Cenni di Embriologia 15 - PDF

15 CENNI DI EMBRIOLOGIA 15.1 Generalità extracellulari la cui trasduzione ha come esito fi- nale le molteplici diversità morfo-funzionali tipi- L’Embriologia af...

15 CENNI DI EMBRIOLOGIA 15.1 Generalità extracellulari la cui trasduzione ha come esito fi- nale le molteplici diversità morfo-funzionali tipi- L’Embriologia affronta due tematiche com- che dei diversi citotipi. plementari: la generazione e i meccanismi dello Lo sviluppo prenatale si suddivide in periodo sviluppo, cercando di dare risposta all’interroga- embrionale, immediatamente successivo alla fe- tivo di come il simile generi il suo simile, aspetto condazione, che termina al completamento dell’ot- questo che da sempre ha affascinato l’Uomo. Au- tava settimana, e periodo fetale, dalla nona alla gust Weismann nel 1884, elaborando una serie di trentottesima settimana, durante il quale si assiste dati presenti nella letteratura scientifica, concluse all’accrescimento, al riposizionamento e al perfe- che il materiale ereditario, contenuto all’interno zionamento di tutti quegli organi che già si erano del nucleo, viene dimezzato nelle cellule germi- formati con l’organogenesi, caratteristica della fase nali che, durante il loro differenziamento, attua- precedente. no una divisione riduzionale, in modo che con Nelle prime due settimane a partire dalla fe- la fecondazione l’assetto cromosomico diploide condazione hanno luogo la segmentazione e dell’individuo venga ricostituito. Risale al 1879, l’impianto. Nella terza settimana si assiste alla ga- ad opera di Oscar Hertwig, la descrizione detta- strulazione, con la comparsa della linea primiti- gliata di tutte le fasi della divisione tipica delle va, alla quale segue l’organogenesi che si protrae cellule della linea germinale, definita meiosi, che fino al termine del secondo mese. Gli eventi di è differente dalla mitosi caratteristica invece delle questo periodo definiscono l’intero piano cor- cellule somatiche. poreo dell’organismo e conducono alla determi- Lo sviluppo è un raffinato processo mediante nazione delle aree organoformative. È questa la il quale un organismo subisce cambiamenti pro- fase più delicata di tutta la gravidanza, infatti la gressivi, caratteristici del suo ciclo biologico. Alla quasi totalità delle malformazioni congenite sono base di tutto questo ci sono tre processi fonda- dovute a danni intervenuti nelle prime sei setti- mentali: mane. Durante il periodo fetale, che si conclude crescita, contraddistinta da divisioni cellulari con la nascita, il nuovo organismo si accresce e differenziamento, per ottenere la specializza- il differenziamento istologico si perfeziona com- zione cellulare pletamente. morfogenesi, cioè il raggiungimento della for- Dal punto di vista medico-diagnostico la gra- ma complessiva dell’organismo, come somma vidanza è suddivisa in tre trimestri: nel primo tri- del modellamento di tutti i suoi singoli organi mestre si può eseguire precocemente il test di (organogenesi). gravidanza e solo al terzo mese anche la villocen- La base comune di questi eventi fondamentali tesi (prelievo dei villi coriali per analizzare il ca- è l’espressione dei geni e la funzione dei loro riotipo fetale). Nel secondo trimestre si può pro- prodotti. Tali attività sono modulate da influssi cedere con analisi ecografiche morfologiche tri- 196 Istologia dimensionali per controllare lo sviluppo del feto SPERMATOGENESI (la testa, la conformazione ossea della colonna vertebrale, la cassa toracica e gli organi interni, La spermatogenesi è un processo ciclico che le pareti addominali, il cuore, gli arti superiori ed inizia alla pubertà nei tubuli seminiferi (Figura inferiori ed inoltre il cordone ombelicale) ed è 15.1) e comprende tutti i passaggi che determi- possibile effettuare l’amniocentesi (prelievo di li- nano la formazione e lo sviluppo degli spermato- quido amniotico utile a condurre svariate analisi). zoi. Il completamento del processo di produzio- Nel terzo trimestre si compiono ulteriori accerta- ne di uno spermatozoo impiega otto settimane menti ecografici, definiti “del benessere fetale”, circa e si realizza attraverso tre fasi successive perché valutano come il feto stia crescendo, la (mitotica, meiotica e spermiogenesi). Dalle cel- maturazione dei polmoni, la quantità di liquido lule germinali primordiali si originano gli sper- amniotico, la flussimetria a livello del cordone matogoni di tipo A, localizzati alla periferia del ombelicale e delle arterie del cervello. tubulo seminifero, i quali, attraverso un limita- to numero di mitosi, producono cloni cellulari fino alla formazione di spermatogoni di tipo B 15.2 Gametogenesi (fase mitotica). Questi danno origine agli sper- matociti primari, caratterizzati a livello nucle- La gametogenesi è il processo mediante il are dall’inizio della meiosi, che si compone di quale si attuano la formazione e il differenziamen- due successive divisioni del patrimonio genetico to delle cellule della linea germinale: i gameti. non accompagnate dalla replicazione del DNA Le cellule germinali primordiali hanno ori- (fase meiotica). Con il completamento della pri- gine, durante la seconda settimana, nell’epiblasto, ma divisione meiotica, riduzionale, si formano il foglietto embrionale da cui prendono origine gli spermatociti secondari, sensibilmente più tutti i tessuti embrionali ed alcuni extraembrio- piccoli di dimensioni e spostati verso il lume del nali. Vengono temporaneamente ospitate nella tubulo. Negli spermatociti secondari si comple- parete del sacco vitellino e solo fra la quarta e la ta la meiosi, con la seconda divisione meiotica, sesta settimana migrano all’interno dell’embrio- grazie alla quale si ottengono cellule aploidi, gli ne colonizzando la regione dove si sviluppano spermatidi. Durante questi eventi differenziativi, le gonadi (testicoli e ovaie). In esse si svolge la le divisioni nucleari non sono seguite da com- spermatogenesi nel maschio e l’ovogenesi nella plete citodieresi, per cui tutta la progenie di un femmina, in modi differenti e con tempi diversi unico spermatogonio mantiene una condivisione nei due sessi; tuttavia questi processi conduco- del citoplasma, in termini di ponti citoplasmatici. no entrambi, negli spermatozoi e negli ovociti, Lo spermatide si trasforma in spermatozoo al risultato finale del dimezzamento del corredo per l’intervento di modificazioni morfologiche, cromosomico attraverso la meiosi, oltre ad una in un processo definito spermiogenesi (terza serie di modificazioni significative a carico del ci- fase) (Figura 15.2A). Si riducono ulteriormente toplasma. Condotto Tubulo seminifero Condotto deferente deferente forzatamente disteso Vescichetta seminale Ampolla Vescica del Loggia deferente Sinfisi testicolare Condotto eiaculatore pubica Condottini Prostata efferenti Figura 15.1. A) Di- Retto segno schematico Uretra Mediastino dell’apparato genita- del le maschile; B) Sono testicolo evidenziati i tubuli Ghiandola del Cowper seminiferi, sede di Pene Testicolo Tonaca produzione degli Rete albuginea spermatozoi, i tubuli Epididimo testis retti, la rete testis, i condottini efferenti, A Borsa scrotale B Tubuli l’epididimo, il dotto Canale dell’epididimo seminiferi deferente. Cenni di embriologia 197 A) Cellule di Sertoli B) Figura 15.2. A) Se- zione schematica Spermatogonio Acrosoma della parete di un tubulo seminifero. Nucleo Nella parte basale Spermatocita Segmento intermedio (periferica) si distin- primario guono gli sperma- togoni che possono essere distinti in due Spermatocita tipi: A e B. Il Tipo A secondario a seguito di ripetute divisioni mitotiche Spermatidi mantiene il pool di fase precoce cellule staminali del- Testa la linea germinale; il tipo B che si stacca dal pool va invece Spermatidi incontro alla divi- fase avanzata sione maturativa. Le cellule, durante il loro differenzia- Coda mento, si spostano verso il lume del tubulo, interagen- do