Le prime quattro settimane di sviluppo embrionale PDF

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appunti sulle prime quattro settimane di sviluppo embrionale ...

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! FINE PRIMA SETTIMANA ! ! Al 4° giorno l’embrione arriva nell’utero formato da circa 32- 64 cellule.! ! Le cellule più esterne differenziano in un monostrato di cellule epiteliali polarizzate di forma piatta, il trofoblasto, e quelle più interne formano un gruppo di cellule chiamate massa cellulare interna (ICM).! Le cellule del trofoblasto possiedono canali per il passaggio di acqua (acquaporine) che richiamano per osmosi acqua dai fluidi circostanti e la accumulano tra le cellule dell’ICM, formando piccoli spazi pieni di liquido che confluiscono in un’unica cavità, il blastocele. ! ! L’embrione è ora chiamato BLASTOCISTI.! ! La blastocisti rimane libera nella cavità dell’utero durante il 4° e il 5° giorno.! ! L’endometrio si trova nella fase progestinica o secernente (fase recettiva) in cui il progesterone e, in minor misura l’estradiolo beta 17, sostengono la recettività della mucosa uterina. ! ! La blastocisti si rigonfia per accumulo di liquido prodotto dal trofoblasto. E’ ora formata da circa 120 cellule ( 40 cellule della ICM e 80 cellule del trofoblasto). ! ! Una volta che la blastocisti fuoriesce dalla zona pellucida (fenomeno dello sgusciamento, verso il 5° giorno, grazie ad enzimi proteolitici, prodotti dalla stessa blastocisti e dall’utero) può avvenire l’impianto: l’embrione dal lato del suo polo embrionale, cioè dal lato dove sono presenti le cellule dell’ICM, inizia a penetrare all’interno della mucosa uterina grazie all’azione di enzimi litici. L’impianto comincia alla fine della prima settimana e andrà avanti per qualche giorno.! ! ! SECONDA SETTIMANA ! ! Tra la fine della 1° e l’inizio della 2° settimana, man mano che l’embrione penetra nella mucosa uterina, avvengono modifiche a livello del suo trofoblasto. ! ! Le cellule del trofoblasto adese all’epitelio dell’endometrio iniziano a differenziarsi in due distinte popolazioni: il citotrofoblasto e il sinciziotrofoblasto. ! ! Il citotrofoblasto prolifera attivamente mentre il sincizio non prolifera e si forma in seguito alla proliferazione e alla fusione delle cellule del citotrofoblasto. Le cellule della ICM si differenziano in due lamine cellulari che formano un disco concavo-convesso (disco germinativo bilamimare): l’epiblasto (verso il citotrofoblasto, formato da epitelio cilindrico pluristratificato) e l’ipoblasto (verso il blastocele, formato da epitelio cubico monostratificato).! ! Durante la seconda settimana l’embrione prosegue il suo annidamento: il sincizio invade e erode l’epitelio, le ghiandole e lo stroma dell’endometrio e penetra al suo interno fino ad erodere la parete dei vasi sanguigni materni. Intorno al 10° giorno la blastocisti è completamente penetrata nell’endometrio. Nel sito di impianto si forma un coagulo di sangue (tappo di chiusura) e subito dopo la mucosa uterina si riforma sopra l’embrione impiantato (mucosa capsulare). Il differenziamento del trofoblasto in citotrofoblasto e sinciziotrofoblasto si è ora esteso a tutta la superficie dell’embrione Nel sincizio si formano lacune sanguigne comunicanti e contenenti

sangue materno, proveniente dai vasi erosi, e dal citotrofoblasto si emettono proliferazioni colonnari (villi primari) che permettono lo scambio di sostanze nutritive tra l’embrione in crescita e l’ambiente esterno. Il sincizio svolge anche un’importante funzione di ghiandola endocrina in quanto secerne nel sangue materno un ormone polipeptidico: l’hCG (human chorionic gonadotropin). ! ! Questo inibisce la regressione del corpo luteo e stimola la sua trasformazione in corpo luteo gravidico: in questo modo il corpo luteo può continuare a produrre la quantità di progesterone necessaria a sostenere l’endometrio e l’embrione impiantato.! ! ! FORMAZIONE DELLA PRIMITIVA CAVITA’ AMNIOTICA E DEL SACCO VITELLINO PRIMARIO