Segmentacion - Embriología PDF

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Resumen segmentacion...

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PERÍODO PRESOMIÓTICO Dura 20 días, desde anfimixis hasta inicio del periodo somitico. ➔ Segmentación: período preimplantatorio que abarca la primera semana del desarrollo. ➔ Implantación: embrión se introduce en el endometrio. Abarca la 2º y 3º semanas de desarrollo. ➔ Gastrulación: período de reorganización espacial de las células. Abarca parte de la 2º y la 3º semanas de desarrollo. Al final del período, el embrión adquiere 3 capas celulares dispuestas planarmente y posee varios anexos no embrionarios. Durante la segmentación, divisiones celulares r(pidas dividen al citoplasma del gameto femenino fecundado (cigoto) en numerosas células. A continuación estas células experimentan desplazamientos durante la gastrulación, proceso por el cual se mueven a diferentes partes del embrión. Durante la segmentación y la gastrulación, se determinan los principales ejes del embrión y las células comienzan a adquirir sus respectivos destinos. Mientras que la segmentación siempre precede a la gastrulación, la formación de ejes puede comenzar tan temprano como durante la formación del ovocito. -sta puede completarse durante la segmentación o extenderse completamente a través de la gastrulación. Hay tres ejes que necesitan ser especificados: el eje anteroposterior (cabeza-ano), el eje dorsoventral (espalda-vientre) y el eje izquierda-derecha. Importante destacar en cuanto a la segmentación que el volumen citoplasm(tico no aumenta, de manera que se da una división en células cada vez m(s pequeñas. Esto se debe a que el ciclo celular no contar( con las fases G1 y G2, consistiendo únicamente de las fases S (duplicación del material genético) y M (división mitótica). Las fases abolidas son justamente las que corresponden a los períodos de crecimiento en el ciclo celular. Se sostiene que la transición desde la fecundación a la segmentación viene determinada por la activación del FPM (factor promotor de la fase M, o de la mitosis, que cabe recordar, est( formado por una subunidad catalítica, correspondiente a la quinasa dependiente de ciclina 1 o cdk1, y una subunidad reguladora, la ciclina B). El FPM tiene una actividad muy alta durante la fase M y pr(cticamente indetectable durante la fase S. Esto se debe a los cambios cíclicos en concentración de la ciclina B, que alternan entre períodos de degradación y períodos de acumulación. Ahora, los reguladores de la ciclina B se encuentran almacenados en el citoplasma del cigoto, habiendo sido codificados por el genoma materno. Consecuentemente, el ciclo celular es independiente del genoma nuclear durante varias divisiones celulares. Ahora, a medida que estos componentes citoplasm(ticos son consumidos, el núcleo comienzan a sintetizarlos. Esto corresponde a la transición a bl(stula media, en la que se incorporan en el ciclo celular las fases G1 y G2 que mencionamos previamente. Adem(s, se pierde la sincronicidad de la división celular con la que se contaba hasta el momento, debido a que ahora las diferentes células sintetizan diferentes reguladores del FPM.

SEGMENTACIÓN ➔

Proceso que puede definirse a partir de un tiempo inicial, que corresponde a entre 20 a 22 horas después de la fecundación; un tiempo final, que corresponde al final de la primera semana de desarrollo; un evento inicial, que corresponde a la anfimixis1 (que cabe recordar, corresponde a su vez al evento final de la

1 Anfimixis: los 2 pronúcleos, sin fusionarse, ingresan en la primera división mitótica. Cuando se alcanza

➔

fecundación); y un evento final, que corresponde al blastocisto maduro para la eclosión. Transucrre en la trompa uterina. El embrión llega al útero en el estado de mórula y allí se transforma en blastocisto. El desplazamiento del embrión se debe fundamentalmente al batido de los cilios de las células epiteliales y a la contracción perist(ltica del músculo tub(rico. Previo a la implantación, el embrión se encuentra suspendido en el líquido de la trompa uterina y del útero y es a partir de estos que obtiene sus nutrientes. Se considera que el embrión llega al útero aproximadamente entre el día 4-5, en el estado de bl(stula temprana.

CCD (comportamientos celulares del desarolllo): -

La proliferación (aumento en el número de células y crecimiento diferencial). Adhesividad celular (compactación de las células). Determinación (elección de vías evolutivas). Diferenciación (aparición de tipos celulares diferentes). Adhesividad celular diferencial.

