Differenziamento Cellule Staminali

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1 Differenziamento Cellule Staminali

2 Differenziamento Tutte le cellule hanno funzioni di base Respirazione, crescita, divisione, sintesi La maggior parte ha inoltre delle capacità particolari 200 differenti tipi cellulari nel corpo umano Le cellule terminalmente differenziate normalmente presentano caratteristiche peculiari che si riflettono nella loro morfologia

3 Mantenimento delle cellule differenziate: Rinnovamento Cellulare Non-rinnovabili Permanentemente in G 0 Potenzialmente rinnovabili G 0 lunga Continuo rinnovamento G 0 corta o assente

4 A seconda del tipo cellulare l uscita dal ciclo è irreversibile Cellule differenziate terminalmente Non necessitano di ulteriori divisioni (neuroni) reversibile Possono rientrarci quando serve (linfociti, epatociti)

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6 Cellule Permanenti Non hanno capacità proliferativa Non si dividono mai Non possono essere rimpiazzate dallo stesso tipo di cellule (perché le cellule vicine non si dividono), ma eventualmente da cellule staminali quiescenti Ciclo vitale lungo

7 Cellule Nervose Muscolo Cardiaco Muscolo Scheletrico Cellule del cristallino

8 Cellule potenzialmente rinnovabili Non ciclano costantemente Ritornano ad un ciclo attivo in risposta a mancanza critica di cellule o stimoli Si rinnovano semplicemente mediante divisione di cellule differenziate Origina due cellule figlie dello stesso tipo

9 Epatociti Fibroblasti Epiteli Ghiandolari Cellule Endoteliali

10 Cellule in rinnovamento continuo Rimpiazzate continuamente da Cellule Staminali (o progenitrici) Non differenziate Possono dividersi senza limitazioni Dopo la divisione, la cellula figlia può: Rimanere una Staminale Differenziare Divisione asimmetrica

11 Caratteristica peculiare delle cellule staminali Divisione asimmetrica: una rimane staminale, l altra va incontro a differenziamento

12 Cellule Staminali Unipotenti Sono cellule determinate Possono essere solo ciò per cui sono state programmate Uni = Scelta Singola Spermatozoi, epidermide, cellule satelliti del muscolo scheletrico Multipotenti Possono differenziare in più direzioni Cellule del sangue, Epitelio Intestinale

13 Perché il corpo usa le staminali? Differenziamento terminale incompatibile con la divisione cellulare Mancano i nuclei nelle cellule della pelle e negli eritrociti Miofibrille dei muscoli interferiscono con citodieresi Inoltre, troppi nuclei per coordinare la divisione

14 Cellule Staminali sono più abbondanti dove il ricambio (turn-over) cellulare è molto rapido Esofago, intestino Epidermide Tessuti dove si forma il sangue

15 Staminali epiteliali Normalmente sono posizionate alla base Spesso attaccate alla lamina basale Si dividono, differenziano e migrano Epitelio Intestinale Epitelio Olfattorio Epidermide Ghiandola Mammaria

16 Cripte alla base dei villi intestinali

17 Nicchie Staminali Protezione, mantenimento stato indifferenziato, contatto con l esterno

18 Staminali embrionali Totipotenti Pluripotenti Multipotenti Nodo embrionale: dà vita all embrione. Cellule pluripotenti ma non vere staminali Trofoblasto: forma la placenta

19 Staminali embrionali in vitro Utilizzate per studi genetici in topi: Topi Transgenici: espressione modificata di un gene di interesse Topi Knock-out: mutazione di un gene di interesse

20 Riprogrammazione delle cellule somatiche: clonazione Clonazione riproduttiva e clonazione terapeutica

21 Riprogrammazione delle cellule somatiche: IPS Cellula staminale pluripotente indotta

22 Applicazioni delle cellule IPS

23 Conversione diretta Espressione di master genes del differenziamento Es.: MyoD converte un fibroblasto in muscolo

24 Tessuti e Organi

25 TESSUTI: Gruppi di cellule con morfologia simile che svolgono una determinata funzione ORGANI: Associazione di tessuti diversi in strutture morfologicamente identificabili per svolgere una o più funzioni specializzate SISTEMI: Associazione di organi con origine comune ed analogie strutturali per svolgere una determinata funzione APPARATI: Associazione di organi senza origine comune ed analogie strutturali per svolgere una determinata funzione

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27 Quattro tipi principali di tessuti nel corpo Tessuto Epiteliale Tessuto Connettivo Tessuto Muscolare Tessuto Nervoso In ogni organo ci sono diversi tessuti diversamente organizzati con la prevalenza di uno di questi

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29 Origine dei tessuti: foglietti embrionali Ectoderma Mesoderma Endoderma Prime fasi dello sviluppo Zigote (una cellula) Morula (ammasso di cellule pieno) Blastula (ammasso di cellule cavo) Gastrula (ripiegato a formare i tre foglietti)

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31 Tessuto epiteliale Uno o più strati di cellule unite da giunzioni a formare un foglietto continuo Ricopre cavità interne ed esterne Associato ad un tessuto connettivo Non vascolarizzato Epiteli di rivestimento Epiteli ghiandolari Epiteli sensoriali Epiteli particolari Catalogazione funzionale:

32 Tessuto connettivo Supporto ad altri tessuti Relativamente poche cellule: fibroblasti, macrofagi, altre che migrano a necessità molta matrice extracellulare: collagene, fibre elastiche, fibre reticolare Funzioni: Riempimento, deposito e trofico Resistenza a trazioni e compressioni Difesa immunitaria Endocrina Connettivo propriamente detto, cartilagine, osso, sangue, ematopietico

33 Tessuto nervoso Cellule nervose e cellule gliali Cellule nervose: altamente specializzate (dendriti, assoni, sinapsi, neurotrasmettori) Cellule gliali: supporto strutturale (mielina) e trofico. Modulano comunicazione sisnaptica e plasticità cerebrale. Vari tipi: Schwann, oligodendrociti, astrociti, microglia, cellule ependimali.

34 Tessuto muscolare Distinto in: Striato scheletrico: associato all apparato locomotore tramite tendini e ossa. Costituito da fibre muscolari (sincizi di cellule). Tipica bandeggiatura dovuta all organizzazione delle proteine contrattili Striato cardiaco: cellule distinte associate da giunzioni con bandeggiatura. Liscio: cellule distinte senza bandeggiatura. Riveste le pareti degli organi cavi e vasi sanguigni

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