IL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO E I DERIVATI DELLE CRESTE ...
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IL SISTEMA NERVOSO PERIFERICO E I DERIVATI DELLE CRESTE NEURALI
• Neuroni e cellule gliali del sistema nervoso sensoriale,
simpatico e parasimpatico
• cellule della porzione midollare della ghiandola
surrenale (producono adrenalina)
• cellule pigmentate dell’epidermide (melanociti)
• scheletro e tessuto connettivo del capo
La cresta neurale è una struttura transitoria fatta di cellule
multipotenti che vanno incontro a delaminazione per
transizione epitelio-mesenchimale e che migrano in molti
distretti corporei originando tanti tessuti differenti
CELLULE DELLA CRESTA NEURALE
Le cellule della cresta neurale hanno la potenzialità di migrare e di originare un numero
elevato di tipi cellulari differenziati
Derivato Tipo cellulare e struttura derivata
Sistema nervoso periferico
(PNS)
Derivata endocrini e
paraendocrini
Cellule pigmentate
Tessuto cartilagineo e osseo
della faccia
Tessuto connettivo
•Neuroni dei gangli sensitivi, simpatici e parasimpatici e plessi
•Cellule della nevroglia
•Cellule di Schwann
•Midollare surrene
•Cellule secernenti calcitonina
•Cellule di tipo 1 del corpo carotideo
•Cellule pigmentate dell’epidermide
•Cartilagine e osso della faccia e parte anteriore cranio
Endotelio e stroma della cornea. Papille dentarie
Derma, muscolo liscio e t. adiposo di cute del capo e collo
T. Connettivo delle gh. salivari e lacrimali, timo, tiroide e ipofisi
t. Connettivo e muscolo liscio di arterie originate dall’arco aortico
Il loro destino dipende principalmente dal luogo in cui migrano
REGIONALIZZAZIONE DELLA CRESTA NEURALE
Le cellule della cresta neurale possono essere
suddivise in 4 principali territori che danno origine
a strutture diverse con funzioni caratteristiche:
CRESTA NEURALE CEFALICA
CRESTA NEURALE DEL TRONCO
CRESTA NEURALE VAGALE E SACRALE
CRESTA NEURALE CARDIACA
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Abbiamo già visto…
gruppi di cellule provenienti dalla cresta neurale che si
organizzano in masserelle metameriche di tessuto
nervoso ai lati del midollo spinale - in connessione con
metameria somitica.
Gangli spinali
cell si differenziano in neuroni
bipolari sensitivi il cui assone
penetra nelle lamine alari del m.s.
Altri gruppi di cellule si organizzano ancora più
lateralmente al m.s. formando gangli motori i cui
assoni sono diretti solo a organi con muscolatura liscia
involontaria. Fanno parte quindi del sistema nervoso
autonomo
Gangli motori viscerali
Gangli distribuiti nella regione
toracolombare, vicini al m.s.,
costituiscono il SN simpatico
(> neuroni secernono adrenalina)
Gangli molto lontani dal m.s., a volte
addirittura all’interno dell’organo
bersaglio, con fibre pregangliari che
provengono da regione sacrale e da
nuclei di alcuni nervi cranici,
costituiscono il SN parasimpatico (>
neuroni secernono Ach)
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CRESTA NEURALE CEFALICA
Cellule migrano in direzione dorso-laterale formando il mesenchima cranio-facciale.
Formano cartilagine, osso, neuroni dei nervi cranici, glia e tessuti connettivi della faccia
Migrazione verso gli archi branchiali e nel
processo frontonasale
La migrazione continua della cresta neurale
cefalica produce il volto umano
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Strutture scheletriche facciali formate da cellule mesenchimali della cresta cefalica
- NCC da mesencefalo e
rombomeri 1,2 migrano nel I e
II arco branchiale, originando
ossa della masticazione,
incudine e martello (orecchio
medio), ma anche processo
fronto-nasale
- NCC da rombomero 4 migrano
nel II arco branchiale e
formano cartilagine ioidea e
staffa
- NCC dei rombomeri 6-8
migrano nel III e IV arco(e
tasca) branchiale, formando
cartilagini e timo, tiroide e
paratiroidi. Raggiungono
anche regione cardiaca
CRESTA NEURALE CARDIACA
Attraverso archi faringei 3,4,6, cellule migrano nel tronco arterioso, originando il setto
(suddivisione arteria polmonare e aorta)
Pax3 (marcatore
cresta neurale
cardiaca)
Cellule di cresta neurale cardiaca di
quaglia trapiantate in embrione di pollo
Specificazione delle cellule della cresta neurale
Mayor & Theveneau, 2013
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Lo sviluppo dell’occhio
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Principali organi sensoriali derivano da interazioni del tubo neurale con ispessimenti
dell’ectoderma - PLACODI SENSORIALI CEFALICI
Placodi olfattivi
Placodi otici
Placodi ottici
Placodi olfattivi e otici formano epiteli sensoriali e neuroni
Placodi ottici formano il cristallino (no neuroni)
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Retinal development. The three major
developmental processes in Xenopus ocular
development are shown. A: Eye-field
formation and its separation into two optic
primordia. B: Optic vesicle formation and
ocular specification. C: Cell-fate
determination and cell-cycle regulation in
retinal histogenesis.