con le cellule del Sertoli, unite tra loro da giunzio- ni strette. Notare i ponti citoplasmati- ci che uniscono le cellule derivate da un unico spermato- gonio. B) Spermato- zoo maturo. La testa contiene il nucleo parzialmente rico- perto dall’acrosoma; il segmento inter- medio della coda contiene i mitocon- dri, disposti a spira- le; nella coda sono contenuti i microtu- buli, necessari per il movimento. le dimensioni cellulari, con l’eliminazione della che appare suddivisa in una porzione intermedia, maggior parte del citoplasma sotto forma di corpi contenente numerosi mitocondri, e in una parte residui, che vengono fagocitati dalle cellule del terminale (Figura 15.2B). Sertoli. Inoltre, la cellula matura la sua conforma- Le cellule del Sertoli sono elementi cilindrici zione morfologica e presenta una testa contenen- di oltre 60 µm di altezza, che si estendono per te il nucleo, nel quale la cromatina è fortemente tutto lo spessore dell’epitelio germinativo. I loro condensata grazie alla sostituzione degli istoni contorni sono molto irregolari e contraggono uno con le protamine, e l’acrosoma. Si tratta di un stretto rapporto con le circostanti cellule germina- lisosoma di enormi proporzioni derivato dall’ap- li in via di differenziamento, che vengono accolte parato di Golgi, che contiene gli enzimi necessari in profonde incavature citoplasmatiche (Figura alla penetrazione e ricopre la porzione apicale 15.2A). Le cellule di Sertoli svolgono importanti del nucleo. Infine, in essa viene organizzata una funzioni: oltre a delimitare i tubuli seminiferi, ri- coda, o flagello, fondamentale per il movimento, coprono un ruolo di sostegno nei confronti delle 198 Istologia circostanti cellule germinali, con le quali stabili- no solo con la fecondazione. Tra la quarta e la scono numerosi scambi metabolici. La presenza sesta settimana dello sviluppo le cellule germi- di giunzioni strette ad unire le cellule del Sertoli nali primordiali colonizzano le primitive gonadi costituisce la barriera emato-testicolare che im- e si differenziano in ovogoni negli individui con pedisce il passaggio di molecole tra il comparti- cariotipo 46, XX. Al termine della migrazione nel- mento basale e quello più vicino al lume. Questa la gonade, che si differenzia in ovaio, tali cel- barriera separa gli elementi meno differenziati da lule proliferano per mitosi e dalla fine del terzo quelli più differenziati ed evita la produzione di mese vengono gradualmente indotte ad entrare autoanticorpi. Le cellule del Sertoli producono nel ciclo meiotico, trasformandosi così in ovociti il fluido in cui sono sospesi gli spermatozoi e primari. Ogni ovocito primario è contornato da sono responsabili della loro liberazione nel lume uno strato di cellule epiteliali piatte, dette cellule dei tubuli seminiferi verso l’epididimo, dove ac- follicolari. Le cellule germinali continuano a di- quisiscono la motilità. Esse possiedono recettori vidersi per mitosi fino al quinto mese di sviluppo per l’ormone FSH ipofisario, che stimola la se- intrauterino, quando il loro numero raggiunge il crezione di fluido testicolare e la produzione dei suo apice, valutato in circa 7 milioni. In quest’e- recettori intracellulari per gli androgeni. Inoltre poca inizia un fenomeno di morte cellulare, elaborano una proteina che lega gli androgeni apoptosi, che riduce il numero degli ovociti che, (androgen binding protein, ABP) che aumenta la alla nascita, sono circa 2 milioni, dei quali buona concentrazione locale di testosterone, favorendo parte regredisce durante l’infanzia. Le successive la sper­matogenesi. Il testosterone è prodotto dal- fasi di maturazione e differenziamento sono ca- le cellule del Leydig, situate nell’interstizio pre- ratterizzate dalle tappe delle divisioni meiotiche sente tra i tubuli seminiferi. e dall’acquisizione delle caratteristiche morfo- Gli spermatozoi maturi dal lume dei tubuli funzionali specifiche dei gameti femminili maturi seminiferi sono spinti nei tubuli retti, nella rete e si realizzano dopo la nascita, con la pubertà e testis e quindi all’interno dell’epididimo, in cui con una cadenza ciclica (vedi oltre). Durante il si realizza la loro completa maturazione. In que- periodo fetale tutti gli ovogoni sono indotti a tra- sto tratto, di quasi 7 m di lunghezza, non solo sformarsi in ovociti primari (o vanno incontro a essi acquisiscono la motilità, ma avviene anche degenerazione), per cui già alla nascita il pool di un evidente riassorbimento del fluido testicola- cellule germinali indifferenziate è completamente re che varia la loro concentrazione da 50 milio- esaurito. ni/ml ad oltre 5 miliardi/ml. Il percorso che gli spermatozoi devono compiere è piuttosto lungo: Follicologenesi i tubuli retti, la rete testis, i condottini efferenti, il canale dell’epididimo, il dotto deferente, dove si Gli ovociti primari (20 µm), fermi nella pro- accumulano in una dilatazione e infine, il dotto fase (diplotene) della prima divisione meiotica e eiaculatore (Figura 15.1B). L’avanzamento degli circondati dalle cellule follicolari, costituiscono spermatozoi è dovuto alla contrazione delle tona- una struttura del diametro di circa 40 µm, definita che muscolari lisce. follicolo primordiale (Figura 15.3). Le cellule Il seme o sperma è costituito, oltre che dagli follicolari, responsabili della secrezione del fattore spermatozoi, dal liquido seminale formato da un che inibisce la progressione della meiosi, manten- insieme di secreti prodotti dalle vescichette semi- gono in questo stadio il follicolo fino alla ripresa nali (60%), dalla prostata (30%) e dalle ghiandole della meiosi, che si verifica a partire dalla pubertà, bulbo uretrali (10%). Nell’uomo il liquido semi- periodo in cui si stabilisce il ciclo ovarico in paral- nale espulso in un’eiaculazione ha un volume lelo al ciclo mestruale (menarca: prima mestrua- variabile da 1 a 5 ml e contiene 200-400 milioni zione) e procede fino alla menopausa, epoca in di spermatozoi. Una concentrazione di sperma- cui la fertilità cessa. Con la ripresa della meiosi, tozoi inferiore a 20 milioni/ml rende il seme non le cellule follicolari aumentano la loro massa cito- fertile. plasmatica, diventando cubiche e assieme all’ovo- cito sintetizzano glicoproteine (ZP1, ZP2 e ZP3) OVOGENESI dando origine ad un rivestimento extracellulare, detto zona pellucida, che viene ad interporsi tra L’ovogenesi, contrariamente alla spermatoge- l’ovocito e le cellule follicolari che, intanto, proli- nesi, ha inizio molto prima della nascita e subisce ferano stratificandosi concentricamente, a formare un arresto per poi riprendere dopo la pubertà, un rivestimento, definito teca granulosa. Que- passando attraverso diverse fasi che si concludo- sta struttura rappresenta il follicolo primario e Cenni di embriologia 199 comincia ad accrescersi non solo per l’accumulo si ha un aumento dell’LH che induce nell’ovocito di grandi quantità di sostanze di riserva da parte il completamento della prima divisione meiotica, dell’ovocito e per il proliferare degli strati di cel- con la formazione di un ovocito secondario, che lule follicolari, ma anche per l’allargamento della mantiene quasi integralmente la componente cito- zona pellucida. Con la pubertà, intorno alla teca plasmatica, e del primo globulo polare, ciascuno granulosa si addensano cellule stromali dell’ova- con metà del patrimonio genetico. L’LH stimola la io a formare una sorta di rivestimento riccamente produzione di progesterone da parte delle cellule vascolarizzato, suddiviso in una teca interna, se- follicolari e determina la rottura del follicolo e l’o- cernente ormoni steroidei, e in una teca esterna, vulazione. L’ovocito secondario entra nella secon- fibrosa. A questo livello si parla di follicolo se- da divisione meiotica (arrestandosi in metafase) condario o preantrale. Inoltre, le varie cellule che si completerà solo in caso di avvenuta della follicolari