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12 - BdS, ORGANOGENESI NEI VERTEBRATI :speaking_head_in_silhouette:…
12 - BdS
ORGANOGENESI NEI VERTEBRATI
:speaking_head_in_silhouette: Neurulazione
Primo evento nei vertebrati è la formazione della corda dorsale (
notocorda
), il primo evento visibile è la neurulazione
Il destino dell'ectoderma dei vertebrati
Fig 11.3. Due viste della neurulazione primaria in un embrione di anfibio
In ciascun caso sono mostrate neurule allo stadio iniziale (a sinistra), allo stadio intermedio (al centro) e allo stadio avanzato (a destra). (A) Vista dell'embrione intero, dalla superficie dorsale. (C) Sezione trasversale condotta attraverso la regione centrale dell'embrione
Formazione delle cellule neurali
Competenza: capacità di divenire neuroblasti se esposti a specifici segnali
ruolo positivo di fattori FGF (FGF8 prodotto dalla linea primitiva)
Specificazione: cellule indirizzate verso il destino di neuroblasto ma ancora sensibili a stimoli inibitori (percorso reversibile)
contrapposizione tra
BMP e Noggin/Cordina/Follistatina
Determinazione: cellule indirizzate verso il destino di neuroblasto non più sensibili a stimoli inibitori (percorso irreversibile)
Sonic Hedgehog (SHH), fattori di crescita simili all’insulina (IGF)
Differenziamento: cellule che esprimono i geni caratteristici dei neuroni
uscita dal ciclo celllare ed espressione di geni master quali Neurogenin e NeuroD.
Costruzione del sistema nervoso centrale: Neurulazione
1.
2.
Neurulazione primaria e secondaria
13.4. Neurulazione primaria, neurulazione secondaria e le zone di transizione tra loro interposte.
L‘immagine in basso rappresenta la superficie laterale del tubo neurale. Le illustrazioni al di sopra del tubo neurale corrispondono a sezioni trasversali condotte attraverso il livello dell’asse indicato via via che il tubo neurale si forma in direzione rostro-caudale. | differenti tipi cellulari sono rappresentati in colori diversi, come indicato nella legenda. (Tratta da Dady et al. 2014.)
La neurulazione primaria
:one:Formazione e ripiegamento della piastra neurale
:two: Assunzione della forma e sollevamento della piastra neurale
:three: Convergenza delle pliche neurali con formazione del solco neurale
:four: Chiusura del solco neurale per formare il tubo neurale
La formazione dei punti cardine per la neurulazione sono regolati da gradienti di BMP, Noggin e SHH
BMP
inibisce la formazione di punti cardine
Noggin
inibisce BMP e permette la formazione dei punti cardine
SHH
determina la piastra neurale ed impedisce la formazione di punti cardine precoci
13.9 La regolazione mediante morfogeni della formazione del punto di cardine.
I BMP sono espressi sull’ectoderma di superficie (in verde), mentre Noggin è espressa nelle pliche neurali dorsali (in blu) e Shh é espresso ventralmente nella notocorda e nella lamina del pavimento del tubo neurale.
La regolazione dei punti di cardine dipende da BMP come antagonista alla formazione di DLHP e MHP. Shh è necessario per la specificazione della lamina del pavimento, mentre altri segnali provenienti dalla notocorda inducono la morfologia dell’MHP. Noggin inibisce direttamente i ligandi BMP, in modo da attenuare la repressione dei punti di cardine esercitata da BMP.
I DLHP, tuttavia, si formano esclusivamente nella corretta posizione lungo l’asse dorso ventrale e si estendono sino alla loro dimensione piu appropriata, basandosi sulla distanza di Noggin dal gradiente inibitorio di Shh che ascende dalla lamina del pavimento. Per queste ragioni la costrizione apicale si verifica solo in quelle cellule che awertono concentrazioni relativamente modeste di entrambi i morfogeni BMP (MHP e DLHP) e Shh (DLHP) .
Chiusura del tubo neurale
Fig 13.11 Chiusura del tubo neurale nel sito 2 (regione del mesencefalo) del topo
(A) Sequenza di fotogrammi ottenuti mediante video-microscopia in vivo di un embrione allo stadio di 15 somiti, con genotipo transgenico CAG: Venus™ utile per visualizzare tutte le membrane cellulari. Le sezioni ottiche dorso-ventrali (trasversali), viste in sequenza dallimmagine in alto fino a quella in basso, mostrano la formazione del DLHP (curvatura della linea bianca sulla plica sinistra) fino al momento della chiusura del tubo neurale (il movimento é evidenziato dal progressivo accorciamento della doppia freccia).
