FECONDAZIONE – SVILUPPO – DIFFERENZIAMENTO PDF

FECONDAZIONE – SVILUPPO – DIFFERENZIAMENTO MATURAZIONE DELLO SPERMATOZOO: usciti dal testicolo, attraverso le vie genitali maschili (rete testis-epididimo-deferente) gli spermatozoi vanno incontro al processo di maturazione, acquisendo la motilità e la...

FECONDAZIONE – SVILUPPO – DIFFERENZIAMENTO MATURAZIONE DELLO SPERMATOZOO: usciti dal testicolo, attraverso le vie genitali maschili (rete testis-epididimo-deferente) gli spermatozoi vanno incontro al processo di maturazione, acquisendo la motilità e la capacità di riconoscere l’ovocita; inoltre vengono avvolti dal plasma seminale che da loro protezione e nutrimento à un eiaculato contiene milioni di spermatozoi, ma solo pochi raggiungono l’ovocita à la maggior parte non supera la giunzione utero tubarica, il resto si ferma nell’istmo della tuba, la riserva tubarica CAPACITAZIONE: necessario per essere in grado di fecondare gli spermatozoi; consiste nella rimozione di certe componenti proteiche dalla membrana plasmatica acrosomiale; questo avviene nel tragitto tra vagina e ovidotto RISERVA PERMATICA E FECONDAZIONE: tra l’accoppiamento e l’ovulazione gli spematozoi aderiscono alle cellule dell’istmo della tuba, dove mantengono intatta la loro capacità fecondante al momento dell’ovulazione una piccola parte viene rilasciata, risale nell’ampolla della tuba dove avviene la fecondazione FECONDAZIONE: 1. penetrazione della corona radiata 2. reazione acrosomiale e penetrazione della zona pellucida 3. fusione con la membrana dell’ovocita 4. ingresso dello spermatozoo nell’ovocita 5. attivazione dell’ovocita à fasi iniziali: A: passaggio attraverso la corona radiata B: adesione alla zona pellucida e reazione acrosomale C: adesione e fusione tra le membrane dello spermatozoo e dell’ovocita à reazione acrosomiale: A: spermatozoo intatto con acrosoma B: fusione tra membrana plasmatica e membrana acrosomale esterna C: formazione di vescicole tra le due membrane D: lisi dell’acrosoma e liberazione degli enzimi; la testa dello spermatozoo rimane delimitata solo dalla membrana acrosomale interna, mentre il segmento equatoriale della membrana plasmatica rimane intatto MECCANISMI DI ADESIONE E FUSIONE: le zona-adesine poste sulla membrana acrosomiale si legano con la ZP3, una delle 3 proteine che formano la zona pellucida la specificità tipo ligando-recettore con la quale si legano previene la fecondazione interspecifica Fertilina, CD-9 e izumo sono le proteine che mediano la fusione tra le membrane di spermatozoo ed ovocita MITOCONDRI – RIPRODUZIONE: l’ovocita contiene circa 100.000 mitocondri; lo spermatozoo ne contiene 50-75 che vengono distrutti entro la terza divisione embrionale; ciò avviene in seguito alla loro marcatura con ubiquitina ed il loro conseguente riconoscimento da parte del sistema proteolitico dell’ooplasma FASI SUCCESSIVE: lo spermazoo porta nell’ovocita il nucleo, il centriolo e i mitocondri; questi ultimi verranno rapidamente distrutti e subito dopo il suo ingresso si ha la reazione corticale, cioè l’esocitosi dei granuli corticali contenuti nel citoplasma dell’ovocita che modifica la struttura della zona pellucida impedendo l’ingresso di altri spermatozoi (inibizione della polispermia); si ha la ripresa della meiosi con il raggiungimento della telofase II e l’estrusione del secondo globulo polare ATTIVAZIONE: la penetrazione dello spermatozoo porta ad una iperpolarizzazione della membrana plasmatica dell’ovocita e ad un aumento della concentrazione intracellulare di calcio che si manifesta in picchi successivi, questo fenomeno determina la ripresa del ciclo cellulare che si era arrestato in MII; si può stimolare questo aumento oscillatorio del calcio anche in assenza dello spermatozoo ottenendo così la partenogenesi (= sviluppo di un embrione senza genoma maschile) OOTIDE: dopo la