INTRODUCCIÓN

HISTORIA DA EMBRIOLOXÍA

O primeiro autor que fixo estudios embriolóxicos foi Aristóteles, que estudiando o desenrolo do ovo descubriu que o primeiro que se pode observar é a formación do corazón. Foi tamén o primeiro en emprega-la palabra morfoxénese. Logo de Aristóteles ninguén maís estudiou o desenrolo embrionario ata o século XVI. Hai catrocentos anos o estudio da anatomía extendeuse ós embrións, recuperáronse os traballos de Aristóteles e repetíronse os seus experimentos cos ovos.

No século XVII, Harvey descubriu o que él chamou “ovos de mamíferos” (en realidade, o que Harvey observou eran embrións), o que o levou a afirmar que “tódolos animais se desenrolan a partir dun ovo”. Esta idea extendeuse rápidamente e tivo unha gran aceptación.

No século XVIII xurden dúas escolas antitéticas respecto ó papel do macho e da femia no desenrolo dun novo individuo. A escola animalista consideraba que era o espermatozoide o responsable da formación do xérmolo que daría lugar ó novo ser, mentres que os ovistas afirmaban que o papel principal correspondía ó óvulo. No ano 1760, o abade Bonet estudiou o desenrolo dos pulgóns, descubrindo que había femias que poñían ovos dos que só nacía femias, é dicir, descubriu a partenoxénese. A fins de século, Spallanzani chegou á conclusión de que os espermatozoides non eran necesarios, logo de traballar con ovos de ra sen fecundar e comprobar que se desenrolaban embrións a pesar de todo.

Na mesma época, Wolfe estudia o desenrolo do ovo do polo, e descubre que neste proceso as distintas partes se desenrolan progresivamente e que non están preformadas, como se pensaba ata o momento. Introduce ademáis os termos de epixénese e follas embrionarias.

Von Baer foi o primeiro en realizar estudios de embrioloxía comparada, descubrindo que os embrións dos distintos animais son moi semellantes nas primeiras fases do desenrolo. Haeckel enunciou a súa lei bioxenética baseándose nestas observacións, afirmando que “os embrións, ó longo do desenrolo, van pasando por estadíos que reproducen a historia evolutiva do grupo animal ó que pertencen”.

No ano 1850, Hertwig describiu a fecundación nos ourizos de mar. Trinta anos despois, Driech comezou os traballos de embrioloxía experimental. Lesionando unha das células dun embrión bicelular, e observando como proseguía o desenrolo formulou as súas hipóteses do desenrolo en mosaico, e do desenrolo regulativo. Os primeiros estudios acerca da química do desenrolo embrionario foron realizados por Needham, discípulo de Brachet.

PRINCIPAIS PROCESOS DO DESENROLO

O embrión fórmase a partir dunha célula única, o cigoto, resultado da fusión dos gametos na fecundación. Os gametos son células extremadamente especializadas formadas nun proceso complexo denominado gametoxénese. A embrioxénese ou desenrolo embrionario é un proceso lento non que se poden marcar varias etapas. Estas etapas pódense identificar nun considerable número de especies moi diferentes e son as seguintes:

Segmentación: nesta primeira fase o cigoto divídese rápidamente ata acada-lo estado de blástula.

Gastrulación: as divisións ralentízanse e realízanse cambios posicionais das células, que se dispoñen en dúas ou tres capas para forma-la gástrula.

Organoxénese: as células das capas embrionarias asócianse para forma-los órganos do futuro individuo. A organoxénese de vertebrados tamén se denomina neurulación, e o embrión desta etapa recibe o nome de néurula.

Morfoxénese: esta última etapa leva á formación e caracterización dos rasgos do novo individuo.

O paso do individuo á vida libre, ou nacemento, pode realizarse de dous xeitos: en animais que se desenrolan no interior dun ovo ten lugar a eclosión; en animais que non teñen ovos o nacemento ocorre mediante parto. A partir de aquí o desenrolo do individuo pode continuar de forma directa ou ben pode pasar aínda por varias etapas intermedias ata acada-lo estado adulto. Cando o desenrolo embrionario non orixina directamente un adulto, senón que da paso a un estado larvario falamos de desenrolo indirecto. Nestos casos, para acada-la etapa adulta o individuo debe sufrir unha metamorfose.

Coa fecundación e formación do cigoto comeza un proceso de especialización das células conforme estas se dividen. Este proceso de citodiferenciación non implica a reordenación do xenoma. O xenoma de tódalas células dun individuo é o mesmo independientemente da súa espcialización, a expresión diferencial dos xenes é a que determina a diferenciación das células.

A GAMETOXÉNESE

Weissman foi o primeiro en falar dunha segregación de “plasmas contidos en ovos”, que se especializan para dar lugar á formación dun novo individuo, e citoplasmas propiamente ditos. Así, nun embrión distinguiríanse dúas liñas celulares: a liña xerminal transmitida de xeración en xeración e que formaría as gonias; as liñas somáticas, que constitúen o soporte da liña xerminal.

Posteriormente, demostraríase a existencia dunha liña celular que, diferenciándose moi pronto no embrión do resto das liñas somáticas, darían lugar ós gametos. Estas células xerminais migran ás gónadas, onde se diferencian e multiplican. As gonias divídense por mitose, diferenciándose en novas gonias e outras células que se dividirán por meiose e se especializarán para dar lugar ós gametos.

A OOGAMIA

A forma e, consecuentemente, o proceso de formación dos gametos varían segundo o tipo de fecundación, o que depende básicamente do grupo ó que pertenza un organismo. A oogamia é o tipo máis común de fecundación. Os gametos que participan na oogamia son moi diferentes. O gameto masculino, ou espematozoide, soe ser pequeno, móbil, e prodúcese en grandes cantidades. Por outra banda, o gameto feminino, ou oocito, é unha célula moi grande, que almacena no citoplasma unha gran cantidade de sustancias nutritivas e orgánulos, co fin de que o cigoto se desenrole rápidamente.

A liña xerminal masculina:

As células xerminais desprazadas ás gónadas forman as gonias, que comezan a multiplicarse intensamente. Esta proliferación comeza xa no período prenatal, pero é moito máis importante na etapa adulta. A continuación teñen lugar as divisións meióticas, que orixinan catro espermátidas. A fase de especialización ten lugar agora, sendo as espermátidas haploides as que se diferencien en gametos masculinos. O proceso de formación dos gametos masculinos denomínase espermioxénese.

A liña xerminal feminina:

As células xerminais diferenciadas no embrión acadan a gónada e alí multiplícanse. Así, a etapa de proliferación é prenatal, o desenrolo dos gametos terá lugar posteriormente. Tra-lo nacemento, as células xerminais sufren só un par de divisións meióticas formando tres ou catro células, un gameto e varios corpúsculos polares. O proceso de crecemento e diferenciación, é dicir, a propia especialización do oocito, ten lugar en fase diploide. Habitualmente esto ocorre nun período especial durante a profase I. En moitos animais o oocito pode ser fecundado mesmo antes de completa-la meiose. O proceso de formación dos gametos femininos chámase ooxénese.

A ESPERMATOXÉNESE

As unidades funcionais das gónadas masculinas ou testículos, son os tubos seminíferos. Os espermatozoides producidos durante a espermatoxénese van parar á luz destos tubos. Nas paredes do tubo atopamos células somáticas (células de Sertoli) que colaboran na espermatoxénese. As células somáticas rodean ás células xerminais, que se atopan en distintas etapas de diferenciación segundo a súa posición. As células máis periféricas son gonias que aínda non realizaron a meiose. Os tubos están rodeados doutros compoñentes somáticos, coma as células de Leydig productoras de hormonas.

As gonias proliferan por mitose, dando lugar a novas gonias de reserva e máis a outras células destinadas a diferenciarse en gametos. Distínguense varios tipos de gonias:

• Gonias A: son gonias primitivas ou células nai. Á súa vez divídense en gonias Ad (escuras), e gonias Ap (pálidas).

• Gonias B: son células preleptoténicas, preparadas para realiza-la meiose e diferenciarse en gametos.

Cando unha célula gonial se divide normalmente non remata a citocinese, polo que quedan unidas por grandes pontes citoplasmáticas. Na proliferación as células quedan unidas formando unha cadea, de xeito que durante o desenrolo posterior se comportan coma un sincitio. Nalgúns vertebrados estas células forman agrupacións denominadas cistes, nas que tódalas células están na mesma fase.

Durante a meiose as células soen aumentar de tamaño, e habitualmente detéñense durante bastante tempo no paquiteno. Estos cambios implican unha especialización funcional da célula. A segunda división meiótica é máis rápida, e as espermátidas orixinadas son células relativamente normais que sufriran os principais procesos de diferenciación.

O proceso de diferenciación:

A diferenciación comeza cun importante desenrolo do AG. Nesta fase distínguense dous centriolos formando un centrosoma. No AG comeza un porceso de formación de vesículas que se van fusionando para formar outras maiores. Estas vesículas adhírense á membrana nuclear para forma-lo acrosoma.

Posteriormente, comeza a formarse o flaxelo. Un dos centriolos asóciase á membrana citoplasmática e induce a formación do flaxelo, en principio independente do núcleo, pero a medida que a espermátida vai madurando, a base do flaxelo invaxínase ata contactar coa membrana nuclear, fixándose á mesma.

