Primeras Etapas de la Embriogénesis (Fecundación, semanas 1 y 2) Fecundación Sucede por la unión de los gametos femenino y masculino y se divide en tres fases: Penetración de la corona radiada: Los espermatozoides llegan al ovocito 2 y tratan de penetrar en él. Penetración de la zona pelúcida: Esta zona es una cubierta de glucoproteínas que recubren al ovocito para facilitar y mantener la unión del espermatozoide e inducir la reacción acosómica. La permeabilidad de esta zona cambia cuando la cabeza del espermatozoide toca la superficie del ovocito. Fusión entre las membranas del ovocito y del espermatozoide: La adherencia inicial del espermatozoide al ovocito se ve facilitada por integrinas del ovocito y ligandos y desintegrinas del espermatozoide. Las membranas de ambos se unen y la membrana del ovocito recubre la región posterior de la cabeza del espermatozoide generando tres reacciones: Reacciones corticales y de la zona. Reanudación de la segunda división meiótica Activación metabólica del ovocito. En esta etapa los pronúcleos, femenino y masculino, se unen. Los resultados principales: Restablecimiento del numero diploide de cromosomas Determinación del sexo del nuevo individuo. Inicio de la segmentación Segmentación Consiste en una serie de divisiones celulares. El cigoto se divide en dos blastómeras, células indiferenciadas y totipotentes (Potencial para crear un individuo nuevo cada una), de tamaño distinto. La blastómera más grande vuelve a dividirse seguida de la más pequeña. No hay crecimiento celular entre una mitosis y la otra por lo cual cada célula al dividirse es más pequeña. El embrión se desplaza en dirección a la cavidad uterina ayudado de los cilios y las contracciones de la pared muscular de la tuba uterina. La totipotencialidad de la blastómera se pierde en el momento de la compactación, proceso en el cual después de completar 8 células (mórula) las blastómeras comienzan a organizarse de manera que se forma un perímetro y una población celular interna. La porción externa se llama trofoblasto, en cambio la interna da origen al embrioblasto/macizo celular interno. En la compactación las células sufren su primera diferenciación por lo tanto pierden su totipotencialidad. La mórula ya compactada, antes de la implantación, se llena con líquido proveniente de las glándulas endometriales, el embrioblasto es empujado hacia un rincón del espacio celular y se forma una cavidad central. (Cavitación). Se forma así el blastocito, constituido por un embrioblasto y trofoblasto. En la etapa de blastocito se recupera la totipotencialidad, es decir, si el blastocito es dividido en 2 ambas partes tienen la capacidad de convertirse en embriones viables y son pluripotenciales, eso quiere decir que tienen la capacidad de convertirse en cualquier tejido del cuerpo. Entre el día 5 y 6 el blastocito se adhiere a la mucosa uterina, las células de trofoblasto se diferencian en dos capas: Una interna llamada Citotrofoblasto y una externa sincitiotrofoblasto. Impronta de los padres Expresión génica de la madre difiere con respecto a la expresión de los genes provenientes del padre. Pronúcleo materno favorece al embrioblasto y pronúcleo paterno favorece al trofoblasto. Eventos que alteran el plan normal del desarrollo 1) Fecundación sin contribución cromosómica materna (Anexos embrionarios sin embrión) 2) Fecundación de varios ovocitos (Embarazo múltiple) 3) Fecundación de un ovocito con posterior separación de las blastómeras (Embarazo gemelar monocigótico) 4) Embarazo tubario (Implantación del embrión en la tuba uterina) Implantación También denominada nidación, consiste en la fijación del embrión en etapa de blastocito, al útero materno que se encuentra en fase receptiva. Para tener éxito debe suceder en la ventana de implantación, tiempo en el cual el útero está en el apogeo de su fase receptiva. El proceso está regulado por el “factor inhibitorio de leucemia” (LIF) el cuál promueve la adherencia del embrión al epitelio uterino. Consta de tres fases distintivas, relacionada