penetrazione e la ripresa della meiosi si formano il pronucleo maschile e quello femminile, fin quando rimangono separati abbiamo l’ootide; durante questa fase i due pronuclei entrano in fase S e duplicano il loro DNA mentre si avvicinano e si portano al centro dell’ovocita ZIGOTE: al termine della fase S si dissolvono le membrane dei due pronuclei ed i cromosomi, ora divenuti dicromatidici, si allineano in una piastra metafasica; i due genomi si fondono e si forma lo zigote SEGMENTAZIONE: al termine della fecondazione l’embrione va incontro ad una serie di rapide divisioni cellulari dette “riduzionali” in quanto servono a ridurre il volume cellulare dello zigote fino a quello delle normali cellule somatiche; le cellule dell’embrione a questo stadio vengono chiamate BLASTOMERI; la segmentazione prosegue con la formazione della morula e infine della blastocisti (= sfera cava piena di liquido, il cui diametro, inizialmente, è uguale a quello dell’ovocita); la parete è formata da uno strato periferico (= TROFECTODERMA (TE)) da cui deriveranno gli annessi embrionali e un piccolo ammasso di cellule in posizione eccentrica (= NODULO EMBRIONALE (ICM)) da cui deriverà l’embrione vero e proprio; la cavità si chiama blastocele ESPANSIONE E SGUSCIAMENTO: la blastocisti si forma 6 giorni dopo la fecondazione; all’inizio è ancora racchiusa dalla zona pellucida e nei due giorni successivi aumenta rapidamente di diametro (espansione) fino a lisare la zona e ad uscirne (sgusciare); il nodulo embrionale si distingue dalla parete formata dal trofectoderma morula ALLUGAMENTO E ANNIDAMENTO: negli animali domestici prima di prendere rapporti con l’utero (annidamento) la blastocisti rimane libera nel lume per diversi giorni aumentando notevolemente di diametro TE o allungandosi fino ad oltre un metro; la secrezione di segnali specifici inibisce la secrezione di prostaglandine da blastocisti blastocele parte dell’utero, prevenendo così la lisi del corpo luteo; la ICM permanenza del corpo luteo assicura la produzione di progesterone che consente l’instaurarsi e il perdurare della gravidanza DIFFERENZIAMENTO – 3 TESSUTI DELL’EMBRIONE: GENERAZIONE DI CELLULE DIVERSE A PARTIRE DA UNA SINGOLA CELLULA: meccanismo GENETICO: caratteri ereditari che risultano da cambi nella sequenza del DNA meccanismo EPIGENETICO: caratteri ereditari che non dipendono dalla sequenza del DNA CLONAZIONE: dimostra che il differenziamento avviene attraverso meccanismi epigenetici à fecondazione à clonazione BASSA EFFICIENZA: le modificazioni epigenetiche durante lo sviluppo fisiologico avvengono gradualmente e a partire da cellule specificamente predisposte (gameti)  SVILUPPO EMBRIONALE E DIFFERENZIAMENTO BLASTOCISTI ESPANSA: si distinguono il trofectoderma, ben differenziato, ed il nodulo embrionale, che contiene cellule pluripotenti da cui si derivano le cellule staminali embrionali ICM: inner cell mass (nodulo embrionale) TE: trofectoderma ZP: zona pellucida BLASTICISTI SGUSCIATA ED ESPANSA (1): negli ungulati domestici la blastocisti sguscia in 8° giornata, 4/5 giorni dopo che è arrivata nell’utero à nel nodulo embrionale ora distinguiamo due popolazioni cellulari: ipoblasto (1): posto verso il blastocele epiblasto (2): posto verso il trofectoderma (3) à strato di Rauber (4): porzione di trofectoderma che ricopre l’epiblasto BLASTOCISTI SGUSCIATA ED ESPANSA (2): l’ipoblasto si espande a rivestire tutto il blastocele (1); l’epiblasto (2) rimane ancora pluripotente e lo strato di Rauber (3) inizia a regredire; inoltre si forma il sacco vitellino primitivo (4) STADIO DEL DISCO EMBRIONALE: lo strato di Reuber è completamente regresso l’epiblasto entra in contatto col lume uterino e insieme con l’ipoblasto sottostante prende il nome di “disco embrionale” tra trofectoderma ed epiblasto si formano delle giunzioni strette che servono a mantenere la