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| CG2 |
Desarrollo Embrionario
Chicos:
Versión 1.37
Última modificación: 2019-09-30
Última modificación: 2019-09-30
En esta semana trataremos el desarrollo embrionario humano. Describiremos cómo se transforma una estructura de nivel de organización "Célula" en otra de nivel "Individuo".
Antes que nada es necesario hablar de los gametos. Estos se forman por Meiosis seguida de una diferenciación adecuada para el rol de cada uno de ellos.
Los espermatozoides se forman en la pared de los túbulos seminíferos (semin- = semilla y fer- = llevar) de los Testículos.
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| El testículo esta lleno de tubos en cuya cara interna se forman los espermatozoides |
Allí, en la superficie interior, células madre de los espermatozoides (tipo B) se dividen por mitosis varias veces e inician la meiosis lo que da origen a 4 espermátidas haploides conectadas por puentes citoplásmicos.
Éstas células, ya haploides, deben diferenciarse a espermatozoides y madurar (espermiogénesis). Esto último ocurre en los tubos del epidídimo.
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| Espermatogénesis {Meiosis + Diferenciación y Especialización celulares} |
Éstas células, ya haploides, deben diferenciarse a espermatozoides y madurar (espermiogénesis). Esto último ocurre en los tubos del epidídimo.
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| Noten como se reduce el citoplasma y se ensambla un gran flagelo y una gran vesícula de secreción (acrosoma), se compacta el núcleo y se acomodan muchas mitocondrias en la base del flagelo. |
Los espermatozoides maduros son pequeñas células con poco citoplasma. Un núcleo habloide (1n) muy condensado, una gran vesícula (Acrosoma) con enzimas hidrolíticas, en la cabeza. En la pieza intermedia un centriolo proximal, mitocondrias y la cola es un largo y poderoso flagelo. Todo esto para llevar a cabo su función de buscar al óvulo y lograr la singamia (sin-= unión, gam- = gameto, -ia = condición) con el óvulo para entregar el juego de cromosomas masculino.
Por otro lado, los óvulos se forman en el estroma de los ovarios fetales por muchos cientos de miles de células madre de la ovocélula que inician tempranamente la Meiosis, pero la detienen después de la Profase 1.
Para reiniciarla solamente en los ovocitos activados por la Hormona folículo-estimulante (FSH) y concluir la división meiótica 2, en el ovocito ovulado y fecundado.
En cada especie se liberan un número distinto de óvulos en respuesta de diferentes condiciones. En nuestra especie suele liberarse un óvulo hacia la mitad del ciclo menstrual. El folículo dominate estalla lanzando al ovocito rodeado de células foliculares (corona radiata) hacia la cavidad abdominal.
Las trompas de Falopio atrapan al ovocito y lo conducen a su interior en dirección a la matriz.
Allí, en el primer tercio de las trompas, el óvulo espera a los espermatozoides que fueron depositados en el fondo de la vagina durante el coito, mismos que son capacitados por las condiciones de la vagina. Iniciando un largo viaje a la velocidad de unos 2 mm/min atravesando el moco cervical para entrar al útero.
Para reiniciarla solamente en los ovocitos activados por la Hormona folículo-estimulante (FSH) y concluir la división meiótica 2, en el ovocito ovulado y fecundado.
En cada especie se liberan un número distinto de óvulos en respuesta de diferentes condiciones. En nuestra especie suele liberarse un óvulo hacia la mitad del ciclo menstrual. El folículo dominate estalla lanzando al ovocito rodeado de células foliculares (corona radiata) hacia la cavidad abdominal.
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| Ovulación |
Las trompas de Falopio atrapan al ovocito y lo conducen a su interior en dirección a la matriz.
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| Atrapamiento del ovocito liberado |
Allí, en el primer tercio de las trompas, el óvulo espera a los espermatozoides que fueron depositados en el fondo de la vagina durante el coito, mismos que son capacitados por las condiciones de la vagina. Iniciando un largo viaje a la velocidad de unos 2 mm/min atravesando el moco cervical para entrar al útero.
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| Entrada al útero de los espermatozoides |
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| Ya dentro del útero solamente 1 de c/10 espermatozoides logra atravesar el moco cervical. |
Luego los espermatozoides viajan hacia el primer tercio de la trompa de Falopio.
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| Trayectoria de los espermatozoides |
Los espermatozoides viajan por el interior de trompa de Falopio en pos del ovocito, eventualmente se detienen adheridos a receptores en el epitelio.