Intorno all’8°-9° giorno nella regione del polo embrionale le cellule dell’epiblasto si staccano dal citotrofoblasto per la comparsa di una fessura piena di liquido da loro stesse secreto. Tale fessura si ingrandisce e diviene la cavità amniotica primitiva. ! ! Il tetto della cavità a ridosso del citotrofoblasto è formato da cellule provenienti dai margini dell’epiblasto, ora chiamati amnioblasti che formeranno la membrana amniotica, mentre il pavimento è formato dallo stesso epiblasto. La cavità amniotica, il liquido che la riempie e la membrana amniotica nell’insieme costituiscono l’amnios: uno dei tre annessi embrionali destinato a racchiudere per tutta la gravidanza l’embrione in un ambiente liquido.! ! Contemporaneamente nella regione del polo abembrionale le cellule dell’ipoblasto proliferano e migrano al di sotto del citotrofoblasto formando un sottile epitelio pavimentoso: la membrana di Heuser. Quest’ultima insieme alle cellule dell’ipoblasto delimita un’altra cavità: il sacco vitellino primario ( 2° annesso embrionale).! ! ! FORMAZIONE DEL SACCO VITELLINO SECONDARIO E DEL MESODERMA EXTRAEMBRIONALE ! ! Tra il 10° e il 12° giorno tra le cellule della membrana di Heuser e il citotrofoblasto compaiono cellule di forma stellata immerse in una matrice semifluida: mesoderma extraembrionale o magma reticolare (la cui origine è incerta). Avviene una rapida proliferazione delle cellule del mesoderma extraembrionale le quali effettuano una compressione circolare contro la membrana di Heuser nella regione equatoriale del sacco vitellino primario: si forma così una strozzatura in seguito alla quale il segmento superiore del sacco forma il sacco vitellino secondario, mentre quello inferiore si stacca da quello superiore frammentandosi e formando vescicole o cisti (cisti esocelomatiche) destinate a riassorbirsi. ! ! Alla fine della seconda settimana il magma reticolare è quasi completamente scomparso ed è sostituito da una cavità piena di liquido: la cavità celomatica extraembrionale. Il mesoderma extraembrionale si trova a rivestire il sacco vitellino secondario, come mesoderma extraembrionale splancnico o splancnopleura extraembrionale, l’amnios, come mesoderma extraembrionale somatico o somatopleura extraembrionale e il celoma extraembrionale al di sotto del citotrofoblasto come mesoderma extraembrionale della lamina corionica. Esso forma il peduncolo di connessione che tiene sospeso l’embrione nella cavità celomatica extraembrionale. L’i i d l i i i t f bl t d l it t f bl t i tit i t t d l d

extraembrionale prende il nome di corion e la cavità celomatica extraembrionale diventa quindi la cavità corionica. ! ! I villi primari acquistano una componente mesodermica e diventano villi secondari.! ! ! FINE SECONDA SETTIMANA L’embrione è formato da un disco di cellule bilaminare biconcavo (largo circa 0.1 mm e lungo circa 0.2 mm) compreso tra l’amnios e il sacco vitellino. L’embrione e i due annessi sono sospesi nel celoma extraembrionale mediante il peduncolo di connessione. Queste strutture sono contenute nel corion ripieno di liquido. Una rudimentale circolazione utero-corion-placentare ( sangue materno nelle lacune e villi secondari coriali) si è stabilita e assicura nutrimento all’embrione per diffusione.! ! Possono esserci impianti ectopici: - gravidanza addominale: se la fecondazione avviene molto in superficie dove la tuba è aperta l’embrione può cadere nella cavità peritoneale, impiantarsi, bucare il peritoneo e provocare una grave emorragia. - gravidanza tubarica: l’embrione può impiantarsi nella tuba prima di raggiungere l’utero, man mano che cresce, la tuba si rompe, si ha un’emorragia e si deve intervenire.! ! Ogni ciclo ovarico è associato alla produzione di un ovocita e qualora le circostanze fossero favorevoli può avvenire la fecondazione: - avviene nell’80 % casi; - il numero di zigoti anomali è ignoto perché vengono persi nelle prime 2-3 settimane, prima che la donna si accorga di essere gravida. Si stima che circa il 50% di tutte le