esprimono sulla membrana recettori fecondazione; in caso contrario, la cellula dege- per le gonadotropine ipofisarie (ormone follico- nererà dopo 24 ore dall’ovulazione. Entro poche lo stimolante, FSH, e ormone luteinizzante, LH). ore dal picco preovulatorio dell’LH e dell’FSH, il La maggior parte dei follicoli non entra nella fase follicolo diventa più vascolarizzato ed edematoso successiva e va incontro a degenerazione (atresia) e si sposta verso la superficie dell’ovaio, formando (Figura 15.3). Solo quelli che progrediscono ma- un rigonfiamento. In questa zona, definita stigma, turano allo stadio di follicolo terziario o antrale la superficie dell’ovaio si assottiglia. Infine, l’effetto caratterizzato da un aumento di dimensioni del combinato delle contrazioni delle fibrocellule mu- follicolo stesso, mentre quelle dell’ovocito resta- scolari lisce e dell’attività collagenolitica di enzimi no costanti. Nella granulosa iniziano a formarsi prodotti dai fibroblasti determina la rottura del fol- piccoli spazi, riempiti da un liquido glicoprotei- licolo proprio in corrispondenza dello stigma, con co, che confluiscono determinando la comparsa estrusione dell’ovocito secondario. Alcune cellu- dell’antro del follicolo. L’ovocito, circondato da le del cumulo ooforo si mantengono attorno alla cellule della granulosa che vanno a costituire la zona pellucida formando la corona radiata, che corona radiata, è tenuto sospeso nell’antro grazie accompagna l’ovocito nel suo trasferimento nella ad un cordone di cellule, il cumolo ooforo. Il flui- tuba. Dopo l’ovulazione, sotto l’influenza dell’LH, do continua ad accumularsi cosicché, immediata- le cellule della teca granulosa rimaste nella parete mente prima dell’ovulazione, i follicoli che hanno del follicolo che ha ovulato assieme a quelle del- raggiunto questo stadio assumono un aspetto ve- la teca interna si modificano in cellule luteiniche scicoloso (follicolo di Graaf) con un diametro (piccole e grandi) secernenti estrogeni e soprat- che può raggiungere i 25 mm. tutto progesterone e si trasformano in corpo lu- teo. Gli ormoni prodotti dal corpo luteo stimolano Cicli riproduttivi la mucosa uterina a entrare nella cosiddetta fase secretoria o progestinica necessaria all’impianto Alla pubertà la donna comincia a presentare dell’embrione e hanno un effetto inibitorio sul ri- delle modificazioni cicliche della parete uterina lascio di FSH e LH. Se non avviene la feconda- (endometrio) controllate da ormoni ipofisari ed zione, il corpo luteo inizia a regredire dopo circa ovarici. Tali modificazioni prendono il nome di 9 giorni dall’ovulazione trasformandosi in corpo cicli mestruali. In particolare, l’ipotalamo libera albicante (biancastro), cioè tessuto fibroso cica- il fattore di rilascio delle gonadotropine (GnRH), triziale (Figura 15.3). La conseguente progressiva che stimola il lobo anteriore dell’ipofisi a produrre riduzione del livello di progesterone ed estrogeni sia FSH che LH. Questi ormoni regolano lo svi- determina la ripresa della produzione di FSH e LH luppo del follicolo ovarico e la sua capacità ste- con l’inizio di un nuovo ciclo ovarico e la fase me- roidosintetica. Gli steroidi (estrogeni e progestero- struale. Se l’ovocito viene fecondato, la produzio- ne) a loro volta inducono le variazioni cicliche a ne di gonodotropina corionica (hCG), prodotta dal carico dell’endometrio. All’inizio di ciascun ciclo sinciziotrofoblasto dell’embrione (vedi oltre), evita ovarico, 15-20 follicoli secondari iniziano a cre- la degenerazione del corpo luteo, trasformandolo scere sotto l’influenza dell’FSH. Normalmente solo in corpo luteo gravidico che rimane in attività uno di questi follicoli raggiunge la maturazione fino alla fine del quarto mese di gravidanza, al- completa e solo un ovocito viene liberato, mentre lorché viene sostituito dall’attività endocrina della gli altri vanno incontro ad atresia, con degenera- placenta. zione dell’ovocito e delle cellule follicolari che lo Cambiamenti ciclici a livello dell’endometrio, circondano e sostituzione da parte di tessuto con- strettamente correlati con l’attività endocrina nettivo (corpo atresico). A metà del ciclo ovarico dell’ovaio e culminanti con il flusso mestruale, 200 Istologia Figura 15.3. Un cer- to numero di follico- li primordiali rispon- de ai livelli crescenti di FSH e LH, ma è solo uno che rag- giunge un livello di maturazione tale da consentire l’ovula- zione. Dopo l’ovula- zione il residuo del follicolo si modifica in corpo luteo e poi in corpo albicante, se non è avvenuta la fecondazione. prendono il nome di ciclo uterino. Questo ciclo larizzazione. La fase secretiva dura 12-13 giorni può essere diviso in tre fasi: fase mestruale e fase e inizia un paio di giorni dopo l’ovulazione. Il proliferativa che corrispondono alla fase follico- corpo luteo e la produzione di progesterone in- lare; fase secretiva che corrisponde alla fase lutei- ducono l’epitelio ghiandolare uterino a produrre nica (Figura 15.4). un secreto glicoproteico e lo stroma appare ede- La fase proliferativa dura circa 9-12 giorni e matoso. Se non avviene la fecondazione il corpo termina al momento dell’ovulazione. Lo spessore luteo degenera, i livelli di estrogeni e progestero- dell’endometrio aumenta di 2-3 volte, le ghian- ne diminuiscono e l’endometrio entra nella fase dole tubulari assumono un aspetto tortuoso e si ischemica che determina la morte e il distacco assiste ad una intensa attività proliferativa delle della sua parte più superficiale, accompagnato da cellule dello stroma e ad un aumento della vasco- una perdita ematica: fase mestruale.  gonadotropine Cenni di embriologia 201 FSH gote), che nella specie umana è costituito da 22 LH coppie di cromosomi omologhi (autosomi) più gonadotropine gli eterocromosomi, XX nella femmina e XY nel maschio. fase di fase che segue Gli spermatozoi, depositati in vagina, devo- stadio luteinico reclutamento il reclutamento no raggiungere il collo dell’utero (cervice), ma FSH più del 99% di essi muore proprio nel tentare di LH imboccare l’orifizio esterno del canale cervicale. 1° giorno 5° 10° 14° Quelli che riescono a penetrare nel collo dell’u- tero possono sopravvivere fino ad alcuni giorni Follicolo in accrescimento fase di follicolo che segue ovulazione fasematuro corpo luteoluteinico corpo albicante tra le pieghe della mucosa cervicale ripiena di stadio reclutamento il reclutamento muco, che sembrerebbe avere un ruolo seletti- vo nei confronti di spermatozoi anomali. Arriva- ti a questo punto gli spermatozoi riescono con 1° giorno 5° 10° 14° facilità, risalendo l’utero, a raggiungere le tube. La progressione è rapida (in un tempo che può Follicolo in follicolo fase follicolare corpo fase corpo variare da minuti a ore) ed è facilitata dalle con- accrescimento maturo ovulazione luteoluteinica albicante trazioni della muscolatura dell’utero e della tuba. Ciclo uterino La scelta della tuba non è casuale; infatti gli sper- matozoi si dirigono preferenzialmente in quella che sovrasta l’ovaio in cui avverrà l’ovulazione. ormoni Gli spermatozoi si muovono attivamente lungo sessuali questo percorso tubarico sia grazie all’attività del fase follicolare fase luteinica flagello, sia a causa di un’attrazione prima termo- tattica (34.7°C nell’istmo e 36.3°C nell’ampolla) e estrogeni poi chemiotattica da parte di molecole rilasciate progesterone dalla corona radiata (Figura 15.3). La selezione ormoni FASE ESTROGENICA FASE ESTRO-PROGESTINICA durante questa fase è drastica, infatti soltanto 1 sessuali su 10.000 degli spermatozoi presenti nell’eiacu- lato riesce ad arrivare fino all’ampolla. La loro ciclo uterino sopravvivenza, a questo punto, è limitata a non più di 48 ore. estrogeni progesterone Per acquisire in pieno la capacità fecondante gli spermatozoi, nel risalire la tuba, vanno incon- FASE ESTROGENICA FASE ESTRO-PROGESTINICA tro a modificazioni strutturali (capacitazione) attivate