(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Reproducción en los seres vivos)(Reproducción humana)(Introducción)(Historia de vida humana)(Introducción al sistema reproductor)(Regulación hormonal masculina)(Fisiología del sistema reproductor masculino)(Testosterona, masculinidad y reproducción)(La espermatogénesis humana)(Regulación hormonal femenina)(Anatomía del sistema reproductor femenino)(Los estrógenos, la feminidad y la reproducción)(La ovogénesis)(La ovulación y el cuerpo lúteo)(El ciclo menstrual)(El coito efectivo y el viaje de los espermatozoides)(De la fecundación a la implantación)(Gastrulación y formación de los discos embrionarios)(Los sacos embrionarios)(Destinos del disco trilaminar)(Gemelos y las membranas fetales)(Desarrollo fetal y embarazo)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
Cuando el
blastocito se libera de su envoltura pasa a depender de las células de su capa
externa llamadas colectivamente trofoblasto el cual medio la nutrición de las
células internas, así como los primeros pasos de la implantación. Una vez
conectado el embrión en desarrollo empieza a recibir energía y materiales desde
la sangre de la madre, lo cual le permite seguir creciendo y desarrollándose.
La inserción del embrión en el útero no es un proceso amable, este produce una
serie de proteasas que ablandan el tejido superior del útero permitiendo la
invasión hacia el endometrio y hormonas que suprimen el sistema inmune de la
madre en esa zona. Para los días 8-12 el embrión ha penetrado el epitelio
uterino y se encuentra rodeado por el estroma del útero.
Durante este lapso
de tiempo el blastocito ha comenzado a desarrollar un poro creciente que se
extiende hacia el interior de su estructura, y simultáneamente las dos capas
(interna y externa) del blastocito se diferencian en 2 linajes celulares cada
una. Los vasos sanguíneos de la madre en el endometrio se dilatan lo suficiente
como para aparentar fusionarse formando una zona de alta irrigación sanguínea
llamada laguna o lacunae. Entre las semanas 2 (día 14) hasta la semana 3 (día
24) se forman vellos den el embrión, los cuales se insertan en la laguna de
capilares estableciendo una comunicación funcional entre el embrión en
desarrollo y el sistema circulatorio de la madre. Durante este tiempo el
blastocito adquiere la estructura de una gástrula típica diferenciándose en
tres linajes celulares:
·
Ectodermo:
las células de este linaje están destinadas a formar la epidermis sus apéndices
(orejas y narices) y el sistema nervioso completo.
·
Endodermo:
da lugar al linaje epitelial del tracto digestivo y sus estructuras asociadas.
·
Mesodermo:
forma la parte interna del cuerpo incluyendo el tejido conectivo (adiposo,
esquelético, sanguíneo), muscular y la linfa.
El desarrollo de la
segunda semana de gestación es algo más complejo, pero la estructura que debe
tenerse en cuenta es la blástula/blastocito y su masa de células interna “las
células madre embrionarias de hecho”. Una vez que el embrión se implanta muchos
de los eventos estructurales importantes se desarrollaran en esta masa de
células que comienza a diferenciarse. En esta serie de artículos se realizará
un seguimiento cronológico del destino de las estructuras del blastocito una
vez que este se implantó en el endometrio del útero aproximadamente en el día 7
de gestación.
Sin embargo, hay que hacer una aclaración importante, de esas que siempre vienen en las introducciones de anatomía y fisiología y es que la variación entre los individuos puede ser muy alta, lo cual hace que en la realidad no siempre se siga los tiempos que se describirán aquí, estos se los debe asumir como promedios poblacionales de nuestra especie tal como son medidos actualmente.
Figura 67. Embrión bilaminar. Recuerde que la gástrula es el embrión “plano”, en este punto con
dos láminas, los sacos embrionarios y los vasos sanguíneos siendo reclutados,
en este caso, aunque el espacio del vitelio es grande, es más que todo un
vestigio evolutivo ya que el embrión ya se alimenta de la madre directamente.
