Guía de TP 2 Embriología Resuelta PDF

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 de EMBRIOLOGÍAPrimera y segunda semanas del desarrollo. Segmentación. ImplantaciónDra. Patricia Verónica JacoboPor dudas enviar un e-mail a primera.segunda.imp@gmail1) Segmentación o clivaje de la célula huevo (Ejercicios de expresión de conocimientos, de descripción y de razon...

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TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 de EMBRIOLOGÍA Primera y segunda semanas del desarrollo. Segmentación. Implantación Dra. Patricia Verónica Jacobo Por dudas enviar un e-mail a [email protected] 1) Segmentación o clivaje de la célula huevo (Ejercicios de expresión de conocimientos, de descripción y de razonamiento) a- Defina conceptualmente qué es la segmentación de un cigoto. La segmentación en un proceso por el cual el huevo fecundado se subdivide repetidamente por mitosis (proliferación celular) dando lugar a muchas células más pequeñas o blastómeras sin que se produzca un cambio en la masa total. ¿Cuándo ocurre este proceso? Durante la primera semana del desarrollo embrionario. Como en todo proceso podemos definir un tiempo inicial y un tiempo final: Tiempo inicial: 20-22 horas luego de la fecundación; tiempo final: fin de la primera semana (día 7) del desarrollo embrionario Así como un estadio inicial y uno final: Estadio inicial: anfimixis (metafase de la primer mitosis de segmentación de la célula huevo); Estadio final: blastocisto madura para la eclosión (desprendimiento de la zona pelúcida). La segmentación ocurre mientras el huevo se desplaza desde el sitio donde fue fecundado (región ampulartercio distal de la trompa de Falopio) hacia el útero, donde ocurrirá el proceso de implantación en el endometrio materno. Adicionalmente se recomienda leer el tema “Control molecular, genético y del desarrollo de la segmentación” del Carlson. Concepto principal: Como consecuencia de la cantidad limitada de moléculas de ARN materno y ribosomas almacenados durante la ovogénesis, el embrión en los mamíferos cuenta con mecanismos que garantizan la activación de sus productos génicos en una etapa muy temprana del desarrollo. La mayor parte de los productos procedentes de la transcripción materna se degradaron durante el estadio de dos células. Sin embargo, mientras el proceso de segmentación avanza hacia el siguiente estadio de 4 células, se activa el genoma embrionario produciéndose la síntesis de ARN para un número significativo de genes. La dependencia de las fases tempranas del desarrollo de los propios productos génicos embrionarios se manifiesta en el hecho de que si se inhibe la transcripción el desarrollo no avanza una vez pasada la fase de 2 células. b-¿Cuál es el sitio anatómico del tracto reproductor femenino en el cuál ocurre este proceso? La mayor parte del mismo tiene lugar en la trompa de Falopio. ¿Puede indicar aproximadamente en qué fase y días del ciclo sexual femenino ocurre la segmentación? Este proceso coincide temporalmente con la fase SECRETORA (si ponemos el foco en el ciclo endometrial), LÚTEA (si ponemos el foco en el ciclo ovárico) o PROGESTACIONAL (si ponemos el foco en el ciclo hormonal). Conceptos importantes para tener en cuenta: Considerando que un ciclo sexual femenino ideal tiene una duración de 28 días, que la ovulación (u ovocitación) ocurre en el día 14 y que la fecundación se produjo en el día 14-15 del mismo, el proceso de segmentación se extiende desde el día 14-15 aprox. hasta el día 21-22 aprox. (contamos 7 días a partir de la fecundación). Para entender esto, analizar la figura 1. ¿Cómo se data la fecha de embarazo? Tengamos en cuenta que los gineco-obstetras cuentan las semanas desde la fecha de la última menstruación debido a que es una referencia temporal conveniente desde el punto de vista

de la historia clínica de una paciente. En cambio, los embriólogos datan el embarazo desde el momento de la fecundación que ocurre aprox. dos semanas después del inicio de la última menstruación. Para complementar esta información se recomienda la lectura de la correlación clínica 1.2 del Carlson.