da molecole contenute nei secreti delle ciclo uterino vie genitali femminili. L’albumina, in particolare, è in grado di rimuovere il colesterolo della mem- FASE PROLIFERATIVA FASE SECRETIVA brana plasmatica dello spermatozoo, fluidifican- Figura 15.4. Aspetti cronologici della follicologenesi dola e innescando una serie di eventi molecolari (postpuberale) correlati al ciclo ovarico di 28 giorni alle va- quali l’esposizione, sulla testa dello spermatozoo, riazioni ormonali ed al ciclo uterino. di recettori capaci di legarsi alla zona pellucida, la ridistribuzione dei fosfolipidi della membrana plasmatica, utile per facilitare la fusione con la FASE PROLIFERATIVA FASE SECRETIVA membrana dell’ovocito, oltre alla stimolazione 15.3 Fecondazione dell’attività del flagello. La capacitazione diminui- sce anche l’affinità degli spermatozoi per l’epite- La fecondazione si realizza con l’incontro dei lio tubarico ed è un evento irrinunciabile per il gameti, femminile e maschile, e avviene normal- verificarsi della fecondazione; essa può effettuar- mente nel terzo distale delle tube uterine, cioè si anche in vitro. nell’ampolla (Figura 15.5). Questo processo ri- Una volta capacitati, gli spermatozoi subisco- chiede una successione di eventi molecolari co- no ulteriori trasformazioni fondamentali (attiva- ordinati che iniziano al contatto tra spermatozoo zione), che rappresentano le fasi finali della loro e ovocito e terminano con lo sviluppo di una vita che si concluderà con la fecondazione o con nuova cellula a corredo genetico diploide (zi- la morte. 202 Istologia Figura 15.5. Disegno schematico dell’ap- parato genitale fem- minile. È evidenziata l’ampolla tubarica, dove solitamente av- viene la fecondazio- ne, e l’istmo, dove gli spermatozoi pos- sono sopravvivere per qualche giorno. Sono indicati anche Infundibolo le contrazioni delle tonache muscolari, il gradiente di tempera- tura e la chemiotassi, processi finalizzati alla progressione de- gli spermatozoi verso l’ampolla. Da parte sua, la cellula uovo, espulsa dal tripsino-simili). Essi sono responsabili non solo follicolo ovarico con l’ovulazione, entra nella della digestione di gran parte della membrana parte distale delle tube (infundibolo) che, con i della testa dello spermatozoo ma, soprattutto, suoi bordi sfrangiati, si trova in prossimità della della creazione, sulla superficie della zona pel- superficie dell’ovaio. Questa fase è facilitata sia lucida, di un accesso per lo spermatozoo, che dalla motilità dell’epitelio tubarico, che essen- può così raggiungere la membrana ovulare. Lo do ciliato favorisce il movimento del muco, sia spermatozoo è quindi imbrigliato dai microvil- dalle contrazioni della muscolatura liscia che, li dell’ovocito, aderendo tangenzialmente alla probabilmente, creano una corrente nel liquido membrana della cellula uovo (Figura 15.6). peritoneale che bagna la tuba (Figura 15.5). Anche in questo caso si attua un meccanismo Durante l’ovulazione l’ovocito è avvolto dalle recettoriale. La membrana della testa degli sper- cellule del cumulo ooforo, immerse in una ma- matozoi, a seguito dell’avvenuta modifica della trice extracellulare nella quale abbonda l’acido sua composizione nell’area latero-posteriore, è ialuronico; esse costituiscono la corona radia- in grado di fondersi con la membrana dell’ovo- ta e secernono molecole con attività chemio- cito. A ridosso di questa membrana sono pre- tattica nei confronti degli spermatozoi capaci- senti numerosi granuli corticali che, a seguito tati. Gli spermatozoi possono superare questa del contatto con lo spermatozoo, liberano una barriera grazie ai movimenti del flagello e alla serie di enzimi che modificano le proprietà del- digestione dell’ambiente extracellulare per l’at- la zona pellucida (reazione corticale), provo- tività ialuronidasica di molecole acrosomiali ri- cando sostanzialmente la deplezione di ZP3, lasciate attraverso la loro membrana. Al di sotto cosicché non si possa verificare un ulteriore le- della corona radiata si trova la zona pellucida, game con altri spermatozoi. costituita in prevalenza dalle glicoproteine ZP1, Durante la fecondazione, oltre al nucleo dello ZP2 e ZP3. La proteina ZP3, in particolare, vie- spermatozoo (pronucleo maschile), entra an- ne riconosciuta da un recettore sulla membrana che il centriolo prossimale, presente a livello del dello spermatozoo e stimola la reazione acro- collo dello spermatozoo, che provvederà ad or- somiale. Questa consiste nella fusione della ganizzare il fuso mitotico della prima divisione membrana esterna dell’acrosoma con la mem- dello zigote. I mitocondri del segmento interme- brana plasmatica della testa dello spermatozoo. dio della coda degenerano immediatamente. Nei punti di fusione si assiste alla creazione di Solo dopo l’entrata dello spermatozoo, l’o- soluzioni di continuità che permettono la libe- vocito completa la seconda divisione meiotica, razione di enzimi proteolitici (acrosina, enzimi emettendo il secondo globulo polare e, con la Cenni di embriologia 203 Coronaraggiata Corona radiata Zona pellucida Zona pellucida Spazio perivitellino Spazio perivitellino 1 2 2 1 3 A B C Figura 15.6. Penetrazione dello spermatozoo attraverso gli involucri dell’ovocito. Lo spermatozoo, dopo essersi fatto strada attraverso le cellule della corona radiata, penetra attraverso la zona pellucida, grazie alla reazione acrosomiale, raggiungendo la membrana dell’uovo alla quale aderisce tangenzialmente, così che la fusione avviene all’equatore invece che all’apice della testa dello spermatozoo. decondensazione dei cromatidi, il nucleo dell’o- 15.4 Dalla segmentazione vocito diventa il pronucleo femminile. Al ter- all’impianto mine della fecondazione l’ovocito contiene en- trambi i pronuclei e costituisce lo zigote. I cromosomi vanno incontro a duplicazione Il differenziamento porta ogni cellula ad ac- e, dopo la scomparsa dell’involucro nucleare, si quisire specifiche caratteristiche morfo-funzio- dispongono sul fuso mitotico e, mentre i croma- nali come risultato di un determinato pattern di tidi omologhi si dirigono verso i poli opposti del espressione genica, processo che si attua me- fuso, si attua la citodieresi che divide lo zigote diante l’attivazione selettiva di geni specifici e nei primi due blastomeri, dando così inizio alla il silenziamento di altri. I gameti maturi sono segmentazione. cellule altamente differenziate e perciò mono- La cellula uovo contiene nel citoplasma ami- potenti, mentre nello zigote si assiste ad un to- noacidi, proteine, mRNA e fattori morfogenetici, tale recupero della potenzialità differenziativa. coinvolti nell’espressione dei geni, oltre a tutto La totipotenza dello zigote è il risultato di una il materiale necessario per lo sviluppo e l’accre- riprogrammazione nucleare che si attua dopo la scimento dell’embrione. Contestualmente alla fe- fecondazione. La prima divisione mitotica dello condazione si determina il sesso del nuovo orga- zigote avviene entro 24-30 ore dalla fecondazio- nismo, che sarà maschile se lo spermatozoo porta ne e dà origine a due blastomeri, ognuno dei il cromosoma sessuale Y o femminile se porta il quali risulta diploide e contiene tutte le infor- cromosoma sessuale X. Se non si è verificata la mazioni genetiche necessarie allo sviluppo del fecondazione, l’ovocito degenera in 24 ore. nuovo organismo. I primi due blastomeri sono È importante ricordare il fenomeno dell’im- quindi cellule totipotenti. printing genomico, per cui solo la copia mater- Procedendo lungo la tuba, spinto dal battito na o paterna di determinati geni, definiti imprin- delle ciglia e dalle contrazioni della muscolatu- ted, viene trascritta nel nuovo individuo. Durante ra tubarica che muovono il liquido peritoneale la gametogenesi, i geni soggetti ad imprinting su- all’interno dell’ampolla, l’embrione va incontro biscono differenti metilazioni del DNA a seconda ad un aumento del