O núcleo tamén sufre cambios. Comeza a alongarse pola acción dun gran número de microtúbulos que o van rodeando, ó tempo que a cromatina se condensa. Ó mesmo tempo, as mitocondrias asócianse á base do flaxelo. Por último, o citoplasma é eliminado nunha única gota.

Algunhas curiosidades:

Os espermatozoides son células moi especializadas e que evolucionaron en función do grupo animal ó que pertencen, de tal xeito que se poden empregar para establecer relacións de parentesco entre distintos grupos.

Moitos organismos mariños teñen espermatozoides menos complexos que únicamente contan co núcleo, o acrosoma, un par ou dous de mitocondrias e un flaxelo sinxelo. Este tipo de espermatozoides poida que sexan os antecesores da ampla diversidade existente hoxe. Tamén existen espermatozoides aflaxelados que se moven mediante movementos de tipo ameboide. Habitualmente, este tipo de espermatozoides participan en procesos de fecundación interna, mentres que os espermatozoides flaxelados interveñen en fecundacións externas.

Nalgúns gasterópodos, os grupos de gonias unidos polas pontes citoplasmáticas forma dúas estructuras: o espermatozoide apireno, no que se acumula a meirande parte do citoplasma; e o espermatozoide eupireno, que é coma unha cola do espermatozoide apireno, que da orixe ós espermatozoides propiamente ditos.

A OOXÉNESE

No proceso de formación dos gametos femininos prímase o tamaño, en concreto a acumulación de reservas para mante-lo cigoto nas primeiras fases do desenrolo. Na ooxénese, a diferenciación e especialización ten lugar na profase I, é dicir, en fase diploide antes de remata-la meiose. Esta diferenciación é moi lenta, podéndose alongar durante anos.

O proceso de diferenciación:

O ovocito que entra en meiose experimenta un considerable aumento de tamaño. Tamén o núcleo aumenta o seu volumen, de feito, os primeiros obsrvadores denominaron ó núcleo destos ovocitos “vesícula xerminal”. Outro dos cambios apreciables a nivel do núcleo é a amplificación xénica, destinada fundamentalmente a aumentala producción de ARNr. Consecuentemente, pódese observar nestas células un considerable número de nucleolos de gran tamaño. A síntese de ribosomas é igualmente moi elevada. Estos ribosomas almacénanse no citoplasma para ser empregados posteriormente, nas primeiras fases do desenrolo embrionario. Así, o cigoto pode dividirse moi rápidamente ó non precisar sintetizar el mesmo todos estos compoñentes. En ocasións, a producción destos ribosomas está a cargo de células axudantes que rodean ós ovocitos, que se limitan a capta-los ribosomas xa formados.

O núcleo dos ovocitos non deixa de producir ARNm e ARNt nesta fase. Para poder levar a cabo este traballo os cromosomas adquiren unha estrucutra característica, son os cromosomas plumosos. Moitos dos ARNm sintetizados nesta etapa son de vida longa, e acumúlanse no citoplasma á espera de ser empregados cando comece o desenrolo embrionario.

Ademáis de ribosomas tamén experimentan un considerable crecemento o AG, o RE e mailas mitocondrias. É frecuente que os orgánulos se dispoñan arredor de áreas determinadas chamadas núcleos vitelinos, que xeralmente se forman pouco antes de que os orgánulos se repartan pola célula. Coincidindo con estos procesos comeza a formación do vitelo.

O vitelo está constituído por materiais de reserva de diversa natureza. Poder ser glucídico, lipídico ou proteico e é fácil de observar. É habitual que os vitelos proteicos se acumulen na forma de grans densos, ás veces de tipo cristalino, o que reduce considerablemente o seu volume. Estas proteínas poden ser producidas polo propio oocito, pero noutros casos son producidas por células axudantes próximas. O vitelo almacénase de xeito ordenado, dende o centro cara o exterior da célula. En vertebrados, a producción destas proteínas depende do fígado. A este órgano chega un sinal específico que induce a síntese de viteloxenina, que é transportada polo sangue ata o ovario, onde é captada mediante pinocitose polo oocito. En anfibios a viteloxenina rómpese en fosvitina e lipovitelina. Tamén nos insectos a síntese de viteloxenina se realiza noutros órganos separados das gónadas. Os ovocitos que producen o seu propio vitelo formarán ovos pequenos, mentres que os outros dan lugar a ovos e embrións maiores.

Na última fase de diferenciación do oocito, a partir do AG fórmanse unhas granulacións, os gránulos corticais, que conteñen proteínas. Esto pódese considerar un sinal da maduración do oocito, que xa está preparado para ser fecundado.

Por último, rodeando ó oocito fórmanse as cubertas do ovo, que poden ser producidas por distintas partes do organismo: ben polo propio ovocito; por células axudantes denominadas células foliculares; ou ben por outras estructuras externas ó ovario. As cubertas primarias, tamén chamadas membrana vitelina, son finas e están formadas por glucoproteínas. Normalmente, durante a fase de formación son atravesadas por microvellosidades da membrana celular, o que lles da un aspecto estriado. As cubertas secundarias teñen unha consistencia xelatinosa, e son formadas polo propio oocito e as células foliculares. Estas cubertas, tamén chamadas corion, poden estar moi especializadas, e ás veces permiten a posta do ovo mesmo en ambientes aéreos. O corion presenta a miúdo pequenas aberturas ou micropilos para permiti-la entrada do espermatozoide. As cubertas terciarias engádense habitualmente logo da fecundación, mentres o oocito descende polo oviducto. No ovo de galiña, por exemplo, engádense o albúmen, a membrana da cáscara e maila cáscara.

Os oocitos que forman o seu propio vitelo son máis pequenos. Estos isolecitos soen presentar unha polaridade, debida a que os grans de vitelo se acumulan nun área determinada da célula, que é máis densa. Distínguense así dous polos na célula: o polo animal, onde sse atopa o citoplasma e o núcleo; e o polo vexetativo, constituído fundamentalmente polo vitelo. Algúns isolecitos poden xerar pigmentos e outras características particulares.

Cando os oocitos almacenan maiores cantidades de vitelo soen estar axudados por células somáticas, que colaboran na formación do folículo. Estos oocitos soen presentar microvellosidades que favorecen a relación coas células axudantes e interveñen na formación das cubertas do ovo. Estos ovos, típicos dos anfibios, reciben o nome de mesolecitos.

Cando o ovo almacena enormes cantidades de vitelo denomínase telolecito. Nun ovo de ave o citoplasma activo apenas representa unha fracción mínima de todo o volumen do ovo. O núcleo sitúase no denominado núcleo de Pader, mentres que o citoplasma exténdese cara o centro na látebra de Purkinje. O vitelo ocupa o resto do ovo. O crecemento dos telolecitos e mesolecitos é moito maior que no caso dos isolecitos. Por exemplo, os ovos de ra tardan ata tres anos en completarse, mentres que na galiña apenas se precisan tres semanas, realizándose o principal aumento de volume en só 7-8 días.

Os ovos dos insectos:

Os ovos dos insectos son bastante distintos. Os ovarios presentan unhas unidades funcionais denominadas ovariolas. Dentro destas ovariolas obsérvase un grandente entre os extremos. No extremo cego atópanse as gonias. Nas ovariolas panoísticas cada gonia da lugar a un óvulo. En insectos máis evolucionados as gonias diferéncianse en dous tipos distintos de células, por un lado as células nodriza, e por outro os oocitos. Nas ovariolas telotróficas ou mesoísticas, as células nodriza quedan unidas por cordóns citoplasmáticos ós oocitos. Nas ovariolas politróficas obsérvanse agrupacións de células somáticas e xerminais, en concreto 16 células xerminais rodeadas de células foliculares. Só unha das células xerminais, a máis próxima ó polo basal da ovariola se desenrolará nun ovo. Neste oocito tense comprobado que apenas se sintetiza ARN, pero tanto nas células nodriza coma nas foliculares a síntese dest AN é moi intensa. Os ovos maduros teñen o vitelo no centro, mentres que o citoplasma forma unha capa arredor. Este tipo de ovos denomínanse centrolecitos. As células foliculares formarán as cubertas do ovo.

Os ovos dos mamíferos euterios:

Os ovos dos mamíferos euterios teñen pouco ou ningún vitelo, denomínanse por esto alecitos. A ausencia de vitelo non representan ningunha desvantaxe, pois nestos animais os ovos desenrólanse en ambientes protexidos. O desenrolo dos alecitos presenta semellanzas co desenrolo dos ovos das aves: existen moitas células auxiliares, e aínda que o propio oocito é moi pequeño o folículo pode acadar un tamaño considerable.

Nun ovario de mamífero o oocito e as células foliculares, xunto con outras células que forman diversas envolturas, evolucionan xuntos nun proceso moi complexo. Os oocitos primarios xa en fase meiótica están rodeados dunha única capa de células foliculares cuboides. Ó medrar, as células foliculares comezan a fabricar lípidos, que se acumulan nuns espacios denominados antros. Dende este momento os folículos pasan a chamarse folículos antrais. Na seguinte estapa, os folículos presentan unha nova capa formada por un gran número de células de células foliculares redondas, coma grans, polo que ó ovo nesta fase soe chamárselle folículo de granulosa, pero normalmente denomínase como folículo de Graaf. Nesta fase, o oocito sitúase no cúmulo oóforo, e as células que o rodean forman coma unha coroa precisament denominada coroa radiada.

