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25.5:

Gastrulazione

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Biology
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Gastrulation

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– [Istruttore] Nello sviluppo umano, il processo di gastrulazione trasforma i componenti della blastocisti in tre strati germinali embrionali. Il processo inizia dopo l’impianto di blastocisti nel muro uterino. A quel punto, le cellule della massa cellulare interna si separano in un disco embrionale bilaminare che consiste nell’epiblasto, cellule che alla fine formano l’embrione reale e l’ipoblasto, il quale genera strutture extra embrionali. All’interno dell’epiblasto, la cavità amniotica si forma mentre le cellule dell’ipoblasto migrano per formare il sacco vitellino. Vicino alla linea mediana del disco embrionale, le cellule epiblastiche si condensano per creare la striscia primitiva attraverso cui le cellule migrano sotto in un processo chiamato ingressione. Si forma anche il nodo primitivo, che sarà importante per l’organizzazione del tessuto neurale. Durante l’ingressione, le cellule migratrici si infiltrano e spostano le cellule dell’ipoblasto e intanto creano l’endoderma che alla fine forma componenti del sistema respiratorio e digestivo. Il processo continua e si manifesta un secondo livello tra l’epiblasto e l’endoderma primitivo. Questo è il mesoderma, che contribuisce allo scheletro, al sistema circolatorio e muscolare. Alla fine, l’ingressione si ferma e la striscia primitiva svanisce. Qualsiasi cellula che non migra e rimane nell’epiblasto costituisce un nuovo terzo tessuto, l’ectoderma, il precursore del sistema nervoso e della pelle. Quindi, il risultato finale della gastrulazione umana è un embrione composto da tre strati germinali impilati. Ectoderma, mesoderma e endoderma, ognuno dei quali contribuirà a componenti unici del corpo.

25.5:

Gastrulazione

La gastrulazione stabilisce i tre tessuti primari di un embrione: l’ectoderma, il mesoderma e l’endoderma. Questo processo di sviluppo si basa su una serie di intricati movimenti cellulari, che nell’uomo trasforma un piatto “disco bilaminare” composto da due fogli cellulari in una struttura a tre livelli. Nell’embrione risultante, l’endoderma funge da strato inferiore, e impilato direttamente sopra di esso è il mesoderma intermedio, e quindi l’ectoderma superiore. Rispettivamente, questi strati tissutali formeranno componenti del sistema gastrointestinale, muscolo-scheletrico e nervoso, tra gli altri derivati.

Confronto della gastrulazione tra le specie

A seconda della specie, la gastrulazione si ottiene in modi diversi. Ad esempio, i primi embrioni di topo hanno una forma unica e appaiono come “funnel” (coni) piuttosto che come dischi piatti. La gastrulazione produce così un embrione conico, disposto con uno strato di ectodermi interno, endodermi esterno e il mesoderma inserito in mezzo (simile agli strati di un cono di Sundae). A causa di questa caratteristica morfologica distinta dei topi, alcuni ricercatori studiano altri modelli, come coniglio o pollo, entrambi si sviluppano come strutture piatte, per ottenere informazioni sullo sviluppo umano.

La stria Primitiva e il Nodo

Una delle principali caratteristiche morfologiche della gastrulazione aviaria e mammifera è la striscia primitiva, una scanalatura che appare lungo il centro verticale dell’embrione, e attraverso la quale le cellule migrano per stabilire il mesoderma e l’endoderma. Sulla punta della stria si trova un’altra struttura importante, definita nodo, che appare come un rientro conico. Le cellule che migrano attraverso il nodo non solo contribuiscono ai muscoli e ai tessuti connettivi della testa, ma formano anche una struttura mesodermica transitoria chiamata notocorda (futuro midollo spinale) che svolge un ruolo chiave nello dirigere lo sviluppo di alcuni neuroni. Inoltre, il nodo “organizza” anche lo sviluppo nell’embrione, a causa dei segnali che produce. Ad esempio, le proteine di cordina e noggina emanati dal nodo aiutano a dirigere l’ectoderma nelle vicinanze a formare il tessuto neurale. Infatti, se un nodo di topo viene rimosso e trapiantato in un altro embrione di topo, può generare parzialmente un secondo asse neurale, completo di pieghe neurali.

Mappatura dei movimenti e dei destini delle cellule

Poiché la gastrulazione si basa su complessi movimenti cellulari per generare i tre strati di tessuto, i ricercatori hanno anche monitorato tale migrazione iniettando cellule di organismi modello con tintura e poi coltura di embrioni. Accoppiate con la microscopia time-lapse, queste tecniche hanno rivelato che nel pollo, le cellule epiblaste vengono spazzate nella stria primitiva attraverso ampliamenti movimenti circolari, e modelli simili di migrazione sono stati dimostrati nel coniglio. Queste tecniche sono state estese non solo per osservare come le cellule si spostano durante la gastrulazione , ma anche per monitorare i tipi di tessuto che le cellule etichettate si baseranno, generando dettagliate “mappe del destino” dei primi embrioni.

Suggested Reading

Martinez Arias, Alfonso, and Ben Steventon. “On the Nature and Function of Organizers.” Development (Cambridge, England) 145, no. 5 (September 2018). [Source]

Kitazawa, Chisato, Tsubasa Fujii, Yuji Egusa, Miéko Komatsu, and Akira Yamanaka. “Morphological Diversity of Blastula Formation and Gastrulation in Temnopleurid Sea Urchins.” Biology Open 5, no. 11 (September 2, 2016): 1555–66. [Source]