numero dei blastomeri. Nel- che siano presenti nel gamete maschile o in quel- la segmentazione, infatti, le divisioni mitotiche si lo femminile. La metilazione del DNA rappresen- susseguono e il volume cellulare ad ogni divi- ta dunque una sorta di marcatura epigenetica che sione si riduce progressivamente, non essendoci distingue ciascuna delle due copie di un gene e sintesi di nuovo citoplasma. Nella specie umana consente di determinare l’origine parentale dei le divisioni sono asincrone e disuguali. geni imprinted. L’espressione di questi partico- Durante il primo o il secondo giorno la coro- lari geni sembra essere responsabile del corretto na radiata si disperde e i blastomeri restano cir- sviluppo dei tessuti embrionali e di quelli extra- condati soltanto dalla zona pellucida. La rapida embrionali. suddivisione dei blastomeri porterà allo stadio 204 Istologia di morula, una struttura a forma di mora for- L’ingresso dell’embrione nella cavità dell’u- mata da una trentina di blastomeri scarsamente tero avviene 4-5 giorni dopo la fecondazione; adesi. Raggiunto il volume cellulare tipico del- la blastocisti, sempre protetta dalla zona pellu- la specie, i blastomeri cessano di dividersi. La cida, resta libera nella cavità uterina per alme- compattazione della morula, alla fine del terzo no 48 ore. Verso il quinto giorno, la blastocisti, giorno, consiste nel cambiamento del profilo raggiunto lo stadio di oltre un centinaio di cel- dei blastomeri disposti più perifericamente e lule, si libera, grazie all’attività di alcuni enzimi determina l’identificazione di uno strato cellula- litici, della zona pellucida (schiusa della bla- re esterno, caratterizzato dalla presenza di giun- stocisti) (Figura 15.8) e finisce progressiva- zioni strette che uniscono saldamente tra loro mente per avvicinarsi con il polo embrionale i blastomeri a contatto con la zona pellucida, alla mucosa endometriale (Figura 15.9). Prima e di una massa cellulare di blastomeri interni, dell’impianto, che inizia tra il sesto e il settimo nei quali si specializzano giunzioni comunican- giorno, la blastocisti aumenta di volume, per ti (Figura 15.7). Le cellule interne, dislocate accumulo del liquido nella cavità raggiungendo dall’ingresso del liquido proveniente dalla cavi- i 300 mm di diametro. tà uterina, lasciano spazio ad una cavità centra- L’endometrio in questo momento si trova nel- le, detta blastocele. La morula si trasforma così la fase secretiva, sotto l’azione del progestero- in blastocisti (Figura 15.7). ne prodotto dal corpo luteo, inoltre manifesta La blastocisti (150 mm) consta di una parete un’intensa attività secretoria delle ghiandole ute- periferica di cellule appiattite, il trofoblasto, e di rine e una forte ritenzione idrica a livello del suo una massa cellulare interna, localizzata al cosid- stroma connettivale, che è riccamente vascola- detto polo embrionale, denominata embriobla- rizzato dalle arterie spirali. La blastocisti comin- sto o nodo embrionale, che sporge nel blasto- cia a farsi strada attraverso un’area digerita dagli cele o cavità della blastocisti. enzimi prodotti dalle cellule del trofoblasto, dif- Piano di divisione IIA Piano di divisione I A B Piano di divisione IIB Stadio precoce Stadio a 8 cellule Sezione di morula Blastocisti di 8 cellule dopo compattazione a 32 cellule Massa cellulare interna Cellule esterne Compattazione Cavitazione E F D Cellule interne C Giunzioni Trofoblasto Blastocele serrate Figura 15.7. Fasi della segmentazione. A) Dopo la prima mitosi dello zigote, prendono origine due blastomeri. B) Proce- dendo con le divisioni, si arriva allo stadio 8-16 blastomeri (morula). C) La comparsa di giunzioni strette nelle cellule più esterne porta alla compattazione della morula. D) Dall’esterno penetra del liquido che determina la dislocazione delle cellule interne, dotate di giunzioni comunicanti). Completamento della segmentazione con formazione della blastocisti, costituita da uno strato di cellule periferiche definito trofoblasto, e una massa cellulare interna o embrioblasto, che sporge nella cavità della blastocisti. Cenni di embriologia 205 A B C Ipoblasto o endoderma primitivo Massa cellulare interna Trofoblasto Epiblasto o ectoderma primitivo Figura 15.8. Formazione dell’epiblasto e dell’ipoblasto. A) Rappresentazione schematica di una blastocisti espansa di ~ 4 giorni all’interno della zona pellucida, in cui si distinguono il trofoblasto e la massa cellulare interna. B) Schema di blastocisti dopo la schiusa (~ 6 giorni), in cui si distinguono l’epiblasto (o ectoderma primitivo) e l’ipoblasto (o endoderma primitivo). C) Blastocisti colta nel momento della schiusa. Sono visibili l’epiblasto (freccia verde) e l’ipoblasto (freccia gialla). (Modificato da: Tanaka et al. J. Translat. Med. 4, 20, 2006). Stroma endometriale Embrioblasto Trofoblasto Embrioblasto Trofoblasto Epitelio endometriale Blastocele Blastocele A Blastocisti B Inizio dell’impianto Figura 15.9. A) Blastocisti prima dell’annidamento. B) Fase precoce dell’annidamento: la blastocisti a livello del polo embrio- nale aderisce con il trofoblasto polare alla mucosa uterina e inizia la penetrazione. ferenziate in un sincizio ricco di lisosomi, ne- 15.5 Il disco bilaminare cessari per consentire l’impianto. Essa è anche responsabile della produzione, oltre che di mo- Il contatto della blastocisti con la mucosa en- lecole di adesione e di fattori di crescita, della dometriale, liberata nel frattempo dal muco che produzione della gonodotropina corionica solitamente la ricopre, dà inizio all’annidamento (hCG) che, sintetizzata precocemente dal trofo- che consta di tre momenti: apposizione, adesio- blasto entra nel circolo sanguigno materno, sup- ne e invasione, che impiegano dal sesto al nono portando l’attività del corpo luteo. Quest’ultimo giorno per completarsi. stabilizzato in corpo luteo gravidico, continuerà Inizialmente la blastocisti si appoggia all’epi- la produzione di progesterone fino al completa- telio uterino, sviluppando microvilli che interagi- mento del quarto mese di sviluppo, quando sarà scono con protrusioni delle cellule endometria- la placenta a farsene carico. L’attività combina- li, per garantire una sorta di stabilità all’area di ta di hCG sul corpo luteo e del progesterone contatto. Verso il sesto giorno dalla fecondazio- è necessaria per l’arresto del ciclo ovarico e di ne vengono prodotte proteine di adesione (se- quello uterino. lectine, caderine e integrine) sia dalla blastocisti 206 Istologia Cavità Grandezza reale Grandezza reale amniotica Sinciziotrofoblasto Sinciziotrofoblasto Citotrofoblasto.. Citotrofoblasto Ghiandola uterina Epiblasto Ipoblasto Capillare materno Ipoblasto Epiblasto Capillare materno A 7 giorni B 8 giorni Figura 15.10. A) Procede l’attività litica del sinciziotrofoblasto. La cavità della blastocisti è tappezzata da un singolo strato di cellule, il citotrofoblasto. Nel nodo embrionale le cellule a contatto con il blastocele si appiattiscono e formano l’ipoblasto, sopra al quale si differenzia l’epiblasto. B) Il sinciziotrofoblasto si espande a coprire sempre di più la superficie della blasto- cistisi con un progressivo annidamento e a livello del nodo embrionale si forma una iniziale cavità amniotica. che dalle cellule epiteliali della mucosa uterina, rendo tutto ciò che incontra lungo il suo cammi- permettendo così la loro reciproca interazione e no. Duplice è il risultato di questo comportamen- quella con la matrice extracellulare. Vale la pena to: da un lato la creazione di un varco per con- di ricordare che l’infertilità può essere legata alla sentire l’ingresso dell’intera blastocisti ed il suo presenza di mutazioni dei recettori integrinici, saldo ancoraggio all’endometrio, che si comple- che risultano quindi inefficaci per il corretto svol- terà verso l’undicesimo giorno e dall’altro, il rifor- gimento di questa fase dell’impianto. nimento alla blastocisti