L ORIGINE DEI TESSUTI

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1 L ORIGINE DEI TESSUTI

2 Tutte le cellule dell organismo derivano dallo zigote Embrioni di topo a diversi stadi di sviluppo: A, stadio a 2 pronuclei; E, stadio a circa 16 cellule B, stadio a 2 blastomeri; F, stadio di blastocisti iniziale; C, stadio a 4 blastomeri; G, blastocisti espansa con zona pellucida D, stadio a 8 blastomeri; H, blastocisti dopo la schiusa.

3 Dalla fecondazione (A) alla formazione dell ectoderma embrionale (G-4) (prima settimana di sviluppo)

4 Formazione dell endoderma (H-2) e del mesoderma (I-3 e J-3)

5 SVILUPPO E DIFFERENZIAMENTO 2 43 = numero mitosi numero delle cellule risultanti Il corpo umano adulto è formato da circa mld di cellule, per cui basterebbero 43 o 44 divisioni cellulari dell uovo fecondato per formare un essere umano. In realtà le cellule che si formano durante lo sviluppo sono diverse tra loro e dall uovo da cui derivano (differenziamento)

6 DIFFERENZIAMENTO Tutte le cellule di un organismo derivano dallo stesso uovo fecondato per cui tutte, eccezioni a parte, devono necessariamente contenere la stessa informazione genetica. Tuttavia, le cellule spesso differiscono tanto sia per struttura sia per funzione che è difficile concepire come esse possano contenere la stessa informazione genetica.

7 DIFFERENZIAMENTO In realtà le cellule si differenziano le une dalle altre perché attivano e disattivano selettivamente geni diversi in una sequenza programmata. Tali modificazioni delle caratteristiche delle cellule, così finemente orchestrate, sono spesso irreversibili.

8 DIFFERENZIAMENTO Gastrulazione nell Anfiosso Si attua già durante lo sviluppo embrionale con la formazione dei foglietti embrionali. Da essi deriveranno tutte le cellule dell organismo. La clonazione dimostra che il nucleo non è il solo elemento responsabile del differenziamento e che i fenomeni regolatori dell attività genica sono reversibili. Perciò, va sottolineata l importanza dei segnali citoplasmatici.

9 ISTODIFFERENZIAMENTO E la progressiva organizzazione delle varie popolazioni cellulari in tessuti diversi. Una o più popolazioni cellulari con forme e funzioni anche diverse tra loro si associano a formare un tessuto. T. epiteliali, connettivali, muscolari, nervosi: sono formati dalla associazione tra le diverse popolazioni cellulari (circa 500) presenti nell organismo umano. Più tessuti formano gli organi che si associano in sistemi e apparati correlati per svolgere le funzioni vitali dell organismo.

10 LE POPOLAZIONI CELLULARI 1) cellule perenni: non si dividono nel tessuto ormai sviluppato. Es.: c. nervose, c. cardiache, ovociti. 2) cellule stabili: normalmente non si dividono, ma possono farlo in seguito a stimoli particolari. Es.: c. epatiche, fibroblasti, condrobl, osteobl., c. musc. lisce, ecc. 3) cellule labili (rinnovabili): si dividono continuamente. Es.: c. del sangue, c. dell epidermide.

11 MANTENIMENTO DELLO STATO DIFFERENZIATO Il differenziamento non è un fenomeno esclusivo della vita embrionale. Ad esempio, i tessuti soggetti a rinnovamento (sangue, connettivi, epiteli), hanno una riserva di cellule dette staminali (stem cells) poco differenziate che, proliferando, assicurano un apporto continuo di cellule a tali tessuti.

12 LE CELLULE STAMINALI 1. Cosa sono le cellule staminali? Sono cellule bambine non ancora differenziate, cioè che non hanno ancora assunto una funzione specifica e che si trovano nell organismo adulto (nel sangue, nel midollo osseo, nella pelle, ecc.), nel feto, nell embrione, nel cordone ombelicale. La loro caratteristica è quella di essere in grado di autorinnovarsi e di dare origine a cellule in grado di differenziare.

13 LE CELLULE STAMINALI 2. Perché sono studiate con tanto interesse? Per la possibilità di ricavarne tessuti, parti di organo o addirittura organi interi da utilizzare come pezzi di ricambio per curare malattie degenerative o lesioni, anche se per ottenere ciò bisogna passare attraverso processi molto complessi.

14 LE CELLULE STAMINALI Cellula staminale: Cellula capace di autorinnovarsi (self-renewal) e di dare origine a tutte le popolazioni cellulari di uno o più tessuti. Se stimolata, può riprodursi in maniera accelerata e ricostituire il tessuto o i tessuti per cui è predisposta. Normalmente, da cellule staminali nascono sia nuove cellule staminali, sia cellule capaci di dividersi rapidamente, ma probabilmente solo un numero finito di volte, che cominciano anche il processo di differenziamento: queste ultime costituiscono il cosiddetto compartimento di espansione del tessuto. Le cellule staminali hanno differenti potenzialità e pertanto si distinguono: Cellule staminali totipotenti cellule staminali multipotenti cellule staminali pluripotenti

15 LE CELLULE STAMINALI Cellula staminale totipotente: Cellula capace di dare origine a tutte le popolazioni cellulari dell'organismo. Tali sono le cellule all'interno della morula o della blastocisti, cioè di stadi precoci dello sviluppo embrionale (prima settimana di sviluppo nell'uomo).

16 LE CELLULE STAMINALI Nelle successive fasi del loro sviluppo le cellule totipotenti perdono in parte questa capacità e diventano cellule multipotenti ognuna delle quali può ancora evolvere verso molti tipi di cellule ma non verso tutti i tipi. Le cellule multipotenti formano tre strati o foglietti embrionali che sono denominati ectoderma, mesoderma ed endoderma. Dall'ectoderma avrà origine l epidermide con i capelli, i peli, le ghiandole sebacee e le ghiandole sudoripare, e inoltre formerà il sistema nervoso con il cervello e il midollo spinale. Dal mesoderma si svilupperanno il tessuto sottocutaneo, i muscoli, lo scheletro, i vasi sanguigni, i dotti linfatici, i reni, le ghiandole sessuali, il tessuto connettivo e i globuli rossi. L endoderma formerà l intestino, i polmoni e il sistema urinario. Proseguendo lo sviluppo, le cellule multipotenti diventano cellule staminali pluripotenti capaci di dare origine a più popolazioni cellulari, in generale a tutte quelle di un tessuto (ad esempio, tutte quelle del midollo osseo o tutte quelle dell'epitelio della mucosa intestinale, sia nelle ghiandole sia sulla superficie).

17 LE CELLULE STAMINALI Cellule multi- pluri- ed unipotenti Cellule totipotenti Cellule pluripotenti Cellule pluripotenti

18 Tratto da Le Scienze, 2004

19 LE CELLULE STAMINALI Potenza prospettica di una cellula staminale: è l insieme delle capacità di sviluppo che una cellula staminale possiede. Di regola, ad esempio, una cellula staminale del sangue potrà dare origine a cellule sanguigne, ma non a cellule del rivestimento intestinale o del sistema nervoso o dei muscoli, e reciprocamente una cellula staminale di questi tessuti potrà dare origine a cellule del medesimo tessuto, ma non di altri. Peraltro, recenti dati sperimentali suggeriscono che sia possibile una variazione della programmazione delle cellule staminali, tale che quelle provenienti da un certo tessuto possano - sotto opportuni stimoli ancora da definire con precisione - dare origine a cellule di un altro tessuto.