CMD (comportamientos moleculares del desarrollo): -

El control del ciclo celular. El control de las fuerzas de adhesión célula célula. En reorganizaciones del citoesqueleto. En procesos de biogénesis de membranas. En procesos de determinación y diferenciación.

CARIOCINESIS→ separación de material genética en dos, para formar dos núcleos diferenciados. CITOCINESIS→ estrangulamiento de c que produce división de citoplasma. → Segmentación rotacional Mamíferos→ segmentación holoblástica y rotacional. Holobl(stica: realza citocinesis completa Rotacional: modo como se orienta en el espacio el 2° plano de clivaje (plano de división de las dos primeras blastómeras): - 1° división: plano de clivaje meridional (contiene eje meiótico) - 2° división: meridional en una blastómera y ecuatorial en la otra. Existe inclinación de 90° entre ambos planos: rotacional. Posición de primer plano depende de la ubicación del 2° glóbulo polar y del cono de fertilización que queda en la corteza de la c huevo en el sitio a través del cual penetra el EZ. Blastomera con cono de fertilización (con elementos de membrana del EZ) posee ciclos proliferativos más breves y se divide antes→ Ventaja proliferativa. Plano meridional. Blastomera que se divide m(s tarde, lo hace en plano ecuatorial. Plano de segmentación ME (meridional-ecuatorial) y tiene como característica que el embrión del E4c es tetraédrico. Algunas especies tienen plano de segmentación EE (35%) o MM (85%), pero 91% de los embriones tetraédricos (osea con plano ME) de desarollan hasta el final y originan embriones normales. → Adhesividad de las c el estado de metafase, todos los cromosomas, tanto del pronúcleo materno como del paterno, se sitúan en el plano ecuatorial. Este estado se denomina como anfimixis y ser( el primer momento en el que los cromosomas de ambos progenitores se encuentran en el mismo compartimento celular. Es considerado tanto como el evento final de la fecundación así como también el evento inicial de la segmentación o embriogénesis temprana.

Eventos de la segmentación est(n mediados por cambios en la intensidad de fuerzas intercalles c-c (Fif c-c), involucrados en la compactación de las blastómeras que conduce a la mórula y en la cavitación 2que lo transforma en bl(stula. Cambios de intensidad son el resultado de cambios en la organizacion quimica de superficie de las blastómeras, que dependen de modificaciones en el patrón de sintesis de moleculas de adhesion celular o Cam. Desde E2c- E4c: blastómeras cambian expresión de algunas prot de superficie celular Desde E4c en adelante: blastómeras sufren redistribución y polarización de algunas prot de membrana. Ej: prot de adhesión cel L-cam se ubica en las zonas de contacto intercelular en donde aparece alta intensidad de Fif c-c. Incremento de Cam e incremento de fif c-c → c se unen más fuertemente, se compactan y forman masa celular maciza o MÓRULA. Polarización depende de interacciones entre blastómeras adyacentes, aisladas no sufren polarización. Port L-cam: glicoprot de superficie que cumple función en compactación. Citoesqueleto submembranoso y prot de membrana plasm(tica importantes en compactación: en la interfase donde membranas de blastómeras est(n en contacto con Fif c-c produce su compactación. Organización de mórula estabilizada por zónulas ocludens entre c superficiales de la mórula. UNiones mantienen cohesionadas a las c y las hacen resistentes a tensiones mec(nicas. Adem(s, contribuyen a definir medioambiente biomec(nicamente necesario para la primera determinación de la mórula. Compactación→ adquieren adhesividad, embrión se vuelve una estructura esférica y maciza. Se desarrollan zónulas ocludens entre células externas y se consolida así una mórula con 2 o 3 c internas rodeadas por c externas. Uniones además definen un compartimento interno en la mórula. Luego de la compactación se definen: a) MCI→ masa celular interno, conjunto de c centrales. Origina solo tejidos embrionarios y anexos no- embrionarios. b) MCE→ masa celular externa, conjunto de c periféricas. Origina solo tejidos no. embrionarios de la placenta.