y consecutivas: Aposición: El blastocito se orienta en el lugar de implantación dependiendo de la especie. En humanos su polo embrionario se dirige hacia el epitelio endometrial superficial. El endometrio está preparado para recibir al embrión. Se encuentra en la fase secretora. El epitelio de revestimiento presenta pinopodos, los cuales aumentan la adhesividad superficial y un aumento de ácido hialurónico para favorecer el edema en el estroma necesario para la adhesión. Adhesión: Se produce contacto directo entre el epitelio endometrial y el trofoblasto del blastocito. Ocurre entre el día 6 y 7. Invasión: El trofoblasto penetra y destruye el epitelio endometrial y la membrana basal introduciéndose poco a poco en el estroma uterino e invadiendo los vasos uterinos. Los leucocitos del estroma endometrial secretan interleucina 2, la que impide que el embrión sea reconocido como un cuerpo extraño y sea destruido. La implantación ocurre en la capa compacta del endometrio, el tercio superior del cuerpo uterino, aunque puede ocurrir en otras locaciones (poco probable) ya que el trofoblasto es capaz de desencadenar la implantación donde se encuentre. Cuando el blastocito invade el trofoblasto se diferencia en dos capas: Citotrofoblasto y Sincitiotrofoblasto. El sincitiotrofoblasto, además de invadir el estroma endometrial, secreta la hormona gonadotrofina coriónica, encargada de mantener el cuerpo lúteo funcional en el desarrollo embrional. En la región del nudo embrionario que mira hacia la cavidad del blastocito, comienzan a diferenciarse las células de hipoblasto, que constituirán la hoja inferior del embrión. En la parte superior del nudo el inicio de la cavidad amniótica. De esta manera se forma el embrión bilaminar, constituido por una hoja superior epiblasto (forma el piso del amnios) y una inferior llamada hipoblasto (Forma el saco vitelino). Resumen del Resumen Al inicio de la segunda semana, el blastocito está parcialmente incrustado en el estroma endometrial. El trofoblasto se diferencia en: 1) una capa interna de gran actividad proliferativa (Citotrofoblasto) y 2) una capa externa que erosiona los tejidos maternos (sincitiotrofoblasto). En el día 9 aparecen lagunas en el sincitiotrofoblasto. Después de las sinusoides de la madre son erosionados por el sincitiotrofoblasto, la sangre materna entra en la red de lagunas y al final de la segunda semana comienza una primitiva circulación uteroplacentaria. Entre tanto el Citotrofoblasto forma columnas celulares que penetran en el sincitio y este los rodea. Estas son las vellosidades primarias. Al final de la segunda semana, el blastocito está totalmente inmerso y ya cicatrizó la herida superficial de la mucosa. El macizo celular interno/embrioblasto, se diferencia en 1) epiblasto, el cual forma el piso del amnios y 2) Hipoblasto, el cual forma el saco vitelino. Juntos constituyen un disco bilaminar. Las células epiblásticas dan origen a los amnioblastos, que recubren la cavidad amniótica, situada por encima de la cama epiblástica. Las células hipoblásticas continúan con la membrana exocelómica rodeando ambas el saco vitelino primitivo. Al final de la segunda semana el mesodermo extraembrionario llena el interior del espacio entre el trofoblasto, el amnios y la membrana exocelómica. Al desarrollarse vacuolas en este tejido se forma el celoma extraembrionario o coriónico. El mesodermo extraembrionario que recubre el Citotrofoblasto y al amnios es el mesodermo somatopléurico extraembrionario; el revestimiento que rodea el saco vitelino es el mesodermo esplacnopléurico extraembrionario. El espacio ubicado entre ambos mesodermos se denomina cavidad coriónica. A la segunda semana de desarrollo se la conoce como semana de los pares: 1) El trofoblasto se diferencia en un par de capas: Citotrofoblasto y Sincitiotrofoblasto. 