Nella definizione dell asse dorso-ventrale intervengono fattori dorsalizzanti e ventralizzanti

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1 GENI TERZA SETTIMANA: 1) Geni coinvolti nell induzione neurale Noggin, Chordin (la cui espressione è regolata da Goosecoid) e Follistatin inibiscono l attività delle BMPs che sono anti-neuralizzanti e ventralizzanti. Di conseguenza questa inibizione si traduce nell induzione del neuro ectoderma che costituisce la placca neurale. Sono però responsabili della sola induzione delle strutture craniali (PROSENCEFALO e MESENCEFALO prevalentemente). L induzione delle strutture caudali (ROMBENCEFALO e MIDOLLO SPINALE) dipende da altri fattori come FGF, WNT-3a e Acido Retinoico La piena attività di BMPs determina invece la ventralizzazione del mesoderma LATERALE e INTERMEDIO e il differenziamento dell ECTODERMA a destino non neurale che è ectoderma di rivestimento. 2) Geni assi corporei Asse Antero-Posteriore Le cellule nella probabile estremità caudale dell embrione secernono una molecola simile all attivina che determina la posizione del solco primitivo all estremità caudale. Questo contribuisce all individuazione dell asse antero-posteriore Asse Dorso-Ventrale Nella definizione dell asse dorso-ventrale intervengono fattori dorsalizzanti e ventralizzanti Ventralizzanti del Mesoderma LATERALE e del Mesoderma INTERMEDIO BMP-4 + FGF Il mesoderma laterale e quello intermedio si portano in posizione ventrale Tutto il mesoderma verrebbe ventralizzato se l azione di BMP-4 non fosse antagonizzata da altri fattori Dorsalizzanti Craniali Noggin, Chordin e Follistatin sono antagonisti di BMP-4 Il mesoderma Parassiale (somiti e somitomeri) e il mesoderma della Notocorda vengono dorsalizzati Dorsalizzanti Caudali Brachyury si contrappone a BMP-4 per dorsalizzare la regione caudale dell embrione Asse Destra Sinistra Bisogna che venga creata una asimmetria destra-sinistra. Ci sono infatti dei fattori che vengono espressi in maniera esclusiva a destra e altri che sono espressi soltanto a sinistra. Questa differente distribuzione sembra essere mantenuta dal Nodo di Hensen e dall espressione selettiva di recettori. SINISTRA Morfogeni come SHH (Sonic Hedgehog) sono responsabili della produzione di lefty e nodal. Questi sono i fattori responsabili della lateralità sinistra e la loro espressione è infatti confinata al lato sinistro del corpo. Probabilmente ci sono due elementi che contribuiscono a mantenere questa asimmetria:

2 1- Le cellule del Nodo di Hensen hanno un ciglio che ruota in senso orario (da dx a sx), contribuendo a mantenere un gradiente di morfogeni verso il lato sinistro del corpo. Alterazioni genetiche a carico della DINEINA (meccanoproteina indispensabile per il movimento reciproco dei microtubuli dell assonema), inibendo il movimento del ciglio del nodo di Hensen, sono responsabili di alcuni casi di SITUS INVERSU (inversione degli organi toracici e addominali). 2- Le cellule del lato destro del corpo esprimono molti recettori Activin II e questo contribuisce a limitare l espressione di SHH sul lato destro del corpo (probabilmente perche l attivina è un antagonista competitivo di SHH) DESTRA I fattori che controllano la lateralità destra non sono stati ancora compiutamente individuati ma sicuramente contribuisce la limitazione dei morfogeni di sinistra sul lato sx del corpo, con le modalità già dette. GENI DEGLI ARTI - SCHELETRO 1) La regione dell arto viene individuata lungo l asse antero-posteriore lungo il corpo dell embrione dall espressione di una certa combinazione dei geni HOX (sono i geni che controllano la posizione delle strutture del corpo lungo l asse antero-posteriore, vanno fatti e secondo il mio avviso sono trattati in maniera esaustiva nel De Felici, al capitolo della quarta settimana, paragrafo Lo schema corporeo lungo l asse antero-posteriore: i geni HOX ) Una volta individuata la posizione degli arti è necessario che lo sviluppo degli arti venga regolato lungo gli assi -Antero-Posteriore -Prossimo-Distale -Dorso-Ventrale e che inoltre sia regolata la morfologia e il tipo di ossa Asse Prsossimo-Distale Nella regione dell arto l ectoderma produce FGF10 che agisce sul mesenchima sottostante inducendolo a proliferare. Si forma la gemma dell arto. L ectoderma dorsale produce RADICAL FRINGE che induce l espressione di SER-2 nelle cellule destinate a diventare CEA (Cresta Ectodermica Apicale). Si forma la CEA, le cui cellule producono FGF4 e FGF per mantenere la zona di proliferazione rapida adiacente, responsabile dell accrescimento in senso distale dell arto. Asse Antero-Posteriore Le cellule della ZAP (Zona di Attività Polarizzante) al margine posteriore dell arto producono Acido Retinoico che attiva l espressione di SHH. SHH, essendo un morfogeno, si occupa del controllo dello sviluppo in senso anteroposteriore, controllando le differenze anatomiche delle cinque dita.

