Embriologia

Embrione

Embrione

Stadio precoce dello sviluppo di un organismo pluricellulare, compreso tra il momento della formazione dello zigote, ossia della sua prima cellula, e la conclusione del processo di organogenesi, con cui si formano gli abbozzi di tutte le strutture anatomiche.

Nelle prime fasi dello sviluppo embrionale, lo zigote, derivante dalla fecondazione di una cellula uovo da parte di uno spermatozoo, si divide per mitosi, in modo da formare una masserella di cellule (morula): tale processo è detto segmentazione, e non comporta un aumento dimensionale dell'uovo. Di conseguenza, a ogni divisione si formano cellule geneticamente identiche ma sempre più piccole. Nell'uomo, tale divisione avviene a partire dal terzo giorno e si verifica al ritmo di due volte al giorno. Nel contempo, la morula migra attraverso le tube di Falloppio, e verso il quarto giorno entra nella cavità uterina.
Quando l'embrione ha cinque giorni di vita si trova già nell'utero e passa dallo stadio di morula a quello di blastula, ovvero assume l'aspetto di una sfera cava detta blastula; la cavità prende il nome di blastocisti. Dopo uno o due giorni, la blastula si insedia nello strato più interno della parete uterina, l'endometrio (annidamento). La mucosa uterina risulta in questa fase ispessita e riccamente vascolarizzata, in modo da nutrire l'embrione prima che si formi la placenta. Tale trasformazione dell'utero avviene grazie all'azione dell'ormone progesterone, la cui produzione aumenta quando avviene il concepimento.

Nei primi stadi dello sviluppo ricci di mare, rane, esseri umani e molti altri animali hanno un aspetto simile. Nelle fasi iniziali, si verifica la segmentazione, mediante la quale una cellula uovo fecondata si divide, producendo cellule sempre più piccole e con lo stesso genoma (1a, 2a, 3a). Quindi, si forma una sfera di cellule detta morula (1b, 2b, 3b), che ingrandendosi diventa cava al centro e piena d'acqua e si trasforma in blastula (1c, 2c, 3c). Alcune cellule di questa si spostano in zone diverse: l'embrione passa allo stadio di gastrula, formata da tre strati di cellule (1d, 2d, 3d). Lo strato esterno, detto ectoderma (in grigio), forma il rivestimento superficiale e l’apparato escretore di tutti gli animali, e nella rana, nell'essere umano e in altri animali evoluti dà origine anche al sistema nervoso. Lo strato più interno, detto endoderma (in giallo), forma in tutti gli animali l'apparato digerente, e in quelli più evoluti anche altri organi tra cui il pancreas, il fegato e i polmoni. Dal mesoderma, che si forma tra ectoderma ed endoderma, derivano muscoli, scheletro, sistema circolatorio e tessuti connettivi (1e, 2e, 3e). Dimensioni e tempi di sviluppo variano molto a seconda della specie. La larva del riccio di mare, per esempio, si forma in 12-76 ore e misura da 0,1 a 0,3 millimetri, mentre all'embrione umano occorrono otto settimane per essere completare la fase di organogenesi: al termine di questa, esso misura circa 30 millimetri.

Placenta

Organo caratteristico dei mammiferi, che si sviluppa nelle femmine nel corso della gravidanza e ha funzione di mediazione degli scambi nutritivi, respiratori ed escretori tra la madre e il feto. Il prelievo e l’esame di campioni di alcuni elementi della placenta, i villi, costituisce un importante test diagnostico, detto esame dei villi coriali, che permette di evidenziare tempestivamente eventuali anomalie del feto.
La placenta è un organo vascolare, responsabile della respirazione e dell’escrezione del feto. Attraverso i vasi del cordone ombelicale il sangue fetale arriva alla placenta, dove reti digitiformi di capillari sono circondate da lacune di sangue materno. L’anidride carbonica e altri prodotti di scarto passano per diffusione dal feto alla madre, mentre l’ossigeno e le sostanze nutritive fluiscono nel verso opposto. Nonostante questi scambi, il sangue materno e quello fetale non si mescolano.

Ciascun organismo è costituito da numerose parti distinte e disposte secondo un preciso ordinamento anatomico. Ogni parte è formata da diversi tipi di cellule, tessuti e organi. Quando la prima cellula di un organismo pluricellulare comincia a dividersi per mitosi, essa origina una masserella di cellule (morula) tutte geneticamente identiche, ovvero dotate dello stesso patrimonio di geni. Tali cellule sono dette cellule staminali o totipotenti, poiché sono teoricamente in grado di trasformarsi in un qualsiasi tipo cellulare dell’organismo adulto. Si osserva però che, dopo un certo lasso di tempo, nelle diverse parti della morula le cellule iniziano a specializzarsi, cioè ad avviare il processo di differenziamento. Sembra che tale fenomeno sia regolato da uno specifico gruppo di geni, detti geni omeotici. Questi presiedono alla sintesi di particolari proteine, che hanno evidentemente un effetto di controllo sull’attività delle altre cellule, e ne determinano la specializzazione in un senso piuttosto che in un altro.

L'induzione è un fenomeno dello sviluppo embrionale, per cui un gruppo di cellule controlla lo sviluppo di un altro gruppo, mediante l'emissione di un segnale chimico, o fattore di induzione. Nelle cellule bersaglio esposte all'azione di uno specifico fattore di induzione, presente a una concentrazione superiore a una determinata soglia critica, si attiva una serie di geni, diversa da quella attivata nelle cellule esposte a una concentrazione minore dello stesso fattore o a un fattore diverso. Così, a causa dell'attivazione genica differenziata, le cellule bersaglio esposte alla concentrazione maggiore si sviluppano in un tipo cellulare diverso da tutti gli altri. L'induzione contribuisce, quindi, al differenziamento spaziale dell'embrione, indirizzando lo sviluppo delle cellule embrionali indifferenziate verso una specifica struttura.
Recenti progressi nell'identificazione dei fattori responsabili dell'induzione hanno dimostrato che alcuni di essi sono proteine dalla struttura chimica simile a quella dei fattori di crescita. I fattori di crescita agiscono legando specifici recettori presenti sulla membrana cellulare. I recettori di superficie attivati danno, a loro volta, il via a una serie di reazioni intracellulari, che alla fine portano all'attivazione o alla repressione di geni specifici e, quindi, alla sintesi di fattori proteici responsabili dell'azione del fattore di crescita. Vista la somiglianza con i fattori di crescita, è probabile che alcuni fattori di induzione producano le alterazioni morfologiche caratteristiche dello sviluppo dell'embrione, secondo un meccanismo simile a quello descritto.

 

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