El blastocito de 8 días se encuentra parcialmente encertado en el endometrio. En este punto la masa interna de células del blastocito llamado embrioblasto comienza a presentar diferenciación celular. Tanto trofoblasto (células que forman la capa externa del blastocito) como el embrioblasto (masa interna de células) experimentan una diferenciación paralela. El trofoblasto se diferencia en dos capas, el sincitiotrofoblasto que es una capa de células difusa que interactúan con los tejidos maternos y el citiotrofoblasto que opera como la barrera que separa el ambiente interno del embrión del ambiente externo materno.
Figura 68. Contacto
embrión-endometrio y gastrulación. A la izquierda una
blástula o trofoblasto madura iniciando la gastrulación, a la derecha una
gástrula inmadura, la masa que da lugar al embrión o embrioblasto se levanta
formando un disco plano de dos células de espesor, mientras que el trofoblasto
comienza a proliferar para dar lugar a los sacos embrionarios.
La producción de las capas externas del embrión, son dependientes, no se ha detectado que las células den sincitiotrofoblasto realicen mitosis, por lo que se concluye que estas son producidas y especializadas a partir de las células del citotrofoblasto. El estado policariota del sincitiotrofoblasto generalmente es binuclear por lo que se piensa que se produce por la fusión “plasmogamia” de las células que migran desde el citotrofoblasto. La masa interna de células del blastocito experimenta su propia diferenciación también en dos capas germinativas. Una capa de células pequeñas y de aspecto cuboidal denominado hipoblasto y una capa con células columnares largas adyacentes a la nueva cavidad del embrión “cavidad amniótica” denominada epiblasto.
Figura 69. La gástrula inmadura. El embrión entre el estado de gástrula y blastocito, las dos capas
del blastocito se han diferenciado cada una en otras dos capas, al mismo tiempo
una parte del disco interno formado por la nueva capa llamada epiblasto empieza
a formar una cavidad interna denominada cavidad amniótica.
Las dos capas del
embrioblasto (masa interna de células del blastocito) forman ahora un disco
aplanado más organizado de lo que aparecía en la etapa de blastocito inmaduro.
Las células del epiblasto adyacentes al citotrofoblasto se denominan
amnioblasto y junto con el resto del epiblasto marcan los límites de la cavidad
amniótica. Simultáneamente el tejido de la madre se vasculariza y segrega
glucógeno y otros nutrientes.
En el día 9 el
blastocito en desarrollo se encuentra profundamente enterrado en el endometrio
lo suficiente como para que el epitelio externo del endometrio se cierre sobre
el embrión por medio de un coagulo de fibrina. En este estado el tejido del
trofoblasto aun en desarrollo de sus dos capas empieza a presenter una serie de
cavidades que se funcionan formando grandes lagunas. Hacia el otro lado células
aplanadas originadas probablemente del hipoblasto forman una membrana delgada
llamada membrana exocelómica la cual forma la frontera interna del
citotrofoblasto. Esta membrana junto con el hipoblasto, forman las fronteras de
la cavidad exocelómica, esta cavidad posteriormente formará lo que se denomina
como saco vitelino.
El embrión entre el estado de gastrula y blastocito, las dos capas del blastocito se han diferenciado cada una en otras dos capas, al mismo tiempo una parte del disco interno formado por la nueva capa llamada epiblasto empieza a formar una cavidad interna denominada cavidad amniótica.
Figura 70. Gástrula inmadura 2. Verde oscuro el sincitiotrofoblasto; verde claro el
citotrofoblasto; amarillo el hipoblasto; azul el epiblasto. Esta imagen se da
desde la perspectiva de un corte transversal del embrión en desarrollo.
Establecimiento
del sistema circulatorio úteroplacentario
El blastocito se encuentra completamente insertado en el endometrio y la superficie del epitelio ha recuperado su aspecto original.
Figura 71. Gástrula. Al madurar la gástrula el saco coriónico se expande, el Vitelio y
el amnios quedan contenidos rodeando al embrión. El Vitelio aún conserva cierta
función para establecer el flujo sanguíneo de la madre al feto, pero pronto se
reducirá.