→ Diferenciacion celular Inicio de segmentación implica generación de cantidad de blastómeras Al final de la segmentación hay dos tipos celulares: a) c que forman embrioblasto (tj embrionarios y algunos no embrionarios) b) c que forman trofoblasto (tj en placenta encargados de nutrición del embrión) Blastómeras se forman por mitosis a partir de la c huevo. Información genética: en núcleo. Procesos que confieren distintas características morfológicas o funcionales (diferenciación): en citoplasma

2 Cavitación→ embrión adquiere cavidad delimitada por c externas. Resulta de cambios en adhesividad entre c internas y externas y del bombeo activo de iones, seguido de la entrada de agua en el espacio intercelular. MCE se diferencia en trofoblasto y acumula líquido en interior de embrión. Se forma blastocele, que crece más que el MCI. Queda adosado en cara interna del trofoblasto. Así se forma el blastocisto→ rodeado por memb. pelúcida, que es degradada al final de la segmentación cuando se excava en ella un precio y embrión queda libre en cavidad uterina y se inicia la implantación.

Interacciones núcleo-citoplasma (Int n-c)→ base de la diferenciación celular. Si c tienen diferentes CCD = distintos Int n-c = diferentes composiciones citoplasm(ticas. Estas se pueden dar de 2 modalidades: 1. Organización mosaico/determinada: Durante segmentación blastómeras reciben de c huevo porciones del citoplasma con factores determinantes citoplasm(ticos diferentes. 2. Organización regulativa/ l(bil (mamíferos): Durante segmentacion blastomeras sufre cambios citoplasm(ticos debidos a la recepcion de estimulos ambientales diferentes y la consiguiente activación de vías de señalización con diferentes efectos de desarrollo. ● Conclusión→ núcleo de cada c somática posee combinación típica de genes activados y reprimidos que es característica de cada tipo celular. Actividad nuclear es regulada por moléculas que residen en citoplasma y que son generadas o en respuesta a moléculas señal del medio o por productos génicos de la c (factores de transcripción, etc). Operación de CCD depende de info genética propia y de componentes del medioambiente con señales. → C. huevo de regulación. Expresión génica depende de señales externas (de otras c o del ambiente) o de moléculas propias o endógenas (almacenadas en citoplasma). “Factores determinantes citoplasmáticos” → sustancias almacenadas en citoplasma en c en desarrollo que determinan su modo de desarrollo y destino evolutivo. Puede ocurrir, que se repartan diferencialmente durante la segmentación del c huevo de modo que originan diferentes derivados. 1. Sistema de desarrollo con organización determinada/ heterogéneo/ mosaico→ si se eliminara alguna blastómera, puede dar lugar a la falta de aquella porción del embrión que hubiera derivado de la blastómera eliminada. Esta eliminación produce embriones incompletos, porque diferentes regiones citoplasmáticas poseen diferentes elementos informativos y propiedades de desarollo. 2. Sistema de desarrollo con capacidad regulativa/ plásticos/ sistemas no determinados/ homogéneos/ de regulación→ procesos de determinación se suceden gradualmente en función del tiempo, y las señales determinantes se producen progresivamente ya que dependen de fenómenos que también se dan gradualmente. Entonces eliminación de blastómeras puede no comprometer el desarrollo global, ya que su organización puede ser recompuesta (reorganizada).

→ Control genético materno (CGM) C huevo posee info genetica cigota (aportada por ambos progenitores) y info citoplasm(tica ovocitaria (ARN, prot, ribosomas, etc, sintetizados durante ovogénesis). Info citoplasm(tica entonces, es transferida por ovocito II y elaborada SOLO con el genoma materno. COntrol de CCD durante embriogénesis temprana (incluida segmentación) depende ppalmente de la info citoplasm(tica de la c huevo, osea se halla ppalmente bajo CGM. CGM: 1- CCD requieren prot y ARNm sintetizados durante ovogenesis y almacenados en citoplasma del ovocito. 2- Genoma cigótico no se expresa durante clivaje temprano, lo hace al final de la segmentación o principio de

gastrulación. 3- Transición→ cambio entre ambos tipos de control genético (CGM a CGC) es brusco. Transición depende del cambio en relación volumen nuclear/ volumen citoplasm(tico que ocurre durante segmentación (si se disminuye cantidad de cromatina, transición ocurre un ciclo m(s tarde y visceversa). Depende de cambios en relación concentración de cromatina / disponibilidad de factores inhibitorios luego de cada ciclo. Mamíferos→ c huevos chicas. CGM es menos importante: hay menor cantidad de moléculas informativas en ovocito y CGC empieza a activarse durante segmentación temprana por producir las moléculas que participan en la segmentación. CGM es reemplazado desde temprano y gradualmente por el cigoto.