Arredor do folículo as células do estroma do ovario especialízanse e adhirense ó mesmo para forma-la teca. Hai dous tipos de tecas: a interna, vascularizada e unida ás células foliculares, que produce esteroides; e a teca externa, que se forma máis tarde, constituída por células contráctiles. Poucos folículos completan o seu desenrolo, e a maioría atrófianse nun proceso denominado atresia folicular.

Maduración:

Coa viteloxénese non remata o proceso de maduración do oocito, senón que faltan aínda algunhas etapas finais nas que se producen fundamentalmente cambios no núcleo, co fin de prepara-lo ovo para a fecundación. O oocito pode quedar bloqueado nesta etapa, en profase I, durante moitos anos. Este bloqueo débese a que non se forma o FPM.

En amfibios precísase dun impulso hormonal para a síntese do FPM, a proxesterona é o sinal específico que estimula ó oocito para que condense os cromosomas. O núcleo sitúase no polo superior xunto á membrana e forma un huso polar e máis unha placa metafásica. A división que ten lugar é moi desigual, dando lugar á formación do primeiro corpúsculo polar. O núcleo do oocito chega ata a metafase II e queda bloqueado de novo. A fecundación fará saír ó oocito deste segundo bloqueo.

Noutros casos, a maduracion do oocito non parece ter unha regulación hormonal. No ourizo de mar é a saída á auga o que fai que o oocito madure, e no momento da fecundación xa ten completado as división meióticas.

Regulación hormonal da maduración en mamíferos:

En mamíferos, o control do desenrolo dos folículos está regulado por varias hormonas interdependentes unhas das outras. No cerebro fórmanse os factores liberadores das gonadotropinas (GnRH). A liberación desta sustancia ten lugar no hipotálamo, e a GnRH é transportada polo sangue ata a hipófise. As células gonadotropas da hipófise fabrican liberan dúas hormonas: a LH (luteotrópica), e maila FSH (estimulante dos folículos). Estas hormonas son transportadas polo sangue por todo o corpo.

Nos ovarios (e tamén nos testículos) tamén hai células que sintetizan hormonas. As células da granulosa e as da teca interna dos folículos segregan hormonas esteroideas (estradiol e proxesterona) que interveñen na maduración. O estradiol é quen de regula-la acción das células do hipotálamo e maila hipófise. As células da granulosa posúen receptores para a FSH, mentres que a LH actúa sobre as células da teca interna. Esta última é a principal desencadeante da secreción de estróxenos e proxesterona. Nos testículos a FSH actúa sobre as células de Sertoli, que producen proteínas de ligado de andróxenos e dihidrotestosterona. A LH estimula as células de Leydig, que producen testosterona, regulando a acción da hipófise.

O sistema de acción das hormonas nos ovarios regúlase mediante os cambios de concentración das hormonas no sangue, ó longo dun ciclo aproximado de 28 días:

As células da granulosa comezan a proliferar baixo a influencia da FSH. Como consecuencia aumenta a secreción de extradiol, o que inhibe a secreción de FSH. Este é un momento crucial na maduración dos folículos. Ó diminuí-la concentración de FSH os folículos compiten entre sí, e moitos entran na atresia folicular, madurando só unha pequena fracción de tódolos folículos orixinais. Tanto no ovario coma na hipófise hai outras células que segregan diversas sustancias, pertencentes ó grupo dos factores tróficos transformantes (TGF), que tamén participan na regulación da maduración.

Formación do endometrio. A formación do endometrio dos mamíferos é un proceso primordial estreitamente relacionado coa maduración do oocito. A mucosa uterina é un epitelio moi especializado coa función de aloxa-lo embrión. Os cambios hormonais que regulan a maduración dos folículos afectan tamén ó desenrolo do endometrio. A medida que avanza o ciclo, as glándulas uterinas vanse reconstruíndo e recupérase o estroma. Nas dúas semanas que dura este proceso ten unha importancia vital a concentración de estróxenos. A proxesterona induce ás glándulas a segregar mucosa. No caso de que exista un embrión, este fíxase á mucosa e xera sinais que impiden que os niveis de proxesterona e LH caían, facendo que se manteña o endometrio. En canso contrario, a caída da LH e maila proxesterona desencadean a dexeneración do endometrio.

A FECUNDACIÓN

TIPOS DE FECUNDACIÓN

O método empregado para a fecundación dependerá moito do tipo de organismo, ou mellor dito, do hábitat no que se atope. Fundamentalmente, a maioría dos organismos acuáticos realizan unha fecundación externa. Nestos casos, os ovos posúen cubertas sinxelas, e os gametos liberados directamente á auga atópanse por casualidade. Con todo, os organismos teñen enxeñado artellos para aumenta-la probabilidade de que os gametos se atopen, por exemplo sinais químicos que posibilitan que a liberación de óvulos e espermatozoides esté sincronizada. As femias dos teleosteos poñen os ovos, e despois, os machos soltan o esperma sobre eles. Os animais que empregan a fecundación externa soen ser ovíparos.

A fecundación interna é empregada tanto por animais ovíparos coma vivíparos. Nestos casos, os ovos teñen cubertas máis complexas. O esperma soe introducirse nas vías xenitais femininas mediante diversos métodos ou órganos. Hai organismos acuáticos, coma as quenllas ou as raias, que teñen desenvolvido sistemas de fecundación interna. A vantaxe principal da fecundación interna é a de que os gametos están menos dispersos, nun entorno protexido, o que aumenta considerablmente a probabilidade de que se atopen e a fecundación teña lugar.

O MECANISMO DA FECUNDACIÓN

A capacitación:

En fecundacións externas, os espermatozoides liberados directamente á auga poden nadar dende o primeiro momento. Nembargantes, en fecundacións internas tense comprobado que os espermatozoides deben pasar por un proceso que habilite a súa capacidade fecundante. Nos mamíferos, esta capacidade adquírena no traxecto polas vías xenitais femininas, e as albúminas semellan cumprir unha función importante neste proceso, que recibe o nome de capacitación.

Análises detallados da composición da membrana plasmática teñen revelado que o contido de colesterol é menor cando os espermatozoides entran en contacto coas vías xenitais femininas. A albúmina semella se-la responsable da perda de colesterol da membrana dos espermatozoides, que deste xeito tería unha maior movilidade, o que consecuentemente afectaría ós movementos do espermatozoide.

A selección do espermatozoide:

Non se coñecen moi ben os mecanismos responsables de que un só de millóns de espermatozoides sexa o que fecunde ó ovo, pero non se pensa que a velocidade dos gametos sexa relevante. De feito, a velocidade dos espermatozoides é mínima, e a musculatura do útero colabora activamente no seu desprazamento. Por outra banda, tense comprobado que os movementos dos espermatozoides non son completamente aleatorios. Estudiando ós hidrozoos, puido comprobarse que dependendo do grado de madurez do ovo, este resultaba máis ou menos atractivo ós espermatozoides. Finalmente, comprobouse que os óvulos maduros producían unha pequena proteína, de só 14 aminoácidos e chamada resact, que atraía ós espermatozoides.

Os hidrozoos son organismos acuáticos que se reproducen mediante fecundación externa. En mamíferos e outros animais con fecundación interna non se ten comprobado a existencia de sinais semellantes. É posible que existan, pero tamén pode ser que as vantaxes da fecundación interna fagan innecesarios estos mecanismos, que na fecundación externa teñen unha importancia crucial.

O contacto entre o espermatozoide e o óvulo:

No ourizo de mar:

Cando o espermatozoide toca as cubertas do óvulo desencadéanse unha serie de cambios. Este proceso foi estudiado profundamente no ourizo de mar. O óvulo do ourizo de mar ten dúas cubertas: a envolta vitelina, que é a máis interna e delgada; e a ganga, en contacto co exterior e moito máis grosa. O contacto do espermatozoide coa ganga produce unha reacción na cabeza do mesmo. A reacción acrosómica consiste na exocitose da vesícula acrosómica. O contido desta vesícula inclúe enzimas líticos que degradarán as cubertas do ovo. Para que teña lugar a exocitose parece que se precisan certos cambios de pH, potencial de membrana e outros por parte dos gametos. Comprobouse que se se retiran as cubertas dun ovo fértil a fecundación non ten lugar, pois os espermatozoides non son atraídos polo óvulo.

O material periacrosómico, constituido fundamentalmente por actina sen polimerizar tamén sufre cambios. A actina polimerízase e pasa da forma globular á fibrosa. Este cambio resulta na formación dun apéndice ou prolongación acrosómica, que medra a través das cubertas polo oco formado polas enzimas do acrosoma. Este apéndice está forrado pola membrana da vesícula acrosómica, que na exocitose se fundiu coa membrana plasmática do espermatozoide. Esta rexión concreta da membrana posúen unha proteína característica, a bindina, para a cal existen receptores na envolta vitelina.

Cando a prolongación acrosómica contacta coa membrana plasmática do óvulo as membranas dos gametos fusiónanse. Neste proceso interveñen certas proteínas fusoxénicas. O canal así formado permite a entrada do núcleo e algúns orgánulos do espermatozoide no óvulo.

En mamíferos:

A fusión do óvulo e mailo espermatozoide tense estudiado en detalle nos ratos. O óvulo dos mamíferos está rodeado por unha cuberta denominada zona pellucida, rodeada á súa vez por células foliculares da granulosa. A disposición en epitelio destas células é a razón de que se coñeca como corona radiata. Para realiza-la fecundación, o espermatozoide debe atravesar estas capas.