3 Asse Dorso-Ventrale DORSALE Nell ectoderma DORSALE WNT-7a induce l espressione del fattore di trascrizione LMX-1 nelle cellule del mesenchima dorsale, caratterizzandone la dorsalità VENTRALE Nell ectoderma VENTRALE BMP induce l espressione di fattori che reprimono WNT-7a, confinandone la azione dorsalizzante al mesenchima dorsale. Morfologia e Tipologia di ossa Sono controllate da Geni HOX. Nello specifico i geni HOXA e HOXD sono i principali determinanti per la morfologia delle ossa. GENI SOMITI Porzione Ventromediale di un somite Sclerotomo La parte restante è DERMOMIOTOMO Porzione Dorsomediale del dermomiotomo Muscoli Epiassiali Restante parte del dermomiotomo Dermatomo

4 SHH rilasciato dalla notocorda e dal tubo neurale agisce sulle cellule della porzione ventromediale del somite (destinata a diventare sclerotomo) inducendola ad esprimere PAX1, che a sua volta controlla la condrogenesi e la formazione delle vertebre. WNT prodotto dalla regione dorsale del tubo neurale induce le cellule della restante porzione del dermomiotomo ad esprimere PAX3, che delimita appunto il dermomiotomo. BMP prodotto dall ectoderma sovrastante induce la parte dorsale del tubo neurale a produrre WNT che agisce sulle cellule della porzione dorso mediale del dermomiotomo, inducendole ad esprimere MYF5. In questo modo vengono caratterizzate in senso epiassiale. BMP4 prodotto dal mesoderma laterale e WNT prodotto dall ectoderma sovrastante inducono l espressione di MYOD nelle cellule della porzione Ventrolaterale del dermomiotomo, caratterizzandole in senso ipoassiale. NT-3 (Neurotrofina 3) espresso dalla parte dorsale del tubo neurale induce la restante parte del dermomiotomo a differenziare in dermatomo. GENI APPARATO GENITALE Differenziamento della gonade bipotenziale Lo sviluppo della gonade bi potenziale richiede l azione di WT1 e SF1. Lo sviluppo in entrambi i sessi dei dotti di Muller richiede WNT4. Differenziamento della gonade bipotenziale in senso maschile Oltre al gene SRY e WT1 e SF1 è richiesta anche l espressione di DAX1, SOX9. Differenziamento della gonade bipotenziale in senso femminile Non sono stati ancora individuati in maniera compiuta i fattori coinvolti ma pare che WNT4 sia necessario per stabilizzare l ambiente dell ovaio. Differenziamento delle vie genitali in senso maschile E necessario il testosterone e il suo recettore AR. Differenziamento delle vie genitali in senso femminile Forse sono coinvolti estrogeni materni e placentari ma sicuramente il basso livello di testosterone contribuisce. Differenziamento dei genitali esterni in senso maschile Diidrotestosterione + AR (recettore). Questo complesso determina l accrescimento degli abbozzi e la fusione. Differenziamento dei genitali esterni in senso femminile La mancanza di diidrotestosterone + AR determina un ridotto accrescimento e una mancata fuzione degli abbozzo. Così i genitali assumono il fenotipo femminile.

5 E NECESSARIO CONOSCERE ANCHE I GENI HOX (il paragrafo sul De Felici dovrebbe essere sufficiente), i geni PAX e i geni SOX.

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