(B) Sezione ottica ottenuta da un embrione di topo quando le pliche neurali si toccano ma non sono ancora chiuse. II singolo strato di ectoderma superficiale non neurale (grandi cellule appiattite, colorate in verde) & awolto intorno al neuroectoderma (colorato in blu) ai margini delle pliche neurali in fase di chiusura.
(C) Le linee tratteggiate indicano il confine tra il neuroectoderma e l’ectoderma non neurale. Sottili “ponti” cellulari che partono dall’ectoderma non neurale collegano le due pliche neurali giustapposte. (D) Ingrandimento in cui si osserva uno di questi “ponti” indicato dalle punte di freccia. (A, tratta da Massarwa e Niswander 2013; B-D, tratte da Pyrgaki et al. 2011; fotografie per gentile concessione di H. Ray e L. Niswander).
Fig 13.13 Espressione delle proteine di adesione N- ed E- caderina nel corso della neurulazione in
Xenopus
(A) Sviluppo normale. Allo stadio di piastra neurale si osserva N-caderina nella piastra neurale, mentre nell’epidermide presuntiva si riscontra E-caderina. Pit avanti nello sviluppo, le cellule neurali che presentano N-caderina si separano dalle cellule dell’epidermide che contengono E-caderina. Le cellule della cresta neurale non esprimono N-caderina né E-caderina, e si disperdono.
(B) Non si ha separazione del tubo neurale quando si inietta mRNA per |’N-caderina in un solo lato dell’embrione, facendo cosi esprimere N-caderina nelle cellule dell’epidermide oltre che nel tubo neurale presuntivo.
L’espressione di N-caderina o E-caderina permettono
l’adesione differenziale tra cellule
Comparsa delle cellule della cresta neurale
Nei mammiferi, le cellule della cresta neurale migrano nella parte dorsale
prima della chiusura del tubo neurale nella parte cefalica,
dopo la chiusura nella parte del midollo spinale
Fig 10.6 Esempio di differenziamento progressivo di varie linee cellulari partendo dai precursori della cresta neurale
Partendo da cellule progenitrici multipotenti, le cellule della cresta neurale riducono progressivamente il loro destino prospettico.
Negli ucceli, la chiusura del tubo neurale avviene prima nella porzione cefalica e dopo nella porzione caudale
Nei mammiferi la chiusura del tubo neurale avviene in diversi punti contemporaneamente
Difetti nella chiusura del tubo neurale.
Difetti anteriori: anencefalia
Difetti posteriori: spina bifida
Frequenza 1:1000
Fattori ambientali epigenetici: Es. carenza di acido folico
Chiusura del tubo neurale nell'embrione umano.
(A, 8) Siti di inizio della chiusura del tubo neurale negli embrioni di topo (A) e uomo (B). Oltre ai tre sit di inizio che si hanno nel topo, la chiusura del tubo neurale nell’uomo inizia anche al’estremita posteriore del romboencefalo e nella regione lombare.
(C) Vista dorsale di un embrione umano di 22 giorni (a 8 somiti) che inizia la neurulazione. II neuroporo anteriore e quello posteriore sono aperti al liquido amniotico.
(D) Immagine di embrione umano allo stadio di 10 somiti, che mostra i tre principali siti di chiusura del tubo neurale (frecce). (E) Vista dorsale di un embrione umano di 23 giorni che sta attuando la neurulazione, in cui sono rimasti aperti soltanto i neuropori
(F Esencefalia del mesencefalo e un‘evidente spina bifida si osservano nel topo curly tail (coda arricciata), portatore di una mutazione ipomorfica del gene grainhead-like3. (G) Vitoria de Cristo, affetta da anencefalia, ha vissuto due anni e mezzo. Uanencefalia si presenta quando una mancata chiusura del tubo neurale nei siti 2 e 3 permette al prosencefalo di rimanere a contatto con il liquido amniotico e successivamente degenerare.
La neurulazione secondaria: condesazione e cavitazione
Avviene nelle regioni posteriori dell’embrione a partire da cellule di natura mesenchimale
Processo di transizione mesenchima-epitelio