Na zona pelúcida existen unhas proteínas específicas (ZP1, ZP2, ZP3), que forman unhas estructuras filamentosas. A ZP2 e maila ZP3 dispóñense alternativamente para formar cadeas, mentres que a ZP1 forma pontes que unen unhas cadeas con outras. Estas proteínas colaboran no proceso de fixación do espermatozoide á zona pelúcida. Na membrana plasmática do espermatozoide, na rexión que se atopa sobre o acrosoma, existen unhas proteínas que recoñecen á ZP3, á cal se fixan.

Esta primeira fixación á zona pelúcida desencadea a reacción acrosómica. A diferencia do ourizo de mar, no espermatozoide de rato a exocitose do acrosoma ten lugar por varios puntos, e ademáis no posúe material periacrosómico. As sustancias liberadas do acrosoma, entre as que hai enzimas glucosilasas, comezan a degrada-la zona pelúcida, constituída fundamentalmente por glucoproteínas,

Neste momento, o espermatozoide perde a capacidade de unión á ZP3. Na membrana interna do acrosma, agora en contacto coa zona pelúcida, hai proteínas que actúan como receptores da ZP2. Esto permite que o espermatozoide siga pegado á zona pelúcida. Os enzimas do acrosoma continúan degradando a zona pelúcida e o espermatozoide vai introducindo a cabeza pola cavidade formada.

A continuación actúan certas proteínas situadas na porción de membrana plasmática do espermatozoide que non estaba sobre o acrosoma. Estas proteínas colaboran no proceso de fusión das membranas plasmáticas do espermatozoide e mailo óvulo.

Reacción do óvulo no contacto co espermatozoide:

Rodeado pola ganga e maila envolta vitelina, atópase o óvulo do ovo de ourizo de mar. Nesta célula, xusto por debaixo da membrana plasmática, distínguense varias estructuras características. Por debaixo da membrana atópase un gran número de grans corticais, e entre eles pódese observar un desenrolado REL que almacena Ca++. Na mesma zona atópase ademáis unha elevada concentración de actina inactiva.

Cando o espermatozoide contacta co óvulo e comeza a reacción acrosómica, o ovo reacciona tamén a partir do punto de contacto. Esta reacción do óvulo exténdese por toda a súa superficie. A actina comeza a polimerizarse, de xeito que no punto de contacto comeza a formarse o cono de fecundacion, a través do cal se formará a canle pola cal entrarán o núcleo, centriolos e algúns orgánulos do espermatozoide. Os cambios que teñen lugar na cortiza do ovo, durante o primeiro minuto a partir da fecundación, resúmense nun proceso denominado bloqueo da polispermia. Esta reacción realízase en dúas fases:

Fase rápida: o potencial de membrana do óvulo pasa do valor habitual de -70 mV a 0 mV en 1-3 segundos. Dado que as proteínas fusoxénicas precisan dun potencial de -70 mV para actuar, ningún outro espermatozoide poderá fundirse co óvulo a partir deste momento. O potencial de membrana normal recupérase ó pouco tempo.

Fase lenta: nesta fase libérase por exocitose o contido dos grans corticais do óvulo. Esta exocitóse indúcea a liberación de Ca++ do REL, que ten lugar en 30-60 segundos. A liberación de Ca++ tamén induce a polimerización da actina. Os grans descargan unha variedade de sustancias, entre as que se atopan mucopolisacáridos, enzimas peroxidasas e a proteína hialina. Este material queda atrapado entre a membrana do óvulo e a envolta vitelina. Os mucopolisacáridos, ó acumular auga aumentan de volumen, mentres que a hialina se une á membrana plasmática do óvulo. Estos dous feitos forzan a separación da membrana e a envoltura vitelina. Por outra banda, a peroxidasa modifica a composición química da envoltura vitelina, perdéndose a capacidade de adherencia da bindina ós seus receptores. Esto fai que tódolos espermatozoides que estaban intentado entrar queden libres. Os cambios ocorridos nesta fase lenta son permanentes, e así ningún espermatozoide máis poderá fecunda-lo óvulo.

A activación do ovo:

O oocito é unha célula prácticamente inactiva no referente ó metabolismo. Esto débese ó baixo pH do citoplasma, arredor de 6'5, debido á acumulación de diversas sustancias e ións. Cando ten lugar a fecundación o pH sube a 7'4, o nivel normal dunha célula activa. Este aumento débese á apertura das canles da membrana plasmática, que nun proceso de cotransporte intercambian Na+ por H+. O óvulo recupera así a súa actividade metabólica, reiniciándose tódolos procesos de síntese e producción de enerxía, necesarios para que comece o desenrolo embrionario logo da fecundación.

A fusión dos núcleos:

No ourizo de mar, coa entrada do pronúcleo do espermatozoide reiníciase a actividade nos núcleos, que comezan a medrar e a replica-lo ADN. Os centriolos do espermatozoide comezan a formar os microtúbulos do huso mitótico. Os núcleos aproxímanse e finalmente perden as súas envoltas. Os cromosomas asócianse ós filamentos do huso mitótico e ten lugar a primeira división do cigoto, que se transforma así nun embrión bicelular.

Nos mamíferos, cando ten lugar a fecundación, o oocito atópase bloqueado na metafase II. A entrada do espermatozoide rompe este bloqueo, e durante o tempo que tarda o oocito en completa-la meiose o pronúcleo do espermatozoide sufre varios cambios. A cromatina do espermatozoide está moi compactada, gracias a que está asociada a unhas proteínas especiais, as protaminas, que fan que se condense moito máis o material xenético. Estas protaminas son sustituídas por histonas antes da fusión dos núcleos. O espermatozoide aporta os centriolos para a formación do huso acromático da primeira división do cigoto. Os núcleos aproxímanse e perden a envolta, e os cromosomas libres poden unirse ós microtúbulos do huso para que teña lugar a primeira división. Este proceso dura varias horas.

ALGUNHAS CURIOSIDADES

En ovos grandes, coma os de galiña, quenlla, ou tamén nalgúns anfibios, tense observado que o bloqueo da polispermia é bastante ineficaz. Deste xeito, a miúdo neste tipo de ovos chegan a penetrar varios espermatozoides. En moitos casos, estos ovos dispoñen de sistemas que seleccionan un só dos pronúcleos masculinos para a fusión, rexeitando ós sobrantes que, ou ben son degradados, ou ben participan dalgún xeito nas primeiras fases do desenrolo embrionario.

Outro dos problemas que ocasiona a polispermia está en relación cos centriolos. Cada espermatozoide proporciona unha parella de centriolos que formará un huso mitótico. Se hai polispermia, formaránse varios husos mitóticos, o que pode ocasionar un reparto incorrecto dos cromosomas (aneuploidía) durante a primeira división do cigoto. Habitualmente, os embrións resultantes destas fecundacións polispérmicas son inviables e abortan.

SEGMENTACIÓN E GASTRULACIÓN

A SEGMENTACIÓN

A segmentación é o proceso polo cal o cigoto comeza a dividirse rapidamente, dando lugar a un embrión constituído por un elevado número de células. Durante esta primeira fase os procesos de síntese e expresión nuclear son mínimos, as células son presentan nucleolos. O intervalo entre as divisións é extremadamente corto, e nalgunhas especies unha división completa pode ter lugar en só dez minutos. Pódese observar tamén unha sincronización de tódalas células á hora de dividirse. Esta etapa de multiplicacion ralentízase cando as reservas iniciais acumuladas polo oocito se van esgotando. O embrión nesta etapa recibe o nome de blástula, e as células que o constitúen chámanse blastómeros. A transcripción e outros procesos de síntese reanúdanse e as divisións fanse máis lentas.

En ovos máis pequenos, coma por exemplo os dos mamíferos, as divisións non son tan rápidas, pois as reservas do oocito son moito menores. Tamén se pode comprobar que a sincronía das divisións é moito máis irregular.

Tipos de segmentación:

Podemos distinguir varios tipos distintos de segmentación segundo o criterio ó que atendamos. Así, por exemplo, podemos distingui-la segmentación holoblástica da segmentación meroblástica. Na primeira as divisións afectan ó volumen total do cigoto, mentres que no segundo caso parte do ovo, comunmente a parte máis rica en vitelo, non se divide. A segmentación meroblástica é máis común en ovos de gran tamaño que almacenan moito vitelo. Tamén se poden distinguir segmentacións iguais, nas que os blastómeros formados son iguais, das segmentacións desiguais, nas que os blastómeros son de distinto tamaño. De tódolos xeito, o criterio máis habitual para distingui-las segmentacións é o que a tende á xeración e posición espacial das células.

Segmentacion holoblástica:

Na segmentación holoblástica as divisións afectan a todo o volumen do ovo, incluíndo ó vitelo. Así, este tipo de segmentacións dará lugar a unha masa compacta de células. Ó principio da segmentación, a síntese e relación co medio dos blastómeros é mínima, polo tanto, en cada división as células van reducindo o seu tamaño, pois viven a expensas das reservas iniciais do oocito. Este tipo de segmentación é típica de ovos pequenos, con pouco vitelo, coma os isolecitos e mesolecitos. Segundo a posición que tomen as células conforme se van dividindo distínguense varios tipos de segmentación holoblástica:

• Segmentación radial: implica a xeración de planos de división pependiculares entre sí. Esto orixina un embrión de simetría radial. Xeralmente, o plano da primeira división vai dende o polo animal ó polo vexetativo. Na segunda división o plano tamén é meridional, pero perpendicular ó da primeira división. Na terceira división, o plano é perpendicular ós dous anteriores, é dicir ecuatorial. Neste momento o embrión posúe oito células en dous cadrantes. Este tipo de segmentación é típica dos deuterostomos, que teñen ovos de pequeño tamaño.