gravidanze termini con l’aborto e che la metà di queste perdite sia dovuta ad anomalie cromosomiche. Senza questa selezione naturale il 12% circa dei neonati ( invece che il 2-3 % ) nascerebbe con malformazioni: sistema di protezione della specie automatico.! ! ! TERZA SETTIMANA DI SVILUPPO ! ! Il periodo embrionale va dalla 3° all’ 8° settimana. Durante la 3° settimana da due foglietti embrionali diventano tre: disco trilaminare. Si formano quindi i tre foglietti embrionali da cui poi svilupperà tutto l’organismo.! I tre foglietti cominciano a dare origine a tessuti specifici che poi daranno origine ad organi diversi attraverso il differenziamento, all’inizio generale poi specifico: l’ectoderma formerà la parte che rivestirà il nostro corpo, il mesoderma che sta nel mezzo darà origine a vari organi e l’endoderma darà origine a strutture all’interno del corpo. Il foglietto basso cresce più velocemente di quelli sopra e trascina, chi favorisce la crescita di questo ripiegamento sono le cellule del mesoderma. ! ! La gastrulazione (ovvero la transizione da disco germinale bilaminare a trilaminare) ha luogo mediante la transizione epitelio-mesenchima primaria che porta alla formazione dei tre foglietti germinativi. La linea primitiva è un ispessimento delle cellule dell’epiblasto, in posizione caudale lungo la linea mediana del foglietto germinativo (ora ovoidale), si forma per la proliferazione e la migrazione delle cellule dell’epiblasto dalla periferia alla linea mediana del disco embrionale, e si allunga fino ad occuparne la metà caudale del disco embrionale. All’estremità cefalica (anteriore) si forma un rilievo dell’epiblasto, il nodo primitivo (nodo di Hensen) che circonda la fossetta primitiva Sempre per invaginazione lungo la linea si forma il solco primitivo

! Diciassettesimo-Diciottesimo Giorno! ! Dalla parete caudale del sacco vitellino si sviluppa l’allantoide (diverticolo delle cellule dell’endoderma che si immetterà nel peduncolo di connessione e si trasformerà in un cordone fibroso, l’uraco, che formerà il legamento ombelicale mediano).! ! Diciannovesimo Giorno ! ! Vi è la definizione della regione cardiogenica (dove avviene il differenziamento di abbozzi del cuore) che occupa un’ area a ferro di cavallo tra l’estremità craniale del disco germinativo e la membrana bucco-faringea.! ! Fine della Terza Settimana L’embrione assume una forma allungata cranio-caudalmente. L’invaginazione e la migrazione delle cellule nella parte anteriore e in quella laterale continua fino alla fine della 4° settimana. Una volta formati endoderma e mesoderma, quello che resta dell’epiblasto diviene ectoderma.Tutti i foglietti, quindi, hanno origine dall’epiblasto. ! ! Sedicesimo-Diciassettesimo Giorno ! ! Le cellule dell’epiblasto attraverso la linea primitiva entrano nello spazio tra l’epiblasto e l’ipoblasto. Le cellule della prima ondata rimpiazzano le cellule dell’ipoblasto a formare l’endoderma embrionale definitivo. Contemporaneamente, anteriormente al nodo primitivo, si formano per invaginazione e migrazione di cellule in direzione craniale, il processo notocordale (cordone cellulare mesodermico che origina dal nodo primitivo) e la placca precordale (una regione circolare di cellule endodermiche che costituisce la parte endodermica della membrana bucco- faringea, le estremità craniche del disco, il limite di estensione craniale del processo notocordale). La seconda ondata porterà alla formazione del mesoderma embrionale (foglietto) costituito da una lamina cellulare tra endoderma definitivo ed epiblasto.! ! Diciassettesimo Giorno ! ! Dopo la formazione dell’endoderma, nuove ondate di invaginazione, formano una lamina tra endoderma ed epiblasto, detta mesoderma embrionale, le cellule migrano in tutte le direzioni tranne verso la membrana bucco-faringea e la membrana cloacale (dove restano in contatto ectoderma ed endoderma, queste strutture demarcano l’inizio e la fine del tubo intestinale primitivo). Al polo anteriore, dove il mesoderma embrionale e