uova e segmentazione nei mammiferi
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Uova e segmentazione nei mammiferima sono tutti uguali?
Prototeri Metateri Euteri
- Uova grosse e telolecitiche
- Segmentazione
meroblastica discoidale
(modello sauropside)
Borsa cutanea con uovoSegmentazione di Opossum
- Uovo macrolecitico
- Segmentazione atipica con
estrusione del tuorlo
- Uovo oligolecitico
- Segmentazione oloblastica
rotazionale
- …. formazione di una vera
placenta
SEGMENTAZIONE ED IMPIANTO DELLA BLASTOCISTI NEI MAMMIFERI EUTERI
A fecondazione avvenuta, la prima divisione di segmentazione avviene circa 24 h
dopo
DIVERSE CARATTERISTICHE CONTRADDISTINGUONO LA SEGMENTAZIONE
DEI MAMMIFERI DA ALTRI TIPI DI SEGMENTAZIONE
1) Lentezza delle divisioni cellulari: ogni 12-24 h, mentre le ciglia dell’epitelio tubarico
spostano l’embrione verso l’utero
2) Orientamento dei blastomeri:
• la prima divisione segue un piano meridiano (2 blastomeri);
• nella seconda divisione uno dei 2 blastomeri si divide secondo un piano meridiano, l’altro
secondo un piano equatoriale
segmentazione oloblastica rotazionale
3) Marcata asincronia delle prime divisioni
cellulari poiché i blastomeri non si dividono
contemporaneamente
Non si ha aumento esponenziale del
numero dei blastomeri
4) Il genoma dei mammiferi viene attivato nelle fasi precoci della segmentazione e
produce mRNA e proteine per far progredire la segmentazione e lo sviluppo.
Es: topo e capra il passaggio da regolazione materna a quella zigotica avviene allo
stadio di due blastomeri.
Espressione di proteine di adesione cellulare
Compattazione dei blastomeri stabilizzata da giunzioni strette che si
formano tra le cellule più esterne
5) La compattazione: fino allo stadio di 8 cellule i
blastomeri del topo sono lassi, ma dopo la terza
divisione di segmentazione i blastomeri si compattano.
Schema della compattazione. Gli spazi intercellulari vengono eliminati e i blastomeri aderisconostrettamente fra di loro formando la morula. Segue la formazione di microvilli alla periferia della morula, lacomparsa di giunzioni occludenti fra le cellule dello strato esterno e la formazione di giunzioni comunicanti frale cellule interne.
Iniziano a formarsi piccoli spazi tra cellule della ICM
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Compaction and the formation of the mouse blastocyst.
(A,B) 8-cell embryo (C) 16-cell morula; (D) 32-cell blastocyst
MORULA: embrione di 16 blastomeri formato da un piccolo
gruppo di cellule compatte interne circondate da cellule
esterne
Morula
St. 8 blastomeri compatti
Blastocisti
Le cellule che per divisione discendono da quelle esterne
diventano le cellule del trofoblasto o trofoectoderma.
Le cellule interne + quelle di derivazione trofoblastica,
nel passaggio da st 16 a st 32, formano la Massa
Cellulare Interna (ICM) o nodo embrionale.
STADI DI SVILUPPO PRECOCE NEL TOPO
FORMAZIONE DELLA BLASTOCISTI
BLASTOCISTI
Caratterizzata da:
Trofoblasto - ICM - lecitocele primario
Pompa Na+/K+ ATPasi
Trofoblasto
Massa cellulare interna
Lecitocele primario (blastocele) si forma per cavitazione:
cellule del trofoblasto secernono fluidi all’interno della morula
formando la cavità della blastocisti.
Membrana delle cellule del
trofoblasto esprime pompe del
sodio che pompano e
accumulano ioni Na+ nella cavità
centrale che per osmosi
richiamano H2O.
La massa cellulare interna (ICM) è situata su
un lato dell’anello trofoblastico formando così
la blastocisti
• Trofoblasto non forma l’embrione ma il tessuto del corion.
• Corion è la parte embrionale della placenta.
Funzione del Corion:
fornisce al feto O2 e nutrimento
secerne ormoni regolatori della risposta immunitaria che permettono
annidamento del feto e impediscono il suo rigetto.
ICM formerà l’embrione e i suoi annessi embrionali: sacco vitellino, allantoide e
amnios.
Trofoblasto
Massa cellulare interna
Allo st. di 64 blastomeri, le cellule di ICM e trofoblasto sono distinte ed esprimono
geni differenti
I° evento di differenziamento nello sviluppo dei mammiferi
necessario per garantire l’annidamento della blastocisti
✴ ICM mantiene espressione di Oct4, Sox2 e Nanog fattori di trascrizione
associati alla pluripotenza
✴ Solo cellule del trofoblasto esprimono fattore di trascrizione Cdx2, che blocca
espressione di Oct4 e Nanog e attiva le proteine caratteristiche del trofoblasto.
✴ICM sostiene trofoblasto secernendo proteine (es. FGF4) che inducono la
divisione delle cellule trofoblasto
Prima che si formi la blastocisti, tutti i blastomeri esprimono Oct4 e Cdx2 (possono diventare si
ICM che trofoblasto).
