SVILUPPO DEGLI ANFIBI
SVILUPPO DEGLI ANFIBI UTILITA DEL MODELLO Vertebrati tetrapodi Facile allevamento Sviluppo esterno e pianificabile Uova relativamente grandi (circa 1 mm) Sviluppo rapido (circa 18h da fecondazione a neurulazione) Possibilità di manipolazione microchirurgica (rigenerazione)
UOVO NON FECONDATO Dotato di pigmentazione diversa al polo animale (più scura) e al polo vegetativo (più chiara) Radialmente simmetrico rispetto all asse animale/vegetativo
la fecondazione, ovvero IL RISVEGLIO DELL UOVO
UOVO FECONDATO (sezione longitudinale) Lo spermatozoo penetra in un punto qualsiasi del polo animale La fecondazione determina la rotazione del citoplasma corticale di circa 30 in direzione del punto d ingresso dello spermatozoo
UOVO FECONDATO (sezione longitudinale) In seguito alla rotazione corticale si definisce la simmetria dorso/ventrale dell embrione L uovo non fecondato non ha un piano di simmetria bilaterale ma possiede solo un piano di simmetria assiale.
LA DETERMINAZIONE DELLA SIMMETRIA BILATERALE COMPORTA 3 FASI: 1. REAZIONE CORTICALE DI ATTIVAZIONE 2. ROTAZIONE DI ORIENTAMENTO 3. ROTAZIONE DI SIMMETRIA
1. Reazione corticale di attivazione In 5-10 minuti lo spermatozoo attraversa lo strato mucoso e raggiunge la membrana dell uovo a livello del polo animale; Dopo 10-15 minuti lo spermatozoo penetra in profondità nel citoplasma; 2 minuti dopo l entrata dello spermatozoo il cortex pigmentato ha dei movimenti oscillatori e continuano per altri 8 minuti
2. Rotazione di orientamento Si forma la membrana di fecondazione e il citoplasma secerne uno strato liquido che permette all uovo di ruotare e di equilibrarsi in base al peso.
Arrangiamenti citoplasmatici In seguito alla fecondazione negli embrioni degli anfibi, c è un movimento del citoplasma corticale. Si osserva anche un riarrangiamento del citoplasma più interno Uovo maturo Uovo fecondato Questo movimento sposta i determinanti morfogenetici verso specifiche regioni dell embrione che saranno importanti più tardi per stabilire il futuro asse dorso- ventrale durante lo sviluppo
3. Rotazione di simmetria 1h e 10 minuti dopo la fecondazione l uovo acquista la simmetria, indicata dalla comparsa della semiluna grigia che corrisponderà alla superficie dorsale
SEMILUNA GRIGIA La semiluna grigia è riconoscibile dall esterno perché viene lasciata scoperta una porzione di citoplasma animale interno più chiaro
UOVO FECONDATO (visione esterna) La rotazione corticale determina la formazione della semiluna grigia
SEGMENTAZIONE (schema generale)
SEGMENTAZIONE (I e II divisione) UOVO MESOLECITICO SEGM. OLOBLASTICA RADIALE I divisione meridiana (divide a metà la semiluna grigia) II divisione meridiana perpendicolare alla I (inizia prima del completamento della I divisione)
SEGMENTAZIONE (III e IV divisione) III divisione equatoriale, verso il polo animale IV divisione meridiana
SEGMENTAZIONE (divisioni successive) V divisione equatoriale, VI meridiana, ecc. Blastula pluristratificata
FORMAZIONE DEL BLASTOCELE Inizia a formarsi fin dallo stadio a due cellule, per secrezione di acqua e proteine da parte dei blastomeri Si rende visibile nelle successive divisioni E spostato verso il polo animale a causa delle diverse dimensioni dei blastomeri EP-Caderina EP-Caderina MECCANISMI Tight junctions Adesione cellulare
MAPPA DEI TERRITORI PRESUNTIVI Si marcano le varie regioni della blastula con coloranti vitali (o con opportune molecole coniugate ad altre molecole fluorescenti) Si osserva la marcatura delle cellule dopo la gastrulazione, desumendone il destino prospettico
Inizia nel futuro lato dorsale, sotto l equatore (zona marginale, al confine tra semiluna grigia e regione vitellina) Alcune future cellule endodermiche cambiano forma, diventando cellule a bottiglia ( faringe) Le cellule a bottiglia si invaginano
CELLULE A BOTTIGLIA MECCANISMI Anello contrattile di actina al polo apicale Allungamento dei microtubuli
FORMAZIONE DEL BLASTOPORO Con l invaginazione delle cellule a bottiglia si forma il blastoporo (futura apertura anale) Cellule a bottiglia Blastoporo
