Embriologia: meiosi e sviluppo degli annessi embrionali

EMBRIOLOGIA

CdLM - MEDICINA E CHIRURGIA

1º anno, 2º semestre - MONICA MATTIOLI BELMONTE CIMA AUTORE: MELISSA CIOFFI ANNO ACCADEMICO: 2023/2024 TIPOLOGIA: APPUNTI INTEGRATI CON SLIDE dove siamo: auletta in rumorosa | mail: gulliver.med@gmail.com SCRIVICI ACUGULLIVER@GMAIL.COM SEGUICI C @ACU_GULLIVER f ACU GULLIVER SINISTRA UNIVERSITARIA HTTPS://WWW.GULLIVERSINISTRAUNIVERSITARIA.IT/ SEDE CENTRALE VIA SAFFI 22, ANCONA Gulliver SINISTRA UNIVERSITARIAEMBIOLOGIA

Meiosi

Il termine meiosi significa "rendere più piccolo", in riferimento al fatto che il numero dei cromosomi viene dimezzato. La meiosi consiste in due divisioni nucleari e citoplasmatiche:

1. Meiosi I: i cromatidi di ogni coppia di cromosomi omologhi prima si uniscono, poi si separano e vengono distribuiti in nuclei distinti. Profase I: è la fase più lunga, in cui le cellule devono avere il tempo di scambiarsi il materiale genetico. La profase I è suddivisa in 5 sottofasi:
   1. Leptotene: i cromosomi dicromatidici diventano visibili come filamenti lunghi e sottili.
   2. Zigotene: i cromosomi omologhi si avvicinano e si appaiano lateralmente. I cromosomi omologhi appaiati si scambiano materiale genetico, portando ad una variabilità genetica della progenie.
   3. Pachitene: i cromosomi si contraggono, diventando più corti e spessi.
   4. Diplotene: i cromosomi omologhi cominciano a respingersi separandosi parzialmente, tranne che a livello dei chiasmi. Crossing-over Coppia di cromosomi Complesso Chiasmi sinaptonemale Pachitene Diplotene Diacinesi Complesso sinaptonemale Bivalente o tetrade Chiasmi LEPTOTENE PACHITENE cromatide 1 cromatid fratelli paterni regione centrale assi proteici in assemblaggio (elementi lateral) cromatide 2 del complesso sinaptonernico assemblaggio cromatide 3 - MOLL18 cromatidi fratelli materni cromatide 4 INTERFASE ZIGOTENE DIPLOTENE 3 SEGUITO DA DIACINESI B
   5. Diacinesi Metafase I: le tetradi si allineano sulla piastra metafasica; i cinetocori di un cromosoma sono connessi ad un polo, quelli dell'omologo al polo opposto. Anafase I: i cromosomi omologhi di ogni coppia si separano e migrano ai poli opposti. Nonostante i due cromosomi di una coppia omologa si separino, i cromatidi fratelli rimangono uniti al centromero e si spostano insieme. Ogni polo riceve un sono cromosoma, materno o paterno, di ogni tipo. Telofase I: i cromatidi si decondensano e l'involucro nucleare si riorganizza; si forma un anello contrattile, tramite uno scheletro actinico, che consente la citocinesi, la divisione delle due cellule. La comparsa dell'anello actinico è dipendente dalla posizione del fuso mitotico: se è equatoriale le popolazioni saranno identiche; se il fuso mitotico è spostato da una parte, rispetto ad un'altra, il prodotto saranno due cellule figlie con dimensioni diverse. Poi segue l'intercinesi, priva della fase S, quindi non avviene un'ulteriore duplicazione cromosomica.
2. Meiosi II: i cromatidi che costituiscono ciascun cromosoma omologo si separano e vengono distribuiti ai nuclei delle cellule figlie. Profase II: i cromosomi si condensano di nuovo. Metafase II: i cromosomi dicromatidici si allineano in piastra equatoriare. Anafase II: i cromatidi, attaccati tramite il cinetocore alle fibre del fuso, migrano ai poli opposti. Telofase II: ad ogni polo si trova un sono cromosoma omologo, che è monocromatidico. Si forma l'involucro nucleare, i cromosomi e la cromatina si despiralizzano e si ha la citodieresi.

