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18- BdS, Derivati mesoderma lamina laterale - Coggle Diagram
18- BdS
Derivati mesoderma lamina laterale
Primi eventi
Il mesoderma della lamina laterale si separa in
mesoderma somatico
(parietale) e
splacnico
(viscerale)
Somatopleura
Mesoderma laterale + ectoderma
Splancnopleura
Mesoderma laterale + endoderma
Lo spazio delimitato dai due strati di mesoderma è il
celoma
Inizialmente due cavità presenti lungo tutto il corpo
Queste si fondono e poi si suddividono per formare cavità distinte:
pleura (torace)
pericardio (cuore)
peritoneo (addome)
Sviluppo del cuore
Cos'è?
Pompa a 4 camere:
2 atri Ricevono il sangue
2 Ventricoli Pompano il sangue
Miocardio
Muscolo striato cardiaco 70% della massa
Tessuto connettivo (endocardio e pericardio)
Due gruppi di cellule nell'
epiblasto
vicino alla parte rostrale della stria primitiva
Migrano attraverso la stria primitiva e si posizionano ai lati del nodo di Hensen (mesoderma cardiogeno o campo del cuore)
Si possono distinguere 2 regioni adiacenti che formeranno le diverse parti del cuore: primo e secondo campo del cuore
Primo campo del cuore genera principalmente il ventricolo sinistro
Il secondo campo genera i precursori del ventricolo destro, atri, tratti efferennti (aorta e arteria polmonare) e altre strutture anteriori
All'inizio della migrazione le cellule sono gìa specificate ma non determinate
Mesoderma cardiogeno è specificato da:
segnali positivi laterali dell' endoderma anteriore
BMP :arrow_right: FGF8 :arrow_right: Mesp1 + Nkx2-5 (fattori trascrizionali) e inibitori di Wnt (Dickkopf)
segnali negativi centrali e posteriori del tubo neurale (wnt) e dalla notacorda e somiti (Noggin e Cordina)
Mesp2 Induce DKK
Staminale multipotente (cuore, vasi, sangue)
Dorsalmente Wnt non è inibito e il mesoderma forma vasi e sangue
Mesp1 induce GATA4 per indurre il differenziamento delle cellule del cuore e blocca gli altri tipi di differenziamento delle regione adiacenti
Il diverso destino cardiaco delle cellule del seconod campo è influenzato dal gradiente cefalo-caudale di acido retinoico (che modula l'espressione dei geni HOX) genera i precursori del ventricolo destro, atri, e tratti efferenti (aorta e arteria polmonare)
L'esposizione a RA induce i precursori posteriori a produrre enzimi per la propria produzione di RA (retinaldeide deidrogenasi).
A questo punto le cellule sono determinate
Migrazione dei precursori del Cuore
I precursori migrano dal mesoderma splancnico della lamina laterale fino a raggiungere le pareti laterali della porzione anteriore del tubo digerente in formazione, guidati dalla matrice extracellulare prodotta dall’endoderma
Qui formano i primordi dell'endocardio
I due primordi dell’endocardio si avvicinano quando si forma l’intestino grazie al ripiegamento dell’endoderma e della splancnopleura.
I due tubi endocardici vanno quindi incontro a fusione
La mancata fusione porta ad una malformazione detta cardia bifida.
Questa si osserva in animali KO per geni dell'endoderma, quali Foxp4 e Gata5 che sono necessari per la formazione dell'intestino. Se l'intestino non si forma i primordi dell'endocardio non migrano, non fondono e non differenziano
Differenziamento delle cellule cardiache
Precursori cardiaci multipotenti
formano tutti i tipi cellulari del cuore: miociti atriali e ventricolari, muscolatura liscia dei vasi arteriosi e venosi, rivestimento endoteliale, rivestimento del pericardio.
Inoltre un precursore comune produce anche cellule multipotenti chiamate emangioblasti che danno luogo a vasi e a cellule del sangue
Espressione molto precoce di
GATA4 e Mesp1
Quindi BMP induce Nkx2-5
GATA4 e Nkx2-5 agiscono insieme nell'attivatore la trascrizione di geni specifici dei cardiociti quali actina e miosina cardiaca
Altri fattori trascrizionali sono espressi in specifiche regione del cuore
Tbx5 : atri e ventricolo sinistro. Tbx5 è necessario per delimitare la zona di separazione dei due ventricoli
Tbx20: ventricolo destro
Hand1: ventricolo sinistro
Hand2: ventricolo destro
Mutazione di Tbx5 nell'uomo causano la sindrome di Holt-Oram
Inizio del battito cardiaco
Le vene vitelline (i vasi alle estremità dei tubi cardiaci fusi) portano il sangue dal sacco vitellino al seno venoso per poi passare al tronco arterioso che inizia a contrarsi spontaneamente per pompare il sangue nell’aorta.
La contrazione è indotta da flussi di calcio e necessita dell’espressione di una pompa sodio-potassio e di uno scambiatore sodio-calcio nei cardiociti.
Ripiegamento del tubo cardiaco per formare le camere cardiache
Passaggio da una struttura lineare con un atrio e un ventricolo ad una struttura a quattro camere
La direzione del ripiegamento è dettata dai fattori Nodal e Pitx2
che determinano la simmetria destra-sinistra
Combinazione tra cambi nella forma e proliferazione asimmetrica:
Forma
Nkx2-5 attiva l’espressione di Xin che media il piegamento del tubo cardiaco legandosi ad actina/miosina e alle giunzioni aderenti
La matrice extracellulare esprime in maniera asimmetrica la
flectina
necessaria per modificare la forma del tessuto cardiaco
Proliferazione
la metalloproteasi MMP2 modifica la matrice extracellulare per permette una proliferazione maggiore del lato sinistro rispetto al destro
Formazione delle valvole cardiache
Cuscinetti endocardici
contribuiscono alla divisione atrio- ventricolare e destra/sinistra, funzionando inizialmente come valvole. La formazione dei cuscinetti richiede una transizione EMT dei cardiociti mediata da BMP :arrow_right:Twist :arrow_right:TBX20.
I setti interatriali e interventricolari si accrescono in direzione dei cuscinetti per delimitare le camere cardiache.
I setti mantengono una apertura tra gli atri (forame ovale) che si chiuderà al momento della nascita per separare la circolazione polmonare da quella generale.