En este punto la
simetría del embrión puede describirse en términos de dos polos, el polo
embrionario es la zona hacia el interior del endometrio donde se posiciona la
mayoría de las células de los discos germinativos (epiblasto, hipoblasto);
mientras que el polo opuesto se denomina abembriónico y es el que tiene su
caria hacia el epitelio del endometrio, allí se ubica la cavidad exocelómica.
En los días 11-12 la membrana del embrión o trofoblasto se caracteriza por una
gran cantidad de espacios lagunares donde el tejido materno invade formando una
red interconectada. Esta red es particularmente evidente en el polo
embrionario, mientras que en el polo abembrionario el trofoblasto consiste
especialmente en células del tipo citotrofoblasto que forman una barrera más
delgada y definida.
El tejido materno
que invade las lagunas son capilares sanguíneos altamente dilatados denominados
sinusoides y su función primordial es la de alimentar al embrión en desarrollo
por medio de los mecanismos de transporte a través de membranas. A medida que
el trofoblasto (por medio de las células invasoras den sincitiotrofoblasto)
penetra en el endotelio del otero, más y más capilares se adicionan y más
lagunas se forman, lo cual a su vez provoca que cada vez más sangre materna
empiece a fluir por el sistema lagunar del embrión. Una vez que se llega a una
cantidad mínima de sangre que fluye a través de las lagunas podemos hablar de
la circulación uteroplacentaria.
El embrión aún
recuerda al blastocito con un grupo de células alrededor y otro en el interior.
Las del alrededor o trofoblasto se han diferenciado en el citotrofoblasto y el
sincitotrofoblasto, mientras que las del interior en el hipoblasto y el
epiblasto. Adicionalmente una serie de membranas de células se han desarrollado
como el mesodermo somático extraembrionario o el quiste exocelómico. El
trofoblasto tiene la tendencia a enterrarse más y más en el endotelio rompiendo
vasos sanguíneos y estimulando su crecimiento, de esta manera la circulación
entre la madre y el embrión sera mediada por el trofoblasto.
Formación
del mesodermo extraembrionario
Al mismo tiempo una
nueva población de células comienza a diferenciarse entre la superficie interna
del citotrofoblasto y la superficie externa de la cavidad exocelómica. Estas
células que se derivan de las células del saco vitelino forman un tejido
conectivo liso denominado mesodermo extraembrionico, el cual eventualmente
rellena todo el espacio entre el trofoblasto externamente con el amnios y
cavidad exocelómica internamente.
Rápidamente se
generan grandes cavidades a interior del mesodermo extraembrionario y cuando
estas se fusionan forman un Nuevo espacio denominado cavidad extraembrionaria o
cavidad coriónica. Este espacio rodea el saco vitelino primitivo y la cavidad
amniótica, excepto cuando el disco germinal está conectado al trofoblasto
mediante un tallo conector. El mesodermo extraembriónico que enmarca al
citotrofoblasto y al amnion se denomina mesodermo extraembrionario somático;
mientras que el que enmarca al saco vitelino es denominado mesodermo
extraembrionario esplénico.
El disco
bilaminar germinativo y el endometrio durante los días 11-12 de gestación
El crecimiento del
disco bilaminar germinativo es lento en comparación con el del trofoblasto, en
consecuencia el disco permanece muy pequeño en comparación con las membranas
que lo rodean. Al mismo tiempo las células del endometrio se hacen polihédricas
y se cargan con grandes cantidades de glicógeno y lípidos, las cavidades de la
matriz entre las células se llenan con
material proveniente de los vasos sanguíneos maternos y el tejido se hace
edematoso. Estos cambios se denominan reacción decidual, al principio ocurren
solo en la sección inmediatamete circundante al embrión, pero poco a poco a
medida que este crece se va propagando al resto del endometrio.
