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IL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO E I DERIVATI DELLE CRESTE NEURALI

• Neuroni e cellule gliali del sistema nervoso sensoriale,

simpatico e parasimpatico

• cellule della porzione midollare della ghiandola

surrenale (producono adrenalina)

• cellule pigmentate dell’epidermide (melanociti)

• scheletro e tessuto connettivo del capo

La cresta neurale è una struttura transitoria fatta di cellule

multipotenti che vanno incontro a delaminazione per

transizione epitelio-mesenchimale e che migrano in molti

distretti corporei originando tanti tessuti differenti

CELLULE DELLA CRESTA NEURALE

Le cellule della cresta neurale hanno la potenzialità di migrare e di originare un numero

elevato di tipi cellulari differenziati

Derivato Tipo cellulare e struttura derivata

Sistema nervoso periferico

(PNS)

Derivata endocrini e

paraendocrini

Cellule pigmentate

Tessuto cartilagineo e osseo

della faccia

Tessuto connettivo

•Neuroni dei gangli sensitivi, simpatici e parasimpatici e plessi

•Cellule della nevroglia

•Cellule di Schwann

•Midollare surrene

•Cellule secernenti calcitonina

•Cellule di tipo 1 del corpo carotideo

•Cellule pigmentate dell’epidermide

•Cartilagine e osso della faccia e parte anteriore cranio

Endotelio e stroma della cornea. Papille dentarie

Derma, muscolo liscio e t. adiposo di cute del capo e collo

T. Connettivo delle gh. salivari e lacrimali, timo, tiroide e ipofisi

t. Connettivo e muscolo liscio di arterie originate dall’arco aortico

Il loro destino dipende principalmente dal luogo in cui migrano

REGIONALIZZAZIONE DELLA CRESTA NEURALE

Le cellule della cresta neurale possono essere

suddivise in 4 principali territori che danno origine

a strutture diverse con funzioni caratteristiche:

CRESTA NEURALE CEFALICA

CRESTA NEURALE DEL TRONCO

CRESTA NEURALE VAGALE E SACRALE

CRESTA NEURALE CARDIACA

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Abbiamo già visto…

gruppi di cellule provenienti dalla cresta neurale che si

organizzano in masserelle metameriche di tessuto

nervoso ai lati del midollo spinale - in connessione con

metameria somitica.

Gangli spinali

cell si differenziano in neuroni

bipolari sensitivi il cui assone

penetra nelle lamine alari del m.s.

Altri gruppi di cellule si organizzano ancora più

lateralmente al m.s. formando gangli motori i cui

assoni sono diretti solo a organi con muscolatura liscia

involontaria. Fanno parte quindi del sistema nervoso

autonomo

Gangli motori viscerali

Gangli distribuiti nella regione

toracolombare, vicini al m.s.,

costituiscono il SN simpatico

(> neuroni secernono adrenalina)

Gangli molto lontani dal m.s., a volte

addirittura all’interno dell’organo

bersaglio, con fibre pregangliari che

provengono da regione sacrale e da

nuclei di alcuni nervi cranici,

costituiscono il SN parasimpatico (>

neuroni secernono Ach)

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CRESTA NEURALE CEFALICA

Cellule migrano in direzione dorso-laterale formando il mesenchima cranio-facciale.

Formano cartilagine, osso, neuroni dei nervi cranici, glia e tessuti connettivi della faccia

Migrazione verso gli archi branchiali e nel

processo frontonasale

La migrazione continua della cresta neurale

cefalica produce il volto umano

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Strutture scheletriche facciali formate da cellule mesenchimali della cresta cefalica

- NCC da mesencefalo e

rombomeri 1,2 migrano nel I e

II arco branchiale, originando

ossa della masticazione,

incudine e martello (orecchio

medio), ma anche processo

fronto-nasale

- NCC da rombomero 4 migrano

nel II arco branchiale e

formano cartilagine ioidea e

staffa

- NCC dei rombomeri 6-8

migrano nel III e IV arco(e

tasca) branchiale, formando

cartilagini e timo, tiroide e

paratiroidi. Raggiungono

anche regione cardiaca

CRESTA NEURALE CARDIACA

Attraverso archi faringei 3,4,6, cellule migrano nel tronco arterioso, originando il setto

(suddivisione arteria polmonare e aorta)

Pax3 (marcatore

cresta neurale

cardiaca)

