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03.BdS, 3.Gli eventi dello sviluppo 2 - Coggle Diagram
03.BdS
3.Gli eventi dello sviluppo 2
Morfogeni
Sono
Fattori diffusibili implicati nelle induzioni istruttive (primarie o secondarie) in grado di evocare risposte diverse a seconda del della concentrazione.
:bookmark_tabs: Fig 4.18
Divisi in due
Segnali induttivi paracrini
Acido retinoico (Vit A) :pill: :eye:
TGF-B
FGF
Hedgehog
Wnt
IGF
EGF
citochine
Segnali induttivi juxtacrini
Delta-Notch
:five: Morte cellulare :skull_and_crossbones:
Ha funzione significativa tanto quanto quella della proliferazione: ha un compito complementare ma opposto ad essa nella regolazione numerica di varie popolazioni cellulare sia durante lo sviluppo sia nell’adulto.
Tipi:
Apoptosi
Autofagia
Catastrofe mitotica
Morte cellulare indipendente dalla caspasi
Apoptosi nel dettaglio
Sucede a diversi momenti
Durante l'embriogenesi
Rimodellamento organi
Eliminazione tessuti o organi
Durante la vida adulta
Omeostasi tissutale
Il processo procede secondo una via molecolare ben precisa
3.1 Morte cellulare
A) Rappresentazione schematica dei cambiamenti morfologici e dei principali eventi che interessano una cellula che muore per apoptosi o per necrosi.
B) Immagini al microscopio elettronico a scansione di unacellula T di ibridoma normale e apoptotica.a cellula apoptotica mostra evidenti bolle estroflesse sulla sua superficie
La fagocitosi: evento chiave dell'apoptosi
3.2. Schema raffigurante le interazioni tra fagocita e cellula apoptotica
Nelle cellule normali il fosfolipide fosfatidilserina si trova esclusivamente nel foglietto interno della membrana plasmatica.
Durante gli stadi precoci dell’apoptosi la fosfatidilserina viene traslocata anche nel foglietto esterno divenendo cosi un segnale “eat me” riconosciuto da recettori specifici espressi nella membrana plasmatica dei fagociti.
Questi ultimi provvedono prontamente all’eliminazione delle cellule e dei corpi apoptotici.
3.2.2. Rappresentazione schematica delle vie apoptotiche
A) Nella via estrinseca specifici ligandi di morte si legano
ai rispettivi recettori di morte inducendone la trimerizzazione e il reclutamento di FADD a livello dei domini di morte citosolici.
FADD a sua volta recluta le procaspasi-8 che, una volta attivate nel complesso DISC, tagliano e attivano le procaspasi esecutrici dell’apoptosi.
B) La via estrinseca è in grado di arruolare la via intrinseca grazie alla caspasi-8 attivata, la quale può attivare una proteina Bcl-2 proapoptotica (Bid) rendendola capace di innescare il rilascio del citocromo
c
dai mitocondri.
3.1.1 Rappresentazione schematica del meccanismo di attivazione delle caspasi esecutrici innescata da uno stimulo apoptotico
Le caspasi, prodotte in forma di precursori inattivi a singola catena polipeptidica, vengono attivate in seguito a due tagli proteolitici operati da altri membri della stessa famiglia di proteasi (caspasi iniziatrici).
Viene rilasciato il prodominio in posizione N-terminale mentre il dominio catalitico viene suddiviso in due subunità, una maggiore e una minore, che associandosi ad altre due subunità derivate dai tagli di un'altra procaspasi danno origine ad una caspasi attiva.
Le caspasi attive distruggono diverse proteine chiave della cellula determinando così gli eventi caratteristici della morte programmata
Frammentazione del DNA
Frammentazione del nucleo
Frammentazione della cellula e formazione di bolle sulla membrana
Frammentazione del Golgi
3.2.1. Le proteine della famiglia Bcl-2 e i loro domini di omologia
Sviluppo e apoptosi
Apoptosi filogenetica
Eliminazione di alcune parti dell'embrione transitorie
Eliminazione di organi e tessuti transitori: Metamorfosi :frog:
3.3. Schema semplificato ilustrante la metamorfosi degli Anfibi Anuri
Durante il passaggio dalla fase larvale (girino) alla fase giovanile, l’organismo acquisisce sembianze tipiche dell’adulto (rana). E possibile notare come la formazione degli arti sia accompagnata da una progressiva regressione della coda dovuta ad un processo di apoptosi.
