Effetti dell'acido retinoico sullo sviluppo del sistema nervoso degli idroidi

 
Riassunto 
 
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RIASSUNTO 
 
Riassunto 
 
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Lo scopo di questo studio è stato quello di verificare gli effetti dell’acido retinoico (RA) 
sullo sviluppo e l’organizzazione della sistema nervoso  di planule di due specie di idroidi, 
Clava multicornis ed Eudendrium racemosum. Gli idroidi (Phylum Cnidaria) sono tra i 
primi metazoi in cui si riconosce un sistema nervoso. C. multicornis ed E. racemosum sono 
due idroidi coloniali, caratterizzati da un ciclo vitale in cui è assente la fase di medusa: dai 
gonozoidi maschili vengono liberati gli spermi che fecondano le uova sulla colonia madre, 
ove si completerà lo sviluppo embrionale e schiuderà una larva planula. Questa per un 
breve periodo rimane libera nell’acqua alla ricerca di un adeguato substrato per fissarsi e 
metamorfosare in un polipo. Sul sistema nervoso della planula esistono pochi lavori e gli 
studi più approfonditi riguardano gli animali adulti.  
E’ noto che nelle planule delle due specie di interesse gli elementi del sistema nervoso 
sono: una rete nervosa diffusa, cellule sensoriali e ganglioniche. Sia le fibre della rete 
nervosa sia i neuroni sono particolarmente numerosi al polo anteriore della planula. 
Gli effetti dell’acido retinoico sullo sviluppo embrionale sono ben noti nei cordati dove 
alterano il differenziamento del sistema nervoso lungo l’asse antero-posteriore con la 
troncatura delle strutture più anteriori. Pochissimi studi sono stati fatti sugli invertebrati e 
nessuno sugli Cnidari. Le colonie fertili di entrambe le specie di idroidi sono state trattate 
con RA alla concentrazione di 10-7M. Inoltre in C. multicornis, si è effettuato un 
trattamento alla stessa concentrazione anche di embrioni a due diversi stadi. In entrambi gli 
esperimenti le planule raccolte sono state marcate con il metodo dell’immunofluorescenza 
doppia, con anticorpi anti-tubulina acetilata, un marcatore del sistema nervoso, e anti-
RFamide, un neuropeptide molto comune negli cnidari. 
In larve di Clava multicornis trattate, la rete nervosa risulta disorganizzata, il numero delle 
cellule positive a RFamide è inferiore e la loro disposizione appare diversa rispetto al 
controllo. In E. racemosum,RA provoca una disorganizzazione ed una diminuzione delle 
fibre della rete nervosa, marcate sia con tubulina acetilata sia con RFamide.  
Abbiamo osservato che il fenotipo indotto da RA nelle planule raccolte dal trattamento 
delle colonie è molto variabile: la rete nervosa può essere quasi assente o presente ma è 
sempre disorganizzata. Questa variabilità dipende dal diverso stadio di sviluppo a cui i vari 
embrioni presenti sulla colonia madre sono stati trattati. Nel trattamento dei due stadi 
embrionali di C. multicornis, i fenotipi indotti da RA sono più simili in tutti i campioni. 
In questo studio si è potuto confermare che anche in metazoi basali come gli idrozoi, l’RA 
agisce sul differenziamento del sistema nervoso, in particolare non permettendo la corretta 
formazione delle strutture più anteriori della planula. 
       1 Introduzione 
 
 
 
 
 
      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUZIONE 
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       1 Introduzione 
 