Principali processi di sviluppo
dell’occhio
a - formazione del campo
dell’occhio e sua separazione
b- formazione della vescicola
ottica e specificazione dei
primordi ottici
c- proliferazione e destino
cellulare dei neuroblasti
Induzione delle strutture dell’occhio(classico esempio di induzioni reciproche)
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Formazione campo dell’occhio
inizia con specificazione del
tubo neurale
Pax6 gene principale coinvolto
Proteina Sonic hedgehog (Shh),
secreta dalla placca precordale,
inibisce Pax6 nella regione
centrale, determinando la
divisione del campo oculare
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Ciclopia
Se segnale Shh viene inibito, campo ottico unico mediano non si divide, formazione di un
unico occhio al centro della faccia
Es. La jervina (alcaloide steroideo contenuto in piante del genere Veratrum), come la ciclopamina, ha un
effetto teratogeno dose-dipendente che blocca la via di segnalazione Shh provocando ciclopia e
oloprosencefalia
BMJ Case Report 2014
Cyclopia (also cyclocephaly or synophthalmia) is a rare form of holoprosencephaly and is a congenital
disorder (birth defect) characterised by the failure of the embryonic prosencephalon to properly divide the
orbits of the eye into two cavities. It is the severest facial expression of the holoprosencephaly syndrome.1
Its incidence is 1 in 100 000 in newborns.2 Typically, the nose is either missing or replaced with a non-
functioning nose in the form of a proboscis. Such a proboscis generally appears above the central eye, or on
the back, and is characteristic of a form of cyclopia called rhinencephaly or rhinocephaly.3 Most such
embryos are either naturally aborted or are stillborn on delivery. Some cases of cyclopia have been
associated with a rare chromosomal condition called ‘Patau Syndrome’ (trisomy 13).4 SHH (Sonic
Hedgehog Gene Regulator) is involved in the separation of the single eye field into two bilateral fields.
Although not proven, it is thought that SHH emitted from the prechordal plate suppresses Pax6 which
causes the eye field to divide into two. If the SHH gene is mutated, the result is cyclopia, a single eye in the
centre of the face
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Vescicola ottica si forma da evaginazione del diencefalo
Nel punto d’incontro con
ectoderma cefalico, vescicola
ottica induce formazione del
placode ottico (o del cristallino)
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Vescicola ottica si invagina formando il
calice ottico
Ectoderma del placode ottico si
invagina a sua volta formando
l’abbozzo del cristallino
Strato esterno del calice ottico si
differenzierà nello strato pigmentato
della retina (tapetum nigrum)
Strato interno del calice ottico si
differenzierà nello strato nervoso della
retina (neuroretina)
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La vescicola del cristallino
(lentogena) si separa
dall’ectoderma soprastante che
costituisce la cornea prospettica
Il cristallino in questo momento è
costituito da un epitelio cubico
interiormente e da cellule
allungate che formano fibre
posteriormente
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Le cellule della parete posterioredel cristallino si differenziano infibre primarie e formano ilnucleo centrale del cristallino. Lecellule della parete anterioremantengono la capacità diproliferare e danno origine allefibre secondarie che vengonodepositate attorno al nucleocentrale.
Il citoplasma delle cellule checompongono il cristallino sidiafanizza per la sintesi dicristalline (soprattutto alfa, beta egamma)
Cellule espellono nucleo e altri organelli,rimane soluzione molto concentrata diproteine amorfe molto simile al vetro(cristalline non formano cristalli per nondiffondere luce o opacizzare cristallino)
Il differenziamento del cristallino
La cristallina alfa funge da chaperon eliminando proteine danneggiate. Con l’età possono però accumularsi
proteine ossidate o frammentate che danno luogo ad aggregati opachi - cataratta
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Development of the human retina. Retinal neurons sort out into functional layers during development. (A, B) Initial separation of neuroblasts
within the retina. (C) The three layers of neurons in the adult retina and the synaptic layers between them. (D) A functional depiction of the major
neuronal pathway in the retina. Light traverses the layers until it is received by the photoreceptors. The axons of the photoreceptors synapse with
bipolar neurons, which transmit electrical signals to the ganglion cells. The axons of the ganglion cells join to form the optic nerve, which enters
the brain.