:green_book: Fig 1.7
Apoptosi istogenetica
controllo del numero delle cellule in particolari tessuti
Controllo del numero di celluleluppo del sistema nervoso dei vertebrati**
**3.5. Regolazione del numero di neuroni nello sviluppo del sistema nervoso dei Vertebrati
Durante lo sviluppo vi è una sovrapproduzione di neuroni ma un gran numero di essi va incontro ad apoptosi perché non riceve sufficienti quantità di fattori di sopravvivenza rilasciati dalle cellule bersaglio.
Questa iniziale sovraproduzione assicura che tutte le cellule bersaglio vengano innervate mentre la succesiva selezione elimina i neuroni in ecceso
Apoptosi morfogenetica
Modellare gradualmente la forma di specifici organi
Modellamento di tessuti
3.4. Rappresentazione schematica dell'arto di un rapace (a) e di di un palmipede (b)
Per la liberazione delle dita del rapace, durante lo sviluppo embrionale la membrana interdigitale è interessata da estesa morte cellulare (grigio)
:green_book: Fig 19.28 + 1.23
L'embriogenesi si realizza grazie a sequenze di induzioni controllate spazio-tempo
Organizzatori primari
Induzioni sequenziali
Induzione reciproca
Esempio
Sviluppo dell'occhio dei vertebrati
5.2. Struttura dell'occhio dei Verebrati
A) L’occhio dei Vertebrati è caratterizzato da una lente fissa (comea) che provvede alla messa a fuoco degli oggetti all’infinito, da una lente mobile (cristallino) che provvede alla messa a fuoco di diversi piani focali, dalla muscolatura iridea (per la regolazione dell'apertura del foro pupillare a seconda dell'intensita luminosa), dal corpo ciliare(per 'accomodazione del cristallino), dalla retina nervosa (nella quale sono anche contenuti i fotorecettori)e dallo strato pigmentato del
tapetum nigrum
.
B) Tappe organogenetiche nella formazione dell’occhio: (1 mesoderma precordale induce la formazione dell’encefalo; (2) grazie all'induzione da parte del mesenchima posto lateralmente, il diencefalo si espande lateralmente a dare due peduncoli ottici laterali che, una volta raggiunta la periferia, si allargano a costituire le vescicole ottiche (VO);
(3) le vescicole ottiche inducono ectoderma superticiale a costituire placodi lentogeni (ottici), costituiti da cellule alte che si ripiegano e si in fossano a dare le vescicole lentogene pari; (4-5) dalla vescicola lentogena si sviluppa il cristallino che, a sua volta, induce l'ectoderma superficiale a differenziare la comea e la vescicola ottica a differenziare iride e corpo ciliare (con anche il contributo del mesenchima circostante), retina e
tapetum nigrum
. Esperimenti di trapianto: (6) normale morfogenesi dell’occhio pari;(7) morfogenesi che porta alla formazione dell'occhio ciclope a causa del segnale induttivo impari da parte del mesenchima cefalico anomalo: le cascate di eventi sono mantenute; (8) esperimenti di trapianto mostrano che trapiantando in sede non cefalica (freccia) la vescicola ottica non si ottiene risposta dall’ectoderma ‘superficiale e le successive tappe organogenetiche vengono bloccate.
Induzione e competenza
:bookmark_tabs: Figure 4.12
The first component is the inducer, the tissue that produces a signal (or signals) that changes the cellular behavior of the other tissue.
Often this signal is a secreted protein called a
paracrine factor
Proteins made by a cell or a group of cells that alter the behavior or differentiation of adjacent cells
The second component, the responder, is the cell or tissue being induced.