il mesoderma extraembrionale sono in contatto, si forma un ispessimento di cellule mesenchimali (intorno al 22° giorno darà origine al setto trasverso che durante il ripiegamento cranio- caudale assumerà posizione caudale e ventrale rispetto al cuore, e darà origine al tendine centrale del diaframma).! ! inizialmente sono legate da complessi giunzionali, e non possono perciò migrare. Per formare la linea primitiva devono migrare, ciò avviene mediante la transizione epitelio- mesenchimale (EMT) primaria. Le cellule colonnari dell’epiblasto divengono prima a fiasco e poi mesenchimali. Dopo la migrazione si riorganizzano in lamine epiteliali di endoderma e mesoderma tramite la transizione mesenchima-! it li l (MET) L ll l d ll’ ibl t i i di i i l f il

notocordale (un cordone di cellule del mesoderma che si spinge tra ectoderma ed endoderma fino alla placca precordale, dove l’ectoderma e l’endoderma sono adesi ad impedire la progressione del! processo). Il processo si trasforma in notocorda, con modificazioni in tre fasi:! - Canale cordale! - Placca cordale! - Notocorda! ! 17° giorno Il processo notocordale presenta una cavitazione centrale, e forma un piccolo tubicino cavo: il canale cordale.! ! 18° giorno Il canale cordale aderisce con la faccia ventrale al foglietto endodermico; le cellule corrispondenti alla linea di adesione, producono lacerazioni e trasformano il canale cordale in una doccia che mette in comunicazione il sacco vitellino secondario con la cavità amniotica, detto canale neurenterico. Il processo notocordale forma quindi una placca cellulare, la placca cordale.! ! 18° giorno: Il mesoderma in prossimità dei lati della notocorda prolifera e forma due cordoni paralleli, formati da tessuto, detti mesoderma parassiale (contemporaneo alla doccia neurale). Lateralmente al mesoderma parassiale, il mesoderma rimane a forma di lamina appiattita (mesoderma laterale).! ! 19° giorno: Il mesoderma laterale si divide in due lamine:! • Una dorsale: Mesoderma somatico (somatopleura parietale) a contatto con l’ectoderma e si! continua con il mesoderma extraembrionale somatico (che riveste l’amnios). • Una ventrale: Mesoderma splancnico (splancnopleura viscerale) che aderisce all’endoderma! e continua con il mesoderma extraembrionale splancnopleurico (riveste il sacco vitellino).! Tra le due lamine vi è il celoma intraembrionale che comunica con quello extraembrionale. La parte di mesoderma tra il mesoderma parassiale, e quello laterale, assumerà la forma di due cordoni paralleli a formare il mesoderma intermedio, che costituirà i cordoni urogenitali.! ! Fine della Terza Settimana: Il mesoderma parassiale inizia la segmentazione in direzione craniocaudale, dando il via alla formazione dei somitomeri (raggruppamenti cellulari). Inizialmente organizzati come epitelio pseudostratificato, che circonda la cavità detta somitocele o miocele. Dopo pochi giorni, tranne i primi 7, i somitomeri si frammentano a formare dei blocchi distinti: i somiti (alla fine della V settimana saranno 44, 22 da una parte e 22 dall’altra parte). ! ! Questi somiti creano l’asse centrale e poi si formeranno strutture in maniera speculare. Questo asse centrale manda dei segnali ormonali che fanno sì che sia possibile questa distribuzione di cellule. Questi somiti sono delle masse.! ! 19° giorno La placca si ispessisce e si ripiega su sé stessa, perdendo i contatti con l’endoderma, si forma il cordone cilindrico di cellule interposto tra ectoderma ed endoderma, noto come notocorda. Esso è l’asse intorno al quale si svilupperà l’embrione, determina l’asse longitudinale dell’embrione, permette l’allungamento dell’asse corporeo, è coinvolta nella costituzione del mesoderma parassiale e l’organizzazione delle vertebre e induce il differenziamento delle cellule dell’ectoderma in neuroectoderma (placca neurale) 1 Sviluppo e suddivisione del mesoderma Le cellule dell’epiblasto si invaginano e migrano in tutte le direzioni, a formare due lamine di mesoderma separate dalla notocorda.!