Il differenziamento della retina
Come nelle cortecce del SNC, neuroretina si sviluppa organizzando
strati di tipi diversi di neuroni
Fotorecettori (bastoncelli e coni)
Interneuroni bipolari
Cellule ganglionari
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Mammalian retina as drawn and labeled by Santiago Ramon y Cajal
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Retina
Tapetum nigrum
Cristallino
Cornea
Nervo ottico
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Fasi terminali dello sviluppo dell’occhio
Cellule mesenchimali provenienti dalla cresta neurale si
addensano nello spazio tra cristallino e epitelio
superficiale. Queste cellule formano giunzioni strette, si
disidratano e diafanizzano
CorneaIride
I margini della coppa ottica si differenziano
in un anello di tessuto muscolare liscio
Tessuto secernente tra neuroretina e iride produce umore
acqueo che riempie camera anteriore (nutrimento del cristallino e
corretta curvatura della cornea)
Corpo ciliare
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Coppa ottica si sviluppa immersa
nel mesenchima che condensa in 2
strati concentrici:
Coroide (più interna, molto
vascolarizzata)
(guaina fibrosa esterna del
globo oculare su cui prendono
inserzione muscoli estrinseci
dell’occhio)
Corpo (umor) vitreo
Palpebre e ghiandole lacrimali (tipiche dei tetrapodi)
Palpebre sono pieghe cutanee rivestite esternamente da epitelio ectodermico,
epitelio interno è in continuità con superficie corneale = epitelio congiuntivale.
Da esso, derivano ghiandole lacrimali
L’EPIDERMIDE E L’ORIGINE DELLE STRUTTURE CUTANEE
L’APPARATO
TEGUMENTARIO è formato da:
• CUTE (o PELLE)
• ANNESSI CUTANEI (nei
mammiferi: ghiandole, peli, unghie,
denti)
pelo
follicolo
pilifero
ghiandola
sudoripara
apocrina
ghiandola
sudoripara
eccrina
ghiandola
sebacea
La pelle è costituita da 2 strutture
embriologicamente diverse:
epidermide (deriva dall’ectoderma)
derma (deriva da mesenchima che
proviene da somatopleura e
dermatomo)
Anche annessi cutanei hanno origine
embrionale mista (ectoderma e
mesenchima)
strato
germinativo
strato
spinoso
strato dei
granuli
strato corneo
EPIDERMIDE = EPITELIO PLURISTRATIFICATO CHERATINIZZATO (O NO)
ORIGINE E SVILUPPO DELL’EPIDERMIDE
Le cellule che rivestono
l’embrione formano
l’epidermide presuntiva, un
tessuto che inizialmente è
monostratificato e che
diventerà bistratificato
PERIDERMA, strato esterno
transitorio che si sfalda dopo
differenziamento dello strato
interno a formare vera e
propria EPIDERMIDE
ORIGINE DELLE CELLULE DELL’EPIDERMIDE (1)
Strato basale è formato da epitelio
germinativo da cui originano tutte le cellule
dell’epidermide
Queste cellule si dividono originando uno
strato esterno detto strato spinoso
Le cellule dello strato malpighiano
originano lo strato granuloso
Le cellule dello strato granuloso non si
dividono più e differenziandosi diventando
cheratinociti
Lo spessore dello strato corneo varia da sede a sede (spessore 10-30 celule)
I cheratinociti accumulano sempre più
cheratina e formano lo strato corneo
Nello strato malpighiano si trovano i
melanociti, cellule della cresta neurale
che trasferiscono i melanosomi ai
cheratinociti
EPIDERMIDE
STRATO BASALE: strato germinativo
MELANOCITI : producono la melanina
• cellule dendritiche (di Langerhans) origine ectodermica interposti allo strato
basale
• presenti con un rapporto di 1:4 - 1:10 rispetto ai cheratinociti• La melanina viene prodotta nei melanosomi a partire dall’aminoacido tirosina
• i melanosomi si trasformano in granuli di pigmento
• I granuli di pigmento dai prolungamenti dei melanociti vengono fagocitati dai
cheratinociti
La produzione è influenzata da fattori ormonali, nutrizionali e radiazioni UV
MELANOCITA
CHERATINOCITA
STRATO SPINOSO
• più file di cheratinociti con forma
poligonale provviste di
prolungamenti (spine) che mettono