delle sostanze necessarie Nel passaggio dalla prima alla seconda setti- per la sopravvivenza e lo sviluppo. Quest’ultimo mana dalla fecondazione, il contatto della bla- si verifica attraverso la fagocitosi dei detriti cellu- stocisti con la parete uterina induce una modifi- lari e la conseguente liberazione di grandi quan- ca del trofoblasto nell’area sovrastante l’embrio- tità di metaboliti, necessari alla nutrizione della blasto, il trofoblasto polare (Figura 15.9). Le blastocisti nei primi giorni (nutrizione istotrofica). cellule del trofoblasto in rapporto con l’endo- L’annidamento si completa durante la seconda metrio si differenziano in sinciziotrofoblasto, settimana; il coagulo di chiusura che si era forma- destinato ad espandersi via via nelle ore e gior- to nella mucosa uterina nel luogo dell’impianto ni successivi, mentre la cavità della blastocisti viene riassorbito e la continuità dei tessuti interes- resta tappezzata da un singolo strato di cellu- sati viene ripristinata. Il contatto tra endometrio e le cubiche, il citotrofoblasto (Figura 15.10). blastocisti innesca una reazione, definita decidua- Contemporaneamente, nel nodo embrionale, le le, che trasforma il connettivo endometriale in un cellule a contatto con il fluido del blastocele, tessuto, decidua, in grado di produrre sostanze diventano uno strato di cellule pavimentose e nutritizie per la blastocisti e di contenere la sua formano l’ipoblasto. penetrazione nell’endometrio stesso. Il sinciziotrofoblasto, formato da una massa Verso l’ottavo giorno, mentre procede l’anni- di citoplasmi in cui si trovano numerosi nuclei, damento della blastocisti, nel nodo embrionale manifesta una forte attività invasiva; si può infatti compaiono piccole lacune che confluiscono, for- definire un tessuto invadente, dirompente e di- mando il primordio della cavità dell’amnios (Fi- gerente. Esso, non appena inizia la penetrazione gura 15.10). Nello stesso momento, nelle cellule dell’endometrio, libera enzimi proteolitici (metal- dell’embrioblasto si differenzia un ulteriore strato: loproteasi) contenuti negli abbondanti lisosomi sopra l’ipoblasto si forma l’epiblasto, caratteriz- (Figura 15.10). Grazie all’emissione di pseudo- zato da cellule cilindriche. Nel breve, cellule pro- podi si insinua attivamente tra le cellule epiteliali liferate dall’epiblasto, denominate amnioblasti, dell’endometrio e nel connettivo sottostante, dige- vanno a tappezzare la parte superiore della cavità Cenni di embriologia 207 Figura 15.11. Stadio lacunare del trofoblasto e inizio della formazione del celoma extraembrionale. In A iniziano a comparire le lacune nel sinciziotrofoblasto che circonda completamente l’embrione. La cavità amniotica va ampliandosi. Si costituisce la membrana di Heuser. In B le lacune trofoblastiche si riempiono di sangue. Intorno alla membrana di Heuser si forma un magma reticolato. Gli spazi tenderanno a confluire formando la cavità del celoma extraembrionale. amniotica. Dall’ipoblasto, invece, origina una se- co, ad eccezione del peduncolo embrionale, rie di cellule che va a rivestire progressivamente un cordone di mesoderma extraembrionale che e internamente il citotrofoblasto, determinando la collega il sacco amniotico alla parete del citotro- formazione di uno strato sottile, detto membra- fobasto, e che è destinato a formare il cordone na di Heuser, che riveste completamente il bla- ombelicale. stocele, definito a questo stadio sacco vitellino L’espansione del celoma extraembrionale ri- primario (Figura 15.11A). duce il mesoderma extraembrionale a due lamine Il disco embrionale è ora bilaminare, costitui- sottili, una accollata al sacco vitellino (splancno- to cioè da due strati, epiblasto ed ipoblasto, che pleura) e l’altra aderente al trofoblasto (soma- separano la cavità amniotica dal sacco vitellino. topleura). La blastocisti è ormai completamente circondata Verso il termine della seconda settimana, il dal citotrofoblasto e, esternamente, dal sincizio- mesoderma splancnopleurico che avvolge il sac- trofoblasto, che è molto più sviluppato al polo co vitellino lo comprime, fino a causare la sepa- embrionale. In questa zona si cominciano a for- razione di una cavità superiore, sacco vitellino mare delle lacune che vengono riempite dal san- secondario, da un residuo inferiore, cisti esoce- gue materno. Verso il dodicesimo giorno entrano lomatica, che finirà per essere riassorbita (Figu- in comunicazione formando un sistema lacunare, ra 15.12 e 15.13). che rappresenta l’inizio della circolazione utero- placentare (Figura 15.11B). Tra la decima e l’undicesima giornata, le cel- 15.6 Eventi della terza settimana lule citotrofoblastiche esterne alla membrana di Heuser, iniziano a produrre una sorta di matri- La terza settimana è un periodo cruciale poi- ce acellulare che va a circondare esternamente il ché avviene la gastrulazione, cioè il processo sacco vitellino primario. Questa sostanza è colo- attraverso il quale dall’epiblasto del disco em- nizzata in breve da cellule derivate dall’epiblasto brionale prendono origine i tre foglietti embrio- e diviene il mesoderma extraembrionale. Al suo nali definitivi (endoderma, mesoderma, ecto- interno si sviluppano singole cavità che conflui- derma). scono e formano il celoma extraembrionale, o Sulla superficie dorsale dell’epiblasto, a con- cavità coriale, che si espande e va a circondare tatto con il liquido amniotico, si assiste ad una il sacco vitellino e quasi tutto il sacco amnioti- proliferazione di cellule epiblastiche che migrano 208 Istologia Figura 15.12. A e Membrana di Heuser Magma reticolato B) Formazione del magma reticolato C) Evoluzione del sac- co vitellino prima- rio. La compressione esercitata dalle cel- lule della splancno- pleura del mesoder- ma extraembrionale determina lo stroz- zamento della cavità del sacco vitellino primario. L’epiblasto prolifera a formare il mesoderma extra- embrionale Mesoderma extraembrionale A 12 giorni B 12 giorni Sinusoidi materni Mesoderma somatopleurico extraembrionale Cavità esocelomica (sacco vitellino Mesoderma primario) splancnopleurico extraembrionale C Embrione di 12 giorni e mezzo lungo la linea mediana nella futura regione cau- La comparsa della linea primitiva determina la dale determinando la comparsa della linea pri- costituzione dell’asse corporeo anteroposteriore mitiva, che ben presto si allunga, sotto l’effetto dell’embrione. induttivo di segnali provenienti dall’ipoblasto (Fi- Il quindicesimo giorno cellule dell’epiblasto gura 15.14). Essa appare come un solco (solco continuano a dirigersi verso la linea primitiva e primitivo) delimitato da due rilevi appena ac- si invaginano all’interno del solco, per finire in cennati, allungati verso il centro del disco stesso. linea con le cellule dell’ipoblasto. Questo movi- L’estremità cefalica della linea primitiva prende il mento provoca lo spostamento di queste ultime nome di nodo primitivo o di Hensen; è legger- progressivamente fuori dai margini dell’area em- mente sporgente e circonda una piccola depres- brionale e la nuova popolazione di origine epi- sione, definita fossetta primitiva. blastica costituirà l’endoderma embrionale. Cenni di embriologia 209 Sinusoidi materni Figura 15.13. La cisti esocelomatica Villi primari verrà riassorbita. Una parte delle cellule del mesoderma extraembrionale ade- Lacune riscono al citotrofoblasto a formare la trofoblastiche somatopleura, mentre quelle che ade- riscono al sacco vitellino diventano la splancnopleura. Il celoma extraembrio- nale viene chiamato cavità del corion. Dal citotrofoblasto iniziano a gemmare Sacco vitellino secon- Placca gruppi di cellule che si insinuano nel dario embrionale sinciziotrofoblasto e che sono destinati a evolvere nei villi coriali. Celoma extraembrionale Cisti esocelomica Embrione di 13 giorni Epiblasto Disco embrionale Ipoblasto A B Somatopleura e splancnopleura extraembrionali Sacco amniotico Epiblasto