L’ORIGINE DEI TESSUTI

Tutte le cellule dell’organismo derivano dallo zigote

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• Embrioni di topo a diversi stadi di sviluppo:• A, stadio a 2 pronuclei; E, stadio a circa 16 cellule• B, stadio a 2 blastomeri; F, stadio di blastocisti iniziale;• C, stadio a 4 blastomeri; G, blastocisti espansa con zona pellucida• D, stadio a 8 blastomeri; H, blastocisti dopo la schiusa.

Dalla fecondazione (A) alla formazione dell’ectoderma embrionale (G-4) (prima settimana di sviluppo)

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Formazione dell’endoderma (H-2) e del mesoderma (I-3 e J-3)

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SVILUPPO E DIFFERENZIAMENTO243 = 8.796.093.022.208

numero delle cellule risultantinumero mitosi

Il corpo umano adulto è formato dacirca 10.000 mld di cellule, per cui

basterebbero 43 o 44 divisionicellulari dell’uovo fecondato per

formare un essere umano.In realtà le cellule che si formano

durante lo sviluppo sono diverse traloro e dall’uovo da cui derivano

(differenziamento)

DIFFERENZIAMENTOTutte le cellule di un organismo derivano dallo stesso uovo fecondato per cui tutte, eccezioni a parte, devono necessariamente contenere la stessa informazione genetica.

Tuttavia, le cellule spesso differiscono tanto sia per strutturasia per funzione che è difficile concepire come esse possano contenere la stessa informazione genetica.

DIFFERENZIAMENTOIn realtà le cellule si differenziano le une dalle altre perché

attivano e disattivano selettivamente geni diversi in una sequenza programmata.

Tali modificazioni delle caratteristiche delle cellule, così finemente orchestrate, sono spesso irreversibili.

DIFFERENZIAMENTO

BIOTECNO_UNIPGSi attua già durante lo sviluppo

embrionale con la formazione deifoglietti embrionali.

Da essi deriveranno tutte le cellule dell’organismo.

Gastrulazione nell’Anfiosso

La clonazione dimostra che il nucleonon è il solo elemento responsabile del differenziamento e che i fenomeniregolatori dell’attività genica sonoreversibili. Perciò, va sottolineatal’importanza dei segnali citoplasmatici. BIOTECNO_UNIPG

ISTODIFFERENZIAMENTO

E’ la progressiva organizzazionedelle varie popolazioni cellulari in

tessuti diversi.Una o più popolazioni cellularicon forme e funzioni anchediverse tra loro si associano a formare un tessuto.

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T. epiteliali, connettivali, muscolari, nervosi: sono formatidalla associazione tra le diverse popolazioni cellulari (circa 500) presenti nell’organismo umano. Più tessuti formano gliorgani che si associano in sistemi e apparati correlati per svolgere le funzioni vitali dell’ organismo.

LE POPOLAZIONI CELLULARI

3) cellule labili (rinnovabili): sidividono continuamente. Es.: c. del sangue, c. dell’epidermide.

1) cellule perenni: non si dividono neltessuto ormai sviluppato. Es.: c. nervose, c. cardiache, ovociti.

2) cellule stabili: normalmente non sidividono, ma possono farlo in seguito a stimoli particolari. Es.: c. epatiche, fibroblasti, condrobl, osteobl., c. musc. lisce, ecc.

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MANTENIMENTO DELLO STATO DIFFERENZIATO

Il differenziamento non è un fenomenoesclusivo della vita embrionale. Ad esempio, i

tessuti soggetti a rinnovamento (sangue, connettivi, epiteli), hanno una riserva di cellule

dette staminali (stem cells) poco differenziateche, proliferando, assicurano un apporto

continuo di cellule a tali tessuti.