 
1. CNIDARI 
Gli organismi che appartengono al Phylum Cnidaria esistono in forma di polipi, solitari o 
coloniali, o di medusa. Agli Cnidari appartengono le gorgonie, le idre dulcicole, gli 
anemoni di mare, le madrepore , i coralli , gli idroidi e le meduse. Possono essere sia 
organismi coloniali che solitari.  All’interno di questo phylum c’è un’elevata 
diversificazione la quale raggiunge il suo massimo nelle scogliere coralline. Gli cnidari 
sono inoltre diffusi e comuni in tutti i mari poco profondi, dove vivono adesi a fondi duri, 
si rifugiano all’interno dei sedimenti o vagano, trascinati dalle correnti, nel plancton. Delle 
10.000 specie note, solo 20 popolano le acque dolci, le specie rimanenti sono marine. Il 
polipo degli cnidari ha un corpo sacciforme formato da una cavità, il celenteron, che si 
estende lungo l’asse principale dell’animale e si apre all’esterno ad un’estremità del corpo 
formando una bocca. All’estremità opposta corrisponde il polo aborale, ovvero la parte 
basale dell’animale che aderisce al substrato. Il celenteron  è un compartimento 
plurifunzionale, implicato nella digestione extracellulare, circolazione, escrezione, 
riproduzione e supporto scheletrico idrostatico. Può essere costituito da una cavità 
semplice e tubulare, oppure da una cavità la cui parete gastrodermica si solleva in pliche 
che la suddividono, in numero di quattro o in numero maggiore. A seconda del tipo di 
celenteron si distinguono gli Idrozoi che hanno la cavità non settata, dagli Antozoi, 
Scifozoi e Cubozoi, che hanno la cavità settata e dotata di pliche. Gli Antozoi hanno polipi 
grandi, con molti tentacoli e l’area del gastroderma è aumentata dalla presenza di setti. Il 
numero dei setti varia a seconda delle dimensioni del polipo: polipi di grandi dimensioni 
hanno molti setti, polipi piccoli ne hanno pochi. Il numero e la disposizione dei setti 
costituiscono un’importante caratteristica, usata nella classificazione degli antozoi. Gli 
scifozoi hanno polipi di dimensioni intermedie con meno tentacoli rispetto agli antozoi e 
non più di quattro setti gastrodermici. Gli idroidi sono organismi piccoli con meno 
tentacoli rispetto alle altre classi, e i setti gastrodermici sono assenti, anche se i grandi 
idrozoi possono avere due setti o altri adattamenti per aumentare l’area del gastroderma. 
Gli cnidari vengono chiamati diblastici perché sono costituiti da due foglietti embrionali, 
ectoderma ed endoderma o gastroderma, da cui deriveranno  gli epiteli degli adulti 
(l’ectoderma è posizionato verso l’esterno, mentre l’endoderma è all’interno). Fra i due 
tessuti c’è una lamina acellulare detta mesoglea. 
Una caratteristica unica e distintiva degli cnidari è lo cnidocita. All’interno di questa 
cellula specializzata è alloggiato un organello, detto cnido, costituito da una capsula 
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       1 Introduzione 
 