FORMAZIONE DEL BLASTOPORO (Xenopus) La regione di invaginazione, situata dorsalmente al solco, è detta labbro dorsale del blastoporo
LABBRO DORSALE DEL BLASTOPORO (Xenopus)
GASTRULAZIONE (Xenopus, II fase) Man mano che la gastrulazione procede, la fessura blastoporale si estende Oltre al labbro dorsale (freccia rossa), si formano le labbra laterali del blastoporo (frecce verdi)
ARCHENTERON (Xenopus) L invaginazione porta alla formazione dell archenteron La cavità archenterica si espande progressivamente a spese del blastocele, che viene spostato ventralmente
GASTRULAZIONE (fasi successive) Il solco blastoporale si espande ulteriormente, con la formazione del labbro ventrale Il blastoporo assume forma circolare La massa di cellule vegetative circondata dal blastoporo è detta tappo vitellino
BLASTOPORO E TAPPO VITELLINO
MOVIMENTI DELLA GASTRULAZIONE Secrezione da parte dell ectoderma di matrice ricca di fibronectina, riconosciuta dalle cellule mesodermiche Invaginazione di endoderma e mesoderma Scorrimento del mesoderma lungo la superficie interna dell ectoderma Epibolia dell ectoderma MECCANISMI
MOVIMENTI CELLULARI DELLA GASTRULAZIONE (Xenopus)
NEGLI ANFIBI ALLA FINE DELLA GASTRULAZIONE ABBIAMO UNA SFERA FORMATA DA 3 STRATI UNO STRATO ESTERNO, CHE AVVOLGE L EMBRIONE, L ECTODERMA, CHE FORMERA LA PELLE UNO INTERNO, L ENDODERMA CHE DELIMITA L ARCHENTERON E FORMERA L INTESTINO UN FOGLIETTO INTERMEDIO: IL MESODERMA TUBO DENTRO UN TUBO
DOPO LA GASTRULAZIONE L ECTODERMA AVVOLGE L EMBRIONE QUESTO STRATO SI DIVIDE IN 3 POPOLAZIONI CELLULARI CON DESTINO DIVERSO 1. ECTODERMA EPIDERMICO 2. ECTODERMA NEURALE 3. CRESTA NEURALE EPIDERMIDE SNC SNP E CELLULE NON NEURALI QUESTA DISTRIBUZIONE DELL ECTODERMA SI ACCOMPAGNA ALLA FORMAZIONE DEL TUBO NEURALE
NEURULAZIONE La regione dorsale della gastrula, davanti alla fessura blastoporale, si appiattisce e forma la placca o piastra neurale. Piastra neurale Pieghe neurali Solco neurale Tubo neurale La regione più cefalica, la più larga e l ultima a chiudersi, rappresenta la regione del futuro encefalo. Durante questa fase il germe, sino ad ora sferico, comincia ad allungarsi. Il tubo neurale rimane in comunicazione con l archenteron attraverso un canale neuroenterico
NEURULAZIONE MECCANISMI Interazione cordomesoderma-ectoderma (induzione neurale) Gap junctions differenziali Citoscheletro Morte cellulare
NEURULAZIONE
NEURULAZIONE All inizio della neurulazione, il cordomesoderma che costituisce il tetto dell archenteron, si distacca dall endoderma, formando la notocorda. Il mesoderma laterale avvolge l endoderma a livello posteriore, procedendo vero la regione cefalica
CRESTA NEURALE Cefalica: cartilagine, osso, neuroni, glia, connettivo della faccia Cardiaca: melanociti, neuroni, glia, tessuto muscoloconnettivo delle grosse arterie Tronco: melanociti, gangli della radice dorsale, gangli simpatici, midollare del surrene Vagale e sacrale: gangli parasimpatici N.B. Le cellule migrano in maniera autonoma
BOTTONE CAUDALE o ABBOZZO DELLA CODA Formazione delle tre vescicole cerebrali primarie (prosencefalo, mesencefalo, rombencefalo) Suddivisione del prosencefalo in telencefalo e diencefalo Formazione dei placodi sensoriali Formazione dai somiti di dermatomo, miotomo e sclerotomo Formazione del cuore, del blastema renale e degli abbozzi delle gonadi
ORGANOGENESI
SVILUPPO COMPLETO
: periodo larvale I movimenti spontanei dell embrione iniziano verso i 3 giorni e mezzo; comincia il battito cardiaco; la circolazione si estende alle branchie esterne nettamente sporgenti e iniziano a ramificarsi; la coda si allunga; la schiusa ha luogo a circa 4 giorni dalla deposizione dell uovo; l embrione e divenuto una larva con branchie esterne, misura 6 mm ed è capace di vita libera.
: metamorfosi Ispessimento della pelle; Cambiamento della pigmentazione e comparsa di nuovi pigmenti; Aumento di numero delle ghiandole cutanee; Regressione delle branchie; Regressione parziale della pinna caudale; Comparsa degli arti; La coda persiste Controllo da parte della TIROIDE, dipendente dalla secrezione di un ormone del lobo anteriore dell ipofisi.