Cells of the responding tissue must have both a receptor protein for the inducing factor and the ability to respond to the signal
The ability to receive and respond to a specific inductive signal is called
competence
Determinazione e differenziamento
sono
Complesso di eventi che portano le cellule a diversificarsi, a partire
da un’iniziale omogeneità
:first_place_medal: Inizia a comparire durante la gastrulazione, quando le divisioni cellulari rallentano
:second_place_medal:Diventa prevalente nell’organogenesi
Si può referire a:
separazione delle funzioni fra vari tipi cellulari (cellule diverse tra loro)
specializzazione progressiva di un tipo cellulare (cellule diverse nel tempo)
Diversi livelli di "impegno"
commitment
durante il DIFFERENZIAMENTO
Specificazione
cellule indirizzate verso un differenziamento ma con destino ancora
modificabile dall’esterno
due tipi
Specificazione Autonoma
Sviluppo a Mosaico
(caratteristica di molti invertebrati). Un blastomero isolato produce gli stessi tipi cellulari che avrebbe prodotto se lasciato nella sua posizione originaria nell’embrione.
L’embrione si svilupperà privo delle strutture che sarebbero state a carico del blastomero asportato.
Tale modalità di Specificazione origina un modello di embriogenesi detto
Sviluppo a Mosaico
, in quanto l’embrione è costituiro da parti indipendenti.
1 more item...
Specificazione Condizionata
Sviluppo Regolativo
Un blastomero ha la capacità di svilupparsi in svariati tipi cellulari. Le possibilità del blastomero vengono limitate dalle cellule circostanti, sono quindi dipendenti dall’ambiente in cui il blastomero viene a trovarsi.
Tale modalità di Specificazione origina un modello detto
Sviluppo Regolativo
, tipico di gran parte dei vertebrati.
La rimozione di alcune cellule a stadi precoci di sviluppo viene compensata (regolazione) dalle cellule circostanti che alterano il proprio destino allo scopo di sostituire le cellule rimosse
1 more item...
La conferma (apparente) dela teoria del plasma germinale di Weismann ad opera di Roux (1888)
:book: Fig 2.8
Concluzione di Roux era che se morisse una parte del embrione di due cellule si sviluppera metà del animale, quella metà ancora viva
Un blastomero ha la capacità di svilupparsi in
svariati tipi cellulari
La conferma dell'esistenza dello sviluppo regolativo (Driesh, 1892)
:book: Fig 2.9
Le cellule arrivano al loro destino grazie alle interazioni con altre cellule.
Questi interazioni possono essere del tipo :
Juxtacrino (cellula a cellula)
Paracrino con fatorri segretati
Stress meccanico ( propietà fisiche dell'ambiente locale della cellula)
Determinazione
cellule indirizzate con destino
non più modificabile dall’esterno
Le induzioni epitelio mesenchimali sono alla base dello sviluppo di diversi organi
5.3. Induzioni epitelio-mesenchimali nella formazione di annessi cutanei negli Ucceli (A) e degli arti dei tetrapodi (B)
II primo segnale induttivo é rilasciato dal mesenchima che determina sia l’avvio dello sviluppo che il tipo di struttura in ragione della regione corporea (trapiantando I’ectoderma tra le varie regioni corporee non viene cambiato.il tipo di annesso cutaneo o di arto sviluppato).
Nello sviluppo dell’arto, (B) l’epitelio dell’ectoderma ha un ruolo induttivo reciproco nei confronti del mesenchima: determina la polarita dei tre assi (asse prossimo distale, antero-posteriore e dorso-ventrale).
Per quanto riguarda l’asse prossimo-distale, per esempio, la rimozione o l’inattivazione temporanea dell’induzione dell’epitelio apicale determina la mancata formazione dei segmenti prossimale, medio o distale non ancora formati
(è il caso delle malformazioni agli arti indotte dal teratogeno talidomide, in grado di provocare agenesia completa dell’arto — amelia — o di parti dell’arto — focomelia - a seconda della durata del periodo di esposizione).