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| Dentro de la trompa de Falopio, en pos del óvulo |
Como ya sabemos, el ovocito está rodeado de dos envolturas que evitan la entrada de más de un espermatozoide. Lo cual es muy importante porque más de 2 ejemplares de cromosomas de cada tipo o de la mayoría de los genes, desequilibra la producción de proteínas con consecuencias casi siempre mortal.
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| La Corona Radiata es una esfera de células foliculares y la capa pelúcida está hecha de macromoléculas como ácido hialurónico. |
Un espermatozoide solo no es capaz de fecundar porque primero hay que destruir las dos envolturas del óvulo. Mismo que es labor colectiva que permite que un único espermatozoide llegue primero a tocar y adherirse a la membrana plasmática del ovocito y fertilizarlo.
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| No animada. Echándole montón al óvulo. |
Una centena de espermatozoides, pues, avanzan separando las células de la corona radiata.
Luego, destruyen la capa pelúcida con las enzimas digestivas (hialuronidasa), un espermatozoide se une a una proteína receptora en la membrana del óvulo, se fusionan ambas membranas plasmáticas y el núcleo del espermatozoide y el centriolo proximal entran al citosol.
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| Singamia paso a paso |
¿Por qué solamente entra un espermatozoide? porque en cuanto entra el primero, se dispara la reacción cortical que genera una barrera para el paso de los demás espermatozoides.
Entrada de un espermatozoide 
La reacción cortical se dispara al entrar el primer espermatozoide al citosol. Una onda de ión Ca2+ inunda todo el citosol. Por milisegundos, la concentración citosólica del ion calcio se eleva unas 100 veces.
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| Una onda de ión Ca2+ en segundos aumenta y disminuye su concentración citosólica disparando la reacción cortical. |
El calcio activa al citoesqueleto para fusionar a pequeñas vesículas subyacentes a la membrana plasmática con esta. Haciendo impenetrable la cubierta hinchada que rodea al ovocito.
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| Formación de la envoltura postfertilización |
El cigoto y los estados subsiguientes no crecen hasta el 15°día. Así se mantiene un diámetro de 0.1 a 0.2 mm. Más o menos por este tiempo termina la segunda división meiótica formando pequeños cuerpos polares (C.P.) con los demás cromosomas. Así pues, el cigoto recién formado tiene 2 núcleos haploides que pronto se fusionarán (cariogamia, cario- = núcleo y gam- = gameto).
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| Día 1 |
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| Cariogamia (fusión de los núcleos masculino y femenino) |
Después de la cariogamia se dispara la segmentación del cigoto, es decir, una serie de mitosis aceleradas sin la fase G1 del ciclo celular: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 divisiones. Lo cual originan células cada vez más pequeñas.
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| Día 1, 2 células. |
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| Día 2, 4 células |
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| Día 3, 8 células |
Conforme la trompa de Falopio transporta al cigoto en desarrollo hacia el útero, se forma una esfera sólida de células semejantes, la Mórula (mor- = mora).
Tras más divisiones generan células muy pequeñas formando una esfera hueca y dentro de ella una masa interna de células que se convertirán en el embrión.
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| Día 5. Blastocisto temprano, nótese la masa celular interna, abajo. |
Hacia el día 6 el blastocisto llega a la matriz y se adhiere al endometrio donde comienza a intercambiar señales parácrinas.
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| Llegada del blastocisto al endometrio. |
El blastocisto se sale de la capa pelúcida (eclosion, hatching -en inglés). Es como cuando el pollito sale del huevo, pero en los mamíferos ocurre muy pronto en el desarrollo para ser alimentado por el cuerpo materno.
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| Eclosión. No animada |
El blastocisto tiene 2 grupos de células, unas formarán la placenta y otras al embrión: el trofoblasto y la masa celular interna que se aplana.
El trofoblasto perfora al endometrio y lleva a cabo la implantación (im- = meter, plant- = plantar). Esto pasa entre el día 7 al 12 de desarrollo y aproximadamente el día 21 a 22 del último ciclo menstrual. En este momento el córion, uno de los 3 tejidos extraembrionarios (Amnios y alantoides son los otros) produce la hormona gonadotropina coriónica para ordenar la detención del ciclo menstrual.
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| Conforme el blastocisto se implanta, se organizan los tejidos extraembrionarios y la masa celular forma dos capas ectodermo y endodermo (epiblasto e hipoblasto en esta ilustración) |
Tejidos extraembrionarios y de la madre contruyen la placenta, un órgano dedicado a nutrir, excretar, respirar y secretar hormonas para el desarrollo del embrión y el feto.