• Segmentación en espiral: as dúas primeiras divisións son iguais, pero na terceira os planos dispóñense oblicuamente ós anteriores, de xeito que as células do cuadrante superiror están xiradas respecto ó inferior uns 45º. O cuarto plano de división volve a ser oblícuo, pero perpendicular ó terceiro. Os embrións de segmentación radial non presentan planos de simetría. É un tipo de crecemento típico dos protostomas.

• Segmentación bilateral: é semellante á radial, pero coa diferencia de que dende os primeiros momentos podemos saber cal será a orientación do embrión, debido á presencia de pigmentos nalgunhas das células, o que nos permite distinguila do resto de blastómeros. A segmentación bilateral é típica das ascidias.

• Segmentación bisimétrica: os tres primeiros planos de división son verticais, e cando o embrión acada as oito células comezan a xerarse planos ecuatoriais. Esto fai que os embrións presenten dous planos de simetría. Segmentación típica dos ctenóforos.

• Segmentación rotacional: os dous blastómeros iniciais presentan dende o primeiro momento planos de división distintos. Este tipo de segmentación pódese observar en mamíferos e nematodos.

Segmentación meroblástica:

Nas segmentacións meroblásticas as divisións afectan unicamente ó polo animal do cigoto, mentres que o polo vexetativo co seu contido de vitelo permanece practicamente intacto. Nunha segmentación meroblástica, a blástula resultante non será compacta, senón que as células do embrión propiamente dito estarán separadas da masa de vitelo. Esta segmentación é típica de ovos grandes con abundante vitelo, coma telolecitos e centrolecitos. Distínguense dous tipos básicos de segmentación meroblástica:

• Segmentación discoidal: típica dos telolecitos. Nestos ovos, o abundante vitelo despraza ó citoplasma, distinguíndose no ovo dous polos ben marcados. Cando comezan as divisións, as citocineses das células do polo vexetativo non chegan a completarse, e o vitelo non se divide. No polo animal, pola contra, as células divídense sen problemas, dando lugar a unha masa discoidal que semella aboiar sobre a masa de vitelo que queda por baixo. Os ovos de peixes, reptiles, aves, monotremas a algúns invertebrados seguen este patrón de segmentación.

• Segmentación superficial: nos centrolecitos dos insectos o vitelo concéntrase no centro do ovo, xunto co núcleo e algúns illotes de citoplasma libre. Arredor, nunha estreita franxa atópase a maioría do citoplasma formando o periplasma. Cando o núcleo comeza a dividirse, os núcleos resultantes non se aillan con MP para formar novas células, de xeito que se forma un sincitio. Segundo avanza a segmentación, a maioría dos núcleos vanse desprazando cara o periplasma, aínda que uns poucos quedan no interior, nos illotes libres de vitelo. O núcleos do periplasma continúan a dividirse e forman un blastodermo sincitial, pero nun momento dado comezan a formar tabiques de MP entre eles, ata que finalmente se separan en células independentes orixinando o blastodermo celular.

Tipos de blástulas:

O resultado da segmentación do cigoto é a blástula. Existen distintos tipos de blástulas, dependendo do tipo de segmentación que sufrira o ovo. En xeral, distínguense catro tipos:

• Celoblástulas: son blástulas que presentan cavidades internas recheas de líquido, coma a do ourizo de mar.

• Estereoblástulas: en ovos de segmentación espiral, a diferencia de tamaño entres os blastómeros dos dous polos fai que non se formen auténticas cavidades.

• Discoblástulas: son as blástulas resultado dunha segmentación discoidal. Entre o disco de blastómeros e o vitelo atópase a miúdo un pequeño blastocele.

• Periblástulas: nas blástulas orixinadas por segmentación superficial, o blastodermo rodea unha cavidade central que contén o vitelo.

A GASTRULACIÓN

Durante a gastrulación ten lugar unha reorganización das células da blástula, que se dispoñen en distintas capas que máis tarde se diferenciarán para dar lugar ás distintas partes do animal. A redistribución dos blastómeros realízase mediante diversos movementos e mecanismos determinados.

Gastrulación das celoblástulas:

Nas celoblástulas a gastrulación comeza coa invaxinación do blastodermo cara o blastocele. Cara o interior do blastocele emigran ademáis algunhas células ou grupos de células dende blastodermo. Así, na gástrula resultante pódense distinguir tres capas: As células da superficie externa do blastocele forman o ectodermo; as células da rexión invaxinada do blastodermo forman o endodermo; as células que inmigraron ó blastocele formarán a capa denominada mesodermo. A cavidade do endodermo, denominada arquénteron, dará lugar a parte do sistema dixestivo. O arquénteron está comunicado co exterior por un estreito canal chamado blastoporo. Este blastoporo formará ben a boca, e neste caso falaremos de animais protostomos, ou ben o ano do animal, e daquela falaremos de animais deuterostomos.

En animais máis sinxelos non se forma o mesodermo e a gástrula ten só dúas capas, é diblástica. No caso de gástrulas con tres capas denominarémolas triblásticas.

Movementos celulares básicos da gastrulación:

A redistribución das células da blástula será a que orixine as distintas capas da gástrula. Esta redistribución pode realizarse de distintos xeitos segundo os casos:

• Embolia: denomímase así ó proceso de invaxinación do blastodermo para forma-lo arquénteron.

• Recubremento: en principio, o proceso de embolia produciría unha reducción da superficie externa do blastodermo, e consecuentemente unha reducción do volumen do embrión. Para contrarrestar este fenómeno, as células do blastodermo aplánanse para ocupar unha superficie maior.

• Migración: algunhas células do blastodermo sepáranse do mesmo, e mediante movementos de tipo ameboide trasládanse ó blastocele para forma-lo mesodermo.

• Deslaminación: nalgúns celentéreos o arquénteron co seu blastoporo non se forman por embolia, senón por un proceso no que unha única capa de células se desdobla en dúas capas ó dividirse ecuatorialmente os blastómeros.

• Proliferación polar: nalgúns casos as células dun polo comezan a dividirse intensamente para logo migrar a outras zonas da gástrula en formación.

• Involución: é un movemento semellante ó dunha cinta transportadora realizado polas capas celulares da gástrula.

• Diverxencia e converxencia: obviamente, son movementos referentes ó alonxamento ou ben á aproximación das células.

ORGANISMOS MODELO

Os distintos grupos de organismos presentan esquemas de desenrolo moi diversos, que salvando as maiores xeneralidades non son comparables en absoluto. É imposible facer un estudio detallado do desenrolo de tódolos grupos animais, pero existen algúns organismos que por distintas razóns se teñen adoptado como modelo de estudio. Máis ou menos inténtase abarcar a maioría dos grupos animais cun mínimo de modelos. Pero, repetimos, os modelos non son extrapolables a ningún caso xeral.

Ourizo de mar:

Segmentación:

Os ovos de orizo de mar seguen un modelo de segmentación holoblástico típico. Nas primeiras fases da segmentación, os blastómeros están pouco adheridos uns ós outros, e adoptan unha forma bastante esférica, é por esto que ó embrión nesta fase se lle denomina mórula. Os oito primeiros blastómeros son moi semellantes, pero a partir da cuarta división comezan a diferenciarse de xeito apreciable, podendo distinguirse tres tipos: mesómeros, macrómeros, e micrómeros dende o polo animal ó vexetativo. Esto é debido á desigual división dos blastómeros do polo animal e vexetativo. Mentres que as catro células superiores se dividen nun plano meridional, as do polo vexetativo presentan un plano oblicuo e a división é desigual.

Os planos da quinta división son ecuatorial, meridional e oblicuo para os mesómeros, macrómeros e micrómeros respectivamente. Neste momento o embrión ten 32 células. Na seguinte división hai xa 64 células. Dende o polo animal ata o vexetativo distínguense varios “pisos” de blastómeros de distintos tamaños: animal 1, animal 2, vexetativo 1, vexetativo 2, e os micrómeros. Na séptima división acádanse as 128 células e a adherencia entre elas aumenta, comezando a adquirir unha forma máis prismática, co que o conxunto xeral lembra ó aspecto dun epitelio. O embrión nesta fase denomínase blástula. Nesta fase pódense formar acúmulos de líquido intercelular. A miúdo, a blástula presenta unha cavidade interna rechea de líquido denominada blastocele. Na superficie externa das células do blastodermo comezan a formarse cilios. Neste momento, o embrión xa está preparado para saír do ovo polo proceso de eclosión, no que participan proteínas enzimáticas.

Gastrulación:

Un dos primeiros pasos da gastrulación é a migración dos micrómeros grandes. Por medio de movementeos ameboides estas células diríxense ó blastocele, onde se diferenciarán no mesénquima primario, que comeza a formar os primeiros elementos do esquelete. A continuación, no polo vexetativo da blástula, o blastodermo abómbase e comeza a invaxinarse en dirección ó polo animal, orixinando o tubo endodérmico. Este canal estírase e estreitase para forma-lo arquénteron e o blastoporo. No fondo do arquenteron comezan a multiplicarse novas células que migran ó blastocele para forma-lo mesénquima secundario. Máis tarde, por un novo proceso de embolia, no extremo do arquénteron fórmanse unhas cavidades que finalmente se separan e foman as cavidades celómicas. Estas cavidades están cheas de líquido e o proceso polo cal se forman denomínase enterocelia.