2) El embrioblasto da origen a otro par de capas: Epiblasto (Piso del amnios) e Hipoblasto (Saco Vitelino) 3) El mesodermo extraembrionario también se divide en un par de capas: Somatopléurica (Recubre al amnios y al Citotrofoblasto); esplacnopléurica (recubre al saco vitelino) 4) Dos cavidades se forman: La cavidad amniótica y la del saco vitelino. La implantación se efectúa al final de la primera semana. Con la ayuda de enzimas proteolíticas las células trofoblásticas invaden el epitelio y el estroma endometrial subyacente. La implantación también puede ocurrir fuera del útero: en la bolsa rectouterina, en el mesenterio, en la tuba uterina o en el ovario (embarazo ectópico) Establecimiento del Embrión Trilaminar (3° semana) El hipoblasto formado posteriormente es de carácter transitorio, por lo cual en esta etapa es reemplazado por células provenientes del epiblasto, construyendo así el endodermo. embrión estará formado por tres hojas embrionarias: una superior llamada ectodermo, una media llamada mesodermo y una inferior llamado endodermo. La gastrulación consiste en una serie de movimientos celulares destinados a la formación de una hoja embrionaria denominada mesodermo. La gastrulación involucra solo al disco embrionario, no al trofoblasto. Importancia de la notocorda y de la lámina precordal Tanto el Endodermo definitivo como el mesodermo provienen del epiblasto y el lugar que ocupan las células en este epiblasto es lo que determinará su destino final. En primera instancia se forma la línea primitiva que aparece como un engrosamiento en el extremo caudal del epiblasto, y define los lados derecho e izquierdo del embrión. Luego estas células se invaginan formando el surco primitivo. Cuando esto sucede, las células del epiblasto pierden sus características de epitelio y adquieren forma mesenquimal (Forma estrellada y capacidad de migrar individualmente). La migración de las células durante La gastrulación forma el mesodermo intraembrionario. Este proceso se facilita por el ácido hialurónico, elaborado previamente por las células del epiblasto. En bovinos, hacia la tercera semana. Se observa mesodermo en todo el disco embrionario, excepto en dos zonas: una cefálica que constituirá la membrana bucofaríngea y una caudal que constituirá la membrana cloacal. El nudo primitivo está ubicado en el extremo craneal de la línea primitiva. Sus células se invaginan formando la fosita primitiva, y luego migran directamente en dirección cefálica, dando origen a la prolongación cefálica o notocondral, la cual formará la notocorda y la placa precordal¸ estos son “los organizadores del futuro sistema nervioso”. Cuando finaliza la gastrulación el La notocorda es un cordón celular que corre a lo largo del eje longitudinal inmediatamente ventral al sistema nervioso central. LA notocorda sirve como soporte longitudinal primario del cuerpo, también desempeña la función de centro primario de inducciones que transforman células embrionarias no especializadas en órganos definitivos. 1) Estimula la trasformación de ectodermo superficial en tejido neural. 2) Transforman ciertas células mesodérmicas de los somitos en cuerpos vertebrales. 3) Favorecen las primeras fases del desarrollo del páncreas dorsal. La notocorda y la lámina precordal surgen de la proyección de un grupo de células epiblasticas que pasan a través del nudo primitivo y fosita primitiva respectivamente, se invaginan y luego en la capa media avanzan en dirección cefálica formando el proceso notocordal. Esta lamina procordal emite señales moleculares que son fundamentales para estimular la formación del cerebro anterior. ¿Quién induce la formación del sistema nervioso? estén expuesta se desarrollaran un tipo celular específico (inducción por morfógeno). Nogina y Cordina, ambas producidas por la notocorda, por lo cual se dice que la notocorda es el maestro conductor de la formación del sistema nervioso embrionario. Dos ejemplos de inducción durante la gastrulación son la inducción del mesodermo y la inducción del SNC. En el proceso de la neurulación, la hoja superior del embrión está formada por el ectodermo, que origina la epidermis y el neurectodermo, que es el tejido que origina el sistema nervioso. Este