3 PUNTI FONDAMENTALI DELLA MEIOSI

1. Produzione di cellule aploidi.
2. Crossing over: scambio di materiale genetico fra cromatidi non fratelli, ovvero che derivano da cromosomi omologhi diversi. Questo scambio di materiale genetico avviene grazie alla formazione del complesso sinaptonemale: è una struttura proteica che si forma tra cromosomi omologhi, che media l'accoppiamento cromosomico, la sinapsi e la 1 Leptotene Zigotenericombinazione. È una struttura tripartite, composta da due regioni laterali parallele ed un elemento centrale; funziona come un'impalcatura per consentire ai cromatidi interagenti di completare le loro attività di crossover. Il crossing-over può avvenire in un punto qualsiasi del cromosoma e si possono verificare più fenomeni di crossing-over contemporaneamente, in diversi punti dello stesso cromosoma. Dopo il crossing-over i cromatidi fratelli non sono più identici. nodulo di ricombinazione elemento famento centrale trasversale regione centrale 100 nm assi proteici (elementi laterali) cromatina del cromatidi fratelli 1 e 2 (paterni) cromatina del cromatidi fratelli 3 e 4 (materni) Lo scambio consta: in una frattura, in punti corrispondenti di cromatidi non fratelli, di una porzione di materiale genetico; nello scambio con l'equivalente porzione dell'altro cromatidio e quindi nella risaldatura nella nuova posizione del pezzo scambiato. I cromosomi omologhi restano uniti solo a livello dei chiasmi, in corrispondenza dei crossing over dei cromosomi omologhi.
3. Assortimento casuale: la distribuzione casuale dei cromosomi è il terzo processo della meiosi che contribuisce alla variazione genetica, si verifica in anafase I in seguito all'allineamento casuale dei cromosomi in metafase I.

Non-disgiunzione meiotica

Può accadere che la meiosi non funzioni in maniera corretta e comporta dei fenomeni di non- disgiunzione, ovvero i cromosomi, nel momento in cui devono essere separati, tendono a spostarsi su una delle due cellule figlie rispetto all'altra; quindi, ci sarà una cellula con più cromosomi e una con meno, poiché le forze che permettono la separazione dei cromosomi non agiscono in modo corretto. Questo può avvenire sia per gli autosomi che per i cromosomi sessuali; spesso alcune di queste non-disgiunzioni non sono compatibili con la vita e portano ad aborti spontanei, che avvengono prima che una donna si accorga di essere incinta. -> Non-disgiunzione di autosomi: sono responsabili di circa metà delle anomalie cromosomiche che causano morte fetale. Trisomia-13 (sindrome di Patau): 1 su 5000. Presentano: labioschisi, palatoschisi, occhi piccoli, polidattilia, ritardo mentale e dello sviluppo, anomalie cardiache. La maggior parte muore entro i 3 mesi di vita Il 65% degli affetti è femmina, probabilmente perché i maschi vanno incontro con maggiore facilità all'aborto spontaneo. Trisomia-18 (sindrome di Edwards): 1 su 6500. Presentano: malformazioni congenite multiple che interessano quasi tutti gli organi, dita flesse, cranio allungato, orecchie con impianto basso, ritardo mentale e dello sviluppo. Il 90% muore entro 6 mesi, spesso per problemi cardiaci. Rapporto sessi 1:1 Trisomia-21 (sindrome di Down): 1 su 750. Caratterizzata da una bassa statura, per difetti nella maturazione dell'apparato scheletrico e il tono muscolare è scarso e conferisce un aspetto facciale caratteristico. Il 40% ha difetti cardiaci; molti presentano l'epicanto, una piccola plica cutanea nell'angolo interno all'occhio, vicino alle ghiandole lacrimali, che da all'occhio stesso un aspetto orientaloide. Non-disgiunzione dei cromosomi sessuali: Sindrome di Turner (individui 45, X): Dal 15 al 20% dei feti che vanno incontro ad aborto spontaneo e che hanno una anomalia cromosomica rilevabile sono XO e ciò fanno di questa condizione una delle più comuni anomalie cromosomiche fra gli aborti spontanei. Più dell'1% di tutte le gravidanze accertate riguardano embrioni con assetto cromosomico XO e circa i 3/4 di queste sono provocate da spermatozoi anomali privi del cromosoma sessuale. Se sopravvivono presentano alla pubertà: statura inferiore alla media; pterigio del collo; mammelle poco sviluppate; organi sessuali interni immaturi. Sindrome di Klinefelter (47, XXY o 48, XXXY): Nei 2/3 dei casi la condizione è il risultato di una non- disgiunzione primaria nella madre che ha prodotto un uovo con due cromosomi X. Segni caratteristici: testicoli sottosviluppati; spesso più alti della media; parziale sviluppo delle mammelle; a volte intelligenza inferiore alla media.

