Sviluppo degli arti nei tetrapodi

Introduzione

• Gli animali tetrapodi hanno quattro arti (mammiferi, uccelli, rettili).
• Arti dei tetrapodi includono mano dell'umano, gamba del gatto, pinna della balena, ala del pipistrello.
• Architettura di base degli arti: stylopod (femore, omero), zeugopod (fibula, tibia, radio, ulna) e autopod (falangi).

Sviluppo degli arti

Strutture embrionali

• Partenza da una struttura semplice (limb field).
• Il limb field diventa limb bud, che cresce e forma ossa e muscoli.
• Axes di sviluppo:
  • Prossimale-distale: vicino/lontano dal corpo.
  • Dorsale-ventrale: schiena/belly.
  • Anteriore-posteriore: fronte/retro.

Limb Field e Limb Bud

• Il limb bud è il primo segno visibile dello sviluppo degli arti.
• Processi sequenziali:
  • Induzione del limb field.
  • Crescita del limb bud.
  • Specificazione delle regioni.
• Il limb bud contiene cellule mesenchimali.
• Proliferazione e migrazione di cellule precursori dei muscoli e ossa.

Ruolo dei Morfogen e Region-specific Rules

• Le cellule del limb bud vengono modellate tramite istruzioni dai morfogen.
• Zone e regioni anatomiche del limb bud:
  • ZPA (zone of polarizing activity).
  • PZ (progress zone).
  • AER (apical ectodermal ridge).
• Interazioni tra le regioni del limb bud.
• Morfogen coinvolti:
  • Prossimale-distale: acido retinoico, FGF8.
  • Anteriore-posteriore: Sonic Hedgehog (SSH).
  • Dorsale-ventrale: Wnt, BMP.
• Morfogen operano basati su gradiente di concentrazione.

Specificazione degli Assi e Identità delle Dita

• Prossimale-distale: concentrazione di acido retinoico e FGF8
• Dorsale-ventrale: Wnt induce Lmx1b, fattore dorsalizzante.
• Specificazione delle dita:
  • Tempo e concentrazione di SSH
  • Digit 1: indipendente da SSH
  • Digit 2-5: dipende da tempo e concentrazione di SSH

Prove Sperimentali

• Esperimenti su embrioni di pulcino: duplicazione dell'asse con SSH ectopico.
• Mutazioni in topi e umani: homeobox genes (Hox genes).
  • Regione stylopod: Hox 9,10.
  • Regione zeugopod: Hox 11.
  • Regione autopod: Hox 12,13.
  • Mutazioni negli Hox genes causano alterazioni nello sviluppo (es. sindattilia).

Evoluzione degli Arti nei Tetrapodi

• Tiktaalik: fossile che connette pesci e anfibi.
• I pesci avevano strutture simili ai polsi e dita, adatto alla transizione verso la terra.
• Decisivo 375 milioni di anni fa.

Conclusione

• Lo sviluppo degli arti è regolato da regole molecolari precise.
• I gradienti dei morfogen stabiliscono le regole lungo i tre assi di sviluppo.
• Gli homeobox genes definiscono le regioni degli arti.
• Processo complesso ma altamente coordinato.

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• Sito web e pagina Facebook disponibili per note e flashcard.