LE CELLULE UMANE
Il corpo umano contiene circa 100 000
miliardi di cellule che si uniscono a formare
i tessuti e più tessuti formano organi come i
muscoli, il cervello, il fegato, ecc.
IPG
UN
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LO
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Cellule, tessuti,
organi ed apparati
L’istologia studia
l’organizzazione dei
tessuti.
L’anatomia studia gli
organi e gli apparati
L’ORIGINE DEI TESSUTI
Tutte le cellule dell’organismo derivano dallo zigote
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EMB
• Embrioni di topo a diversi stadi di sviluppo:
•
•
•
•
A, stadio a 2 pronuclei;
B, stadio a 2 blastomeri;
C, stadio a 4 blastomeri;
D, stadio a 8 blastomeri;
E, stadio a circa 16 cellule
MITOSI
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SVILUPPO E DIFFERENZIAMENTO
243 = 8.796.093.022.208
numero mitosi
numero delle cellule risultanti
•Nel corpo umano adulto ci sono circa 10.000-100.000
mld di cellule;
•Basterebbero 43 o 44 divisioni cellulari dell’uovo
fecondato per formare un essere umano
•In realtà non basta considerare solo il numero
complessivo delle cellule che si formano durante lo
sviluppo perché esse sono
•diverse dall’uovo da cui derivano (differenziamento)
Tutte le cellule dell’organismo derivano dallo zigote
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• Embrioni di topo a diversi stadi di sviluppo:
•
•
•
•
A, stadio a 2 pronuclei;
B, stadio a 2 blastomeri;
C, stadio a 4 blastomeri;
D, stadio a 8 blastomeri;
E, stadio a circa 16 cellule
F, stadio di blastocisti iniziale;
G, blastocisti espansa con zona pellucida
H, blastocisti dopo la schiusa.
DIFFERENZIAMENTO
Tutte le cellule di un organismo derivano dallo stesso
uovo fecondato per cui tutte, eccezioni a parte, devono
necessariamente contenere la stessa informazione
genetica.
Tuttavia, le cellule spesso differiscono talmente, sia
per struttura sia per funzione, che è difficile concepire
come esse possano contenere la stessa informazione
genetica.
DIFFERENZIAMENTO
Le cellule si differenziano le une dalle altre perché
attivano e disattivano selettivamente geni diversi in
una sequenza programmata.
Tali modificazioni delle caratteristiche delle
cellule, così finemente orchestrate, sono spesso
ma non sempre irreversibili.
Tutte le cellule dell’organismo derivano dallo zigote
Durante lo sviluppo embrionale si attua una
prima diversificazione molecolare delle
cellule che formano i foglietti embrionali.
Con il successivo differenziamento si attua
la specializzazione funzionale e
morfologica delle cellule delle varie aree
embrionali
DIFFERENZIAMENTO
La clonazione dimostra che il nucleo
non è il solo elemento responsabile del
differenziamento e che i fenomeni
regolatori dell’attività genica sono
reversibili. Perciò, va sottolineata
l’importanza dei segnali citoplasmatici.
REGOLAZIONE GENICA
Nei Batteri (Procarioti) la regolazione dell’attività genica è
esercitata essenzialmente a livello trascrizionale.
Negli Eucarioti, la regolazione dell’attività genica è effettuata:
a) a livello trascrizionale,
b) post-trascrizionale (processing degli RNA),
c) traduzionale,
d) in momenti specifici del complesso ciclo vitale delle
cellule degli organismi pluricellulari (sviluppo,
differenziamento cellulare, istodifferenziamento,
mantenimento dello stato differenziato).
ISTODIFFERENZIAMENTO
E’ la progressiva organizzazione
delle varie popolazioni cellulari in
tessuti diversi.
Ogni tessuto è formato dalla
associazione di una o più
popolazioni cellulari che hanno
la stessa forma o forme simili e
concorrono a svolgere la stessa
funzione.
T. epiteliali, connettivali, muscolari, nervosi: sono formati
dalla associazione delle circa 500 diverse popolazioni cellulari
presenti nell’organismo umano. Più tessuti formano gli organi
che si associano in sistemi e apparati correlati per svolgere le
funzioni vitali dell’ organismo.
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LE POPOLAZIONI CELLULARI
1) cellule perenni: non si dividono nel
tessuto ormai sviluppato. Es.: c. nervose,
c. cardiache.
2) cellule stabili: normalmente non si
dividono, ma possono farlo in seguito a
stimoli particolari. Es.: c. epatiche,
fibroblasti.
3) cellule labili (rinnovabili): si
dividono continuamente. Es.: c. del
sangue, c. dell’epidermide.
MANTENIMENTO DELLO STATO
DIFFERENZIATO
Il differenziamento non è un fenomeno
esclusivo della vita embrionale. Ad
esempio, i tessuti che hanno bisogno di
rinnovarsi (elementi del sangue, dei
connettivi, degli epiteli), hanno una riserva
di cellule dette staminali (stem cells) poco
differenziate che, proliferando, assicurano
un apporto continuo di cellule a tali tessuti.