Figura 1: Correlación entre las etapas/días del ciclo sexual femenino y los días del desarrollo embrionario. Modificado de Carlson, 5° edición. c-¿Cuáles son las características más sobresalientes de las mitosis de segmentación? En comparación con otras especies, la segmentación de los mamíferos es un proceso lento que avanza a la velocidad de una división celular diaria durante los dos primeros días. La interfase entre dos divisiones sucesivas es muy breve y queda prácticamente limitada a la fase S donde ocurre a replicación del ADN. Además, la mitosis de segmentación es holoblástica, rotacional y sincrónica (al menos en las etapas tempranas del proceso). HOLOBLÁSTICA: la citocinesis es completa. ROTACIONAL: los planos de clivaje de las divisiones mitóticas se disponen entre sí formando un ángulo de 90°, dicho plano de clivaje va rotando a medida que avanza la segmentación. Por ejemplo: en la primera división mitótica el plano de segmentación es meridional mientras que en la segunda división el plano de segmentación de una blastómeras hijas es también meridional mientras que el de la otra blastómera hija es ecuatorial. SINCRÓNICA-ASINCRÓNICA: en las primeras etapas de la segmentación las blastómeras se dividen sincronizadamente, pero a partir de un cierto momento (existe discordancia entre distintos autores) una de ellas se divide antes que la otra perdiéndose el sincronismo mitótico.

d-¿Qué es la mórula? La mórula es una estructura esférica y maciza con aspecto de “mora”. En algunos libros se define la mórula como un embrión de 16 células que se forma a los 3 días del desarrollo embrionario; esta definición lleva a confusión ya que este nombre responde a la morfología y no a la cantidad de células del embrión. Describa brevemente los procesos de cavitación y compactación que ocurren en la mórula. La COMPACTACIÓN es un proceso por el cual las blastómeras más externas se adhieren firmemente entre sí, por medio de uniones estrechas, y pierden su identidad individual si se las observa desde la superficie. A pesar de todas las células son morfológicamente idénticas, la expresión diferencial de los genes que codifican proteínas de unión intercelular por parte de ciertas blastómeras pone de manifiesto los procesos de determinación y diferenciación que tienen lugar en esta etapa del desarrollo. Las blastómeras externas en fase de COMPACTACIÓN sobre-expresan proteínas que forman las uniones estrechas (E-caderinas, por ejemplo) formando un anillo en la superficie apical de las blastómeras, de esta forma las blastómeras externas forman una especie de epitelio. Debido a la acción de un complejo multi-enzimático ATPasa Na+/K+ dependiente, el agua (junto con el Na+) puede atravesar el epitelio formado por las blastómeras externas y acumularse en los espacios que dejan las blastómeras internas (que están unidas entre sí de forma débil o laxa). Este proceso que lleva a la formación de una cavidad, BLASTOCELE, debido al ingreso de agua en el embrión y la re-ubicación de las blastómeras internas se denomina CAVITACIÓN. e-¿Qué es un blastocisto? ¿Existen diferentes tipos celulares en su estructura? El blastocisto es una estructura embrionaria esférica hueca formada por una capa epitelial externa (trofoblasto o macizo celular externo) que delimita una cavidad denominada blastocele y por un conjunto de células internas (embrioblasto o macizo celular interno). En su estructura se pueden observar los polos embrionario (donde se localizan las células del macizo celular interno) y abembrionario (polo opuesto al embrionario). f-¿Aproximadamente en qué día posterior a la fecundación se forma el blastocisto? Aproximadamente a los 4-5 días del desarrollo embrionario se forma el blastocisto temprano. ¿Cómo se correlaciona esa fecha con el ciclo sexual femenino? Si consideramos que la fecundación ocurrió en el día 14 de un ciclo sexual ideal de 28 días, entonces el blastocito entre forma entre los días 18 y 19, cuando la mujer no puede tener aún ninguna sospecha de embarazo (no ha sufrido aún falta de su menstruación). g-¿Cómo evolucionan las células que conforman el blastocisto? ¿Qué tipos celulares se forman? Las células que constituyen el blastocisto se determinan y restringen su potencia evolutiva y originan tejidos embrionarios y anexos no embrionarios (el macizo celular interno) y anexos extra-embrionarios (el trofoblasto).

