SVILUPPO DEGLI ANFIBI

SVILUPPO DEGLI ANFIBIUTILITA’ DEL MODELLO

• Vertebrati tetrapodi• Facile allevamento• Sviluppo esterno epianificabile• Uova relativamente grandi(circa 1 mm)• Sviluppo rapido (circa 18hda fecondazione aneurulazione)• Possibilità di manipolazionemicrochirurgica(rigenerazione)

ANFIBIUOVO NON FECONDATO• Dotato di pigmentazione diversa al polo animale(più scura) e al polo vegetativo (più chiara)• Radialmente simmetrico rispetto all’asseanimale/vegetativo

ANFIBIla fecondazione, ovvero…

”IL RISVEGLIO DELL’UOVO”

ANFIBIUOVO FECONDATO (sezione longitudinale)• Lo spermatozoo penetra in un punto qualsiasi del poloanimale• La fecondazione determina la rotazione del citoplasma corticale di circa 30° in direzione del punto d’ingresso dello spermatozoo

ANFIBIUOVO FECONDATO (sezione longitudinale)In seguito alla rotazione corticale si definiscela 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 citoplasmaticiIn seguito alla fecondazione negli embrioni degli anfibi, c’è un movimento del citoplasma corticale.Si osserva anche un riarrangiamento del citoplasma più interno

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

Uovo maturo Uovo fecondato

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

ANFIBISEMILUNA GRIGIA

La semiluna grigia è riconoscibile dall’esternoperché viene lasciata scoperta una porzionedi citoplasma animale interno più chiaro

ANFIBIUOVO FECONDATO (visione esterna)La rotazione corticale determina laformazione della semiluna grigia

ANFIBISEGMENTAZIONE (schema generale)

ANFIBISEGMENTAZIONE (I e II divisione)

UOVO MESOLECITICO

SEGM. OLOBLASTICA RADIALE

• I divisione meridiana(divide a metà la semilunagrigia)

• II divisione meridianaperpendicolare alla I (iniziaprima del completamentodella I divisione)

ANFIBISEGMENTAZIONE (III e IV divisione)

• III divisione equatoriale,verso il polo animale• IV divisione meridiana

ANFIBISEGMENTAZIONE (divisioni successive)

• V divisioneequatoriale, VImeridiana, ecc.• Blastulapluristratificata

ANFIBIFORMAZIONE DEL BLASTOCELE

• Inizia a formarsi fin dallostadio a due cellule, persecrezione di acqua eproteine da parte deiblastomeri• Si rende visibile nellesuccessive divisioni• E’ spostato verso il poloanimale a causa delle diversedimensioni dei blastomeri

MECCANISMI• Tight junctions• Adesione cellulare

EP-Caderina

EP-Caderina

• Si marcano le varieregioni della blastula concoloranti vitali (o conopportune molecoleconiugate ad altremolecole fluorescenti)• Si osserva la marcaturadelle cellule dopo lagastrulazione,desumendone il destinoprospettico

ANFIBIMAPPA DEI TERRITORI PRESUNTIVI

• Inizia nel futuro latodorsale, sotto l’equatore(zona marginale, alconfine tra semilunagrigia e regione vitellina)• Alcune future celluleendodermiche cambianoforma, diventando cellulea bottiglia ( faringe)• Le cellule a bottiglia siinvaginano

ANFIBICELLULE A BOTTIGLIA

MECCANISMI• Anello contrattile di actina al polo apicale• Allungamento dei microtubuli

Cellule abottiglia

Blastoporo

ANFIBIFORMAZIONE DEL BLASTOPORO

Con l’invaginazionedelle cellule abottiglia si formail blastoporo(futura aperturaanale)

ANFIBIFORMAZIONE DEL BLASTOPORO

(Xenopus)

La regione di invaginazione, situata dorsalmente alsolco, è detta labbro dorsale del blastoporo

ANFIBILABBRO DORSALE DEL BLASTOPORO

(Xenopus)

ANFIBIGASTRULAZIONE (Xenopus, II fase)

Man mano che lagastrulazione procede, lafessura blastoporale siestendeOltre al labbro dorsale(freccia rossa), siformano le labbralaterali del blastoporo(frecce verdi)

ANFIBIARCHENTERON (Xenopus)

• L’invaginazione porta alla formazione dell’archenteron• La cavità archenterica si espande progressivamente aspese del blastocele, che viene spostato ventralmente

ANFIBIGASTRULAZIONE (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

ANFIBIBLASTOPORO E TAPPO VITELLINO

ANFIBIMOVIMENTI DELLA GASTRULAZIONE

• Invaginazione diendoderma e mesoderma• Scorrimento delmesoderma lungo lasuperficie internadell’ectoderma• Epibolia dell’ectoderma

MECCANISMI

Secrezione da partedell’ectoderma di matricericca di fibronectina,riconosciuta dalle cellulemesodermiche

ANFIBIMOVIMENTI 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

ANFIBINEURULAZIONE

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

Il tubo neurale rimane in comunicazione con l’archenteron attraverso un canale neuroenterico

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.

ANFIBINEURULAZIONEMECCANISMI

• Interazione cordomesoderma-ectoderma(induzione neurale)• Gap junctions differenziali• Citoscheletro• Morte cellulare

ANFIBINEURULAZIONE

• All’inizio dellaneurulazione, ilcordomesoderma checostituisce il tettodell’archenteron, sidistacca dall’endoderma,formando la notocorda.• Il mesoderma lateraleavvolge l’endoderma alivello posteriore,procedendo vero laregione cefalica

ANFIBINEURULAZIONE

ANFIBICRESTA NEURALE

• Cefalica: cartilagine, osso, neuroni, glia, connettivodella faccia• Cardiaca: melanociti, neuroni, glia, tessuto muscolo-connettivodelle grosse arterie• Tronco: melanociti, gangli della radice dorsale, ganglisimpatici, midollare del surrene• Vagale e sacrale: gangli parasimpatici

N.B. Le cellule migrano in maniera autonoma

ANFIBIBOTTONE CAUDALE o ABBOZZO DELLA CODA

• Formazione delle trevescicole cerebrali primarie(prosencefalo, mesencefalo,rombencefalo)• Suddivisione delprosencefalo in telencefalo ediencefalo• Formazione dei placodisensoriali• Formazione dai somiti didermatomo, miotomo esclerotomo• Formazione del cuore, delblastema renale e degliabbozzi delle gonadi

ANFIBIORGANOGENESI

ANFIBISVILUPPO COMPLETO

ANFIBI: 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.

ANFIBI: 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.