Segundo avanza o desenrolo, o extremo do arquénteron cúrvase e alóngase cara a superficie. Finalmente, fusiónase co ectodermo formando unha segunda apertura. No caso do ourizo de mar esta segunda apertura será a boca, polo tanto é un animal deuterostomo. A partir deste momento a morfoloxía do embrión cambia, aplánase e adquire unha forma piramidal. O tubo dixestivo comeza a diferenciarse, distinguíndose nel tres partes. A consecuencia do desenrolo dos elementos esqueletais fórmanse unhas espículas nos vértices da que xa poderiamos denominar larva. Ós lados da boca fórmanse unha especie de brazos cubertos de cilios (ó igual que o resto da larva) que arrastran o alimento á boca do animal.

O ourizo de mar ten unha simetría radial, mentres que a súa larva presenta unha simetría bilateral. Por outra banda a larva é flotante, mentres que o adulto é un animal bentónico. Tamén hai sustanciais diferencias no modo de alimentación. En realidade só unha pequena parte da larva pasará a formar parte do adulto. No interior, as cavidades celómicas multiplícanse e fúndense para rematar formando un botón embrionario, que orixinará a un pequeño adulto mediante unha complexa metamorfose.

As linaxes celulares:

Mediante a marcaxe dos blastómeros con colorantes inocuos puidose ver como se diferenciaban para formar distintas estructuras. Así, comprobouse que os pisos An1, An2 e parte do Vex1 daban lugar ó ectodermo. Este ectodermo diferénciase máis tarde en tecidos epiteliais e neuronais. O piso Vex2 e parte do Vex1 orixinan o endodermo, e tamén parte do endodermo e mailo mesodermo (celoma). Os micrómeros grandes forman o mesénquima primario, e os outros forman o mesénquima secundario e mailo celoma.

Experimentos co embrión de ourizo de mar:

A finais do século XVIII, Driesch realizou diversos experimentos con embrións tempranos de ourizo de mar. Separando os dous blastómeros dun embrión bicelular, ou os catro dun tetracelular, comprobou que cada unha destas células conservaba a capacidade de xerar un individuo adulto completo, aínda que de menor tamaño. Estos experimentos conducirón ó establecemento do concepto de desenrolo regulativo.

Cando se separaban grupos de células da mórula por planos meridionais os resultados eran os mesmos. Nembargantes, ó partir un embrión de oito células por un plano ecuatorial o desenrolo do embrión sufría cambios importantes. As catro células do polo animal forman unha estructura semellante á blátula, cunha gran profusión de cilios, denominada dauerblástula. As catro células do polo vexetativo formaban un embrión con certas deficiencias.

Nos anos 50 fixéronse experimentos nos que se separaban os distintos pisos do embrión, para logo observar o desenrolo ó xuntar distintas combinacións desos pisos. Así, descubriuse que en embrións formados cos pisos An1 e An2 e mailos micrómeros se desenrolaban larvas pluteus normais. Se se combinaban os pisos vexetativos cos micrómeros o desenrolo era anormal e non se completaba.

Estos experimentos levara a establece-la teoría dos gradentes. No embrión do ourizo de mar marcouse un grandente que iba dende o polo animal ó vexetativo, do cal dependía o correcto desenrolo do embrión.

Ascidias:

As ascidias son animais pertencentes ó grupo dos cordados. O desenrolo das ascidias é moi interesante, xa que os seus ovos presentan unha pigmentación característica que permite realizar un seguimento en detalle da diferenciación das células no embrión. Logo da fecundación comezan a ter lugar unha serie de chamativos movementos do citoplasma, que resultarán na segregación de distintos territorios pigmentados nunha característica forma de media lúa. En total distínguense cinco territorios que máis tarde se diferenciarán nos seguintes tecidos: endodermo, notocorda, ectodermo, mesodermo, e sistema nervoso.

Desenrolo das ascidias:

Os primeiros blastómeros resultantes da división do cigoto manteñen a mesma segregación observada no ovo fecundado. Os dous primeiros planos de división son verticais e perpendiculares. O terceiro plano de división é ecuatorial, de xeito que cando comeza a gastrulación un grupo de células de pigmentación amarela queda separado do resto. Estas células quedarán situadas na parte posterior do corpo dunha larva en forma de “cágado”, e alí diferenciaranse para formar unhas bandas musculares de tipo mesodérmico. Na parte anterior do embrión fórmanse unha farinxe endodérmica e un esbozo do sistema nervoso. Segundo avanza a gastrulación, as células que formarán a notocorda que se atopaban tamén desprazadas á “cola”, únense coas células do sistema nervoso, ó tempo que se pecha o blastoporo.

Experimentos con embrións de ascidias:

A particular pigmentación dos embrións de ascidias permitiu relizar numerosos experimentos, que finalmente levaron ó descubrimento dos determinantes citoplasmáticos. Así, comprobouse que logo da cuarta división, só 2 das 16 células do embrión presentaban o pigmento amarelo. Se se mataban estas células a larva non chegaba a desenrolar musculatura.

En principio, poderíase pensar que a diferenciación en tecido muscular depende do xenoma das células, pero ó cabo tódalas células do embrión teñen o mesmo xenoma. Así é que a causa de que as células deran lugar a un ou outro tecido podía deberse a algunha sustancia contida no citoplasma. Comprobouse que ó inxectar material citoplasmático extraído das células pigmentadas noutras células, estas últimas diferenciábanse en tecido muscular. As ascidias son polo tanto un exemplo claro do desenrolo en mosaico.

Anfioxo:

O Branchiostoma lanceolatus é un animal cunha organización corporal moi sinxela. O tubo dixestivo constitúese dunha farinxe e mailo intestino. Tamén existe unha notocorda, por encima da cal se observa un cordón nervoso un pouco máis curto que a propia notocorda. A musculatura do anfioxo está organizada en paquetes denominados miotomos, separados uns dos outros por estreitos mioseptos. O ovo dos anfioxos é relativamente pequeño e presenta unha cuberta vitelina. Algúns autores pretenden ver na activación do ovo logo da mitose unha reorganización citoplasmática semellante á das ascidias.

Segmentación do anfioxo:

A segmentación do ovo dos anfioxos segue un esquema radial, e a partir da terceira división comezan a observarse diferencias entre os blastómeros. Logo da quinta división hai 32 células repartidas en catro pisos de oito blastómeros cada un, denominados coma no ourizo de mar An1, An2, Vex1, e Vex2. A segmentación concluirá coa formación dunha celoblástula típica.

Gastrulación:

A gastrulación comeza coa formación do arquénteron. Ó contrario de cómo ocorría no ourizo de mar, nos anfioxos non hai migración de células que formen mesénquima. O embrión comeza a alongarse na dirección de crecemento do arquénteron. A partir de aquí consideraremos que o blastoporo se sitúa na rexión posterio do animal, de xeito que a gástrula está “deitada”. Así, o labio ventral comeza a medrar pechando case totalmente o blastoporo. En cortes transversais pódese observar un lixeiro aplanamento dorso-ventral da gástrula, ó tempo que a capa de células dorsais se engrosa. Segundo avanza o desenrolo, no arquénteron comezan a diferenciarse tres pregamentos debido ó aumento do grosor das células. Os dous pregamentos laterais darán lugar á formación dos somitas, mentres que o pregamento do medio formará unha notocorda de natureza músculo-esquelética. Simultaneamente teñen lugar varios cambios no ectodermo, que orixinará a placa neural. Este feito marca o comezo da neurulación. A partir de aquí resulta moi adecuado dispoñer dun debuxo para estende-las cousas como Deus manda.

Organoxénese:

Os somitas fórmanse todo ó longo do arquénteron, e dan lugar a sacos pechados que finalmente se desprenden para forma-los somites. O ectodermos situado a carón da placa neural comeza a medrar recubríndoa completamente. O resultado do crecemento do ectodermo é a formación dunha nova cavidade. Este conducto neuroentérico ábrese ó exterior a través dun neuroporo situado na rexión anteriior do embrión, mentres que na rexión posterior comunícase co arquénteron a través doutro neuroporo. Máis tarde, a placa neural comeza a pregarse en forma de U e finalmente péchase, reducindo o conducto neuroentérico, agora chamado tubo neural, a unha pequena fenda.

Os somites seguen un desenrolo bastante complexo. As células da cara interna sufren un engrosamento considerable, e máis tarde darán lugar á formación da musculatura. As células da cara externa apenas se especializan. Entre estas dúas capas de células atópase un espacio denominado miocele. Os somites neste estado pasan a denominarse miómeros. Paralelamente ó desenrolo dos somites comezan a formarse novas cavidades de paredes finas denominadas en conxunto como celoma. A formación da maioría das cavidades dos anfioxos, incluídos os somites, ten lugar por esquizocelia.

A continuación, o embrión comeza a alongarse e na larva fórmase unha xema caudal. O tubo neural sepárase do intestino, que se abre ó exterior por unha segunda abertura ou ano situado baixo a cola. A farinxe tamén se abre ó exterior a través dunhas aberturas laterais que formarán a boca e mailas fendas branquiais. A boca e as fendas branquiais sitúanse cara o lado esquerdo da larva, mentres que o ano se atopa cara a dereita. Así, o corpo dos anfioxos resulta ser asimétrico. Segundo vaia medrando, o animal faise un pouco máis simétrico, pero nunha chega a ter unha simetría perfecta. A apertura da boca e mailas fendas branquiais marca o paso á vida libre da larva. Os anfioxos adultos viven enterrados no fondo mariño.