Cellule di cresta neurale cardiaca di

quaglia trapiantate in embrione di pollo

Specificazione delle cellule della cresta neurale

Mayor & Theveneau, 2013

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Lo sviluppo dell’occhio

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Principali organi sensoriali derivano da interazioni del tubo neurale con ispessimenti

dell’ectoderma - PLACODI SENSORIALI CEFALICI

Placodi olfattivi

Placodi otici

Placodi ottici

Placodi olfattivi e otici formano epiteli sensoriali e neuroni

Placodi ottici formano il cristallino (no neuroni)

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Retinal development. The three major

developmental processes in Xenopus ocular

development are shown. A: Eye-field

formation and its separation into two optic

primordia. B: Optic vesicle formation and

ocular specification. C: Cell-fate

determination and cell-cycle regulation in

retinal histogenesis.

Principali processi di sviluppo

dell’occhio

a - formazione del campo

dell’occhio e sua separazione

b- formazione della vescicola

ottica e specificazione dei

primordi ottici

c- proliferazione e destino

cellulare dei neuroblasti

Induzione delle strutture dell’occhio(classico esempio di induzioni reciproche)

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Formazione campo dell’occhio

inizia con specificazione del

tubo neurale

Pax6 gene principale coinvolto

Proteina Sonic hedgehog (Shh),

secreta dalla placca precordale,

inibisce Pax6 nella regione

centrale, determinando la

divisione del campo oculare

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Ciclopia

Se segnale Shh viene inibito, campo ottico unico mediano non si divide, formazione di un

unico occhio al centro della faccia

Es. La jervina (alcaloide steroideo contenuto in piante del genere Veratrum), come la ciclopamina, ha un

effetto teratogeno dose-dipendente che blocca la via di segnalazione Shh provocando ciclopia e

oloprosencefalia

BMJ Case Report 2014

Cyclopia (also cyclocephaly or synophthalmia) is a rare form of holoprosencephaly and is a congenital

disorder (birth defect) characterised by the failure of the embryonic prosencephalon to properly divide the

orbits of the eye into two cavities. It is the severest facial expression of the holoprosencephaly syndrome.1

Its incidence is 1 in 100 000 in newborns.2 Typically, the nose is either missing or replaced with a non-

functioning nose in the form of a proboscis. Such a proboscis generally appears above the central eye, or on

the back, and is characteristic of a form of cyclopia called rhinencephaly or rhinocephaly.3 Most such

embryos are either naturally aborted or are stillborn on delivery. Some cases of cyclopia have been

associated with a rare chromosomal condition called ‘Patau Syndrome’ (trisomy 13).4 SHH (Sonic

Hedgehog Gene Regulator) is involved in the separation of the single eye field into two bilateral fields.

Although not proven, it is thought that SHH emitted from the prechordal plate suppresses Pax6 which

causes the eye field to divide into two. If the SHH gene is mutated, the result is cyclopia, a single eye in the

centre of the face

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Vescicola ottica si forma da evaginazione del diencefalo

Nel punto d’incontro con

ectoderma cefalico, vescicola

ottica induce formazione del

placode ottico (o del cristallino)

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Vescicola ottica si invagina formando il

calice ottico

Ectoderma del placode ottico si

invagina a sua volta formando

l’abbozzo del cristallino

Strato esterno del calice ottico si

differenzierà nello strato pigmentato

della retina (tapetum nigrum)

Strato interno del calice ottico si

differenzierà nello strato nervoso della

retina (neuroretina)

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La vescicola del cristallino

(lentogena) si separa

dall’ectoderma soprastante che

costituisce la cornea prospettica

Il cristallino in questo momento è

costituito da un epitelio cubico

interiormente e da cellule

allungate che formano fibre

posteriormente

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Le cellule della parete posterioredel cristallino si differenziano infibre primarie e formano ilnucleo centrale del cristallino. Lecellule della parete anterioremantengono la capacità diproliferare e danno origine allefibre secondarie che vengonodepositate attorno al nucleocentrale.

Il citoplasma delle cellule checompongono il cristallino sidiafanizza per la sintesi dicristalline (soprattutto alfa, beta egamma)

Cellule espellono nucleo e altri organelli,rimane soluzione molto concentrata diproteine amorfe molto simile al vetro(cristalline non formano cristalli per nondiffondere luce o opacizzare cristallino)

Il differenziamento del cristallino

La cristallina alfa funge da chaperon eliminando proteine danneggiate. Con l’età possono però accumularsi

proteine ossidate o frammentate che danno luogo ad aggregati opachi - cataratta

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Development of the human retina. Retinal neurons sort out into functional layers during development. (A, B) Initial separation of neuroblasts

within the retina. (C) The three layers of neurons in the adult retina and the synaptic layers between them. (D) A functional depiction of the major

neuronal pathway in the retina. Light traverses the layers until it is received by the photoreceptors. The axons of the photoreceptors synapse with

bipolar neurons, which transmit electrical signals to the ganglion cells. The axons of the ganglion cells join to form the optic nerve, which enters

the brain.

