EMBRIOLOGIA: STORIA, CAMPO DI STUDIO E RAMI - BIOLOGIA - 2025

L' embriologia (dal greco: embrione = frutto nell'utero; logos = trattato), animali (compreso l'uomo), è lo studio di tutte le questioni relative allo sviluppo, dalla formazione dello zigote alla nascita.

Lo sviluppo inizia quando un uovo viene fecondato da uno spermatozoo, formando uno zigote. Le uova e lo sperma sono gameti. Sono formati dalla gametogenesi nelle ovaie delle femmine e nei testicoli dei maschi.

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La produzione di gameti avviene attraverso un processo di divisione cellulare chiamato meiosi. In questo processo, si formano quattro cellule, o gameti, che hanno la metà dei cromosomi (N = aploide) che una cellula somatica ha (2N = diploide). Lo zigote ha metà dei cromosomi dalla madre e l'altra metà dal padre. Quindi, è diploide.

La conoscenza di come avviene lo sviluppo normale dell'embrione e del feto e delle cause dei difetti del neonato alla nascita sono utili per aumentare la probabilità di uno sviluppo normale. Ad esempio, ora è possibile correggere alcuni difetti del feto chirurgicamente.

Storia dell'embriologia

Embriologia nell'antichità e fino al medioevo

Nell'anno 3000 a. C., gli egiziani pensavano che il dio del sole, Aton, avesse creato un germe nella donna, un seme nell'uomo, e dava vita al bambino dentro la donna.

Nell'anno 1416 a. C., un trattato indù di embriologia, scritto in sanscrito, descriveva che, un giorno dopo l'incontro sessuale, si forma un embrione (Kalada), seguito dalla formazione di una vescicola (dopo 7 notti), una massa solida (dopo un mese), la testa (dopo due mesi) e gli arti (dopo tre mesi).

Pitagora (570–495 aC), propose che il padre fornisse le caratteristiche essenziali della prole, che è noto come "spermismo". Ippocrate, 460–377 a. C., ha affermato che lo sviluppo dell'embrione di pollo può essere simile a quello dell'uomo.

Aristotele (384–322 aC) scrisse un trattato sugli embrioni di polli e altri animali. Per questo motivo è considerato il fondatore dell'embriologia.

Claudio Galeno (129–216 aC), scrisse un trattato sulla formazione del feto, descrivendo strutture come la placenta, l'amnion e l'allantoide.

Samuel-el-Yehudi, ~ 200 d.C., descrisse lo sviluppo dell'embrione distinguendo sei fasi, da un embrione informe a un feto.

Embriologia dal Rinascimento al XVIII secolo

Leonardo da Vinci (1452-1519), dissezionando l'utero di una donna incinta, fece dei disegni molto precisi del feto.

William Harvey (1578-1657), credeva che lo sperma entrasse nell'utero e si trasformasse, trasformandosi in un uovo e poi in un embrione.

Marcello Malpighi (1628–1694) e Jan Swammerdam (1637–1680), attraverso osservazioni al microscopio, fornirono informazioni che postulavano sostenevano la teoria del preformismo, che proponeva che lo sperma contenesse esseri umani interi.

Regnier de Graaf (1641–1643), dissezionò e osservò le ovaie di varie specie di mammiferi, compreso l'uomo, descrivendo il corpo luteo (follicolo di Graaf).

Casper Friedrich Wolff (1733–1794), nella sua pubblicazione del 1759 Theory of Generation, sostenne che gli organi del corpo non esistono prima della gestazione, ma sono formati in fasi da materiale indifferenziato.

Lázaro Spallanzani (1729-1799), eseguì test di fecondazione in vitro negli anfibi e inseminazione nei cani, concludendo che gli ovociti e lo sperma sono necessari per iniziare lo sviluppo di un individuo.

Heinrich Christian Pander (1794–1865), osservò il primo sviluppo di embrioni di pollo, descrivendo i tre strati germinali: ectoderma, mesoderma, endoderma.

Embriologia moderna

Karl Ernst von Baer (1792–1876), ha affermato che lo sperma conteneva milioni di cellule in movimento, che ha chiamato sperma. Inoltre, ha scoperto gli ovociti delle ovaie dei mammiferi, lo zigote nelle tube di Falloppio e la blastocisti nell'utero. Per questo motivo, è considerato il fondatore della moderna embriologia.

Hans Spemann (1869-1941), ha introdotto il concetto di induzione nello sviluppo dell'embrione, secondo il quale l'identità di alcune cellule influenza lo sviluppo delle altre cellule nel loro ambiente. Spermann ha ricevuto il premio Nobel per la fisiologia e la medicina nel 1935.

Patrick Steptoe (1913–1988) e Robert Edwards (1925–) furono i ginecologi e gli scienziati che resero possibile la nascita di Louise Brown nel 1978, il primo bambino prodotto dalla fecondazione in vitro.