Non-disgiunzione mitotica

2A volte la non-disgiunzione si verifica durante la mitosi in una cellula embrionale, durante le più precoci divisioni cellulari. In questo caso porta ad un fenomeno, detto mosaicismo, in cui alcune cellule dell'embrione hanno un numero anomalo di cromosomi, mentre altre lo hanno corretto.

Sviluppo delle gonadi

Nello sviluppo delle gonadi ci possono essere delle alterazioni che fanno sì che non ci sia una corrispondenza tra sesso genetico e gonadico. Fino alla 7 settimana i due sessi, dal punto di vista gonadico, sono identici; lo sviluppo della gonade e della parte esterna avviene nel periodo fetale, non in quello embrionale. La gonade si origina dalle cellule primordiali (PGC), che derivano dall'endoderma del sacco vitellino e migrano a livello della futura gonade. Il primordio gonadico è costituito da:

• Cortex superficiale, composto da cellule celomatiche.
• Medulla, la regione interna, che contiene le cellule che provengono dal mesonefro e cellule dell'epitelio celomatico, organizzati in cordoni compatti, chiamati cordoni sessuali primitivi.
• Qui migrano le cellule primordiali provenienti dalla parete del sacco vitellino verso la seconda metà della 5° settimana di gestazione. Il cromosoma Y, nonostante sia più piccolo e abbia meno contenuto genetico rispetto al cromosoma X, è fondamentale nelle fasi di sviluppo dell'individuo, dal punto di vista della sessualità gonadica. Il determinante principale è la presenza di un fattore di trascrizione specifico presente sul cromosoma Y, chiamato SRY (sex-determining region of the Y chromosome). Il fattore di trascrizione SRY determina la produzione della proteina SRY; questa Undifferentiated gonad proteina induce le cellule intorno a quelle gametiche a diventare cellule del Wolffian duct Müllerian duct Sertoli e del Leydig a produrre androgeni, il testosterone, e si ha lo sviluppo del sesso maschile. La mancanza della proteina SRY determina SRY absent SRY present Ovaries 1 la formazione dell'ovaio dalla gonade indifferenziata; si ha quindi una mancanza di androgeni che induce lo sviluppo delle gonadi e la formazione dei genitali esterni femminili. Quello che si perde durante nella fase di sviluppo è la presenza di alcune strutture, il dotto di wolff e il dotto di muller; se è presente il dotto di wolff si sviluppa l'apparato genitale Prostate maschile, se invece scompare il dotto di wolff e rimane quello di muller si Uterus Ovary Penis -Vas deferens Vagina sviluppa l'apparato genitale femminile. Testis Female Male Il target primario del fattore SRY è il gene Sox9 e induce la produzione, da parte delle cellule del Sertoli, dell'ormone antimulleriano, che permette di distruggere i dotti del muller e porta allo sviluppo delle gonadi maschili. Le cellule del Sertoli producono anche DHH, che porta alla formazione delle cellule del Leydig e fa sì che vengano prodotti testosterone e diidrotestosterone.

Gametogenesi

La gametogenesi è un processo che porta alla formazione dei gameti, ovvero le cellule germinali mature prodotte nelle gonadi. Possiamo dividere la gametogenesi in due fasi: 3