cavità del sacco vitellino sigillata anche se il TE non è più continuo a questo stadio l’embrione è formato solo da epiteli a questo stadio l’embrione ha una forma ovoidale e il disco embrionale è ben visibile ALLUNGAMENTO DELLA BLASTOCISTI: dopo la forma ovoidale, l’embrione diventa tubulare e quindi filamentoso (e molto più lungo); questo fenomeno serve all’embrione per segnalare alla madre che è iniziata una gravidanza e deve avvenire prima della regressione ciclica del corpo luteo PRIME FASI DELLO SVILUPPO EMBRIONALE: A: ootide 1: nodulo embrionale / massa cellulare interna (ICM) B: 2 cellule 2: trofectoderma (TE) C: 4 cellule 3: epiblasto D: morula 4: ipoblasto E: morula compatta 5: disco embrionale F: blastocisti 6: pieghe amniotiche G: blastocisti espansa 7: ectoderma H: blastocisti che sta sgusciando 8: mesoderma I: blastocisti ovoidale con disco embrionale 9: endoderma J: blastocisti allungata K: disco embrionale all’inizio della gastrulazione DURATA NEGLI ANIMALI: - maiale/pecora/capra/gatto: 10-12 gg. - bovini/cavallo: 14 gg. - cane: 16 gg. GASTRULAZIONE: formazione dei tre foglietti embrionali e degli annessi embrionali STADI DELLO SVILUPPO EMBRIONALE DOPO CHE LA BLASTOCISTI È USCITA DALLA ZONA PELLUCIDA: LINEA PRIMITIVA: costituita da un accumulo di cellule dell’epiblasto che si formano all’estremità posteriore del disco embrionale; segna l’inizio dalla gastrulazione 1° TRANSIZIONE EPITELIO-MESENCHIMALE: ingressione delle cellule che daranno origine al mes-endoderma, da cui si formeranno sia il mesoderma che l’endoderma ENDODERMA – SACCO VITELLINO: alcune delle cellule dell’epiblasto che hanno formato la linea primitiva si invaginano e sostituiscono gradualmente le cellule dell’ipoblasto (14) formando l’ENDODERMA EMBRIONALE (13); le cellule dell’endoderma poste ventralmente al disco embrionale formano la porzione dorsale della parete del sacco vitellino primitivo (17) e, oltre i margini del DE, si continuano coll’ipoblasto ora chiamato MESODERMA EXTRA EMBRIONALE (15 e 16); la parte di SV rivestita da endoderma verrà inglobata dell’embrione e darà origine all’ INTESTINO PRIMITIVO, mentre la parte rivestita da ipoblasto si localizzerà al di fuori dell’embrione formando il SV DEFINITIVO intestino primitivo SV definitivo MESODERMA EMEBRIONALE/EXTRA-EMBRIONALE: altre cellule epiblastiche si staccano dalla linea primitiva e dal trofectoderma per dare origine, rispettivamente, al mesoderma embrionale, posto tra epiblasto ed endoderma nell’ambito del disco embrionale e mesoderma extra embrionale, che si continua al di fuori del disco embrionale MESODERMA PARIETALE – VISCERALE: il mesoderma extraembrionale si divide in 2 lamine: parietale (15): insieme al trofectoderma forma il corion (20) viscerale (16): insieme all’ipoblasto/endoderma extraembrionale (cellule verdi) forma la parete del sacco vitellino primitivo (21) à celoma (19): cavità delimitata da corion 3 FOGLIETTI EMBRIONALI: quando il mesoderma embrionale e l’endoderma definitivo si sono formati ciò che resta dell’epiblasto assume la denominazione di ECTODERMA; l’epiblasto quindi è il precursore di tutti e tre i foglietti definitivi del disco embrionale SCHEMA RIASSUNTIVO: FORMAZIONE DELL’AMNIOS: all’inizio della gastrulazione il trofectoderma è rivestito internamente da uno strato di mesoderma extra-embrionale ed insieme formano il CORION (7), il quale in seguito forma le PIEGHE CORION-AMNIOTICHE (6) che si ripiegano a rivestire il disco embrionale; in questo modo il disco embrionale si ritrova racchiuso nella CAVITÀ AMNIOTICA; il punto in cui le due pieghe corion-amniotiche si fondono prende il nome di MESAMNIOS, che collega l’amnios col corion; se persiste fino al momento del parto il neonato nasce “nudo” perché l’amnios si lacera, se regredisce il neonato nasce avvolto da un amnion intatto che deve essere lacerato dalla