Experimentos con anfioxos:

Non se teñen feito moitos experimentos con embrións de anfioxos. Téñense realizado separacións de blastómeros nas primeiras fases da segmentación, o que permitiu comprobar que calquera das catro primeiras células pode desenrolar unha pequena larva completa. A división de mórulas máis avanzadas deu outros resultados. Se dividimos meridionalmente unha mórula, cada fragmento dará lugar a unha larva. Nembargantes, se a división é ecuatorial só se desenrolan larvas máis ou menos normais a partir do polo vexetativo, mentres que os polos animais presentan múltiples carencias e defectos.

Tamén se teñen feito seguimentos das linaxes celulares, comprobando que tamén nos ovos de anfioxo existe unha demarcación de territorios semellante á das ascidias.

DESENROLO EMBRIONARIO DOS ANFIBIOS

XENERALIDADES

Sen dúbida, o anfibio máis estudiado é o xenopus, aínda que tamén se ten estudiado o desenrolo doutras especies de ras ou tritóns. Os ovos dos anfibios son relativamente grandes, o que non é impedimento para que na maioría dos casos sigan un esquema de segmentación total. Os ovos de anfibios son mesolecitos cun gran contido de vitelo. En moitas especies os ovos están pigmentados. Habitualmente, o polo vexetativo presenta unha coloración branca que contrasta do tono pardo escuro do polo animal.

Mapa de rexións nos ovos de anfibios:

Téñense distinguido varias rexións nos ovos dos anfibios que posteriormente se diferenciarán nos diversos tecidos do embrión. O ectodermo neural, situado na zona dorsal do ovo, será unha das áreas máis afectadas polos movementos da gastrulación. No mesodermo da zona dorsal distínguense dúas rexións: o mesodermo precordal, que será o primeiro en invaxinarse durante a gastrulación; e o mesodermo cordal, que formará a notocorda.

Fecundación:

A fecundación nos anfibios é semellante, nos aspectos máis xerais, á fecundación no ourizo de mar. Os ovos sen fecundar posúen unha cuberta vitelina unida á ganga. Estas cubertas pérdense ó ter lugar a fecundación e os cigotos quedan suxeitos á forza da gravidade. Cando ten lugar a fecundación o citoplasma cortical desprázase lixeiramente sobre o citoplasma vitelínico, deixando tras de sí unha pequena franxa pigmentada denominada media lúa gris. Esta área pigmentada determinará cal será a zona dorsal do futuro embrión.

DESENROLO EMBRIONARIO

Segmentación:

A segmentación nos anfibios é de tipo radial. A primeira segmentación segue un plano meridional que corta á media lúa gris en dúas metades simétricas. O segundo plano será tamén meridional e perpendicular ó primeiro. O terceiro plano de división é ecuatorial, pero os blastómeros resultantes non son do mesmo tamaño, pois o plano está desprazado cara o polo animal. Así, no embrión distínguese un área de micrómeros no polo animal, e máis un área de macrómeros no polo vexetativo. O resultado final da segmentación será unha blástula cun blastocele lixeiramente irregular por causa dos distintos tamaños das células. As paredes desta blástulua posúen varias capas de células.

Gastrulación:

A gastrulación comeza coa aparición dun sulco na zona dorsal denominado labio dorsal do blastoporo. As células que rodean este sulco alónganse e adquiren forma de botella. A través deste sulco ten lugar a entrada de células do vitelo que invaden o blastocele. O labio dorsal aumenta de tamaño e remata fundíndose con outros labios laterais e máis co labio ventral, dando lugar a unha estructura coma un anel. A causa da entrada de células o blastocele vaise estreitando.

Segundo avanza a gastrulación os labios do blastoporo vanse aproximando, e o tapón vitelino formado polas células que están a invadi-lo blastocele vai reducindo o seu tamaño. Finalmente, tódalas células vitelínicas entran no blastocele e o tapón vitelino desaparece, quedando o labio do blastoporo reducido a unha pequena fenda e rematando así a gastrulación.

Nos anos 1920, os Vogt fixeron diversos estudios acerca dos movementos das células durante a gastrulación nos anfibios. Coloreando con pigmentos vitais a superficie das gástrulas puideron observar movementos de converxencia, diverxencia, involución e epibolia.

Cambios no interior do embrión:

Se realizamos cortes transversais dun embrión en gastrulación poderemos observar tamén importantes movementos das células. Así, o endodermo replégase cara a zona dorsal, mentres que o mesodermos se extende cara a zona ventral. As células deste mesodermo avanzan en masa para invadi-lo blastocele, pero tamén se poden atopar algunhas células que se separan para dar lugar ó mesénquima cardíaco e máis ós illotes sanguíneos.

Neurulación:

A neurulación comeza coa especialización das células do ectodermo dorsal, que se fan columnares. Exteriormente pódese observar como se forma unha placa neural de forma irregular que se extende por todo o dorso do embrión. Nun corte transversal do embrión pódense observar uns pregues neurais no borde da placa neural, así coma un sulco neural que recorre a liña media. A medida que avanza a neurulación os pregues elévanse e medran por encima da placa neural dirixíndose cara a liña media. Finalmente, os pregues de ambos lados únense para pechar unha cavidade tubular de paredes grosas, o tubo neural (imprescindible mirar un debuxo nun libro). Este tubo neural é maís ancho na parte anterior do embrión, alí onde se diferenciará o cerebro. Entre o tubo neural e o ectodermo sitúanse unhas células desprendidas das crestas neurais.

Mentres teñen lugar estos cambios tamén ocorren outros cambios no mesodermo. Na etapa de neurulación podemos distinguir tres áreas distintas. Na zona dorsal o mesodermo engrósase e comeza a segmentarse en bloques todo o longo do embrión para forma-los somites. Unido ós somites por unha fina ponte de mesodermo intermedio atópase o mesodermo lateral, que non está segmentado.

Segundo avanza a neurulación, os somites engrósanse máis e fragméntanse en tres rexións que darán lugar a distintas estructuras: a partir da rexión máis externa, denominada dermotomo, formarase a dermis; a rexión media ou miotomo formará a musculatura estriada; por último, a partir da rexión máis interna dos somitas, o esclerotomo formaranse estructuras esqueléticas. Por outra banda, no mesodermo lateral desenrólase unha cavidade ou celoma que separa dúas láminas: a esplacnopleura na zona interna, a partir da cal se formará a musculatura lisa do tubo dixestivo; e a somatopleura na zona externa. A partir do mesodermo intermedio formaranse os riles.

Tamén se aprecian profundos cambios no arquénteron durante a neurulación. Cara a parte anteriior do animal distínguese a rexión branquial ou farínxea, onde se desenrola o divertículo hepático. Na formación do tubo neural os pregues neurais rodean ó blastoporo, de xeito que o arquénteron queda comunicado co tubo neural.

Organoxénese:

Nas etapas finais do desenrolo fórmase unha xema caudal a partir da cal se formará a cola do futuro cágado. O máis curioso é que esta xema caudal formará bloques somíticos independentes, carentes tanto de mesodermo intermedio coma de mesodermo lateral.

EXPERIMENTOS CON EMBRIÓNS DE ANFIBIOS

Probablemente sexa o dos anfibios o grupo animal co que máis se experimentou en embrioloxía. Esto é debido basicamente a que os ovos destos animais son moi doados de manipular e manter. Os anfibios son ademáis vertebrados, e polo tanto teñen unha organización corporal moi semellante á nosa, o que tamén resulta interesante.

Experimentos de Roux:

Os experimentos de Roux datan de finais do século XIX. Roux traballou con embrións de dous blastómeros, lesionando unha das células para observar como se desenrolaba a outra. Puido comprobar así que un blastómero aillado só daba lugar á formación de medio embrión. Nembargantes, máis tarde demostraríase que os resultados destos experimentos estaban errados pois, a pesar de que Roux mataba un dos blastómeros non retiraba os seus restos do embrión, e polo tanto o blastómero vivo seguía a recibir sinais dende a célula morta que modificaban o seu desenrolo.

Experimentos de Spemann:

Cos seus traballos, Spemann rebatiu as teorías de Roux. Spemann tamén traballou con embrións diblastoméricos, pero non se limitou a matar unha das células, senón que as separaba efectivamente. Cada célula así separada formaba finalmente un pequeño embrión completo. Estos resultados mantíñanse sempre e cando os blastómeros separados tiveran cada un unha porción de media lúa gris. En caso contrario unicamente formaba un embrión viable o blastómero con media lúa gris, mentres que o outro embrión non superaba a fase de gástrula. Traballando con blástulas obtíñanse resultados semellantes.

Experimentos de Mangold e Seidel:

Estos dous discípulos de Spemann realizaron un tipo de experimento novo. No canto de separar blastómeros dun embrión fundían células de embrións distintos. Ó unir dous embrións diblastoméricos obtíñanse distintos resultados segundo como se dispuxeran as parellas de células. Se as áreas de media lúa gris se situaban xuntas no mesmo plano formábanse embrións normais. Pola contra, se as áreas de media lúa gris non conincidían formábanse “monstros” de tres cabezas. Estos resultaods sinalan a necesidade de que se manteña unha orientación determinada das células para o desenrolo normal do embrión.