Nodo di Hensen Linea primitiva Figura 15.14. Sche- ma che rappresenta la formazione della Parete del linea primitiva nella sacco vitellino regione dorsale po- Ipoblasto steriore dell’epibla- C D sto. 210 Istologia Figura 15.15. Movimenti delle cellule durante la ga- strulazione. A) Grazie alle correnti che spostano le cellule all’interno della linea e del nodo primitivo nell’epiblasto si evidenziano: 1- solco primitivo; 2- 65 nodo primitivo o di Hensen; 3- fossetta primitiva; 4- 4 2 futura membrana oro faringea; 5- area cardiogena; 3 6- setto trasverso; 7- futura membrana cloacale. B) 1 Sezioni trasversali dell’embrione in corrispondenza del piano indicato in A. Nella prima raffigurazione 7 le cellule dell’epiblasto si invaginano e si sostitui- scono a quelle dell’ipoblasto, andando a costituire il A foglietto endodermico; nella seconda raffigurazione l’invaginazione di una ulteriore ondata proliferativa provoca la comparsa del mesoderma e le restanti cellule epiblastiche si modificano in ectoderma, su- 14°-15° giorno periormente. Nodo Fossetta primitiva primitivo Il sedicesimo giorno avviene una se- Solco primitivo conda invaginazione di cellule dell’epibla- sto che vanno a collocarsi in una posizio- Epiblasto ne intermedia, al di sopra all’endoderma appena formato e danno origine al me- soderma embrionale, caratterizzato da profonde modificazioni nei rapporti spa- Ipoblasto Endoderma ziali tra le cellule, definite come transizioni epitelio-mesenchimali. 16° giorno Al termine di questi processi morfoge- Ectoderma netici, quel che resta dell’epiblasto si tra- sforma in ectoderma (Figura 15.15). I tre foglietti definitivi del disco embrionale trilaminare, pertanto, derivano tutti dall’e- piblasto. Le cellule dell’epiblasto attraverso il Mesoderma nodo di Hensen si invaginano e migra- Endoderma no in direzione craniale formando inizial- B mente una struttura mesodermica a for- ma di cordone sulla linea mediana. Il cordone primitiva migrano in tutte le direzioni, ad esclu- detto processo notocordale, attraverso diversi sione di due piccole aree, l’una in posizione ce- passaggi, si trasforma in corda dorsale o noto- falica e l’altra caudale, nelle quali l’ectoderma si corda (Figura 15.16). Ai lati della notocorda, salda direttamente all’endoderma, impedendo la le cellule del mesoderma provenienti dalla linea penetrazione del mesoderma. Esse sono la plac- Figura 15.16. Rappresen- tazione di un embrione di circa 20 giorni. Lateralmente alla notocorda si evidenzia Somitomeri il mesoderma, suddiviso in parassiale (i somitomeri, che origineranno i somiti sono accennati), che si continua Notocorda con quello intermedio. Il me- Somatopleura soderma laterale si apre nelle extraembrionale Mesoderma due lamine splancnica e so- parassiale matica, che delimitano il ce- loma che in questa fase non Mesoderma Splancnopleura è ancora suddiviso in embrio- intermedio Mesoderma extraembrionale nale ed extraembrionale. laterale Cenni di embriologia 211 ca precordale, che darà origine alla membrana dell’ectoderma definito placca neurale. Nell’ec- oro-faringea, e la membrana cloacale che rap- toderma si possono quindi identificare due aree presenteranno l’inizio e la fine del futuro intesti- differenti: una periferica destinata a dare origine no primitivo. Queste due membrane in seguito si all’epidermide ed ai suoi annessi (ectoderma a romperanno permettendo sostanzialmente la co- destino epidermico) e una centrale destinata municazione del canale digerente con l’esterno. alla formazione del tessuto nervoso (neuroecto- Nella quinta settimana si aprirà la cavità buccale, derma). Nei giorni successivi, i margini laterali mentre nella settima settimana la membrana clo- della placca neurale si sollevano in due pieghe acale si dividerà, per intervento del setto uro-ret- neurali formando una sorta di doccia che verrà tale, in una membrana urogenitale e in una anale. a chiudersi progressivamente, dando origine al Al polo anteriore dell’embrione, cranialmen- tubo neurale (Figura 15.17). te rispetto alla placca precordale, si individuano Alla fine della terza settimana, l’aspetto del l’area cardiogena, un’area mesodermica da cui disco embrionale è fortemente modificato. Si ap- si svilupperà l’abbozzo cardiaco ed il setto tra- prezza, infatti, un significativo allungamento con sverso, che darà origine a parte del diaframma una estremità cefalica allargata e una caudale ri- (Figura 15.15). stretta. L’espansione del disco avviene principal- Il mesoderma ai lati della notocorda si orga- mente nella regione cefalica. nizzerà in tre aree morfogenetiche distinte: me- soderma parassiale, mesoderma intermedio e mesoderma laterale. Il mesoderma parassiale è costituito da due cordoni paralleli ai lati della 15.7 Eventi della quarta settimana notocorda che, verso il diciannovesimo giorno, si suddivideranno in maniera incompleta, a parti- Al termine della terza settimana i tre foglietti re dall’estremità cefalica verso quella caudale, in sono dislocati in una struttura che è ancora es- coppie di raggruppamenti cellulari (somitome- senzialmente appiattita, divisa specularmente ri) (Figura 15.16). Il mesoderma intermedio, dall’asse cefalo-caudale, nel quale si evidenziano costituito da due colonne longitudinali simmetri- le prime aree organo-formative (Figura 15.15A), che, si trova lateralmente al mesoderma parassia- con un ordine differente da quello che poi trove- le ed è unito in posizione ancora più periferica al remo nell’adulto. mesoderma laterale. Dal mesoderma intermedio All’inizio della quarta settimana la placca si formeranno cordoni cellulari, destinati a dare neurale consiste di un’ampia porzione craniale, vita in gran parte all’apparato urogenitale. che darà origine all’encefalo, e di una porzio- Il mesoderma laterale, il più esteso, si dela- ne caudale, che darà origine al midollo spinale. mina in due strati sottili uno in direzione dorsale Il sollevamento dei bordi della placca neurale, e l’altro ventrale. La lamina dorsale formerà il me- avvenuto nel neuroectoderma al termine della soderma somatico o somatopleura, che risulta settimana precedente, aveva delineato la doccia a contatto con l’ectoderma e sui lati si continua neurale, destinata a chiudersi per la fusione dei con la somatopleura extraembrionale; la lamina bordi sul versante dorsale, con la formazione del ventrale, invece, andrà a costituire il mesoderma tubo neurale, abbozzo definitivo del sistema splancnico o splancnopleura, che è a contatto nervoso centrale (Figura 15.17). La chiusura del con l’endoderma e ai lati confina con la splanc- tubo neurale inizia verso il ventunesimo giorno nopleura extraembrionale. La cavità delimitata nella regione che corrisponde alla quarta coppia da queste due lamine è detta celoma embrionale di somiti (vedi oltre: formazione del mesoderma e, in questa fase, si trova in continuazione con parassiale) e da lì procede nelle due direzioni quella extraembrionale nella porzione laterale opposte, fino a terminare con due aperture, un dell’embrione. Dalle cellule mesodermiche del- neuroporo anteriore, in posizione cefalica, e la somatopleura che circondano la cavità intra- un neuroporo posteriore, in quella caudale. embrionale si formeranno le membrane sierose Generalmente, intorno al ventiquattresimo giorno destinate a costituire il foglietto parietale delle si chiude il neuroporo anteriore, mentre quello cavità pleurica, pericardica e peritoneale. Le cel- posteriore si chiude verso il ventiseiesimo. All’or- lule mesodermiche della splancnopleura ne for- ganizzazione dell’ectoderma a destino neurale va meranno invece il foglietto viscerale. ad aggiungersi un gruppo di cellule, anch’esse Verso il diciassettesimo e diciottesimo gior- neuroectodermiche, che sfuggono alla chiusura no, in risposta ad un’induzione della notocorda del tubo e formano le creste neurali che si di- sottostante, fa la sua comparsa un ispessimento spongono