Con il passaggio a blastocisti, Oct4 e Cdx2 reprimono reciprocamente la loro espressione e
inducono il differenziamento in trofoblasto o ICM
Trofoblasto o ICM?
Le prime importanti decisioni della nostra vita
I decisione:
Oct4 e Cdx2 si reprimono a
vicenda - alcune cellule indotte
a diventare trofoblasto, altre
ICM
II decisione:
Cellule dell’ICM possono
esprimere Nanog (mantengono
pluripotenza) o Gata6
(originando endoderma
primitivo)
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Movie – human segmentation
ESTRUSIONE DALLA ZONA PELLUCIDA
Dopo la fecondazione la membrana
pellucida (MP) è ancora presente
MP impedisce adesione della blastocisti
mentre si sposta nella tuba ovarica
Raggiunto l’utero la blastocisti si libera
della MP
Le cellule trofoblastiche rilasciano
stripsina che lisa la matrice fibrillare di
MP permettendo liberazione di
blastocisti
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St
IMPIANTO DELLA BLASTOCISTI
Tappe della segmentazione fino all’impianto della blastocisti nell’uomo
L’endometrio è formato da:
• epitelio cilindrico semplice da cui si originano lunghe ghiandole tubulari
• connettivo sottostante caratterizzato da arterie spirali (con andamento
tortuoso)
L’endometrio viene distinto in:
• strato basale: rigenera lo strato sovrastante
• strato funzionale: superficiale che degenera e si stacca
ENDOMETRIO
STRATO BASALE
ghiandole arterie
STRATO FUNZIONALE
epitelio
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Mucosa in fase follicolinica
(o estrogenica)Mucosa in fase progestinica
(trasformazione in decidua)
Istologia di
endometrio di
donna
Quando la blastocisti arriva nell’utero, l’endometrio si trova nella fase progestinica
DONNA: la blastocisti
rimane libera nella cavità
dell’utero 2 giorni (4°-5°
giorno p.f.)
INTERAZIONE ENDOMETRIO - BLASTOCISTI
E’ formata da 120 cellule
(40 ICM e 80 trofoblasto) e
per accumulo di liquido ha
un diametro di ca 300 μm
21L’attacco della blastocisti all’endometrio avviene in genere al sesto giorno, e viene stabilizzato
dall’attorcigliamento dei microvilli delle cellule che vengono a contatto.
Lisi delle cellule dell’epitelio endometrale
Blastocisti viene “catturata” dall’endometrio
ENDOMETRIO CELLULE TROFOBLASTO
collagene
laminina
fibronectina
acido ialuronico
recettori per eparansolfato
Matrice extracellulare
Presentano INTEGRINE per legarsi
a collagene, fibronectina e laminina
dell’endometrio. Sintetizza eparan
solfato
Collagenasi
Stromalisina
Attivatore del plasminogeno
secerne
Digestione della matrice
extracellulare del tessuto uterino
IMPIANTO DELLA BLASTOCISTI
Fase iniziale dell’impianto della blastocisti nel macaco
ADESIONE DELLA BLASTOCISTI
DONNA: L’adesione (6°giorno) orienta la
blastocisti disponendo ICM verso l’endometrio.
In caso contrario (ab-embrionale), l’ICM è in
grado di migrare ristabilendo la giusta polarità
Reazione deciduale: Annidamento avviene 7°-8° giorno.
1) Garantisce la formazione di un microambiente nutritivo prima che si formi la
placenta
2) Blocca l’azione di erosione del sinciziotrofoblasto
L’adesione è mediata dalla
selettina e rafforzata dall’
integrina
MAMMIFERI: ADATTAMENTI PER LO SVILUPPO INTERNO
L’EMBRIONE DI MAMMIFERO RICEVE NUTRIMENTO DALLA MADRE
Compare l’utero Sviluppo di un organo
fetale capace di assumere
le sostanze nutritive dalla
madre
CORION (formato dalle cellule del
trofoblasto e cellule mesodermiche
derivate da ICM) E’ LA PARTE
FETALE DELLA PLACENTA
induce
Forma la DECIDUA: la
parte materna della
placenta
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L’impianto della blastocisti comincia in media al settimo giorno
di sviluppo, quando le cellule del trofoblasto che sono entrate
in contatto con l’epitelio dell’endometrio si differenziano
in sinciziotrofoblasto.
Alla fine della 1a settimana
si sono differenziate 4
popolazioni cellulari
- sinciziotrofoblasto
- citotrofoblasto
- nodo embrionale
- ipoblasto (primo
componente del futuro disco
embrionale)
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Impianti ectopici
Se la blastocisti si annida nella parte bassa dell’utero - placenta previa (chiude orifizio utero e
produce emorragie nelle ultime fasi della gravidanza)
Impianti al di fuori dell’utero
(o extrauterini o ectopici)
Impianto nell’ovario è raro, ma può produrre teratocarcinomi
Cellule staminali proliferative
(carcinoma embrionale)
Tessuti differenziati
(teratomi)