→ 1° determinación. Depende de la polaridad interior- exterior que se instala en el estado de mórula. Polaridad: diferencias en composición molecular entre medio externo e interno de la mórula y diferencias entre las blastómeras que quedan periféricamente distribuidas que poseen parte de superficie primaria de ovocito vs c que quedan internamente y pierden componentes relacionados con super iic primaria del ovocito. C de la mórula se estabilizan por medio de zónulas ocludens y desmosomas. Zonas occludens: a) forman barrera a la difusión lat de las prot en el plano de la membrana plasm(tica y esto permite definir dos dominios de membrana: apical y basolateral. COntribuye esto a estabilizar organización de la mórula y el estado polarizado de las blastómeras externas. b) sellan espacio entre c adyacentes restringiendo pasaje de macromoléculas a través de la vía paracelular. Permite delimitar y mantener medio interno embrionario bioquímicamente definido por las propias c embrionarias. Embriones: sistemas regulables. Blastómeras: equipotentes→ todas pueden determinarse y diferenciarse en embrioblasto o trofoblasto, entre E2c- y E8c. Entre E8c y E16c aparecen diferencias en potencia evolutiva de bastoneras. Diferencias surgen como consecuencia de diferencias en interacciones cmedioambiente. Determinación y tipo de diferenciación dependen de la posición de la blastómera /interna o externa dentro de la mórula). Las centrales se determinan en MCI o embrioblasto y las periféricas en MCE o trofoblasto. OSea estan sometidas a diferentes moléculas señal dependiendo de su posición, que desencadenan diferentes tipos de reprogramación de la info genetica de las blastómeras.

→ Polaridad de c huevos (y la no equivalencia entre blastomeras) C. huevo de mamíferos tienen pocas evidencias estructurales de polaridad animal- vegetativa (A-V). Características de C. huevo dependen m(s que nada del ovocito, que aporta mayor parte de su estructura. Complejidad se expresa por: - la din(mica de redistribución de elementos citoplasm(ticos que sufre luego de la fecundación - los procesos involucrados en su activación - la organización temporal y espacial de los CMyCD que ocurren durante la segmentación.

C huevo poseen cifrada la info necesaria para el inicio y procesión de secuencias de eventos que conducen a la elaboración de los diferentes fenotipos que exhiben los organismos pluricelulares: por ej la polaridad→ polo A y Polo V que definen el eje A-V. Existencia de este eje se da por: - la distribución organoides - la distribución de inclusiones subcelulares - diferencias regionales en la corteza - la distribución asimétrica de productos génicos. Polaridad→ diferencias en tendencias de desarrollo exhibidas por las blastómeras de los hemisferios A y V. - Blastómeras de hemisferio A→ generar tejidos ectodérmicos - Blastómeras de hemisferio B→ generan tejidos endodérmicos En E4c, las 4 blastómeras no son equivalentes desde punto de vista de sus comportamientos de desarrollo. Cuando ocurre la 1° determinación, se evidencian diferencias en la potencia evolutiva de las blastómeras para formar un embrión con capacidad regulativa. 1. Blastomera de tipo 1 o 2 (A-V): originan blastocistos normales, mayoría llegan al final del desarrollo (70-90%) 2. Blastómeras de tipo 3 (A): solo llegan a estado de mórula o tardan m(s en llegar a blastocisto, con escasas c. En utero, 27% llegan al final del desarrollo. 3. Blastómeras de tipo 4 (V): se detienen en estado de mórula o originan blastocitos con muy pocas c. En útero ninguna llega al final del desarrollo. Entre E8c y E16c→ todas poseen capacidad de determinarse en embrioblasto o trofoblástico. No quie valencia alude a las diferencias en la capacidad informativa de las blastómeras. Blastómeras que retienen elementos que sirven de referencia poseen mayor capacidad informativa que las blastómeras que pierden dichos elementos....