Embriología - Desarrollo de somitas y neurulación PDF

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Summary

Principal fuente bibliográfica: Embriología de Langman 8va edición.
Temas tratados: formación de somitas - vellosidades - plegamientos - neurulación.
Experiencia académica: 1er año de medicina. Asignatura > Embriología.
Formato de respuestas: lectura y comprensión de la informac...

Description

TP N°3 (S9) EMBRIOLOGÍA:

“DESARROLLO DE SOMITAS”

Consignas: 1)

_ ¿Cuál es la evolución del Mesodermo Paraxial?

Con respecto al mesodermo paraxial, al comienzo del periodo embrionario, comienzan a desarrollarse, en dirección cefalocaudal, segmentos de células mesodérmicas dispuestas en verticilos (acumulaciones alrededor de un mismo eje) entorno al tubo neural (centro de la unidad), que reciben el nombre de somitómeros. Por un lado en región cefálica, los somitómeros se convierten en neurómeros en asociación con la segmentación de la placa neural , contribuyendo al mesénquima en la cabeza; y por el otro lado continúan organizándose hasta convertirse en somitas desde la región occipital en sentido caudal. Con un primer par dado al día 20 en la región occipital, el surgimiento de los somitas se utiliza como medio de conteo de los días de desarrollo que conlleva el embrión en esta etapa inicial, ya que aparecen regularmente a un ritmo aproximado de 3 pares diarios hasta el final de la quinta semana donde ya son entre 42 y 44. Hay 4 pares occipitales, 8 cervicales, 12 torácicos, 5 lumbares, 5 sacros y entre 8 y 10 coccígeos. Más tarde desaparecen el primer par occipital y los últimos somitas coccígeos de 5 a 7, mientras los restantes somitas constituyen el esqueleto axial.

2) _ ¿Por qué el mesodermo paraxial se diferencia a somitas? La diferenciación en somitas del mesodermo paraxial ocurre a causa de un reloj de segmentación establecido por la expresión cíclica de varios genes entre los que principalmente se encuentran el Notch y el WNT (vías de señalización), ya que la proteína Notch se acumula en mesodermo presomita destinado a constituir el siguiente somita para luego disminuirse al irse estableciendo el mismo, y además con su incremento se activan otros genes modeladores como la proteína WNT3a en conjunto con la proteína de factor de crecimiento de fibroblastos (FGF8) y ácido retinoico (AR) que van permitir una regulación de los límites de los somitas y controlarán el reloj de expresión y la actividad en la vía Notch. Las concentraciones de FGF8 y WNT3a, y AR son inversamente proporcionales en la región caudal y craneal del mesodermo paraxial, presentándose el ácido en mayor cantidad en la región craneal. En cuanto a cuando los somitas se forman en el mesodermo presomita (aun no terminándose de constituir el tubo neural), lo hacen como somitómeros /acumulaciones de células mesodérmicas (parecidas al fibroblasto). Luego, por un proceso de epitelización, estas células se disponen en forma de donas alrededor de una luz pequeña y al inicio de la cuarta semana las células en las paredes ventral y medial del somita pierden sus características epiteliales, se tornan mesenquimatosas y cambian de posición para rodear el tubo neural y la notocorda, conformando el esclerotoma (posteriormente se diferencia en vertebras y costillas). Por otro lado, las células de los márgenes dorsomedial y ventrolateral de la región superior del somita se diferencian precursores de miocitos (células musculares), mientras que las entre ambos grupos dan origen al dermatoma. Las células provenientes de los grupos precursores de músculos otra vez

se vuelven mesenquimatosas y migran debajo del dermatoma para crear el dermomiotoma. Los miotomas y dermatomas conservan la innervación de su segmento de origen sin que importe a dónde emigren. Por tanto, cada somita forma su propio esclerotoma (cartílago del tendón y componente óseo), su propio miotoma (que aporta el componente muscular segmentario) y su propio dermatoma, de donde deriva la dermis de la espalda. Los miotomas y dermatomas poseen, además, su propio componente nervioso segmentario.