LE CELLULE STAMINALI
1. Cosa sono le cellule staminali ?
Sono cellule “bambine” non ancora differenziate, cioè che
non hanno ancora assunto una funzione specifica e che si
trovano nell’organismo adulto: nel sangue, nel midollo
osseo, nella pelle. La loro caratteristica è quella di essere in
grado di dare origine a cellule diverse da quelle del tessuto di
provenienza.
LE CELLULE STAMINALI
2. Perché sono studiate con tanto interesse?
Per la possibilità di ricavarne tessuti, parti di organo
o addirittura organi interi da utilizzare come “pezzi
di ricambio” per curare malattie degenerative o
lesioni. Anche se per ottenere ciò bisogna passare
attraverso processi molto complessi.
LE CELLULE STAMINALI: definizione
Cellula staminale: Cellula capace di dare origine a tutte le
popolazioni cellulari di uno o più tessuti. Se stimolata, può riprodursi
in maniera accelerata e ricostituire il tessuto o i tessuti per cui è
predisposta. Normalmente, da cellule staminali nascono sia nuove
cellule staminali, sia cellule capaci di dividersi rapidamente, ma
probabilmente solo un numero finito di volte, che cominciano anche
il processo di differenziamento: queste ultime costituiscono il
cosiddetto compartimento di espansione del tessuto.
Le cellule staminali hanno differenti potenzialità e pertanto si
distinguono:
cellule staminali totipotenti
cellule staminali pluripotenti
cellule staminali unipotenti
LE CELLULE STAMINALI
Cellule pluri- ed unipotenti
Cellule totipotenti
Cellule pluripotenti
Cellule pluripotenti
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LE CELLULE STAMINALI
Cellula staminale totipotente: Cellula capace di dare
origine a tutte le popolazioni cellulari dell'organismo.
Tali sono le cellule all'interno della morula o della
blastocisti, cioè di stadi precoci dello sviluppo
embrionale (prima settimana di sviluppo nell'uomo).
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LE CELLULE STAMINALI
Nelle successive fasi del loro sviluppo le cellule totipotenti perdono in
parte questa capacità e diventano cellule multipotenti ognuna delle quali
può ancora evolvere verso molti tipi di cellule ma non verso tutti i tipi. Le
cellule multipotenti formano tre strati o foglietti embrionali che sono
denominati ectoderma, mesoderma ed endoderma. Dall'ectoderma avrà
origine l’epidermide con i capelli, i peli, le ghiandole sebacee e le
ghiandole sudoripare, e inoltre formerà il sistema nervoso con il cervello e
il midollo spinale. Dal mesoderma si svilupperanno il tessuto sottocutaneo,
i muscoli, lo scheletro, i vasi sanguigni, i dotti linfatici, i reni, le ghiandole
sessuali, il tessuto connettivo e i globuli rossi. L’endoderma formerà
l’intestino, i polmoni e il sistema urinario.
Proseguendo lo sviluppo, le cellule multipotenti diventano cellule
staminali pluripotenti capaci di dare origine a più popolazioni cellulari, in
generale a tutte quelle di un tessuto (ad esempio, tutte quelle del midollo
osseo, o tutte quelle dell'epitelio della mucosa intestinale, sia nelle
ghiandole sia sulla superficie).
LE CELLULE STAMINALI
Potenza prospettica di una cellula staminale: è l’insieme
delle capacità di sviluppo che una cellula staminale possiede.
Di regola, ad esempio, una cellula staminale del sangue potrà
dare origine a cellule sanguigne, ma non a cellule del
rivestimento intestinale o del sistema nervoso o dei muscoli, e
reciprocamente una cellula staminale di questi tessuti potrà
dare origine a cellule del medesimo tessuto, ma non di altri;
peraltro, recenti dati sperimentali suggeriscono che sia
possibile una variazione della programmazione delle cellule
staminali, tale che quelle provenienti da un certo tessuto
possano - sotto opportuni stimoli ancora da definire con
precisione - dare origine a cellule di un altro tessuto.
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IN SINTESI
La possibilità di sostituire o rigenerare parti malfunzionanti dell'organismo
con nuovi tessuti ottenuti da cellule staminali ha suscitato grandi
speranze, ma anche polemiche e risultati scientifici contrastanti.
Le cellule staminali embrionali hanno grandi potenzialità, ma gli scienziati
stentano ancora a comprenderne il funzionamento e a controllarle. Le
staminali adulte sono forse più facili da utilizzare per alcuni scopi, ma la
loro vera origine e l'ampiezza della loro versatilità sono ancora poco
chiare.
Prima di poter applicare su vasta scala terapie basate sulle cellule
staminali restano da superare numerosi ostacoli, di natura sia scientifica
sia politica.
(tratto da “Le Scienze” 431/luglio 2004)
Embryonic vs. Adult Stem Cells
• Embryonic stem cells
– Embryonic cells are
pluripotent and virtually
immortal.
– Embryonic stem cells can
form tumors called
teratomas.
– Several methods are now
available to control growth
of embryonic stem cells.
T.Baroni
• Adult stem cells
– Adult stem cells also have
the capacity to produce
many different cell types,
including neurons.
– A person’s own stem cells
should be the best source of
cells for transplantation
– Adult stem cells will
eventually substitute for
embryonic stem cells.