Figura 2: Linajes celulares y tisulares en los embriones de los mamíferos. Carlson, 5° edición. h- Teniendo en cuenta que durante la espermatogénesis se inactivan selectivamente genes implicados en el desarrollo del embrión y que durante la ovogénesis se inactivan genes implicados en el desarrollo de estructuras extraembrionarias (Ej: placenta), diga cómo será el desarrollo del embrión y de los anexos extraembrionarios en caso de que el cigoto esté formado por: Para resolver este problema se recomienda hacer una lectura previa del tema del libro de Carlson donde se explica este ejemplo en detalle. Se denomina impronta genómica a la expresión diferencial de algunos genes en función del sexo del progenitor del que han sido heredados. La mitad del material genético de cada individuo es de origen paterno y la otra mitad materno. Para el correcto desarrollo es necesaria la presencia del ADN procedente de ambos progenitores. El genoma heredado de la madre parece ser más importante para el desarrollo fetal, mientras que el heredado del padre es más importante para el desarrollo de los tejidos extraembrionarios. Esto se ha puesto de manifiesto en varios experimentos con ratones, en los cuales uno de los dos pronúcleos del cigoto fue reemplazado por otro, haciendo que en unos casos todo el material genético proviniera de progenitores varones y en otros casos de progenitores hembras*. Entonces, evaluemos que resulta de cada caso que plantea el problema: - 1 pronúcleo masculino y 1 pronúcleo femenino: desarrollo normal del embrión y de los anexos extraembrionarios. - 2 pronúcleos masculinos: se forman placentas relativamente normales pero con un desarrollo embrionario escaso. - 2 pronúcleos femeninos: los embriones muestran un crecimiento relativamente bueno pero con placenta pequeña. -¿Qué mecanismos de inactivación de genes conoce? La impronta o marcaje genómico no supone cambios en la secuencia de nucleótidos del ADN en esos genes, sino que ésta se produce por la adición de grupos metilos a los residuos de citosina de los dinucleótidos formados por citosina y guanina (CpGs). Los grupos metilos pueden crear una configuración local de la cromatina que hace los genes inaccesibles y por ello transcripcionalmente inactivos. En general, un alto nivel de metilación de los genes se relaciona con un bajo nivel transcripcional, aunque no siempre es así. Los genes que están sujetos al fenómeno de impronta genómica tienen sitios CpG que dependiendo del origen paterno o materno están o no metilados. Durante la embriogénesis, en el período de preimplantación, ocurre una desmetilación general del genoma que también afecta a los sitios CpG de los genes con impronta genómica, pero algunos sitios en estos