3) _ ¿A qué se debe la diferenciación de los somitas en diversos componentes? Teniendo de referencia el primer párrafo de la anterior pregunta, la diferenciación de los somitas en diversos componentes se concreta mediante diferentes proteínas, genes, vías de señalización, y factores de transcripción que surgen de las estructuras circundantes (notocorda, tubo neural, epidermis y mesodermo de la placa lateral): 

   

Genes nogina y SHH: proceden de la notocorda y de la placa basal del tubo neural, secretan proteínas que inducen la porción ventromedial del somita para que se convierta en esclerotoma. Factor de transcripción PAX1: inicia la cascada de los genes que crean la formación de las vértebras. Factor de transcripción PAX3: marca la región del dermomiotoma del somita y es regulado por la proteína WTN. Proteínas WTN: procede del tubo neural dorsal, y hace que empiece la expresión del gen específico del músculo MYF5 y que produzca los precursores de la musculatura primaxial. Proteína BMP4: es una proteína morfogénica ósea que se origina en el mesodermo de la placa lateral y que presenta una interacción inhibidora con el FGF, que da lugar a que la porción dorsolateral del somita exprese otro gen específico del músculo, MYOD, y forme los precursores de la musculatura primaxial y abaxial.



Proteína neurotrofina 3 (NT-3): secretada en la región dorsal del tubo neural, dirige la porción media del epitelio dorsal del somita que luego formará la dermis.

4) _ Con respecto al desarrollo sanguíneos ¿cuál es el proceso?

de

los

vasos

El proceso de desarrollo de los hematocitos (células de la sangre) y de los vasos sanguíneos ocurre a partir del mesodermo. Los vasos sanguíneos lo hacen mediante dos mecanismos: vasculogénesis, los que provienen de los islotes sanguíneos, y angiogénesis, los que se forman de los vasos ya existentes. En lo que compete a la vasculogénesis, los islotes (población transitoria) se forman en la tercera semana de desarrollo del embrión rodeando la pared del saco vitelino, luego el mesodermo de la placa lateral y otras regiones, y los mismos proceden de células del mesodermo inducidas (mediante el factor de crecimiento de los fibroblastos 2, FGF2) como hemangioblastos, un precursor común en la formación de hematocitos y de vasos sanguíneos. Luego, bajo el influjo del factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF) que actúa mediante dos receptores diferentes, estas células se vuelven endoteliales y se unen entre ellas para producir vasos . Respecto a la angiogénesis, esta también está regulada por el factor VEGF, el cual estimula la proliferación de las células endoteliales en puntos donde vasos nuevos derivarán de los ya existentes . Finalmente el modelado y estabilización de las células vasculares es realizado por el factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) y el factor de crecimiento transformante beta (TGF-b). Por otro lado Las células madre hematopoyéticas derivan del mesodermo que rodea a la aorta en un onefro (AGM yético del e

5)

_ ¿Qué son las vellosidades?

Las vellosidades son el componente fetal de la placenta que tiene la función de facilitar el intercambio de nutrientes y gases entre los compartimientos de la madre y el feto. Las mismas se comprenden como prolongaciones que emergen del corión del trofoblasto, las cuales se extienden desde el mesodermo de la placa coriónica hasta la cubierta del citotrofoblasto dándole un aspecto radial. En la cuarta semana de gestación, una vez que el corazón comienza a latir, el sistema velloso es capaz de proporcionar al embrión los nutrientes y el oxígeno indispensable. Ya en la novena semana de gestación, el sistema capilar que se desarrolla en el núcleo de los tallos vellosos pronto entra en contacto con los capilares de la placa coriónica y con el pedículo de fijación. De ese modo se origina el sistema vascular extraembrionario. Las arterias espirales del útero transportan la sangre materna a la placenta. La invasión endovascular por las células citotrofoblásticas erosiona estos vasos para liberar sangre hacia los espacios intervellosos. Durante los meses siguientes numerosas extensiones pequeñas aparecen en las vellosidades troncales, extendiéndose como vellosidades libres al interior de los espacios lagunares o intervellosos. En un principio, las vellosidades recién formadas son primitivas, pero al comenzar el cuarto mes desaparecen las células citotrofoblásticas y parte del tejido conectivo, por lo que el sincitio y la pared endotelial de los vasos sanguíneos son las únicas capas que separan la circulación materna de la fetal. Conforme avanza el embarazo, las vellosidades del polo embrionario siguen creciendo y expandiéndose, y dan origen al corion frondoso (corion velloso). Las vellosidades del polo abembrionario degeneran y así recibe el nombre de corión liso.