cellulari che formeranno gli sclerotomi che formeranno gli abbozzi vertebrali e i miotopi formeranno la parte dei muscoli scheletrici. La formazione del sistema nervoso inizia dal 17-18° giorno da un ispessimento dell’ectoderma lungo l’asse mediano posto cranialmente rispetto al nodo primitivo che prende nome di placca neurale (primordio del sistema nervoso centrale e origina da un’azione induttiva della notocorda ed è costituita da cellule alte e colonnari). Alla fine della 3°settimana i margini laterali della placca si sollevano a formare le pieghe neurali, la regione infossata mediale forma la doccia neurale. Gradualmente le pieghe neurali si saldano e formano il tubo neurale, la parte laterale delle pieghe non incorporata forma le cellule della cresta neurale, le cellule della cresta si separano dal tubo neurale e mediante transizione epitelio-mesenchimale migrano nel mesoderma.! ! QUARTA SETTIMANA DI SVILUPPO ! Durante la quarta settimana avviene:! - La delimitazione e la definizione della forma del corpo dell’embrione dovuta ai ripiegamenti! dell’embrione stesso - La crescita e l’organizzazione dei derivati dei 3 foglietti embrionali! Sviluppo del mesoderma Il mesoderma si trova tra l’ectoderma (epiblasto) e l’endoderma (ipoblasto) e forma 4 regioni organo- formative:! - Mesoderma cordale: organizzato della notocorda! - Mesoderma parassiale: formato da due cordoni di cellule che decorrono ai lati del tubo neurale! e si organizzano in somitomeri e somiti - Mesoderma intermedio - Mesoderma laterale: che si divide in splancnopleura e somatopleura intraembrionale! ! Sviluppo del mesoderma intermedio! ! Sviluppo dell’ectoderma ! All’inizio della 4° settimana l’ectoderma risulta essere diviso in 3 regioni: - ectoderma di rivestimento (epiectoderma): destinato a formare l’epidermide con i suoi annessi e i placodi - il neuroectoderma: che costituisce l’abbozzo del sistema nervoso centrale - creste neurali Nella regione craniale l’ectoderma forma una piccola invaginazione: lo stomodeo, che rappresenta la futura cavità buccale, mentre nella regione caudale forma il proctodeo che rappresenta la futura cavità anale. Nella regione della testa compaiono quattro ispessimenti epiectodermici pari, i placodi ottici e otici che segnano l’inizio dello sviluppo degli occhi e delle orecchie! Sviluppo del mesoderma parassiale Il mesoderma parassiale dà origine prima ai somitomeri e subito dopo ai somiti. Una volta formato, ogni somite va incontro allo stesso sviluppo e si formano tre gruppi di cellule:! - Sclerotomo: vertebre e costole! - Miotomo: componente muscolare dello scheletro assile, della parete del corpo e degli arti! - Dermatotomo: derma della cute del dorso La maturazione dei somiti avviene in senso craniocaudale e lo sviluppo dei somiti in uno di questi tipi cellulari dipende dalla posizione lungo l’asse cranio-caudale.! ! Dal mesoderma intermedio originano quasi tutti gli organi dell’apparato uro-genitale. La porzione più craniale del mesoderma intermedio dà origine ad un pronefro (si segmenta in rudimentali nefroni e degenera) e la parte restante dà origine al mesonefro, e al blastema metanefrico o metanefro, da cui originano le vie genitali maschili e le vie urinarie.! ! SVILUPPO DEL MESODERMA LATERALE! ! Durante la quarta settimana in seguito ai ripiegamenti dell’embrione i due celomi si separano in:

- Splancnopleura (strato viscerale): tessuti connettivi della parete degli organi viscerali, tessuti! dei muscoli lisci della parete degli organi viscerali, sierose viscerali, vasi sanguigni, cuore Somatopleura (strato parietale): tessuti connettivi della parete delle cavità, derma delle regioni! laterali e ventrali del corpo, sierose parietali -! Ripiegamenti Ci sono vari ripiegamenti dell’embrione:! Ø cranio-caudale (mediano)! Ø latero-ventrale (laterale) Quello mediano corrisponde al ripiegamento delle regioni dalla testa alla coda ed è causato principalmente dalla rapida crescita dovuta allo sviluppo del cervello e del midollo spinale, mentre quello laterale corrisponde al ripiegamento dei lati dell’embrione ed è causato principalmente dalla crescita dei somiti.! ! La delimitazione del corpo dell’embrione Fino alla gastrulazione l’embrione è un disco in continuità con gli annessi per tutto il suo contorno. La delimitazione consiste in un fenomeno di avvolgimento, lo trasforma in un tubo e lo isola dai suoi annessi ai quali resta infine connesso solo mediante un sottile peduncolo, il funicolo ombelicale.! ! Ø Delimitazione in senso trasversale (regione ombelicale): il mese...