genes retienen su metilación. Así, en el gen H19, que es un gen sometido al marcaje genómico, existen sitios CpG que están metilados en el espermatozoide y no en el oocito, y esta metilación se conserva en el alelo paternal inactivo en el proceso de desmetilación de la fase de preimplantación*. -¿Qué es la impronta génica, es heredable? La mayoría de los genes de nuestro genoma se expresan desde sus dos alelos, el materno y el paterno. Sin embargo, algunos genes se expresan exclusiva o predominantemente en sólo uno de ellos, es decir, uno de sus alelos no se transcribe. Somos, por tanto, hemicigóticos para esos genes, como ocurre con los genes del cromosoma X en el varón que están en una sola copia. Estos genes, que no se expresan, se dice que están marcados o “improntados” (“imprinted”) y a este fenómeno se lo denomina impronta genómica o marcaje genómico “genomic imprinting”. Por lo tanto, podemos definir a la impronta genómica como un mecanismo de regulación genética por el cual existe un comportamiento distinto de cada alelo de un gen en función de su origen parental. El marcaje ocurre antes de la fertilización, tiene lugar durante la producción de las células germinales masculinas o femeninas, de modo que después de la concepción los genes no se expresarán en el alelo que esté marcado (el paterno o el materno). Estos genes estarán marcados o no según hayan sido heredados de la madre o del padre. La impronta puede borrarse, ya que un mismo gen en unas generaciones puede ser heredado del padre y en otras de la madre. Los genes que están marcados, “improntados”, en el alelo procedente de uno de los progenitores, son inactivos en ese alelo y se expresa solamente el ADN heredado del otro progenitor. Por ello, para el correcto desarrollo se requiere la contribución del material genético paterno y materno, es decir, una contribución biparental*. ¿Conoce alguna patología asociada a defectos en la impronta masculina o femenina? La impronta genómica está implicada en la patogenia de varios síndromes y tumores, como un ejemplo podemos mencionar al Síndrome de Prader-Willi y al síndrome de Angelman Estos dos síndromes son los ejemplos típicos de impronta genómica, se produce por alteraciones en una de las regiones cromosómicas en las que se han detectado genes “improntados”, la 15q11-13. Los rasgos clínicos de estos dos síndromes son diferentes, sin embargo, ambos son debidos a anomalías (microdeleciones en la mayoría de los casos) en la misma región del cromosoma 15, q11-q13. La diferencia radica en el origen materno o paterno del material genético alterado o ausente. En el síndrome de Prader-Willi falta (o está inactivado) el material genético de esta región del cromosoma 15 procedente del padre, en el síndrome de Angelman falta (o está inactivado) el material genético de la madre para esa misma región. El Síndrome de Prader-Willi es el resultado de la pérdida de gen(es) que se expresan sólo en el cromosoma heredado del padre y el Síndrome de Angelman de la pérdida de gen(es) que se expresan sólo en el cromosoma heredado de la madre*. A no desesperar, este es solo un ejemplo y se retomará cuando tengamos los trabajos prácticos de Genética a fin de año. * An Esp Pediatr 1998;48:567-574. 2) Implantación embrionaria (Ejercicios de expresión de conocimiento y de descripción) a- ¿Entre qué días del ciclo femenino se implanta el blastocisto? Teniendo en cuenta que un ciclo sexual femenino ideal tiene una duración de 28 días y si consideramos que la fecundación ocurrió entre los días 14-15 del ciclo, entonces podemos ubicar al proceso de implantación entre los días 21-22 a 28 del mismo (Figura 1 y Tabla 1). Cabe hacer la aclaración de que el proceso de implantación finaliza a fines de la tercera semana del desarrollo. En resumen… Si la fecundación ocurrió el día 14 del ciclo sexual femenino, coinciden temporalmente:

DIAS DEL CICLO SEXUAL FEMENINO 14 a 21

SEMANA DEL EMBRIONARIO Primera Semana

DESARROLLO

PROCESOS PRINCIPALES

Segmentación, Compactación, Cavitación 21 a 28 Segunda Semana Implantación Tabla 1: correlación entre los días del ciclo sexual femenino y las semanas del desarrollo embrionario. Describa el proceso de implantación en la mucosa uterina y la reacción decidual ¿Qué origen tienen las células deciduales? Con fines didácticos vamos a analizar este proceso como una serie de pasos discretos, pero luego hay que pensarlo en forma más integrada.

Figura 3: Principales estadios en la implantación de un embrión humano. Carlson, 5° edición.