último se ubica sobre la notocorda y se extiende desde el nudo primitivo hacia el polo cefálico. Las células neuroextodérmicas aumentan de altura, por inducción de la notocorda y constituyen la placa neural la cual, tras pasar unos días, se levanta formando los pliegues neurales y la zona deprimida el surco neural. Gastrulación Se caracteriza por una complejidad de eventos inductivos y movimientos celulares morfogénicos que transforman a este embrión bilaminar en forma de disco en uno trilaminar y alargado, donde los principales ejes embrionarios (antero-posterior, dorso-ventral, e izquierda-derecha) ya se han definido. Los principales eventos celulares que suceden en la gastrulación son: Inducción del destino celular La inducción es el proceso mediante el cual un grupo celular influencia el destino celular del otro. La molécula inductora en general es de tipo secretada y ejerce su efecto en forma local o a distancia (inducción endocrina o paracrina), aunque existe también inducción por moléculas ancladas a la membrana celular (inducción juxtacrina). Por otro lado, las células que reciben la señal inductora pueden responder a ella de forma ON/OFF (adquiriendo un destino celular en presencia de la señal y otro en su ausencia) o dependiendo de la concentración a la cual Formación de las capas germinativas. a) Mesodermo y Endodermo: El primer evento morfológico de la gastrulación es la formación del Nodo. El surco primitivo se origina por la invaginación de células del epiblasto localizadas en la línea media caudal del embrión. Durante este proceso, las células epiteliales del epiblasto cambian de forma cilíndrica a en botella y posteriormente a la forma estrellada de las células mesenquimáticas, activando su movilidad y migración celular (transición epiteliomesenquimatosa). Participa en el origen de la capa intermedia (mesodermo) y profunda (endodermo definitivo). Esta transición acontece en el surco primitivo. El mesodermo en formación se distribuye en diversas zonas del embrión. En la zona más rostral de la línea media forma la placa precordal (importante en la inducción del cerebro anterior). La notocorda se extiende de forma caudal también en la línea media hacia el surco primitivo. El resto del mesodermo formará el mesodermo paraxial (somítico), intermedio y lateral. b) Ectodermo: Las células del epiblasto que no reciben la señal inductiva para formar el mesodermo y por lo tanto no invaginan en el surco primitivo formaran el ectodermo. Este está formado por el ectodermo neural (placa neural) que dará origen al SNC y el ectodermo de superficie que cubrirá la superficie del cuerpo y formará la piel. Una vez formadas las capas germinativas, estas se diferenciarán en distintas estructuras del individuo adulto. Una vez formada la placa neural (lámina de células epiteliales cilíndricas) sufrirá el proceso de neurulación. En este proceso la placa neural se pliega, forma un surco (Surco neural) con pliegues laterales (crestas neurales) y se cierra para dar origen al tubo neural. El cierre del tubo neural se inicia a nivel cervical y progresa en dirección rostral y caudal. Problemas en este proceso llevan paralelamente a defectos en la aposición de la piel sobre el SNC, dejándolo expuesto directamente a la superficie del embrión. Ectodermo: piel y anexos, dientes, cristalino, revestimiento del oído medio y externo, las glándulas pituitaria y mamaria y el SNC. Mesodermo: Músculos, huesos, tejido linfático, bazo, vasos sanguíneos, corazón, pulmones, sistema reproductor y excretor. Endodermo: Revestimiento de pulmones, lengua, tonsilas palatinas, uretra y glándulas asociadas, vejiga y tracto digestivo. Movimientos celulares que originan el eje embrionario Movimiento de convergencia-extensión, acontece en las tres capas germinativas. Este movimiento da origen a un embrión alargado en el eje rostro-caudal y angosto en el eje mediotaleral. Se conoce que estas células durante la convergenciaextensión se interdigitan activamente a lo largo del eje medio lateral del embrión (convergencia). Esta organización física lleva a que las células se redistribuyan a lo largo del eje antero posterior (extensión) y de que esta forma elonguen en el eje embrionario a lo largo del eje caudal. Formación del sistema nervioso de destino celular. Vista de la cara dorsal del disco germinativo de un embrión de 16 días, que indica el movimiento de las células epiteliales a través de la línea primitiva y el nódulo; también indica la migración posterior de las células entre en hipoblasto y el epiblasto. Sección transversal por la región craneal de la línea primitiva a los 15 días del desarrollo que muestra la invaginación de las células epiblasticas. Las primeras células que se dirigen al interior producen el mesodermo Resumen del Resumen El proceso más característico que se efectúa durante la tercera semana es la gastrulación, el cual comienza con la aparición de la línea primitiva, cuyo extremo cefálico es el nódulo primitivo. En la región del nódulo y de la línea las células epiblasticas se dirigen hacia el interior (invaginándose) para constituir otras capas celulares: endodermo y mesodermo. Forman el ectodermo las células que no migran por la línea primitiva, sino que permanecen en el epiblasto. Así pues, el epiblasto da origen a tres capas germinares en el embrión: ectodermo, mesodermo y endodermo que constituyen todos los tejidos y órganos. Las células prenoctocordales que se invaginan en la fosa primitiva avanzan hasta alcanzar la placa precordal. Se intercala en el endometrio como la placa notocordal. Al proseguir el desarrollo la placa se desprender del endodermo, formándose entonces un cordón sólido, la notocorda. Forma un eje central que sirve de base al esqueleto axial. Los extremos cefálico y caudal del embrión se establecen antes que aparezca la línea primitiva. Así pues, las células del hipoblasto (endodermo= en el margen cefálico del disco da origen al endodermo visceral anterior (EVA). Este expresa los genes que formarán la cabeza, lo mismo que el factor segregado cerberus. Luego se activa el gen nodal, iniciando y manteniendo la integridad del nódulo y la línea primitiva. Se desplaza centralmente el mesodermo durante la gastrulación de modo que genere el mesodermo intermedio y la placa lateral. Los genes de la cordina, nogina y folistatina dorsalizan el mesodermo para que produzca la notocorda y los somitómeros en la región craneal. El gen T regula la formación de estas estructuras en la región más caudal. LA lateralidad (asimetría derecha izquierda) está controlada por una cascada de moléculas y genes señalizadores. El neurotransmisor serotonina (SHT) también interviene en el establecimiento de la lateralidad confinando la expresión de nodal al lado izquierdo. La posición normal derecha-izquierda, de los órganos se llama situs solitus (situs acostumbrado) y la inversión total, situs inversus. Los individuos con situs inversus están poco expuestos a otros defectos congénitos, sin embargo, sus hijos estarán muy expuestos, especialmente a defectos cardíacos. Las células epiblasticas que pasan por el nódulo y la línea primitiva están predeterminadas por su posición para convertirse en tipos específicos de mesodermo y endodermo. De ahí la posibilidad de construir un mapa de destino del epiblasto. Al terminar la tercera semana se establecen en la región craneal tres capas germinativas básicas que constan de ectodermo, mesodermo y endodermo. El proceso continúa produciendo estas capas para más áreas caudales del embrión hasta el final de la cuarta semana. Ya comenzó la diferenciación de tejidos y órganos: se realiza en dirección cefalocaudal a medida que prosigue la gastrulación. Mientras tanto el trofoblasto se desarrolla con mucha rapidez. Las vellosidades primarias reciben un núcleo mesenquimatoso donde aparecen capilares pequeños. Cuando los capilares vellosos entren en contacto con los de la placa coriónica y el pedículo de fijación, el sistema velloso estará preparado para proporcionarle al embrión nutrientes y oxígeno. Período Somítico