LE CELLULE STAMINALI

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1. Cosa sono le cellule staminali ?Sono cellule “bambine” non ancora differenziate, cioè che non hanno ancora assunto una funzione specifica e che si trovano nell’organismo adulto (nel sangue, nel midollo

osseo, nella pelle, ecc.), nel feto, nell’embrione, nel cordone ombelicale. La loro caratteristica è quella di essere in grado

di autorinnovarsi e di dare origine a cellule in grado di differenziare.

LE CELLULE STAMINALI

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2. Perché sono studiate con tanto interesse?Per la possibilità di ricavarne tessuti, parti di organo o addirittura organi interi da utilizzare come “pezzi

di ricambio” per curare malattie degenerative o lesioni, anche se per ottenere ciò bisogna passare

attraverso processi molto complessi.

LE CELLULE STAMINALI

Cellula staminale: Cellula capace di autorinnovarsi (self-renewal) e di dare origine a tutte le popolazioni cellulari di uno o più tessuti. Se stimolata, può riprodursi in maniera accelerata e ricostituire il tessuto o i tessuti per cui è predisposta.

Normalmente, da cellule staminali nascono sia nuove cellule staminali, sia cellule capaci di dividersi rapidamente, ma probabilmente solo un numero finito di volte, che cominciano anche il processo di differenziamento: queste ultime costituiscono il cosiddetto compartimento di espansione del tessuto.Le cellule staminali hanno differenti potenzialità e pertanto si distinguono:Cellule staminali totipotenticellule staminali multipotenticellule staminali pluripotenti

LE CELLULE STAMINALI

Cellula staminale totipotente: Cellula capace di dare origine a tutte le popolazioni cellulari dell'organismo.

Tali sono le cellule all'interno della morula o della blastocisti, cioè di stadi precoci dello sviluppo

embrionale (prima settimana di sviluppo nell'uomo).

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LE CELLULE STAMINALINelle successive fasi del loro sviluppo le cellule totipotenti perdono in parte

questa capacità e diventano cellule multipotenti ognuna delle quali può ancora evolvere verso molti tipi di cellule ma non verso tutti i tipi. Le cellule

multipotenti formano tre strati o foglietti embrionali che sono denominati ectoderma, mesoderma ed endoderma.

Dall'ectoderma avrà origine l’epidermide con i capelli, i peli, le ghiandole sebacee e le ghiandole sudoripare, e inoltre formerà il sistema nervoso con il

cervello e il midollo spinale. Dal mesoderma si svilupperanno il tessuto sottocutaneo, i muscoli, lo scheletro, i vasi sanguigni, i dotti linfatici, i reni, le ghiandole sessuali, il tessuto connettivo e i globuli rossi. L’endoderma formerà

l’intestino, i polmoni e il sistema urinario.

Proseguendo lo sviluppo, le cellule multipotenti diventano cellule staminali pluripotenti capaci di dare origine a più popolazioni cellulari, in generale a tutte quelle di un tessuto (ad esempio, tutte quelle del midollo osseo o tutte

quelle dell'epitelio della mucosa intestinale, sia nelle ghiandole sia sulla superficie).

LE CELLULE STAMINALI

Cellule totipotentiCellule multi- pluri- ed unipotenti

Cellule pluripotenti

Cellule pluripotenti

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Tratto da Le Scienze, 2004

LE CELLULE STAMINALI

Potenza prospettica di una cellula staminale: è l’insieme delle capacità di sviluppo che una cellula staminale possiede. Di regola, ad esempio, una cellula staminale del sangue potrà

dare origine a cellule sanguigne, ma non a cellule del rivestimento intestinale o del sistema nervoso o dei muscoli, e

reciprocamente una cellula staminale di questi tessuti potràdare origine a cellule del medesimo tessuto, ma non di altri.

Peraltro, recenti dati sperimentali suggeriscono che sia possibile una variazione della programmazione delle cellule staminali, tale

che quelle provenienti da un certo tessuto possano - sotto opportuni stimoli ancora da definire con precisione - dare origine

a cellule di un altro tessuto.