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Desprendimiento/pérdida de la zona pelúcida: cuando el embrión alcanza el útero se produce la eclosión del blastocisto. Para ello, una pequeña región de la zona pelúcida en el polo embrionario del blastocisto se disuelve enzimáticamente y éste emerge por dicho orificio. Esto permite que las microvellosidades que protruyen desde la superficie de las células trofoblásticas (proyecciones trofo-ectodérmicas) establezcan contacto directo con el epitelio endometrial para iniciar el proceso de implantación. Adhesión del blastocito al epitelio uterino: varias moléculas de adhesión, como las integrinas, se expresan en las superficies apicales de las células epiteliales del endometrio y median la unión del blastocisto, que a su vez expresa ligandos de integrinas en sus células trofoblásticas. El blastocisto se adhiere inicialmente por su polo embrionario (Figura 3A). Penetración del epitelio uterino: las células trofoblásticas (que rodean al macizo celular interno en la región correspondiente al polo embrionario) se diferencian en células citotrofoblásticas justo antes de entrar en contacto con el epitelio endometrial. Las células del citotrofoblasto se fusionan para formar el sinciciotrofoblasto multinucleado (Figura 3A). Formación de la placa trofoblástica e invasión del estroma uterino: las prolongaciones del sinciciotrofoblasto se introducen entre las células epiteliales del endometrio y se extienden a lo largo de la cara epitelial de la lámina basal del epitelio endometrial formando una placa trofoblástica aplanada. Luego, las prolongaciones del sinciciotrofoblasto comienzan a penetrar a través de dicha lámina basal. El sinciciotrofoblasto inicial es un tejido muy invasivo que se expande con rapidez y se abre camino erosionando el estroma endometrial (Figura 3B). Luego de 10 a 12 días de la fecundación el embrión penetró por completo el endometrio. Su punto de penetración inicial queda marcado al principio por un tapón acelular, y sellado luego por la migración de células epiteliales uterinas (Figura 3C). Formación de lagunas sinciciales: a medida que progresa la fase inicial de la implantación, las prolongaciones del sinciciotrofoblasto erosionan las paredes de los vasos sanguíneos maternos y la sangre comienza a rellenar las lagunas (espacios o cavidades) que se han formado en el seno del sinciciotrofoblasto. Las prolongaciones trofoblásticas entran en los vasos sanguíneos e incluso comparten complejos de unión con las células endoteliales. Una vez que las lagunas se han llenado de sangre, el sinciciotrofoblasto cambia y ya no es tan invasivo como lo era en los primeros días de la implantación. Formación de vellosidades coriales: a fines de la segunda semana comienzan a formarse proyecciones citotrofoblásticas bien definidas denominadas vellosidades primarias (Figura 3C). La presencia de una zona central de mesénquima en el interior de cada vellosidad en expansión da lugar a la formación de vellosidades secundarias (Figura 3D). Estas vellosidades están formadas, desde el centro hacia la periferia, por un eje central de mesodermo extraembrionario, una capa continua de citotrofoblasto y por fuera de ellas el sinciciotrofoblasto. Las vellosidades secundarias se convierten en terciarias cuando los vasos sanguíneos atraviesan su zona central mesenquimatosa, hacia el final de la tercera semana de la gestación. Las vellosidades están bañadas por sangre materna. Cuando las células citotrofoblásticas proliferan y la columna celular que forman se expande distalmente penetrando la capa de sinciciotrofoblasto y comprimiendo de forma directa las células deciduales maternas se forman las vellosidades de anclaje. Estas vellosidades forman a su vez una capa celular completa denominada cubierta citotrofoblástica que rodea a todo el embrión y representa puntos reales de unión entre el complejo del embrión y los tejidos maternos. En este momento, finalizando la tercera semana del desarrollo embrionario, podemos decir que el proceso de implantación ha finalizado.

Reacción decidual Es una serie de modificaciones/reacciones que sufren los fibroblastos del estroma endometrial edematoso (recordemos que el endometrio se encuentra en fase secretora justamente cuando ocurre la implantación del blastocisto), los fibroblastos se hinchan por la acumulación de glucógeno y gotitas lipídicas. Estas células transformadas por la reacción decidual reciben en nombre de células deciduales. Las células deciduales forman una gran matriz celular que primero rodea al embrión en el sitio de inicio de la implantación y más tarde se

extiende a todo el endometrio. Paralelamente, los leucocitos que infiltraron el estroma del endometrio al final de la fase progestacional del ciclo endometrial secretan citocinas que evitan el rechazo del embrión (este tema será retomado y profundizado en el seminario de relación materno-fetal). b- ¿En q...