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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)