti embrionali (ectoderma, mesoderma e endoderma definitivo) si originano tutti dallo stesso foglietto oppure l'endoderma definitivo in verità origina dall'endoderma primitivo extraembrionale?

Tutti e tre i foglietti derivano dall'epiblasto: su questo non abbiamo dubbi, perlomeno fino al topo, poi sull'uomo, su cui gli esperimenti non possiamo farli, i dubbi potremmo averli, ma tutte le analisi dell'embriogenesi dei mammiferi topo, ratto, coniglio e quelli che abbiamo potuto vedere ci dicono che l'endoderma definitivo è una popolazione cellulare che deriva dall'epiblasto e quando viene formato scalza sui lati l'endoderma primitivo. L'endoderma primitivo rimane in continuità con l'endoderma definitivo perché avvolge il sacco vitellino e le strutture extraembrionali.

L'embrione e il privilegio immunologico

Domanda: Come fa l'embrione ad essere immunologicamente privilegiato una volta che si viene a formare la circolazione utero-placentare?

Obs. Il sincizio trofoblasto che prende contatto con il capillare materno

La questione non è semplice. Innanzitutto non esiste un contatto diretto tra sangue materno e sangue fetale quando questo di formerà. Quello che esiste è un contatto tra il sincizio trofoblasto ed è quella l'unica struttura che viene in contatto diretto con il sangue materno. Ovviamente durante la gestazione esistono dei sistemi che vedremo quando faremo la placenta e tutte le parti associate alla placenta, per cui localmente il sincizio trofoblasto riesce ad essere invisibile al sistema immunitario della madre. Questo non avviene se per qualche accidente o durante il parto il sangue fetale per la lesione del sincizio trofoblasto della placenta entra in contatto con il sangue materno. In quel caso potrebbe essere attivata una risposta immunitaria contro il sangue del feto e questo potrebbe causare dei problemi. Esistono però dei distretti del nostro corpo che si chiamano immunologicamente privilegiati: il testicolo è uno di questi, non solo perché esiste la barriera ematotesticolare ma anche perché esistono dei segnali rilasciati dalle cellule che sono residenti nel testicolo che sbarrano la strada e deprimono la risposta immunitaria in quel distretto.

Organizzatore di Spemann

Abbiamo descritto ieri la gastrulazione, la formazione dei tre foglietti germinativi, la formazione del mesoderma assiale e abbiamo descritto l'organizzatore di Spemann. Quello che non vi ho detto è il tipo di tessuto dell'organizzatore di Spemann, cioè mesoderma dorsale. Quindi la notocorda deriva direttamente dall'organizzatore di Spemann. L'organizzatore di Spemann è quindi il mesoderma, che ha l'identità più dorsale dell'embrione, è quello che dice agli altri "sono io la porzione più dorsale, voi al massimo sarete vicino al dorsale", quindi mesoderma brachiale, laterale o ventrale. Il patterning, cioè la decisione di chi è dorsale e di chi è invece laterale e ventrale, non si riverbera solamente dall'organizzatore di Spemann al mesoderma, che sta accanto all'organizzatore, ma si riverbera anche sull'ectoderma (e quindi sul tessuto nervoso) che avrà un'identità più dorsale o più ventrale e si riverbera anche sull'endoderma. Quindi gli assi corporei derivano da un unico tessuto che è mesoderma dorsale, questo tessuto insegna a tutti e tre i foglietti germinativi dove stanno gli assi dell'embrione e questo tramite dei segnali che vengono secreti e che organizzano i tessuti attorno al mesoderma dorsale.