Para el día 13 de
desarrollo el defecto en la superficie del endometrio ha sanado en las
pacientes con sanación lenta. Ocasionalmente existen algunas mujeres que
experimentan sangrado en el sitio de la implantación como resultado del
incremento de flujo de sangre en los espacios lagunares de la región del
trofoblasto llamada sincitiotrofoblasto. Este sangrado se manifiesta cerca del
final del ciclo menstrual, por lo que puede confundirse fácilmente con el
sangrado menstrual normal, y por lo tanto puede causar fallas en los cálculos
de tiempo de embarazo en aproximadamente un mes.
El trofoblasto
continúa su desarrollo generando estructuras semejantes a vellos. Los vellos se
forman en el citotrofoblasto y peneta en en sincitiotrofoblasto formando
columnas rodeados de células del sincitiotrofoblasto. Estas columnas se
denominan vellos primarios. Mientras tanto, el hipoblasto produce células
adicionales que migran a lo largo del interior de la membrana exocelómica.
Estas células proliferan y gradualmente forman una nueva cavidad denominado
saco vitelino secundario, también denominado como saco vitelino definitivo.
Este saco vitelino
es micho más pequeño que la cavidad exocelómica original. Durante esta
formación, grandes porciones de la cavidad exocelómica se rompen. Estas
porciones son representadas por quistes exocelómicos los cuales pueden
encontrarse en el celoma extraembrionario o cavidad coriónica. Mientras tanto
el celoma extaembrionario se expande y forma una gran cavidad denominada
cavidad coriónica. El mesodermo extraembrionario que enmarca el interior del
citotrofoblasto es posteriormente conocido como plato coriónico. Nuevamente el único lugar donde el mesodermo
pierde su continuidad es en la zona donde el mesodermo cambia de posición es en
el tallo conector. Con el desarrollo de vasos sanguíneos el tallo se convierte
en el cordón umbilical.
Gástrula
humana y el primer poro embrionario
El evento más característico de la tercera semana de gestación es la gastrulación. La gastrulación es el proceso en el cual se establecen tres capas germinativas altamente especializadas denominadas ectodermo, mesodermo y endodermo. La gastrulación en los seres humanos comienza con la formación del tallo primitivo en la superficie del epiblasto. Inicialmente el tallo posee una definición muy vaga, pero entre los días 15 al 16 se hace claramente visible como una abertura estrecha con una pequeña zona hinchada en ambas puntas.
Figura 72. Gástrula 2. La gástrula con sus
dos capas celulares se ha diferenciado en una serie de membranas protectoras
que están en contacto con el tejido materno y el embrión en sí mismo que se
encuentra en medio, aun con forma plana. A partir de este punto se describirán
los eventos que le ocurren al embrión y a sus dos capas el epiblasto y el
hipoblasto.
La punta cefálica
del tallo se denomina nodo primitivo "o blastoporo", el cual consiste
en un área levemente elevada rodeada por un poro primitivo muy pequeño. Este
poro es muy importante pues es una de las características que permite
distinguir a varios grupos de animales en deuterostomos y protostomos. En los
protostomos el orificio primitivo se convierte en boca, mientras que en los
deuterostomos como los seres humanos o la estrella de mar el primer orificio de
convierte en ano.
Crecimiento
del poro en canal
El poro embrionario
crece rápidamente en la región dorsal del embrión formando un canal. Esta
canaleta permite la migración de los linajes celulares y el establecimiento del
canal nervioso. En la imagen anterior se describen las posiciones originales y
direcciones de migración del disco trilaminar en formación, podría decirse que
es justo el punto en que la tercer lámina o mesodermo “anaranjado” nace a
partir de las células del ectodermo “azul” para ubicarse en medio del ectodermo
y del endodermo “verde”. El canal abierto permitirá la migración de más células
del ectodermo posteriormente para formar el sistema nervioso. La canaleta se
cierra posteriormente dejando una enorme cicatriz para el resto de nuestras
vidas, que no es otra que la línea dorsal de nuestra espalda.
