Salve, vorrei capire come si sviluppa precisamente l’importantissima struttura detta notocorda all’interno dell’embrione. Grazie in anticipo e complimenti per questo servizio che offrite!

Schema del posizionamento della notocorda rispetto agli altri componenti dorsali: la notocorda è di origine mesodermica, il mesoderma può essere indotto precocemente a formare notocorda anzichè, ad esempio il dermamiotomo (grafted notochord)

La notocorda è una struttura impari posta dorso-medialmente nell’embrione dei cordati e ne costituisce il primo scheletro assile. La notocorda è indispensabile per l’induzione del tubo neurale che si sviluppa dorsalmente ad essa a partire dall’ectoderma. Ricordiamo brevemente che i cordati si dividono in due sottogruppi: i cordati invertebrati e i vertebrati. Dei cordati invertebrati fanno parte gli urocordati (ascidie o tunicati) nei quali la notocorda è ristretta in fase embrionale alla zona della coda per poi scomparire nell’adulto, e i cefalocordati (anfiosso) nei quali la notocorda percorre tutto il corpo dell’animale e permane nella vita adulta. I vertebrati presentano una notocorda che si estende per i tre quarti posteriori dell’embrione, escludendo quindi la zona cefalica, e che permane nell’adulto solo come residuo nel nucleo polposo dei dischi intervertebrali. I vertebrati comprendono pesci, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi.
La notocorda è costituita da un tipo particolare di mesoderma, il cordomesoderma. Come tale, la sua comparsa avviene allo stadio di gastrula con modalità leggermente differenti a seconda del gruppo animale preso in considerazione. In generale, la notocorda si forma subito dopo l’invaginazione dell’endoderma, a costituire l’intestino primitivo o archenteron.

Schema generale della formazione della notocorda nei vertebrati superiori. (da http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/Chap14/Chapter_14.html)

Vediamo ora lo sviluppo della notocorda nei diversi gruppi animali, tralasciando per un momento i cefalocordati che si discostano un poco dallo schema comune.
Seguendo l’ipotetica scala evolutiva, il primo gruppo animale che incontriamo sono i tunicati o urocordati. Nelle ascidie la notocorda si origina a partire dal blastoporo, la fessura posteriore che si forma durante l’invaginazione dell’endoderma. Negli urocordati si conosce molto bene il destino delle cellule che compongono l’embrione, grazie a intensi studi di lineage cellulare. Le cellule che formeranno la notocorda si trovano in un primo momento a livello del labbro anteriore del blastoporo. In seguito alla continua invaginazione dell’endoderma, queste cellule si spostano internamente all’embrione e si dispongono dorsalmente ad esso, seguendo le pareti basali delle cellule ectodermiche. Inizialmente questi elementi formano due righe distinte, destra e sinistra. Al momento della neurulazione, le due file migrano sulla linea mediana e si interdigitano, creando un cordone unico di 40 cellule.
Negli anfibi, la notocorda si forma anch’essa a partire dal labbro dorsale del blastoporo. Tuttavia negli anfibi l’invaginazione dell’endoderma è molto più estesa e le cellule che formano il blastoporo cambiano continuamente, spostandosi rapidamente verso l’interno. Le prime cellule del labbro sono le cellule che guidano l’invaginazione, seguono quelle della placca precordale che darà origine al mesoderma cefalico e successivamente vi si ritrovano gli elementi del cordomesoderma, cioè le cellule della notocorda presuntiva. Questi movimenti sono causati dall’interpolazione mediale e mediolaterale dello strato profondo di cellule.
La formazione della notocorda negli anfibi, coinvolge un movimento di estensione convergente lungo l’asse mediolaterale. Durante questa estensione, diverse correnti mesodermiche si integrano a formare una banda lunga e stretta, la cui porzione più anteriore di questa banda migra verso la calotta animale. Scendendo più nello specifico, durante la gastrulazione la banda mesodermica, prima in espansione, converge verso la linea mediana dell’embrione, restringendosi. Alla fine, la notocorda si separa ai lati dal mesoderma dei somiti e le sue cellule si prolungano separatamente. L’estensione convergente è guidata e determinata da due fattori, innanzitutto è differente la coesione tra le cellule del mesoderma parassiale e del mesoderma assiale, dal momento che esprimono molecole di adesione diverse, rispettivamente le protocaderine parassiali e le protocaderine assiali. Inoltre il dominio di espansione della protocaderina parassiale separa le cellule del tronco interessate dall’estensione convergente da quelle del capo che non lo sono. La seconda forza in gioco nell’estensione convergente è la contrazione dei filamenti actinici evocata da un flusso di ioni calcio.

