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Sviluppo dei mammiferi
La gastrulazione
Il trofoectoderma si divide in:
citotrofoblasto (villi)
sinciziotrofoblasto
L’epiblasto si divide in:
ectoderma amniotico
epiblasto embrionale
La gastrulazione
Al momento dell’impianto la massa
cellulare interna si divide in due regioni:
ectoderma primitivo o epiblasto
(embrione) e endoderma primitivo o
ipoblasto che delimita il blastocele
(strutture extraembrionali)
Il topo, come il pulcino, gastrula mediante il reclutamento di cellule embrionali di ectoderma (epiblasto) a una struttura embrionale transitoria chiamata striscia primitiva.
Formazione di una cavità centrale: cavità proamniotica Forma a coppa
In questa fase, l'asse prospettico dorsale-ventrale (D-V) dell'embrione diventa evidente con la superficie della cavità proamniotica dell'epiblasto corrispondente al lato dorsale dell'embrione e la superficie esterna dell'endoderma viscerale corrispondente al lato ventrale dell'embrione.
La gastrulazione
Le cellule dell’epiblasto migrano attraverso la stria primitiva e si spargono lateralmente tra ectoderma e endoderma viscerale.
Si forma il mesoderma e l’endoderma definitivo
Inizia a 6 ½g dalla fecondazione con la formazione della stria primitiva (marca l’estremità posteriore)
La stria primitiva si forma secondo modalità simili al pollo
Si estende verso l’estremità anteriore dove mostra un raggruppamento di cellule (nodo di Hensen)
Si sviluppano le strutture extraembrionali con la formazione di mesoderma extraembrionale all’estremità posteriore della stria
Da qui si formerà amnios, sacco vitellino e corion
Gastrulazione
Inizia con la formazione della linea primitiva sulla superficie
dell‘epiblasto
La separazione tra i ipo ed epiblasto non avviene alle
due estremità
craniale: membrana buco faringea
caudale: membrana cloacale
che segnano rispettivamente l'inizio e la fine del futuro
intestino primitivo
La notocorda
Struttura impari dorso-mediale dei cordati.
Costituisce il primo scheletro assile.
Indispensabile per l'induzione del tubo neurale
Le cellule che migrano dal nodo primitivo formano una speciale struttura mesodermica: la notocorda
ripiegamento
17° 19°
20° 21°
Somiti
Human gastrulation
The site of gastrulation, the primitive streak is visible during week 3 on the epiblast dorsal surface of the embryonic disc
https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/images/5/55/Mesoderm_001.mp4
https://embryology.med.unsw.edu.au/embryology/images/e/e6/Mesoderm_migration_movie_1.mp4
https://www.youtube.com/watch?v=UgT5rUQ9EmQ
Membrane extraembrionali
Nella specie umana la gastrulazione termina circa alla fine della 3 settimana di sviluppo.
Durante il processo, oltre alla divisione cellulare, avvengono complessi movimenti che portano alla formazione non solo dell’embrione, ma anche delle 4 membrane extraembrionali.
Amnios Allantoide Sacco vitellino Corion
Membrane extraembrionali
9 giorni dal concepimento
Cavità amniotica
Amnios
Corion
Sacco vitellino
Le 4 membrane extraembrionali completeranno il loro sviluppo entro il primo mese.
16 giorni dal concepimento
Amnios Embrione:EctodermaMesodermaEndoderma
Corion
Sacco vitellino
Allantoide
Villi coriali
Il corion rappresenta la parte fetale della placenta e induce la formazione della placenta materna, la decidua
L’embrione riceve il nutrimento dalla madre:
Modificazioni nell’anatomia materna
Formazione di un organo fetale in grado di assumere sostanze nutritizie: il corion
Annessi embrionali
Gli assi corporei nei mammiferi
ORGANIZZAZIONE SPAZIALE del piano corporeo
Nel corso di segmentazione e gastrulazione si stabiliscono gli assi principali dell’embrione e le cellule iniziano a differenziarsi.
Destino cellulare: le varie ipotesi
1° ipotesi: si può distinguere il
trofoblasto da ICM allo stadio a 8 cellule
2° ipotesi: si può prevedere già dopo
la 1a divisione, si può predire il destino
L’uovo di topo non ha polarità, né fattori materni localizzati che indirizzano lo sviluppo
(A) uovo subito dopo la fecondazione; si vede il cono di
fecondazione
Il secondo globulo polare marca la posizione del polo
animale.
La porzione embrionale della blastocisti deriva dal primo blastomero che allo stadio di due cellule si divide
Destino cellulare: Dard et al., 2009
La specificazione delle cellule come ICM o
trofoectoderma è del tutto casuale.