6)

_ ¿Cuántos tipos de vellosidades conoce?

Se conocen tres tipos de vellosidades: 

Vellosidades primarias: se presentan al inicio de la tercera semana y constan de un núcleo trofoblástico recubierto por una capa de sincitiotrofoblasto.



Vellosidades secundarias: son estructuras constituidas a partir del desarrollo de células mesodérmicas que penetran el núcleo de las vellosidades primarias creciendo hacia la decidua.

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Vellosidades terciarias o placentarias definitivas: se generan al final de la tercera semana cuando, en el núcleo de la vellosidad, algunas células mesodérmicas empiezan a diferenciarse convirtiéndose en hepatocitos y en pequeños vasos sanguíneos, lo que da origen al sistema capilar velloso. Entran en contacto con los que empiezan a desarrollarse en el mesodermo de la placa coriónica y en el pedículo de fijación y a su vez, estos vasos establecen contacto con los sistemas circulatorios intraembrionarios para unir la placenta al embrión.



7)

Vellosidades de anclaje o troncales: son aquellas que se extienden desde la placa coriónica a la decidual basal (parte del endometrio donde se formará la placenta). Vellosidades libres: son aquellas que se ramifican de los lados de las vellosidades troncales y funcionan como terminales.

_ ¿Qué son los plegamientos?

Los plegamientos consisten en cambios globales en la disposición espacial de las tres capas germinativas y de los derivados que ellas generan debido a la formación de los sistemas de órganos, el rápido crecimiento del sistema nervioso central, cambios de posición de diferentes estructuras, y a una modificación global de la estructura y aspecto del embrión. Este crecimiento y plegamiento impulsan el amnios en dirección ventral y el embrión queda dentro de la cavidad amniótica en posición fetal. La comunicación con el saco vitelino y la placenta se conserva a través del conducto vitelino y el cordón umbilical, respectivamente.

8)

_ ¿Cuántos tipos de plegamientos conoce?

Se conocen dos tipos de plegamientos: 

Plegamiento cefalocaudal: es el doblamiento del embrión hacia la posición fetal, conforme las regiones cefálica y caudal van desplazándose en dirección ventral (un plegamiento cefálico y otro caudal simultáneamente), ante el desarrollo y crecimiento de las vesículas encefálicas, lo cual genera que el disco embrionario trilaminar empiece a sobresalir de la cavidad amniótica con el alargamiento del tubo neural.



Plegamiento dorsoventral: lo constituyen dos pliegues de la pared lateral del cuerpo que se mueven también en dirección ventral, empujando al amnios con ellos de modo que el embrión quede dentro de la cavidad amniótica. La pared ventral del cuerpo se cierra por completo, exceptuada la región umbilical donde permanecen adheridos el pedículo de fijación y del saco vitelino.

A raíz del crecimiento cefalocaudal y del cierre de los pliegues de la pared lateral del cuerpo, una porción cada vez más grande de la capa germinal endodérmica se incorpora al cuerpo del embrión para constituir el tubo intestinal.

Secciones sagitales a través de la línea media de embriones en varias fases del desarrollo para mostrar el pliegue cefalocaudal y su efecto en la posición de la cavidad recubierta con endodermo. A. 17 días. B. 22 días. C. 24 días. D. 28 días. Flechas: pliegues cefálico y caudal.

9)

_ ¿Qué se entiende por neurulación?