Edward Lewis (1918-2004), Christiane Nüsslein-Volhard (1942–) ed Eric F. Wieschaus (1947–) hanno ricevuto il Premio Nobel per la fisiologia e la medicina nel 1995 per la loro scoperta di geni che controllano lo sviluppo embrionale.

Ian Wilmut (1944–) ei suoi colleghi furono i primi a trasferire il nucleo di una cellula adulta differenziata per produrre un clone di un mammifero, la pecora Dolly, nata nel 1996.

Rami di embriologia

L'embriologia è divisa in embriologia generale, embriologia sistemica, embriologia descrittiva, embriologia comparata, embriologia sperimentale, embriologia chimica e teratologia.

Embriologia generale

Studio dello sviluppo dalla fecondazione e formazione di zigote, attraverso la formazione e l'impianto di blastocisti, la formazione di embrioblasti, fino alla formazione dell'embrione. Questi eventi durano otto settimane e si dividono in periodi pre-embrionale ed embrionale.

Embriologia sistemica

Studio dello sviluppo di organi e apparati durante la fase embrionale.

Embriologia descrittiva

Studio, dall'osservazione e descrizione diretta, delle fasi di sviluppo dell'embrione.

Embriologia comparativa

Confronto dello sviluppo di embrioni di diverse specie di animali. Questo ramo è legato alla biologia comparativa e integrativa, che ha dato origine negli anni novanta alla biologia dello sviluppo evolutivo, nota come evo-devo.

Embriologia sperimentale

Esperimenti con animali da laboratorio (ratti, topi, anfibi, ecc.) Per studiare lo sviluppo embrionale.

Embriologia chimica

Studio biochimico della blastocisti, dell'embrione e del feto fino al momento della nascita.

teratologia

Studio dell'effetto di agenti infettivi, sostanze chimiche, radiazioni e altri fattori esterni che alterano la morfologia e la funzione fetale.

Embriologia umana

Nell'uomo sono state descritte tre fasi dello sviluppo prenatale: 1) periodo pre-embrionale, dal concepimento alla seconda settimana; 2) periodo di formazione dell'embrione, dalla seconda all'ottava settimana; 3) periodo fetale, dalla nona settimana alla nascita.

In generale, lo sviluppo prenatale dell'essere umano comporta la formazione di: 1) embrione; 2) placenta; 3) membrane del feto; 4) cavità del corpo e diaframma; 5) sistema muscolare, scheletrico, respiratorio, cardiovascolare, digestivo, urinario, riproduttivo e nervoso; 6) testa e collo; 7) occhi e orecchie.

Fasi cruciali dello sviluppo embriologico

Formazione dell'embrione, della placenta e delle membrane del feto

Una volta che lo zigote si è formato, inizia a dividersi attraverso la mitosi e aumenta il numero di cellule senza aumentarne le dimensioni. Le cellule dello zigote sono chiamate blastomeri. Quando vengono raggiunte le 12 cellule, si forma la morula. Quindi questo forma la blastocisti, che è una sfera cava piena di liquido.

La blastocisti ha una massa cellulare interna su un polo. È circondato da un sottile strato di cellule chiamato trofoblasto, che è responsabile di attaccarlo alla parete uterina, formando infine la parte fetale della placenta.

Le cavità amniotiche e coriali circondano l'embrione. Le sue pareti formano le membrane del feto. La massa cellulare interna forma, per gastrulazione, il disco di un embrione bilaminare, formato dall'epiblasto (poi ectoderma) e dall'ipoblasto (poi endoderma). L'ectoderma si differenzia e forma un terzo strato: il mesoderma.

Il mesoderma forma le ossa, il tessuto connettivo, la cartilagine, i sistemi cardiovascolare, linfatico e riproduttivo, i reni, il derma della pelle, tra le altre strutture. L'ectoderma forma il sistema nervoso. L'endoderma forma il tratto gastrointestinale, i polmoni e il tratto respiratorio.

Entro otto settimane, la maggior parte degli organi e dei sistemi si sono già formati, ma sono immaturi.

Formazione di cavità corporee e diaframma

Nella quarta settimana l'embrione ha una forma tridimensionale e presenta una piegatura a seguito della formazione del tubo intestinale. Un celoma, o cavità chiusa, si forma all'interno dell'embrione causato dagli strati somatico e viscerale della placca laterale del mesoderma.

Lo strato mesodermico somatico forma la membrana sierosa parietale, mentre lo strato mesodermico splancnico forma la membrana sierosa viscerale. Quando l'embrione si piega, si perde l'unione con la cavità corionica e si forma una cavità che va dalla regione pelvica a quella toracica.

Il celoma dà origine alle cavità pericardica, pleurica e peritoneale. Il setto trasverso divide la cavità in due: la cavità toracica e la cavità addominale (o peritoneo). Tuttavia, la comunicazione tra le due cavità viene mantenuta attraverso i canali pericardioperitoneali, che hanno le loro membrane.