madre o da chi assiste al parto per evitare il soffocamento del neonato CELOMA EMBRIONALE – EXTRA-EMBRIONALE: inizialmente il celoma è presente solo fuori dal disco embrionale (celoma extra-embrionale, 12), poi lo spazio tra mesoderma viscerale e parietale si estende anche all’interno del disco embrionale dando origine al celoma embrionale (11) CAVITÀ CELOMATICHE E SIEROSE: la cavità amniotica si ripiega ulteriormente (frecce) dando origine al celoma embrionale (11) che formerà le cavità del corpo (pleura/peritoneo, cavità celomatiche); quando questo processo è ultimato distinguiamo la somatopleura (16), che darà origine al foglietto parietale di pleura e peritoneo, e la splancnopleura (17) da cui deriveranno i rispettivi foglietti viscerali; si noti il mesamnions (15) PIANI DEL CORPO: la formazione della linea primitiva (LP) determina l’asse cranio-caudale; la LP è posta all’estremità caudale del disco embrionale e alla sua estremità craniale si forma il nodo primitivo (NP), il quale è formato da una popolazione di cellule specializzate di epiblasto attraverso le quali si invaginano altre cellule dell’epiblasto che, differenziandosi in mesoderma, vanno a formare la notocorda, posta anteriormente alla LP; il disco embrionale rappresenta la superficie dorsale e determina l’asse dorso ventrale ULTERIORI STRUTTURE PRIMITIVE: anteriormente la notocorda è delimitata dalla PLACCA PRECORDALE; anteriormente a questa l’epiblasto è così adeso all’endoderma che non c’è spazio per il mesoderma; in questo punto si forma la MEMBRANA BUCCO FARINGEA che chiude temporaneamente l’inizio del tubo intestinale primitivo; posteriormente esiste una struttura simile chiamata MEMBRANA CLOACALE che chiude la futura apertura comune di intestino, apparato urinario e organi genitali; si noti il progressivo cambiamento della forma del disco embrionale NEUROECTODERMA – ORIGINE T. NERVOSO: la notocorda formatasi nel mesoderma induce l’epiblasto soprastante a differenziarsi in neuroectoderma; il primo segno è rappresentato dalla formazione della placca neurale, presto i margini laterali (pieghe neurali) si sollevano dando origine alla doccia neurale; quando le pieghe neurali si fondono, la doccia si trasforma nel tubo neurale; la parte laterale delle pieghe neurali che non viene incorporata nel tubo forma le cellule della cresta neurale ORIGINE SNC: la chiusura della doccia neurale per trasformarsi in tubo neurale inizia in quella che sarà la regione cervicale e procede sia in senso anteriore che posteriore; per un breve periodo il tubo neurale si apre nella cavità amniotica ad entrambe le estremità, attraverso il neuroporo anteriore e posteriore; la chiusura dei due neuropori rappresenta il processo iniziale della formazione del sistema nervoso centrale, che è quindi il primo sistema riconoscibile nell’embrione CRESTA NEURALE: le cellule della cresta neurale migrano estensivamente lateralmente dando origine a numerosi e diversi tessuti tanto che da alcuni vengono considerate un vero e proprio 4° foglietto embrionale; il destino delle diverse cellule dipenderà dalla loro posizione lungo l’asse cefalo caudale ECTODERMA DI RIVESTIMENTO: deriva dall’ectoderma che si richiude sopra il tubo neurale e forma il rivestimento del corpo (cute/annessi cutanei/ghiandole); inoltre forma i placodi acustici e ottici, da cui deriveranno rispettivamente l’orecchio interno e il cristallino dell’occhio; genera l’epitelio di rivestimento della cavità orale, da cui deriva lo smalto dei denti e l’adenoipofisi REGIONI ORGANO-FORMATIVE DEL MESENCHIMA: la formazione del mesoderma è l’evento principale della gastrulazione e si divide in 4 regioni notocorda mesoderma parassiale mesoderma intermedio mesoderma laterale NOTOCORDA (asse mediano): la sua formazione fornisce all’embrione un asse mediano e una guida per la formazione dello scheletro assile (colonna vertebrale); il mesoderma più vicino ad entrambi i lati della notocorda inizia a proliferare e costituisce il mesoderma parassiale MESODERMA PARASSIALE – SOMITI: la sua formazione inizia in senso cranio caudale; nella regione della testa si formano blocchi di cellule compatte e unite tra loro chiamate somitomeri; da questi si originano i somiti che, ad eccezione dei primi 7 cefalici, formano strutture separate; ogni somite forma al suo interno una cavità, il somitocele, piena di cellule che mantengono lo stato mesenchimale, mentre quelle esterne assumono una struttura epiteliale; somitomeri e somiti si formano a coppie su entrambi i lati del tubo neurale; il numero dei somiti fornisce un’indicazione precisa dell’età embrionale à regione della testa: i somitomeri e il mesoderma laterale e le cellule della cresta neurale si differenziano in tessuto connettivo, osseo e cartilagine à regione del corpo: i somiti danno origine al derma, muscoli scheletrici e vertebre MATURAZIONE DI SOMITI: da ogni somita si formano sclerotomo: vertebre e costole miotomo: muscoli dermatomo: derma e sottocute (parti connettivali della cute) del dorso à in seguito ogni miotomo e dermatomo riceverà la sua componente nervosa dal tubo neurale; questa disposizione a segmenti rimarrà valida anche nell’adulto ed avrà ripercussioni cliniche importanti MESODERMA INTERMEDIO – APPARATO UROGENITALE: porzione di mesoderma che connette il mesoderma parassiale col mesoderma laterale e dà origine al sistema urogenitale; la porzione anteriore forma una struttura transitoria (pronefro) che poi degenera, mentre la porzione caudale rimane come cordone compatto che forma il mesonefro; da questo si formano dotto di Wolff: da origine alle vie genitali maschili dotto di Muller: da origine alle vie genitali femminili creste genitali: rappresentano le gonadi indifferenziate à infine il mesonefro regredisce a sua volta per consentire la formazione del metanefro, che dà origine ai reni definitivi CELLULE GERMINALI PRIMORDIALI: al momento della formazione di mesoderma ed endoderma un piccolo gruppo di cellule dell’epiblasto esce dall’embrione e si porta nell’angolo tra allantoide e sacco vitellino; qui le cellule germinali primordiali proliferano per 2/3 settimane e poi rientrano nell’embrione portandosi nelle creste genitali, dove continuano a proliferare fino a quando le gonadi si differenziano e quindi anche loro si differenziano in ovogoni e spermatogoni à le cellule germinali originano separatamente dalle gonadi e si formano nella porzione caudale del sacco vitellino, poi migrano lungo il mesentere dorsale fino ad arrivare alla cresta genitale à le cellule germinali colonizzano la cresta genitale ed iniziano a proliferare, ma sono ancora indifferenziate tra i due sessi à se è presente un cromosoma Y a questo punto si ha il differenziamento in senso maschile mediato dagli ormoni AMH (anti mulleriano) e DHT (Diidrotestosterone) MESODERMA LATERALE – TONAHCE SIEROSE: dà origine a 2 lamine mesoderma somatico (/somatopleura): fa parte della parete dell’amnios mesoderma viscerale (/splancnopleura): fa parte della parete extra-embrionale del sacco vitellino primitivo à entrambi limitano il celoma embrionale che inizialmente è in ampia comunicazione col celoma extra-embrionale à quando l’amnios si ripiega avvolgendo completamente l’embrione, i due celomi si separano à il celoma embrionale poi si suddivide nelle cavità pleurica, pericardica e peritoneale; queste cavità sono rivestite dalle rispettive sierose il cui foglietto parietale deriva dalla somatopleura e quello viscerale dalla splancnopleura (origine del mesotelio) MESODERMA LATERALE – CUORE/VASI/SANGUE/PARETE INTESTINALE/PARETE DEL TRONCO: mesoderma viscerale forma - mesoderma cardiogenico: da cui si forma il cuore - emangioblasti: differenziano in cellule staminali emopoietiche