Esposito, Maria Grazia (2013) I meccanismi molecolari che regolano la risposta allo stress in embrioni di vertebrati non mammiferi. [Tesi di dottorato]

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Tipologia del documento:	Tesi di dottorato
Lingua:	Italiano
Titolo:	I meccanismi molecolari che regolano la risposta allo stress in embrioni di vertebrati non mammiferi
Autori:	Autore Email Esposito, Maria Grazia mariagrazia.esposito@unina.it
Data:	30 Marzo 2013
Numero di pagine:	153
Istituzione:	Università degli Studi di Napoli Federico II
Dipartimento:	Biologia
Scuola di dottorato:	Scienze biologiche
Dottorato:	Biologia avanzata
Ciclo di dottorato:	25
Coordinatore del Corso di dottorato:	nome email Gaudio, Luciano luciano.gaudio@unina.it
Tutor:	nome email Gaudio, Luciano luciano.gaudio@unina.it Scudiero, Rosaria rosaria.scudiero@unina.it
Data:	30 Marzo 2013
Numero di pagine:	153
Parole chiave:	embriogenesi, teratologia, stress, citotossicologia
Settori scientifico-disciplinari del MIUR:	Area 05 - Scienze biologiche > BIO/06 - Anatomia comparata e citologia
Depositato il:	03 Apr 2013 11:06
Ultima modifica:	17 Giu 2014 06:04
URI:	http://www.fedoa.unina.it/id/eprint/9264

Abstract

L’ontogenesi, o sviluppo embrionale, è un processo estremamente complesso che inizia con la fusione di due cellule aploidi, i gameti, e termina con la nascita. La cellula uovo fecondata, lo zigote, segue un pattern di sviluppo programmato che avviene sotto lo stretto controllo del patrimonio genetico e che gli consente di acquisire gradualmente l’organizzazione, anatomica e strutturale, tipica della sua specie. L’embriogenesi risulta essere quindi, un processo finemente regolato a livello spazio-temporale attraverso un minuzioso network di regolazione inter- e intra-cellulare. La proliferazione ed il differenziamento delle cellule, che originano dallo zigote, richiedono l’attivazione/disattivazione ordinata e coordinata di numerosi geni specifici, che condurranno la loro progenie cellulare a disporsi secondo un preciso ordine anatomico a formare le strutture del futuro individuo. Affinché vi sia una corretta progressione dello sviluppo è necessario che ad ogni singolo stadio dell’embriogenesi – segmentazione, gastrulazione ed organogenesi – vi siano le opportune condizioni chimico-fisiche che ne permettano la progressione allo stadio successivo. Negli ultimi anni a tal proposito, per meglio comprendere i meccanismi alla base di specifici processi cellulari embrionali, si è diffuso sempre più l’utilizzo di agenti teratogeni che perturbano l’equilibrio cellulare alterando il fisiologico funzionamento della cellula stessa. L’embrione sottoposto a questi agenti “stressori” esogeni, a livello fenotipico, mostra alterazioni morfologiche. La teratogenesi sperimentale basandosi esclusivamente su aspetti morfologici ha avuto, fino ad oggi, un ruolo fondamentale nello screening dei potenziali teratogeni e degli agenti chimico-fisici. Recentemente, anche grazie alla continua evoluzione delle tecniche di genetica e biologia molecolare, l’attenzione si è focalizzata sui meccanismi d’azione che conducono alla genesi di tali malformazioni. E’ stata sviluppata una sorta di “ontogenesi funzionale” attraverso la quale partendo dall’osservazione del fenotipo, risultante dallo specifico trattamento a cui si sottopone l’embrione, si giunge a rivelare i processi chiave che ne determinano l’insorgenza. La possibilità di disporre di organismi modello appartenenti a specie differenti tra loro, ha consentito di effettuare analisi comparative e di comprendere quindi, quali stress determinano la stessa risposta negli embrioni di tutte le specie analizzate e quali invece inducono risposte specie-specifiche. E’ noto che, i geni che regolano le fasi precoci dell'embriogenesi sono molto conservati nell'ambito di un Phylum, facendo quindi presumere una comparabile conservazione anche dei meccanismi che determinano la teratogenesi per specifici tipi di stress. Se geni comuni regolano lo sviluppo di embrioni appartenenti a classi diverse di vertebrati, potrebbe risultare interessante una teratologia comparata, basata sul confronto delle alterazioni del pattern di espressione genica indotte da fattori ambientali e delle loro manifestazioni fenotipiche in differenti classi di Vertebrati. In questo lavoro di tesi si è cercato di definire il profilo molecolare dei geni associati alle alterazioni morfologiche indotte da stress durante lo sviluppo embrionale di Vertebrati non Mammiferi. A tale scopo è stato condotto uno studio comparato tra due sistemi biologici: l’Ittiopside Danio rerio e il Tetrapode oviparo Podarcis sicula. Questi organismi sono collegati da un punto di vista filogenetico, quindi è plausibile che utilizzino le stesse vie metaboliche e gli stessi pathway molecolari per espletare le medesime funzioni cellulari; al contempo essendo un organismo acquatico l’uno e terrestre l’altro è implicito che abbiano evoluto differenti meccanismi adattativi, atti alla sopravvivenza ed alla riproduzione. Nel corso degli esperimenti, gli embrioni di entrambi gli organismi sono stati esposti a due tipi di stress: uno shock termico (repentino abbassamento della temperatura), ed uno chimico, (contaminazione con cadmio) per poi essere sottoposti ad analisi morfologiche e molecolari. I risultati ottenuti hanno sottolineato un interessante parallelo tra le risposte biologiche allo stress nei due sistemi sperimentali analizzati. In particolare dal punto di vista morfologico si è dimostrato che i diversi agenti teratogeni studiati inducono alterazioni simili a carico delle vescicole encefaliche e dell’occhio sia in tetrapodi ovipari che in teleostei, dimostrando che queste strutture, indipendentemente dal mezzo in cui avviene lo sviluppo, sono particolarmente sensibili all’effetto di stimoli stressori di differente natura. Le indagini molecolari, invece, condotte attraverso saggi di espressione genica differenziale, hanno evidenziato che gli effetti teratogeni del cadmio e delle basse temperature sembrano manifestarsi direttamente, modificando l’equilibrio elettrochimico della membrana e agendo su fattori trascrizionali correlati a geni strettamente legati allo sviluppo embrionale ed indirettamente, causando una serie di meccanismi a catena che regolano attività cellulari e geni fondamentali dell’embriogenesi.

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