tra il tubo neurale stesso e l’ectoder- 212 Istologia Con il procedere dei giorni si verifica un ac- Margine di taglio della membrana 21 giorni crescimento privilegiato dell’ectoderma, in par- amniotica ticolare del tubo neurale, rispetto agli altri due Somite foglietti. Questo evento determina un ripiega- Sacco mento dell’embrione lungo l’asse longitudinale, vitellino con la formazione, anteriormente, della piega cefalica e di quella caudale posteriormente (Fi- gura 15.20). Anche l’amnios ha una rapida espansione, con conseguente discesa dei suoi confini in ogni di- rezione; compaiono così, oltre alla piega cefalica Bozza e a quella caudale, le pieghe laterali dell’amnios. pericardica 22 giorni Verso la metà della quarta settimana, l’insieme Somite dell’accrescimento differente e di un movimento Neuroporo di rotazione di 180° procura nell’embrione una anteriore modifica nella posizione delle strutture presenti. Bozza Ciò che inizialmente era in posizione cefalica vie- pericardica ne sovrastato dall’aumento di ectoderma, dell’a- mnios e dal ripiegamento cefalico: a questo pun- to, lungo l’asse cefalo-caudale si trovano, ven- tralmente ed in successione, la membrana oro- 23 giorni faringea, l’abbozzo del cuore ed il setto trasverso. In direzione opposta la membrana cloacale viene a collocarsi anteriormente e ventralmente all’e- stremità posteriore del tubo neurale. Neuroporo Contemporaneamente, la discesa dell’amnios anteriore Archi non solo anteriormente e posteriormente ma an- faringei che sui fianchi dell’embrione, oltre ad avvolgerlo, Bozza ripiega la struttura finora piatta dei foglietti so- pericardica vrapposti, trasformandola in una struttura cilindri- Sacco ca formata da tre strati concentrici, in cui quello vitellino più interno è l’endoderma, che diviene l’intesti- no primitivo. Nelle regioni cefalica e caudale l’avvolgimento si completa formando rispettiva- mente l’intestino anteriore e quello posteriore, mentre nella porzione intermedia l’avvolgimento non può essere totale per la presenza del sacco vi- tellino, con il quale i bordi inferiori dell’amnios si Figura 15.17. I margini delle pieghe neurali si fondono lun- fondono alla fine della settimana. Il sacco vitellino go la linea mediana verso il 21° giorno, lasciando aperti risulta a questo punto suddiviso in tre porzioni: all’estremità del tubo neurale due neuropori. una parte resta all’interno dell’endoderma nell’in- testino medio, una parte, fortemente compressa dalle pieghe amniotiche, si assottiglia e prende il nome di dotto vitellino (o dotto onfalo-mesen- ma di rivestimento che si risalda superiormente terico) ed infine, la porzione rimanente diventa la (Figura 15.18). Le cellule delle creste neurali, vescicola ombelicale destinata poi a scompari- dotate di capacità di movimento, si sposteranno re. L’evoluzione dell’endoderma dei tre segmenti collocandosi in differenti distretti corporei e da dell’intestino primitivo (anteriore, medio e poste- queste si svilupperanno in seguito elementi mol- riore) procede con un’attività morfogenetica che to diversi (i neuroni e le cellule gliali del sistema determina, verso la fine della settimana, la com- nervoso periferico, l’aracnoide e la pia madre, il parsa degli abbozzi degli organi che andranno a derma della faccia e del collo, i muscoli dell’iri- costituire gli apparati respiratorio e gastrointesti- de, le cartilagini della faccia, gli odontoblasti, i nale, compresi fegato e pancreas (Figura 15.21). melanociti, la componente midollare del surrene, Il foglietto mesodermico al termine della terza il setto troncoconico del cuore) (Figura 15.19). settimana evidenziava una distinzione tra meso- Cenni di embriologia 213 Placca neurale Doccia neurale Mesoderma Creste neurali Tubo neurale Ectoderma di rivestimento Notocorda Figura 15.18. Cellule si distaccano dai margini laterali delle pieghe neurali e formano le creste neurali; tali cellule sono capaci di migrare verso sedi specifiche dell’organismo. Stomodeo Proctodeo Figura 15.19. Deri- vati del foglietto ec- Setto troncoconico del cuore todermico. 214 Istologia MO MC ma parassiale, ad eccezione dei primi 7, comin- ciano a separarsi in somiti, gruppi metamerici A di cellule pluripotenti inizialmente in numero di 42 coppie, che poi si riducono a 37 definitive: in successione 4 occipitali, 8 cervicali, 12 toraciche, MC 5 lombari, 5 sacrali e 3 coccigee (Figura 15.22). Successivamente in ogni somite diventerà pos- B MO sibile distinguerne una porzione ventro-mediale (sclerotomo) e una dorso-laterale (dermomio- tomo). Dallo sclerotomo si formeranno alcune strutture dello scheletro (vertebre, coste e scapo- C MC MO le), mentre il dermomiotomo, suddividendosi in dermatomo e miotomo, darà origine rispettiva- mente a parte del derma e ai muscoli del tronco e degli arti (Figura 15.23). Il mesoderma intermedio della porzione cer- vicale e toracica si segmenterà parzialmente in nefrotomi da cui si formeranno il pronefro e il D MO mesonefro, abbozzi provvisori dell’apparato C MC escretore. Il mesoderma intermedio della regione lombo-sacrale formerà il metanefro, destinato a differenziarsi nelle vie genitali e nel sistema uri- nario. Al termine della quarta settimana i bordi infe- riori dell’amnios e le pareti del sacco vitellino, che si fondono, separano del tutto il celoma embrio- C E nale da quello extraembrionale. Questo evento è determinante per l’evoluzione del mesoderma laterale, che si organizzerà, come già detto, a for- Prosencefalo mare le membrane sierose che tappezzano le ca- vità pleurica, pericardica e peritoneale. 15.8 Annessi embrionali Figura 15.20. Cinetica dei ripiegamenti dell’embrione (se- Negli Invertebrati, nei Pesci e negli Anfibi tutti zione trasversale). A) L’embrione trilaminare ha una forma i blastomeri formano l’embrione. Nei Vertebrati piatta e le membrane oro-faringea e cloacale sono sullo stesso piano. B) La ricca proliferazione di cellule dell’ec- superiori, invece, solo una parte dei blastomeri toderma e l’aumento della cavità amniotica determinano formerà l’embrione, mentre gli altri blastomeri, un ripiegamento dell’embrione. C) Con il proseguire del- contestualmente allo sviluppo embrionale, danno la crescita si formano una piega craniale ed una caudale origine a particolari strutture necessarie per sta- con spostamento ventrale delle membrane oro-faringea e bilire delle relazioni tra l’embrione e l’ambiente cloacale, e dell’area cardiogena. D) L’incurvamento em- (ambiente esterno o vie genitali). Tali strutture brionale è molto evidente con il conseguente spostamento delle strutture. E) Cranialmente il tubo neurale si allarga si chiamano annessi embrionali e si formano nel prosencefalo. Anche la membrana cloacale per il ripie- attraverso gli stessi processi di induzione, diffe- gamento assume una posizione ventrale. MO = Membrana renziamento e morfogenesi che caratterizzano lo Oro o bucco-faringea; C=Cuore; MC = Membrana Cloaca- sviluppo embrionale e sono finalizzate a proteg- le. (Modificato da: Tuchmann-Duplessis H., Embriologia gere e a nutrire l’embrione fino al momento della Umana. Torino, 1977). nascita. Negli ovipari le uova si sviluppano in un am- biente esterno, acquatico o terrestre, e conten- derma cordale (notocorda), parassiale (organiz- gono tutto il materiale nutritizio necessario per zato in somitomeri), intermedio e laterale (sud- il completo sviluppo dell’embrione, mentre negli diviso in splancnopleura e somatopleura). Nella organismi vivipari lo sviluppo delle uova avviene settimana successiva i somitomeri del mesoder- all’interno del corpo materno, nel quale si sono Cenni di embriologia 215 Figura 15.21. Deri- vati dal foglietto en- dodermico. Apparato respiratorio ne, senza provvedere al nutrimento dell’embrio- Somitomeri Somiti ne. L’ovoviviparità è caratteristica di alcuni pesci, compresi gli squali, di rettili e di invertebrati. Con la fecondazione, l’uovo inizia le reazioni