 
membranosa piena di liquido, che contiene un lungo filamento formato da una 
invaginazione tubulare della parete della  
capsula. Ad una estremità dello cnidocita , sulla parete esterna c’è un ciglio sensoriale detto 
cnidociglio, che sporge dalla superficie. Esso è un meccanocettore, cioè sensibile a 
stimolazioni di tipo tattile. Negli scifozoi e negli idrozoi lo cnidociglio è immobile e rigido, 
negli antozoi è mobile ed è chiamato cono ciliare. Per far sì che il tubo all’interno dello 
cnidocita venga scaricato non è sufficiente il contatto con la struttura estranea, c’è bisogno 
anche di un riconoscimento chimico. Questo è dimostrato dal fatto che gli cnidociti non 
scaricano quando i tentacoli del polipo urtano fra di loro.  Quando lo cnidocita riceve uno 
stimolo appropriato, si estroflette di colpo verso l’esterno. In base al tipo di cnido, il tubo 
estroflesso può pungere o paralizzare la preda, infliggendosi nel tegumento e liberando 
tossine. Gli cnidociti sono diffusi, in genere, in tutto l’epiderma e sono anche presenti in 
gran quantità sui tentacoli e sulle strutture impiegate per la difesa o per la cattura di prede o 
in prossimità della bocca. Il tipo più importante di cnido è la nematociste, che si trova in 
tutti gli cnidari , mentre le spirocisti e le pticocisti sono presenti soltanto negli antozoi. 
Gli cnidari si possono riprodurre sia per via sessuata sia per gemmazione a partire dal 
polipo, da cui si possono formare nuovi polipi o meduse. 
Il phylum degli Cnidari viene diviso in 4 classi: 
 ξ Idrozoi 
 ξ Antozoi 
 ξ Scifozoi 
 ξ Cubozoi 
Idrozoi e scifozoi possono essere accomunati nel taxon Medusozoa, chiamati così perché 
nel ciclo vitale è compresa una fase di medusa.  
Gli antozoi sono organismi esclusivamente marini, con specie sia solitarie che coloniali. 
Gli antozoi sono rappresentati solamente da polipi, manca lo stadio di medusa. Il polipo 
pertanto è responsabile sia della riproduzione sessuale  sia di quella asessuale. I gameti si 
originano dall’endoderma, sono liberati nel celenteron e dispersi attraverso la bocca. La 
fecondazione è generalmente esterna, lo zigote si sviluppa in una larva detta planula, che 
molte volte è provvista di ciglia sensoriali sviluppate all’estremità orale. La metamorfosi 
della planula inizia già prima di fissarsi al substrato con la morfogenesi precoce dei 
tentacoli. I principali metodi di riproduzione asessuale del polipo sono la scissione, 
frammentazione e gemmazione. ( Questa classe possiede tutti i tre tipi di cnidi: 
nematocisti, spirocisti e pticocisti).   
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Gli scifozoi e cubozoi sono organismi esclusivamente marini: possiedono la fase di polipo, 
solitario o coloniale, e la fase di medusa che in questi animali è la forma dominante. Nei 
scifozoi la medusa si differenzia dalle altre due classi per la mancanza del velo, la 
morfologia della medusa è simile a quella degli idrozoi ma non presenta il velo, si 
riproduce sessualmente liberando i gameti nell’acqua, dallo zigote si forma la planula da 
cui si origina un polipo. Il polipo si riproduce in modo caratteristico: attraverso scissioni 
trasversali della estremità orale del polipo vengono staccate delle giovani meduse, dette 
efire. Questa tecnica di riproduzione asessuale si chiama strobilazione. Le efire sono 
meduse immature, avranno bisogno di tempo per raggiungere la maturità sessuale, mentre 
il polipo dopo il periodo di riproduzione può riprendere la vita di polipo fino all’anno 
successivo.    
 
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       1 Introduzione 
 
 
2. IDROIDI 
     2.1 Caratteristiche generali 
La classe Hydrozoa contiene circa 2700 specie, ma a causa delle loro piccole dimensioni e 
dell’aspetto arborescente la loro esistenza sfugge a moltissime persone. I membri di questa 
classe hanno in comune tre caratteristiche: 
- la mesoglea non è cellularizzata; 
- il gastroderma è privo di cnidociti; 
- le gonadi sono ectodermiche oppure, se sono gastrodermali, le uova e gli spermi 
sono liberati direttamente all’esterno e non nella cavità gastrovascolare. 
In generale negli idrozoi può esistere la forma di polipo, sessile, e di medusa, planctonica.  
Il polipo di una colonia è tubolare o cilindrico con l’estremità orale, diretta verso l’alto, e 
l’estremità opposta o aborale, aderente al substrato. I polipi degli idroidi sono costituiti 
dall'idrante, l'estremità orale, che porta la bocca e i tentacoli,  dall’idrocaule, la colonna del 
polipo, e dall’idroriza, stolone che cresce sul substrato alla base della colonia e la fissa al 
substrato. I polipi sono avvolti da un rivestimento di sostegno, secreto dall'epiderma che 
prende il nome di perisarco. Esso è composto da uno strato esterno rigido di polisaccaridi, 
come chitina, e uno strato interno di proteine. Il perisarco ricopre l'idrocaule e l’idroriza e 
in alcuni idroidi, detti tecati, ricopre anche l’idrante. La teca viene usata dagli idranti per 
ritirarsi al suo interno cercando protezione. Gli idroidi atecati non possiedono la teca.  
La maggior parte delle specie di idrozoi con uno stadio di polipo nel ciclo vitale è 
coloniale; le colonie sono costituite sia da polipozoidi che da medusozoidi (Fig. 1).  
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