Migración
celular formación de los tres linajes celulares
Las células del epiblasto migran desde tallo/canal primitivo cambiando su apariencia y desligándose del epiblasto. Este movimiento hacia el interior se denomina invaginación. La migración celular y especialización están controladas por el factor de crecimiento 8 del fibroblasto (FGF8), el cual es sintetizado las células que se encuentran en el tallo. Este factor de crecimiento controla el movimiento de las células mediante la inhibición del factor de adhesión de las células al epiblasto “una proteína que sirve de ancla llamada E-cadherina”.
Figura 73. El tallo primitivo. Visto desde la columna de la madre hacia el embrión se ve la placa
del epiblasto "azul" mientras que el hipoblasto queda tapado. En gris
están las membranas del amnios y el saco vitelino. El epiblasto inicia la
formación de una canaleta o tallo primitivo "primitive steak" así
como la formación de la membrana orofaringeal, el orificio del cual parte el
tallo primivo es el ano.
Una vez que las
células se han invaginado, algunas desplazan al hipoblasto creando el endodermo
embrionario y otras van a permanecer entre el epiblasto y el recientemente
creado endodermo para forman el mesodermo (ver imagen principal, células en
anaranjado). Las células que permanecen en el epiblasto formarán el ectodermo
(ver imagen principal, células en amarillo). Por lo tanto, el epiblasto a
través del proceso de gastrulación es la fuente última de los tres discos
germinales durante la gastrulación.
Las células de
estas láminas se encuentran ya lo suficientemente especializadas para no poder
formar individuos nuevos sin se separan de su embrión, lo cual de por sí ya es
difícil una vez que se dan los procesos de la inserción del embrión en el
endometrio. Cada grupo de células da lugar a tres grupos de tejidos, por esto a
estas células se las clasifica como multipotenciales, en contraste con las
células madre embrionarias que son totipotenciales. A medida que más y más
células se mueven entre el epiblasto y el hipoblasto estas comienzan a
dispersarse de manera lateral y craneal. Gradualmente migran entre los márgenes
del disco y establecen contacto con el mesodermo extraembrionario cubriendo el
saco vitelino y el amnios; y de este modo todo el hipoblasto es reemplazado por
el endodermo.
El
notocordio
En la dirección
cefálica pasan a cada lado del plato precordal. El plato precordal en sí mismo
se forma entre la punta de la notocorda y la membrana orofaringeal; y se deriva
para formar las primeras células que migraran a través del nodo en la línea
central, moviéndose en la dirección cefálica. Posteriormente el plato precordal
será importante para la inducción del primordio cerebral. La membrana
orofaringeal en la punta craneal del disco contiene una pequeña región de un
ectodermo altamente adherente y células del endodermo que representan la futura
abertura bucal. El plato precordal también recibe el nombre de notocordio,
siendo una estructura transitoria que posteriormente será reemplazada por la columna
vertebral.
Figura 74. Formación del mesodermo embrionario. El tallo primitivo ocurre en todos los vertebrados, sirviendo como una estructura de organización cabeza a cola, izquierda a derecha, además, permite la migración de células desde el ectodermo al interior para formar órganos internos.
Figura 75. El notocordio. Al finalizar la
migración del ectodermo al interior tenemos la formación del disco llamado
mesodermo, y la región del tallo primitivo sirve como el punto de formación del
notocordio.
A diferencia de la mayoría de las imagines de gástrulas que observamos al usar esta palabra en google, la gástrula humana es una estructura plana "excepto por el saco vitelino que forma la cavidad del endodermo" que surge del disco bilaminar germinativo del embrioblasto. Más importante aún es que la fuente de las tres capas celulares de la gástrula es el epiblasto, del cual surgen en endodermo y el mesodermo. El endodermo tomará la misma posición del hipoblasto, pero casi de forma simultánea parte de sus células prolifera formando el plato de la notocorda y finalmente la notocorda primitiva.
Figura 76. La gástrula madura. A. Gástrula humana en el día 17 "azul ectodermo, naranja
mesodermo, amarillo endodermo, negro plato de formación de la notocorda. B el
plato de origen de la notocorda se encuentra en el endodermo, C notocorda
formada, con ella se puede distinguir los ejes laterales derecho e izquierdo
del embrión; y junto con el blastoporo "primitive pit" se puede
distinguir el eje anteroposterior del embrión.