I discendenti di entrambe i primi 2 blastomeri
contribuiscono alla formazione delle due componenti.
L’ASSE ANTERO-POSTERIORE NEL TOPO
Embrione al 7° giorno
2 centri segnalatori: 1. il nodo2. l’endoderma viscerale
anteriore (AVE)
AVE: ectoderma extraembrionale invia
segnali all’epiblasto che esprime nodal; è
essenziale per lo sviluppo del capo
Nodal è responsabile anche della formazione di
strutture posteriori necessarie per il mesoderma
NODO: importante per l’induzione del
sistema nervoso; cordin viene espressa
durante la gastrulazione
Lato caudale
The caudal side of the embryo is marked by the presence of the allantois.
Embrione al 8° giorno
L’AVE ricopre l’intestino anteriore;
il mesoderma precordale è a contatto
con l’ectoderma del proencefalo
L’ASSE ANTERO-POSTERIORE NEL TOPO
Il nodo si è spostato caudalmente a
causa del rapido accrescimento della
parte anteriore
Nodo e AVE esprimono molti geni espressi
anche nel pollo e nella rana
EPIBLASTO in topo a forma di coppa
EPIBLASTO in uomo a forma di disco
Attività dei centri segnalatori
NODO: cordin e noggin
AVE: Hesx1, Lim-1, Otx2, Cerberus
Si forma prima del nodo
sempre dal lato opposto
L’omozigosi per uno di questi
geni dà origine a topi privi di
proencefalo
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Espressione di cordina nella parte anteriore della
linea primitiva, nel nodo, nel mesoderma assiale Gastrulazione
La cordina non è
espressa nell’AVE
Embrioni di 12,5 giorni
Knockout del gene
chordin: manca l’orecchio
Delezione di noggin e
chordin: un occhio centrale,
un naso, mancano le
mascelle
Asse antero-posteriore nel topo
HomeoboxTutti i geni della famiglia “homeobox” codificano per un ampio gruppo di fattori di trascrizione
Regione di legame al DNA simile: 60 aa (omeodominio)
L’omeodominio contiene un caratteristico motivo elica-ansa-elica comune a molte proteine leganti il DNA
L’homeobox è costituito da 180 pb, è comune a molti geni dello sviluppo
I geni Hox
Omologhi dei geni HOM di Drosophila
2 gruppi--- una unità funzionale
Disposizione secondo ordine di espressione
In uomo e topo: 4 gruppi di geni Hox
localizzati su 4 cromosomi
a,b,c ,d ==== topo
A, B, C, D ==== uomo
Nei mammiferi i geni omologhi di
labial, proboscipedia e deformed
son espressi anteriormente
Il codice Hox
La combinazione di certi geni Hox specificano ogni regione
lungo l’asse antero-posteriore
Evidenze sperimentali:
knockout genico
teratogenesi da acido retinoico
anatomia comparata (vertebre diverse
nelle diverse specie)
occipital
bone
* Hox gene expression domains in the developing vertebral column
vertebrae
Inattivazione genica
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
L’inattivazione di Hoxa-3 porta a morte gli omozigoti
In questi topi timo,
tiroide e paratiroidi
non sono presenti o
sono malformati
timo
paratiroidi
Inattivazione di Hoxa-2
porta alla mancata
formazione di staffa e
osso stiloideo (si originano
dalla 2° tasca faringea)
Axial skeletons of mice in gene knockout experiments
Lumbar thoracic
Sacral lumbar
Gene targeting
Hox 10
Hox 11
Inattivazione di Hoxc-8
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
Diversi segmenti
scheletrici assili
assomigliano a segmenti
più craniali
Es: la 1° vertebra lombare ha
formato una costa tipica di
strutture più anteriori
L’acido retinoico Somministrato all’embrione induce
l’espressione di alcuni geni Hox in
cellule che normalmente non li
esprimono
controllo trattato con acido retinoico
Il 1° arco faringeo è accorciato,
appiattito e fuso con il 2°
Anomalie degli arti
Non ossificazione craniale
Il trattamento con RA induce
malformazioni craniofacciali delle
cartilagini derivate dalle creste neurali
Non si formano le cartilagini del
martello e dell’incudine
10 g
17g
The effect of retinoic acid on mouse embryos
Retinoic acid teratogenesis
The effect of retinoic acid on mouse embryos
Comparative anatomy
Asse dorso-ventraleIn uomo e topo l’ipoblasto si forma nel lato della massa cellulare esposta al liquido
Asse embrionale-abembrionale Asse dorsale
La prima polarità dorso-ventrale si può osservare allo stadio di blastocisti
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