Il differenziamento della retina

Come nelle cortecce del SNC, neuroretina si sviluppa organizzando

strati di tipi diversi di neuroni

Fotorecettori (bastoncelli e coni)

Interneuroni bipolari

Cellule ganglionari

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Mammalian retina as drawn and labeled by Santiago Ramon y Cajal

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Retina

Tapetum nigrum

Cristallino

Cornea

Nervo ottico

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Fasi terminali dello sviluppo dell’occhio

Cellule mesenchimali provenienti dalla cresta neurale si

addensano nello spazio tra cristallino e epitelio

superficiale. Queste cellule formano giunzioni strette, si

disidratano e diafanizzano

CorneaIride

I margini della coppa ottica si differenziano

in un anello di tessuto muscolare liscio

Tessuto secernente tra neuroretina e iride produce umore

acqueo che riempie camera anteriore (nutrimento del cristallino e

corretta curvatura della cornea)

Corpo ciliare

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Coppa ottica si sviluppa immersa

nel mesenchima che condensa in 2

strati concentrici:

Coroide (più interna, molto

vascolarizzata)

(guaina fibrosa esterna del

globo oculare su cui prendono

inserzione muscoli estrinseci

dell’occhio)

Corpo (umor) vitreo

Palpebre e ghiandole lacrimali (tipiche dei tetrapodi)

Palpebre sono pieghe cutanee rivestite esternamente da epitelio ectodermico,

epitelio interno è in continuità con superficie corneale = epitelio congiuntivale.

Da esso, derivano ghiandole lacrimali

L’EPIDERMIDE E L’ORIGINE DELLE STRUTTURE CUTANEE

L’APPARATO

TEGUMENTARIO è formato da:

• CUTE (o PELLE)

• ANNESSI CUTANEI (nei

mammiferi: ghiandole, peli, unghie,

denti)

pelo

follicolo

pilifero

ghiandola

sudoripara

apocrina

ghiandola

sudoripara

eccrina

ghiandola

sebacea

La pelle è costituita da 2 strutture

embriologicamente diverse:

epidermide (deriva dall’ectoderma)

derma (deriva da mesenchima che

proviene da somatopleura e

dermatomo)

Anche annessi cutanei hanno origine

embrionale mista (ectoderma e

mesenchima)

strato

germinativo

strato

spinoso

strato dei

granuli

strato corneo

EPIDERMIDE = EPITELIO PLURISTRATIFICATO CHERATINIZZATO (O NO)

ORIGINE E SVILUPPO DELL’EPIDERMIDE

Le cellule che rivestono

l’embrione formano

l’epidermide presuntiva, un

tessuto che inizialmente è

monostratificato e che

diventerà bistratificato

PERIDERMA, strato esterno

transitorio che si sfalda dopo

differenziamento dello strato

interno a formare vera e

propria EPIDERMIDE

ORIGINE DELLE CELLULE DELL’EPIDERMIDE (1)

Strato basale è formato da epitelio

germinativo da cui originano tutte le cellule

dell’epidermide

Queste cellule si dividono originando uno

strato esterno detto strato spinoso

Le cellule dello strato malpighiano

originano lo strato granuloso

Le cellule dello strato granuloso non si

dividono più e differenziandosi diventando

cheratinociti

Lo spessore dello strato corneo varia da sede a sede (spessore 10-30 celule)

I cheratinociti accumulano sempre più

cheratina e formano lo strato corneo

Nello strato malpighiano si trovano i

melanociti, cellule della cresta neurale

che trasferiscono i melanosomi ai

cheratinociti

EPIDERMIDE

STRATO BASALE: strato germinativo

MELANOCITI : producono la melanina

• cellule dendritiche (di Langerhans) origine ectodermica interposti allo strato

basale

• presenti con un rapporto di 1:4 - 1:10 rispetto ai cheratinociti• La melanina viene prodotta nei melanosomi a partire dall’aminoacido tirosina