La notocorda
primitiva es una masa de células sólida, la cual sirve como base para el tubo
neural y posteriormente para el desarrollo del esqueleto axial. En los humanos
la notocorda será reemplazada posteriormente por el esqueleto, pero en otros
animales como las lancetas/cefalocordados esta estructura permanecerá
constante. Debido a que la elongación de la notocorda es un proceso dinámico,
la punta craneal se formará primero y las regiones caudales se irán formando a
medida que el blastoporo se mueve hacia la región posterior del embrión. Las
células de la notocorda y prenotocorda se extienden cranealmente hacia el plato
prenotocordal. En cierto momento el blastoporo se extiende hasta el saco
vitelino, esto se conoce como canal neurentérico.
El establecimiento de los ejes corporales: anteroposterior “eje transverso”, dorseventral “eje frontal” y lateral “eje sagital” toma lugar antes y durante el periodo de gastrulación. Esto se logra mediante la secreción de ciertas proteínas que son capases de unirse selectivamente al genoma de células circundantes, y de esta manera inhibiendo o estimulando la producción de otras proteínas y especializando los tejidos. Estas proteínas que se unen a los genomas para regularlos se denominan factores de transcripción, y sus genes generalmente se clasifican como genes Hox. A pesar de que todos los genes Hox comparten una sección denominada homeocaja que permite su unión al genoma, la variabilidad de estos es enorme y muchas clases son expresadas durante la formación de la gástrula. Los genes Hox pueden regular a otros genes Hox en una estructura jerárquica y en cascada. Una vez que un determinado tejido identifica su posición relativa segrega genes Hox de alta jerarquía que hacen que todas sus células adyacentes empiecen a funcionar de un modo diferente al del resto de las células del embrión.
Figura 77. Ejes corporales que son organizados por el tallo primitivo.
Figura 78. Mapa de destino de los tejidos embrionarios. Las regiones del epiblasto que se liberan para ingresar al espacio
entre el epiblasto y el hipoblasto han sido rastreadas formando mapas. Por
ejemplo, las células que ingresan a través de la región craneal del nodo se
convierten en el plato precordal (n), aquellas que migran en los filos
laterales del nodo (PM) se convierten en el mesodermo paraxial. Así
sucesivamente se han establecido las regiones más laterales: “im” mesodermo
intermedio; “lpm” mesodermo del plato lateral; entre otras regiones. Esto
implica una alta regulación genética dependiente de la posición relativa de las
células con respecto a sus compañeras.
El siguiente modelo
presenta una vista del epiblasto, en el centro la canaleta primitiva que será
formada cuando las células de las posiciones coloreadas "azul oscuro, azul
claro, morado, verde y amarillo" proliferen, se separen del epiblasto y
migren hacia el interior para formar el mesodermo y el endodermo.
El disco
embrionario que es originalmente plano y redondo “como una moneda” gradualmente
se hace más ovalado, con una zona cefálica más ancha y una punta caudal más
delgada. Esto se debe al desarrollo de la región cefálica, mientras que la
región caudal permanece del mismo tamaño. De cierta forma esta estructura
recuerda a la de un gusano plano. El desarrollo de la región cefálica se debe especialmente
a la migración continua de células desde el epiblasto a través de la canaleta
primitiva.
La canaleta sigue
creciendo hacia la cola siguiendo al blastoporo anal continúan hasta la cuarta
semana de desarrollo embrionario, momento en el cual dejan de proliferar las
células del epiblasto, y esta empieza a cerrarse, dejando como única abertura
al blastoporo anal. Dado que el blastoporo se forma más o menos en el centro
del disco germinativo, la formación de la región cefálica inicia antes, eso es
porque la canaleta crece en dirección a la cabeza. A medida que la región
cefálica empieza a especializarse el blastoporo migra hacia la región caudal.
Lo anterior provoca que la cabeza se desarrolle antes que la cola.
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