Se entiende por neurulación al proceso mediante el cual la placa neural produce al tubo neural. El comienzo de la neurulación tiene inicio en el arranque del periodo embrionario (3ra semana a 8va semana de desarrollo) donde la región cefálica del ectodermo se engruesa por una inducción de células desde la notocorda y el mesodermo precordal, formando así la placa neural cuyas células constituyen el neuroectodermo. Para lograr la formación del tubo neural se produce primero un movimiento de lateral a medial en las células del plano del ectodermo y del mesodermo que generan un alargamiento de la placa neural y el eje corporal; segundo, paralelamente al alargamiento, la placa neural eleva sus bordes laterales para producir pliegues neurales que consecuentemente generan una región medial deprimida que da origen al surco neural; tercero, en forma gradual, los pliegues neurales se acercan uno a otro en la línea media donde se fusionan empezando en la región caudal (quinto somita) y avanzando en dirección craneal. Mientras la fusión no esté completa, los extremos cefálico y caudal del tubo neural se comunican con la cavidad amniótica a través de los neuroporos anterior (craneal) y posterior (caudal) respectivamente. El neuroporo craneal se cierra aproximadamente en el día 25 (fase de 18 a 20 somitas), en tanto que el neuroporo posterior lo hace en el día 28 (fase de 25 somitas). En ese momento la neurulación ha terminado y el sistema nervioso central está representado por una estructura tubular cerrada con una parte caudal estrecha, la médula espinal, y una parte cefálica mucho más ancha caracterizada por varias dilataciones: las vesículas encefálicas. Las siguientes imágenes son todas vistas dorsales del embrión.

10)

_ ¿Cómo se lleva a cabo la neurulación?

El proceso de neurulación comienza con la inducción de la placa neural que se debe a la regulación de señalización del factor de crecimiento de los fibroblastos (FGF) , que a su vez

regula la expresión de cordina, nogina y folistatina para lograr la inhibición/inactivación de la actividad de la proteína morfogénica ósea 4 (BMP4) la cual invade el mesodermo y el ectodermo del embrión en la gastrulación e induce la formación de epidermis a partir del mesodermo. Dado que esa formación de epidermis no es lo que tiene que suceder, además de la inhibición anteriormente nombrada, ocurre que el mesodermo produce el mesodermo de placas intermedia y lateral con motivo de lograr un “estado por omisión” dele ectodermo, en el que este queda protegido contra la exposición de BMP y así se vuelva tejido neural. La secreción de nogina, cordina y folistatina se encuentra presente en el nódulo primitivo, la notocorda y el mesodermo precordal; además estas neutralizan el ectodermo inhibiendo BMP, inducen los tejidos de tipo prosencéfalo y mesencéfalo, y hacen que el mesodermo se convierta en notocorda y en mesodermo paraxial (lo dorsalizan). Por su lado, la inducción de las estructuras de las placas caudal y neural (prosencéfalo y médula espinal) dependen de dos proteínas secretadas: WNT3a y FGF.

11)

_ ¿Qué son las crestas neurales?

Las crestas neurales son poblaciones celulares que pasan por una transición epiteliomesenquimática al desprenderse de los bordes laterales del neuroectodermo durante su plegamiento y fusión, con una migración y desplazamiento para entrar en el mesodermo subyacente (células derivadas del epiblasto). Las células de la cresta provenientes de la región troncal salen del neuroectodermo después del cierre del tubo neural y migran por una de dos vías: una vía dorsal que cruza la dermis donde entrarán en el ectodermo por orificios de la lámina basal; y una vía ventral por la mitad anterior de cada somita. Las células de la cresta neural también forman pliegues craneales y salen de ellos dejando el tubo neural antes del cierre en esta región.

12) _ ¿A qué estructuras dan origen las crestas neurales? En lo que compete a las células de la cresta neural de la vía dorsal, están encargadas de producir melanocitos (células dendríticas cuya principal función es la producción del pigmento melanina) en la piel y en los folículos pilosos de la piel; en tanto a las células de la vía ventral, se convierten en ganglios sensoriales, en neuronas simpáticas y entéricas, en células de Schwann, y en células de la médula suprarrenal. Las células migrantes de los pliegues craneales contribuyen a la formación del esqueleto craneofacial, las neuronas de los ganglios craneales, las células gliales, melanocitos y otros tipos de célula como células del músculo liso de la cara y del prosencéfalo, células C de la glándula tiroidea y odontoblastos....