e in angioblasti, che formano l’endotelio dei vasi - muscolatura liscia degli organi addominali mesoderma somatico forma: - parete delle cavità celomatiche - componente mesenchimale degli abbozzi degli arti RIPIEGAMENTI DELL’EMBRIONE: ripiegamenti longitudinale e trasversale che modificano la forma dell’embrione da disco a cilindro, delimitandolo longitudinalmente e trasversalmente e separandolo dai suoi annessi longitudinale/cranio-caudale: quando il mesoderma ha formato la notocorda, l’ectoderma e l’endoderma posti alle due estremità sono uniti tra loro e formano la membrana bucco faringea e la membrana cloacale, cosicché quando l’ectoderma cresce rapidamente in seguito alla trasformazione del tubo neurale in cervello e midollo spinale, l’embrione si piega in senso ventrale; tale ripiegamento è favorito anche dall’accrescimento in senso  longitudinale dell’amnios; in questo modo il corpo viene delimitato in senso longitudinale longitudinale anteriore: nella regione craniale il cervello (1) crescendo si proietta oltre l’area cardiogenica (2) spingendola prima ventralmente e poi caudalmente; in questo modo parte del sacco vitellino primitivo (13) viene incorporato nell’embrione formando l’intestino anteriore (3), che finisce a fondo cieco a livello della membrana bucco-faringea longitudinale posteriore: nella regione caudale il midollo spinale si proietta oltre la membrana cloacale (4) determinando un ripiegamento caudale in senso ventrale; ciò determina l’incorporazione di parte del sacco vitellino primitivo all’interno dell’embrione che darà origine all’intestino posteriore (5); subito dopo, questo si dilata dando origine alla cloaca trasversale: l’accrescimento del mesoderma parassiale e la formazione dei somiti insieme all’accrescimento trasversale della cavità amniotica portano al ripiegamento della somatopleura verso il piano mediano formando così un embrione cilindrico trasversale sopra-/sotto-ombelicale: il ripiegamento è completo, le pieghe sinistra e destra si fondono e il sacco vitellino primitivo intrappolato nel celoma embrionale si trasforma rispettivamente nell’intestino primitivo anteriore e posteriore trasversale – regione ombelicale: la chiusura resta incompleta perché le due pieghe stringono il sacco vitellino, ma non lo staccano dall’embrione; pe4rciò viene così diviso in tre parti - intestino primitivo: all’interno dell’embrione - dotto vitellino: parte compressa dalle pieghe che verrà incorporata dall’ombelico - sacco vitellino definitivo: posto fuori dell’embrione nel celoma extra embrionale INTESTINO PRIMITIVO: decorre lungo l’asse cranio-caudale dalla membrana bucco faringea alla membrana cloacale; risulta diviso in 3 parti intestino anteriore: dalla membrana bucco-faringea all’intestino medio, che è la porzione dove sbocca il dotto vitellino; la porzione più anteriore prende il nome di intestino faringeo che termina con lo stomodeo, depressione ad imbuto che si trasformerà nella bocca intestino posteriore: si continua fino alla membrana cloacale; posteriormente termina col proctodeo, che darà origine al canale anale ed ai genitali esterni SACCO VITELLINO: all’inizio la parete dorsale del sacco vitellino primitivo (1) è rivestita dall’endoderma (giallo) appena formato, mentre la parete lateroventrale rimane rivestita da ipoblasto (verde); al termine dei ripiegamenti longitudunale e trasversale la porzione rivestita da endoderma forma l’intestino primitivo, mentre quella rivestita da ipoblasto forma il sacco vitellino definitivo (13) ALTRI DERIVATI DALL’ENDODERMA: dalle 3 parti dell’intestino primitivo si sviluppano i rivestimenti epiteliali di: sistema gastro intestinale sistema respiratorio vescica urinaria ed uretra cavità e antro timpanici tuba uditiva à dall’endoderma derivano anche il parenchima di - tonsille - tiroide - paratiroidi - timo - fegato - pancreas