Antes de proseguir veamos un resumen de los eventos de la la semana 1:
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| Practica el recuerdo. Relata lo que pasa. Inicia en el ovario. |
Luego entre el día 13 a 15 inicia una migración celular, la Gastrulación, que completa la conformación de los 3 tejidos embrionarios. Del Ectodermo, Mesodermo y Endodermo se darán origen a todos los tejidos y órganos en el embrión y luego en el feto.
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| Video de la gastrulación en el pez cebra (el color indica la profundidad) y la consecuente formación del embrión con simetría bilateral, planos dorso-ventral y cefálico-caudal. https://morgridge.org/story/new-research-team-leader-foresees-era-of-smart-microscopes/ |
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| Corte transversal de una gástrula (gastr- = estómago y -ula = pequeña) de mamífero |
La gástrula se pliega estableciendo los planos y ejes del cuerpo bilateral del embrión. Se encienden, entonces, diversos genes maestros para inducir la diferenciación y especialización de las células de acuerdo a su posición (extremos cefálo-caudal) construyendo los tejidos, órganos y todas las demás partes del cuerpo durante las 36 a 38 semanas de la gestación.
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| Semana 4 inicio, Homo Sapiens, estado Carnegie 10. 2 a 3 mm de largo. Vista lateral. |
En el embrión ocurre la organogénesis (organ- = órgano y gen- = generar) con una lectura de los genes en una cascada de secuencias de acuerdo a todos los tipos de células del cuerpo (entre 210 a 300 diferentes). Los primeros blastómeros (las primeras células) son totipotenciales. De hecho los gemelos idénticos provienen de la separación de los primeros 2. Con el tiempo se van tomando decisiones del destino de cada célula leyendo juegos distintos de genes.
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| Por ejemplo: La gráfica muestra la expresión de distintos genes. En la etapa de 8 a 16 células hay una primer toma de decisión, unas células (verdes) formaran el trofoblasto y otras (amarillas) formaran la masa celular interna (ICM). |
La organogénesis implica complejos procesos a lo largo del desarrollo embrionario. Estos procesos aún no son conocidos en detalle o del todo: Incluyen distintas comunicaciones celulares, inducción, reconocimento, adhesión, motilidad, diferenciación, especialización celulares e inclusive muerte celular programada. Mismos que pueden ser checar en la presentación ad hoc de la semana 7.
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| Estructuras derivadas de los tejidos embrionarios |
El embrión se va transformando conforme se construyen los tejidos, órganos y aparatos del cuerpo. Hacia el final de la semana 8 pasamos a otro estado llamado feto, en el cuál la forma humana es ya discernible. En todo este tiempo el embrión es más susceptible a daños por las sustancias comidas, bebidas, respiradas, inyectadas o fumadas por la madre. HAY QUE TENER MUCHO CUIDADO.
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| Estados Carnegie 10° (28 d) a 23° (56 d) del desarrollo embrionario humano |
En el feto prosigue la organogénesis y crece. Sin embargo el nivel "Individuo" aún no se alcanza. Si hay un nacimiento muy prematuro (en realidad un aborto) entre la semana 9 y la 27, inclusive: el producto no suele ser viable.
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| Feto a la semana 9. Es del tamaño de una uva. No animada |
Con las semanas, los órganos y tejidos van tomando formas anatómicas más maduras y son medianamente capaces de funcionar correctamente. Con la medicina moderna, fetos de menos de 28 semanas pueden nacer y sobrevivir. Sin embargo, hay riesgo que haya problemas de déficits sensoriales (ceguera, sordera o retraso mental) .
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| Ecografía 3D de un feto no-viable de 27 semanas. La organogénesis está muy avanzada, pero el feto es aún muy pequeño e inmaduro. |
A las 28 semanas el feto suele ser viable con relativamente poca atención médica respecto a la necesaria para los fetos más jóvenes. De allí que su nivel sea de "Individuo". En este estado se denomina Feto Viable. Pero aún le faltan otras 10 ó 12 semanas de crecimiento y maduración.
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| Feto viable en posición correcta para nacer. No animada |
El cerebro del feto a término recibe mensajes de todo el cuerpo de modo que cuando está maduro envía señales químicas a la hipófisis de la madre para iniciar el trabajo de parto. El cual ocurre en la mayoría de las veces entre las semanas 38 a 41.
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| Parto |
CG 2a. Un poco de música:
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