Le membrane di nuovo nome dividono la cavità toracica nella cavità pericardica e nella cavità pleurica e sono chiamate pieghe pleuropericardiche. Dal ventunesimo giorno all'ottava settimana, si formano cavità.

Il diaframma è formato principalmente dal setto trasverso e dalle membrane pleuroperitoneali. Il setto trasverso si origina, a livello cervicale, intorno al ventiduesimo giorno. Riceve la sua innervazione dai nervi spinali C3 - C5.

Allenamento dei sistemi muscolare, scheletrico, respiratorio e cardiovascolare

La maggior parte del muscolo proviene dal mesoderma parassiale. Si formano tre tipi di muscolo scheletrico, liscio e cardiaco. Il muscolo scheletrico proviene dai somiti, dallo strato somatopleurico della placca laterale e dalla cresta neurale. La muscolatura liscia delle viscere. Il tratto gastrointestinale e il muscolo cardiaco del mesoderma splancnico.

Il mesoderma costituisce la maggior parte delle ossa e della cartilagine. Le cellule dello sclerotomo formano le singole vertebre. Nello sviluppo del cranio si formano due parti: neurocranio e viscerocranio. Le costole sono formate dall'ossificazione di precursori cartilaginei. L'ossificazione delle ossa lunghe segna la fine del periodo embrionale.

Lo sviluppo dell'apparato respiratorio si articola in cinque fasi: 1) embrionale, germoglio iniziale e ramificazione; 2) pseudoglandulare, ramificazione completa; 3) tubi bronchiali canicolari, terminali; 4) le sacche sacculari, terminali e capillari entrano in contatto; 5) alveolare, 8 mesi, completo sviluppo della barriera sangue-aria.

Lo sviluppo del sistema cardiovascolare inizia con la formazione del tubo cardiaco. Quindi si verifica la settazione, la separazione in atri, ventricoli e grandi vasi. La settazione comporta la formazione di due setti, che non sono completamente chiusi fino alla nascita.

Formazione dei sistemi digestivo, urinario, riproduttivo e nervoso

Lo sviluppo dell'apparato digerente inizia quando gli strati germinali dell'embrione precoce si piegano lateralmente e cefalocaudalmente. Questo spinge la membrana vitellina nell'embrione, formando così il tubo intestinale, che è diviso in anteriore (futura faringe), medio (futuro esofago) e posteriore (futuro duodeno, intestino, colon e canale anale).

I sistemi urinario e riproduttivo potrebbero essere considerati uno perché hanno un'origine embriologica comune e condividono canali comuni. Entrambi i sistemi si sviluppano dal mesoderma intermedio, che forma la cresta urogenitale, suddivisa in cordone nefrogenico e cresta delle gonadi.

Il midollo nefrogenico dà origine a pronephros, mesonephros e metanephros, che sono coinvolti nella formazione dei reni. Il sistema genitale si sviluppa dalla cresta delle gonadi. Lo sviluppo del sistema riproduttivo femminile o maschile dipende dalla coppia di cromosomi sessuali.

Il sistema nervoso si sviluppa nella terza settimana dall'ectoderma. Inizialmente, si forma il tubo neurale, le cui pieghe formano la cresta neurale. Si forma un midollo spinale che ha tre strati: neuroepiteliale, mantello, zona marginale. Successivamente, si formano le vescicole del telencefalo, del diencefalo, del mesencefalo, del metancefalo e del mesencefalo.

Sviluppo di testa, collo, occhi e orecchie

La maggior parte della testa e del collo sono formate dagli archi, dalle sacche e dai solchi faringei, nonché dalle membrane faringee. Queste strutture formano l'apparato faringeo e conferiscono all'embrione il suo aspetto caratteristico nella quarta settimana di sviluppo.

Gli archi faringei sono formati dal mesoderma mesomerico e dalle cellule della cresta neurale, che si differenziano rispettivamente in: 1) muscoli e arterie; 2) tessuto osseo e connettivo. Le sacche faringee sono costituite da invaginazioni dell'endoderma che confinano con la parte anteriore.

I solchi faringei sono costituiti da invaginazioni dell'ectoderma. Si trova tra gli archi faringei. Le membrane faringee sono costituite da ectoderma, mesoderma ed endoderma. Si trovano tra gli archi faringei.

L'orecchio è composto da: orecchio interno, orecchio medio, orecchio esterno. Entro la quarta settimana, l'orecchio interno si sviluppa dalla placca otica dell'ectoderma, che si invagina formando le porzioni utricolare e sacculare. L'orecchio medio ed esterno derivano dalle prime arcate faringee e dalle cellule neurogliali.

Gli occhi hanno origine dalla vescicola ottica, che si forma dalla parte laterale del proencefalo all'inizio della quarta settimana.

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