• i melanosomi si trasformano in granuli di pigmento

• I granuli di pigmento dai prolungamenti dei melanociti vengono fagocitati dai

cheratinociti

La produzione è influenzata da fattori ormonali, nutrizionali e radiazioni UV

MELANOCITA

CHERATINOCITA

STRATO SPINOSO

• più file di cheratinociti con forma

poligonale provviste di

prolungamenti (spine) che mettono

in comunicazione le cellule tra di loro

CHERATINOCITA

EPIDERMIDE

EPIDERMIDE

STRATO GRANULOSO

• 2-3 file di cheratinociti, con forma

allungata ricchi di cheratina

CHERATINOCITA

STRATO GRANULOSO

STRATO CORNEO

• cellule morte (ANUCLEATE) e

disidratate

• disposte in più strati

• regolano il passaggio

intraepiteliale dell’H2O

ANNESSI CUTANEIEpidermide e derma interagiscono in siti specifici per originare le ghiandole

sudoripare e gli annessi cutanei (peli, squame e penne)

Mammiferi: l’abbozzo del follicolo pilifero o gemma del pelo ha origine da una

aggregazione di cellule dello strato basale dell’epidermide diretta dai fibroblasti

Le cellule basali dell’epidermide si allungano, si

dividono e si affondano nel derma

I fibroblasti rispondono formando un piccolo nodo

(papilla del derma) sotto la gemma del pelo

Papilla del derma spinge verso l’alto le cellule

staminali basali e ne accelera la divisione

Cellule basali rispondono producendo cellule post-

mitotiche che si differenziano nel fusto cheratinizzato

del pelo

I melanoblasti presenti tra le cellule basali

dell’epidermide penetrate nel derma si differenziano in

melanociti e trasferiscono il pigmento nel fusto del

pelo

Gemma

del pelo

Segnale Wnt fondamentale nella formazione del placode del pelo

Sul lato della gemma del pelo compaiono 2 rigonfiamenti che

contengono:

1) Il più profondo cellule staminali per rigenerare il fusto del

pelo quando cade e melanoblasti per la produzione del

pigmento

I primi peli dell’embrione umano sono quelli sottili e fitti della

lanugine, che cadono prima della nascita e vengono sostituiti

da quelli corti e morbidi della peluria

La peluria rimane nelle regioni del corpo considerate prive di peli

(fronte, palpebre); nelle altre regioni compariranno i peli terminali

Es. nelle ascelle si trovano follicoli che producono peluria fino

all’adolescenza, poi produrranno peli terminali

2) Cellule che formano le ghiandole sebacee che producono il

sebo

Il sebo si mescola alle cellule che si sfaldano dal periderma

formando una sostanza caseosa che ricopre il feto alla

nascita

La formazione dei follicoli piliferi richiede interazioni induttive

reciproche tra cellule del derma ed ectoderma

Questa induzione è avviata da un segnale che origina dalle cellule del

derma che istruisce le cellule dell’ectoderma a ispessirsi, aggregarsi

e formare un placode

Il placode istruisce le cellule del derma ad addensarsi

Questo addensamento cellulare induce l’epidermide a formare il

fusto del pelo

……….riassumendo

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Ghiandole sebacee

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Ghiandole sudoripare

Compaiono come ispessimenti dello strato germinativo dell’epidermide

Proliferano nel derma formando cordoni che all’estremità inferiore iniziano ad attorcigliarsi

Cellule centrali degenerano dando origine al lume; cellule periferiche si differenziano in

secernenti e mioepiteliali

Si suddividono in merocrine (o eccrine) e apocrine

Sudoripare apocrine degenerano e alla fine della vita fetale sono presenti solo a livello di

ascelle, aree genitali e capezzoli. Diventano attive solo alla pubertà

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Ghiandole mammarie

Organi a secrezione apocrina che

derivano da modificazioni di

ghiandole sudoripare

Nell’uomo alla V settimana

compaiono ispessimenti ectodermici

dalle ascelle all’inguine (linee del

latte o creste mammarie)

Dopo pochi gg le creste regrediscono,

tranne che in alcune regioni dove

formano abbozzi primari delle gh.

mammarie (ectoderma prolifera nel

mesenchima)

… succesisvamente si ramificano

formando abbozzi secondari(proliferazione dal 3° mese e per tutto vita

fetale)

Si scavano dotti lattiferi che

confluiscono nella fossetta del

capezzolo

Fino alla pubertà, sviluppo uguale in maschi e femmine. Testosterone induce riassorbimento dei dotti lattiferi. Estrogeni ind