Fasi di gastrulazione in Xenopus (da http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/Chap14/Chapter_14.html)

Nell’embrione di pesce si formano innanzitutto i due foglietti embrionali dell’ipoblasto e dell’epiblasto. Quindi le cellule di questi due foglietti si intercalano nel futuro lato dorsale dell’embrione a formare un ispessimento chiamato scudo embrionale, che equivale funzionalmente al labbro dorsale del blastoporo degli anfibi. Le cellule di ipoblasto e scudo embrionale, in una fase successiva, convergono e iniziano ad estendersi verso il polo anteriore dell’embrione, causando anche un restringimento lungo la linea dorsale, e vanno a formare il cordomesoderma, cioè il precursore della notocorda. Quest’ultima si formerà poco dopo a seguito della differenziazione terminale delle cellule cordomesodermiche.
La formazione della notocorda in uccelli, rettili e mammiferi è associata alla comparsa precoce di una struttura mediale chiamata stria primitiva, che determina l’asse antero-posteriore dell’embrione e la posizione della futura notocorda. Le cellule della stria primitiva si formano in una regione ristretta chiamata area marginale posteriore e a questo processo non contribuiscono cellule di alcuna altra regione. Inizialmente la stria primitiva è identificata da un semplice ispessimento di quest’area. Successivamente le cellule della stria convergono formando una depressione chiamata solco primitivo, un’apertura attraverso la quale, come accade per il blastoporo negli anfibi, le cellule migrano nel sottostante blastocele. All’estremità cefalica della stria primitiva si trova un disco ispessito, denominato nodo di Hensen, la cui superficie ventrale è costituita da cellule ciliate e al centro del quale troviamo la fossetta primitiva, equivalente al labbro dorsale del blastoporo, una sorta di imbuto attraverso il quale migrano alcune cellule. La linea primitiva, come il blastoporo, è costituita da una popolazione di cellule che cambia continuamente. Le cellule che andranno a formare la notocorda, migrano internamente attraverso il nodo di Hensen, si portano in profondità nel blastocele e infine si posizionano nella regione medio-dorsale. Mentre il mesoderma continua a spostarsi in profondità, la linea primitiva regredisce e conseguentemente il nodo di Hensen si sposta posteriormente continuando a depositare le cellule della futura notocorda lungo il suo cammino.

Schema riassuntivo della gastrulazione in uccelli e mammiferi. (da http://biology.kenyon.edu/courses/biol114/Chap14/Chapter_14.html)

L’embrione mostra così un netto gradiente antero-posteriore di sviluppo. Quando anteriormente già si sta differenziando il neuroectoderma, posteriormente deve essere ancora conclusa la morfogenesi della corda. Solo la parte anteriore della notocorda si forma secondo questo schema, la parte posteriore del tronco, all’incirca a partire dal somite 17, si forma per un semplice addensamento di tessuto mesodermico che ingrede attraverso la linea primitiva e non attraverso il nodo di Hensen. Questa parte della notocorda si sposta quindi posteriormente e va a formare la coda dell’embrione. La notocorda sviluppa presto un canale centrale che si connette con il nodo di Hensen. Gli stadi successivi della formazione della notocorda sono stati studiati approfonditamente nei mammiferi ed è a questo gruppo che ci riferiremo, ricordando che i meccanismi sono simili anche per uccelli e rettili. Appena dopo la sua comparsa, il pavimento del processo notocordale si fonde con l’endoderma intraembrionale sottostante. Gli strati che si sono fusi degenerano, formando un’apertura nel pavimento del processo notocordale, la quale mette in comunicazione il canale della notocorda con il sacco vitellino. In questo momento il processo notocordale prende il nome di piastra notocordale. A partire dall’estremità craniale, le cellule della notocorda proliferano e la piastra notocordale si ripiega ventralmente; le due pieghe si uniranno a formare la notocorda vera e propria, una colonna di cellule che alla fine si staccherà dall’endoderma.
Questi complessi processi morfogenetici sono regolati da una serie di geni, tra cui i più conosciuti sono BMP-4 (Bone Morphogenetic Protein), chordin, noggin e follistatin. Inizialmente tutto il mesoderma esprime e secerne BMP-4 che anteriormente viene bloccata dai tre geni citati in precedenza ed espressi dalle cellule del nodo di Hensen. Nelle aree in cui BMP è bloccata si generano la notocorda e i somiti dorsali. Nella porzioni posteriore BMP viene bloccata da un altro gene specifico, Brachyury, e quindi si può formare la notocorda anche a questo livello. Anteriormente al nodo di Hensen, BMP-4 non è bloccata e quindi non si formerà la notocorda. Questo requisito è indispensabile per la successiva formazione delle vescicole encefaliche a partire dal tubo neurale.
Rimangono da dare alcune indicazioni sulla formazione della notocorda nell’anfiosso. Il processo morfogenetico in questo animale risulta abbastanza discostato da quelli visti fino ad ora. A livello del blastoporo infatti, ingrede all’interno dell’embrione l’archenteron, la cui parete dorsale costituisce un tessuto embrionale definito mesendoderma. Una volta che l’archenteron ha raggiunto la porzione anteriore dell’embrione, il suo soffitto emette tre evaginazioni, le due laterali andranno a formare i somiti mentre quella centrale formerà la notocorda. Quindi la notocorda nasce come evaginazioni dell’archenteron e con esso manterrà per lungo tempo una connessione, prima di separarsi e formare una colonna di cellule compatta. Le cellule della notocorda di anfiosso infatti perdono il canale notocordale subito dopo il distacco dall’archenteron a seguito della loro interdigitazione. Una volta che le cellule si sono posizionate orizzontalmente dal lato destro a quello sinistro della notocorda, si differenziano in particolari cellule simili a quelle muscolari. E’ da notare tuttavia che l’identità notocordale delle cellule mediali del mesoderma è già definita prima che la notocorda sia morfologicamente riconoscibile. Queste cellule infatti sono in grado di indurre il differenziamento del neuroectoderma già prima della loro evaginazione.

link utili sulla gastrulazione

gastrulazione overview