in comunicazione le cellule tra di loro
CHERATINOCITA
EPIDERMIDE
EPIDERMIDE
STRATO GRANULOSO
• 2-3 file di cheratinociti, con forma
allungata ricchi di cheratina
CHERATINOCITA
STRATO GRANULOSO
STRATO CORNEO
• cellule morte (ANUCLEATE) e
disidratate
• disposte in più strati
• regolano il passaggio
intraepiteliale dell’H2O
ANNESSI CUTANEIEpidermide e derma interagiscono in siti specifici per originare le ghiandole
sudoripare e gli annessi cutanei (peli, squame e penne)
Mammiferi: l’abbozzo del follicolo pilifero o gemma del pelo ha origine da una
aggregazione di cellule dello strato basale dell’epidermide diretta dai fibroblasti
Le cellule basali dell’epidermide si allungano, si
dividono e si affondano nel derma
I fibroblasti rispondono formando un piccolo nodo
(papilla del derma) sotto la gemma del pelo
Papilla del derma spinge verso l’alto le cellule
staminali basali e ne accelera la divisione
Cellule basali rispondono producendo cellule post-
mitotiche che si differenziano nel fusto cheratinizzato
del pelo
I melanoblasti presenti tra le cellule basali
dell’epidermide penetrate nel derma si differenziano in
melanociti e trasferiscono il pigmento nel fusto del
pelo
Gemma
del pelo
Segnale Wnt fondamentale nella formazione del placode del pelo
Sul lato della gemma del pelo compaiono 2 rigonfiamenti che
contengono:
1) Il più profondo cellule staminali per rigenerare il fusto del
pelo quando cade e melanoblasti per la produzione del
pigmento
I primi peli dell’embrione umano sono quelli sottili e fitti della
lanugine, che cadono prima della nascita e vengono sostituiti
da quelli corti e morbidi della peluria
La peluria rimane nelle regioni del corpo considerate prive di peli
(fronte, palpebre); nelle altre regioni compariranno i peli terminali
Es. nelle ascelle si trovano follicoli che producono peluria fino
all’adolescenza, poi produrranno peli terminali
2) Cellule che formano le ghiandole sebacee che producono il
sebo
Il sebo si mescola alle cellule che si sfaldano dal periderma
formando una sostanza caseosa che ricopre il feto alla
nascita
La formazione dei follicoli piliferi richiede interazioni induttive
reciproche tra cellule del derma ed ectoderma
Questa induzione è avviata da un segnale che origina dalle cellule del
derma che istruisce le cellule dell’ectoderma a ispessirsi, aggregarsi
e formare un placode
Il placode istruisce le cellule del derma ad addensarsi
Questo addensamento cellulare induce l’epidermide a formare il
fusto del pelo
……….riassumendo
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Ghiandole sebacee
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Ghiandole sudoripare
Compaiono come ispessimenti dello strato germinativo dell’epidermide
Proliferano nel derma formando cordoni che all’estremità inferiore iniziano ad attorcigliarsi
Cellule centrali degenerano dando origine al lume; cellule periferiche si differenziano in
secernenti e mioepiteliali
Si suddividono in merocrine (o eccrine) e apocrine
Sudoripare apocrine degenerano e alla fine della vita fetale sono presenti solo a livello di
ascelle, aree genitali e capezzoli. Diventano attive solo alla pubertà
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Ghiandole mammarie
Organi a secrezione apocrina che
derivano da modificazioni di
ghiandole sudoripare
Nell’uomo alla V settimana
compaiono ispessimenti ectodermici
dalle ascelle all’inguine (linee del
latte o creste mammarie)
Dopo pochi gg le creste regrediscono,
tranne che in alcune regioni dove
formano abbozzi primari delle gh.
mammarie (ectoderma prolifera nel
mesenchima)
… succesisvamente si ramificano
formando abbozzi secondari(proliferazione dal 3° mese e per tutto vita
fetale)
Si scavano dotti lattiferi che
confluiscono nella fossetta del
capezzolo
Fino alla pubertà, sviluppo uguale in maschi e femmine. Testosterone induce riassorbimento dei dotti lattiferi. Estrogeni ind