Il nodo e l'asimmetria destra-sinistra

Situs inversus: Abbiamo visto ieri i gemelli siamesi, oggi continuiamo a vedere un'altra funzione del nodo anche questa molto importante che è quella di attribuire la lateralità, quindi l'asse destro-sinistro ai tessuti dell'embrione e all'embrione stesso. Questo è evidente se andiamo a vedere presto durante l'embriogenesi: questa (vd. Immagine a dx) è la struttura del nodo e lateralmente al nodo abbiamo alcuni geni che, ad esempio nella piastra laterale, nel mesoderma laterale, si accendono solo a sinistra e non a destra. Questa è una delle prime riposte che abbiamo, ma questo è fondamentale perché come sapete noi pur essendo bilateri abbiamo delle forti asimmetrie destra-sinistra: nel sistema emopoietico molti dei nostri organi sono asimmetrici, si pongono solo da una parte e non dall'altra. Quindi è importante che fin dall'inizio venga stabilito chiaramente dove è la sinistra e dove la destra. Come avviene questo? Avviene perché esistono dei segnali che sono secreti dal nodo stesso nei fluidi extracellulari e le cellule che sentono questi segnali interpretano questi segnali dicendo "io sono sinistra, mi metterò alla parte sinistra del corpo".

Obs. Le ciglia creano un flusso di liquido, trainando dei fattori extracellulari (Nodal, FGF8 e SHH) verso la metà sinistra del corpo.

Ma come fanno questi segnali ad andare a sinistra e non a destra? Perché si è scoperto abbastanza recentemente (negli ultimi dieci anni) che, se andiamo a vedere da vicino le cellule del nodo, queste hanno un ciglio, che batte, si muove in una direzione precisa creando un flusso di liquido all'interno del nodo, che porta questi segnali secreti da tutte le cellule del nodo e li accumula sulla sinistra. Quindi questo trasporto selettivo verso la sinistra inizia tutta una serie di cascate del segnale, di segnali all'interno delle cellule per cui queste cellule a sinistra del nodo capiscono che saranno sinistra, queste invece che saranno destra e poi dal nodo questa informazione viene comunicata ai tessuti accanto. Voi potete dire molto strano questo meccanismo basato sul battito delle ciglia e sui flussi, ma in fin dei conti avremmo dovuto saperlo da molto tempo perché esistono casi di esseri umani che hanno i visceri con un'asimmetria rovesciata: questo si chiama situs inversus. Quindi il cuore, si ripiega all'opposto della maggior parte degli individui, l'aorta, che di solito gira da una parte, gira invece dall'altra. Tutti gli organi sono specularmente rovesciati rispetto alla maggior parte degli individui. In questi individui si vede che nel 25% dei casi il situs inversus è dovuto a mutazioni puntiformi che colpiscono dei geni strutturali delle ciglia. Il motivo è dovuto al fatto che, se le ciglia non riescono a creare un flusso corretto, la parte destra e la parte sinistra del nodo non sanno decidere in maniera chiara chi è destra e chi sinistra e quello che avviene è semplicemente che una parte alla fine prevale sull'altra, in modo casuale. Quindi nei casi di individui che hanno la mutazione di questi geni, circa metà degli individui ha una laterizzazione normale, l'altra metà ha una laterizzazione sbagliata, perché il nodo deve scegliere, e deve scegliere a caso perché non ha più le informazioni che avrebbe potuto avere.

Situs solitus (99% dei casi) Situs inversus (1%)

Ruoli del ciglio primario

IN SINTESI Ruoli del ciglio primario:

• Meccano-sensore. Ad esempio, nei tubuli renali il flusso di urina attiva l'assorbimento del Ca²⁺.
• Chemio-sensore: Numerosi recettori per fattori di crescita/ormoni (ad es. Hh, Wnt, FGF, somatostatina) sono concentrati nel ciglio primario mediante un trasporto intra-flagellare (IFT) di complessi proteici di membrana lungo l'assonema. Tale flusso utilizza delle speciali proteine di rivestimento, che fanno da ponte tra i complessi di membrana e i motori microtubulari che si muovono sui microtubuli dell'assonema.
• Mutazioni che alterano il IFT portano a malattie genetiche, la più frequente delle quali è il rene policistico.

La funzione del ciglio primario è anche richiesta per la corretta distribuzione degli organi secondo l'asse corporeo.