Es la etapa del desarrollo embrionario en la cual se forman los somitos a partir del mesodermo. En el embrión humano se inicia en el día 21 de gestación. El número de somitos es variable, pero dan origen a cervicales, torácicos, lumbares, sacros y coccígeos (cola embrionaria) y se forman 3 pares de somitos por día. El número de somitos en el embrión permite determinar la edad embrionaria. Una de las características mas notorias de esta etapa es la metamerización no solo del mesoderma, sino también de otros órganos como la piel, los musculos, los nervios, los vasos sanguíneos, etc. También en la región branquial donde se forman estructuras metaméricas, los arcos branquiales o faríngeos. Durante este período, además de la formación de somitos y la metamerización del embrión, se completa la neurulación. Neurulación Por un efecto inductor de la notocorda, las celulas del ectoderma neural de hacen cilíndricas ordenandose en empalizada, de manera que esta zona se engrosa constituyendo la plca reunal. Estre cambio morfológico se debe a la formación y disposición de microfilamentos y microtubulos alineados en forma paralela en el eje mayor de la célula. Los bordes laterales de la placa se levantan (crestas neurales) mientras se forma una depresión en medio (surco neural), los cuales posteriormente se cierran por completo dando paso al tubo neural. Este comienza a cerrarse en la región cervical y desde aquí el cierre continúa hacia cefálico y caudal. Transitoriamente, el tuboneural comunica con la cavidad amniótica por sus extremos cefálico y caudal, mediante los neuroporos anterior y posterior. A medida que el cierre del tubo neural avanza, los neuroporos van siendo desplazados hacia cefálico y caudal respectivamente. En la región cefálica, el tubo neural se dilata dando origen a las vesículas primarias: prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo. El resto del tubo neural dará origen a la medula espinal. Durante ele período en que se está cerrando el surco neural, desde sus bordes laterales se desprenden grupos de células que se disponen como bandas a ambos lados del tubo neural. Estos cordones celulares constituyen las crestas neurales. De las crestas neurales, se originarán estructuras nerviosas como los ganglios raquídeos, simpáticos y parasimpáticos, elementos celulares como melanocitos, celulas de Schawn y de la medula suprarrenal. Además, en la región cefálica, algunas células migran hacia la región facial donde constituyen la mayor parte del mesénquima de los procesos faciales y de los arcos branquiales y originaran los huesos, cartílago y tejido conectivo de cara y cuello. El resto del ectoderma forma el recubrimiento externo del embrión y en la zona cefálica diferencia las placodas auditivas y del cristalino. Las placodas aparecen como engrosamiento del extoderma en respuesta a un estímulo inductor del SN en desarrollo. Mesodermogénesis En el embrión trilaminar el mesoderma intraembrionario diferencia tres zonas: mesoderma somítico o ara-axil, mesoderma intermedio y mesoderma lateral. El mesoderma somítico ubicado inmediatamente a ambos lados de la notocorda, se gragmenta en pequeños grupos celulares llamados somitos (metamericos). Cadasomítico a su vez diferencia tres regiones. Las celulas ubicadas en posición ventral y medial, forman un tejido laxo que migra para rodear la notocorda y el tubo neural. Esta porción se llama esclerotomo y dara origen a huesos y vertebras. La zona media miotomo formará musculo estriado. La zona externa dermatomo, dermis de la piel. El mesoderma somítico se adelgaza gradualmente hacia los lados para originar el mesoderma nefrotomo, que dará origen a los riñones. Una pequeña cantidad de mesoderma intraembrionario no se fragmenta, son que migra hacia la región mas anterior del embrión para dar origen a la placa cardiogénica, esbozo de corazón. De este modo cellas mesodérmicas distribuidas en todo el embrión forman acúmulos llamados islotes vasculares, los cuales dan origen a los primeros vasos sanguíneos embrionarios.