Experimentos de Spemann e Mangold:

Spemann e Mangold realizaron transplantes de células entre gástrulas tempranas. Traballaron con ovos de tritóns, ás veces mesmo de distintas especies. Así, transplantanto células do labio dorsal do blastoporo no blastocele doutra gástrula observaron que se formaba un embrión siamés con dúas colas e cabezas. Debido a esto denominaron organizador primario ó labido dorsal, pois pensaban que o desenrolo e diferenciación do resto do embrión estaba inducido por esta rexión da gástrula. Hoxe sábese que en realidade o labio dorsal non é o organizador primario e denomínaselle organizador de Spemann. O concepto de inducción embrionaria foi moi estudiado a partir deste momento durante 50 anos.

Experimentos de Nieuwkoop:

Nieuwkoop traballou nos anos 1960 con blástulas de ras, empregando técnicas semellantes ás empregadas nalgúns experimentos co ourizo de mar. Nieuwkoop retirou rexións das blástulas e observou as carencias dos embrións que resultaban destas blástulas modificadas. Así, ó retira-las células que formarían o mesodermo o ectodermo e mailo endodermo presuntivo quedaban en contacto. Aínda así, a partir das células do polo animal desta gástrula formábase igualmente mesodermo. Con este resultado, Nieuwkoop postulou que o organizador de Spemann non era o primario. O inductor primario, denominado organizador de Nieuwkoop, debía atoparse situado na rexión do endodermo presuntivo. Nun embrión de 32 células situouse a este organizador no grupo de células emplazadas xusto por debaixo da media lúa gris.

Investigacións posteriores:

A posta en marcha dos mecanismos de inducción embrionaria é bastante precoz nos anfibios. Por suposto, os verdadeiros inductores non son exactamente as células, senón algun tipo de sustancias que conteñen algunhas células do embrión. Dende os experimentos de Nieuwkoop trataron de atoparse sustancias que produciran resultados comparables ós deste investigador. Nos últimos 15 anos identificáronse algúns axentes inductores presentes nos ovos dos anfibios.

Nos ovocitos hai unha gran cantidade e variedade de sustancias almacenadas que serán empregadas polo embrión para o seu desenrolo. Entre tales sustancias atópanse diversos ARNm. A distribución destas sustancias non é uniforme en todo o volume do ovo, tal e como se ten demostrado mediante técnicas de hibridación “in situ”. Algúns ARNm localízanse só no polo vexetativo do ovo. Un dos ARNm identificados codifica para a proteína Vg1. A Vg1 e máis outras proteínas coma as activinas pertencen á denominada familia de factores de crecemento transformantes  (TGF). Estas proteínas son inductores que modifican ou marcan a diferenciación das células do embrión.

Está claro logo, que os embrións dos anfibios desenrólanse seguindo os dictados destas sustancias inductoras, é dicir, os embrións de anfibios seguen un desenrolo de tipo regulativo.

Outros experimentos:

Os experimentos de transplantes de células entre gástrulas daban resultados distintos segundo a idade das gástrulas. Así, comprobouse que ó realizar un transplante nunha gástrula temprana, o tecido transplantado diferenciábase segundo o mapa da gástrula receptora, e o embrión resultante era completamente normal. Pola contra, se o transplante se facía nunha gástrula máis avanzada as células transplantadas autodiferenciábanse, non se integraban na gástrula receptora, continuaban desenrolándose segundo o mapa da gástrula donante e o embrión resultante era anormal. Estou levou ó desenrolo do concepto de potencia prospectiva, que é a capacidade das rexións dun embrión sen manipular de diferenciarse en distintos tecidos. No embrión existen rexións que teñen unha potencialidade maior da que finalmente expresan. Os territorios do embrión pasan a estar definitivamente determinados no momento en que xa non é posible cambia-lo seu destino.

A inserción dun novo labio dorsal do blastoporo conducía á formación dun novo eixo embrionario. Esto resultaba un pouco chocante, pois esperábase que o tecido transplantado se integrara na gástrula. Este resultado confirmou que o LDB actuaba coma un organizador. Os organizadores tomados de gástrulas xóvenes conducen á formación unha segunda cabeza no embrión receptor. Canto máis vella é a gástrula doante, o LDB vai perdendo a súa capacidade de diferenciar estructuras cefálicas. LDB's de idade media inducen a formación de embrións dunha soa cabeza pero con estructuras corporais de máis. LDB's máis vellos inducen á formación de estructuras caudais.

A busca de axentes inductores:

Nos primeiros experimentos realizados para identificar axentes inductores empregáronse sustancias de moi variada orixe. Finalmente, os investigadores caeron na conta de que non tiñan a certeza de que as sustancias que atopaban estivesen no embrión. Polo que os traballos tiveron que recomezar buscando unicamente en embrións naturais. A maioría das investigacións centráronse no xenopus.

A complexidade da regulación mediante proteínas é tal que non sei nin para que a vemos. A proteína Vg1, da que xa temos falado, exprésase a partir de ARNm que se localizan no polo vexetativo do ovo. Esta proteína vai induci-la formación de tecidos mesodérmicos. Na rexión da media lúa gris atópase outro ARNm coñecido coma Dsh (disheveled). A partir deste mensaxeiro exprésase unha proteína que participa na activación dalgúns xenes, coma os Xnr (xenopus-nodal-related), ou os que expresan as proteínas BMP (bone morphogenetic proteins, a máis coñecida é a BMP4). A proteína expresada polo Dsh tamén actúa inactivando á proteína quinasa GSK-3, que fosforila á sintetasa do glucóxeno. A inactivación da GSK-3 impedirá a destrucción dos mensaxeiros do Xnr na que será a rexión do futuro organizador do LDB, no resto do cinto mesodérmico o Xnr non terá ocasión de expresarse.

A acción de todos estos xenes, ARNm e proteínas pon en marcha a expresión de máis xenes, coma o goosecoid, que determinarán a diferenciación do LDB. Tamén na rexión do LDB se atopan outras proteínas, coma a noggin e a chordin, fabricadas polas células da zona dorsal. Estas proteínas pódense unir a outras proteínas de sinalización, coma a BMP4, bloqueando a súa acción. En embrións nos que no se expresan a noggin ou a chordin o bloqueo da BMP4 non ten lugar, o que impide a formación das estructuras do sistema nervoso. O lugar no que se expresan estos xenes e proteínas é decisivo para o desenrolo do embrión. Nos anfibios pódense inducir cambios drásticos no desenrolo só con xira-lo ovo.

A mesodermalización da rexión ventral está determinada por proteínas coma a xwnt-8. A xwnt-8 é bloqueada pola proteína Frzb no extremo do arquénteron. Se inxectamos anticorpos contra a Frzb non ten lugar a caudalización da rexión anterior do tubo neural, de xeito que no canto de tecido nervoso se forma epidermis.

As interaccións entre as diversas proteínas e xenes varían ó longo de todo o eixo anteroposterior do arquénteron, observándose unha clara gradación na expresión das proteínas. Se proporcionamos a un embrión un transportador para a Frzb o bloqueo da xwnt-8 é tal que só se forman estructuras cefálicas. A gradación na expresión das proteínas deriva na diferenciación dos tecidos en estructuras cefálicas ou caudais. Téñense identificado unha serie de axentes que participan neste proceso de diferenciación graduada:

• RA (ácido retinoico): o RA induce á diferenciación dos tecidos en estructuras caudais. Esta sustancia atópase fundamentalmente na rexión caudal. Se engadimos unha cantidade extra de RA o desenrolo do embrión sufre un cambio drástico. Se os niveis de RA son moi elevados mesmo se pode impedi-la formación dos ollos e máis de certas rexións do cerebro.

• Wnt-3a: é unha proteína sinalizadora. Tamén induce á caudalización das rexións nas que se expresa.

• FGF: outra proteína sinalizadora caudalizante.

DESENROLO EMBRIONARIO DOS TELEÓSTEOS

XENERALIDADES

As investigacións sobre os peixes téñense centrado basicamente no peixe cebra. Este peixe resulta moi adecuado para as investigacións de embrioloxía por varias razóns. É doado de manter en acuarios, produce ovos durante todo o ano, e desenrólase moi rapidamente, podéndose obte-las larvas en só 24 horas.

DESENROLO EMBRIONARIO DO PEIXE CEBRA

Segmentación:

O ovo do peixe cebra é pequeño e ten o vitelo concentrado no polo vexetativo. A pesar do seu pequeño tamaño, estos ovos seguen un esquema de segmentación discoidal. Na discoblástula resultante distínguense tres elementos: as células do blastodermo son de forma aplanada, dando o aspecto dun epitelio; por debaixo desta capa de células atópase unha masa de células interna desordeada; segundo avanza o desenrolo, as células do borde do blastodermo fusiónanse coa mas de vitelo do polo vexetativo, que así pasa a denominarse capa vitelina sincitial.

Gastrulación:

O blastodermo vai sufrir unha epibolia, de xeito que se extende sobre o sincitio vitelino. No sincitio vitelino desenrólanse ademaís numerosos microtúbulos que trasladarán ós núcleos cara o polo vexetativo, ó tempo que arrastran á capa envolvente. A extensión do blastodermos obriga á masa interna a extenderse igualmente sobre o sincitio vitelino.

Mentres teñen lugar estos movementos de células, no interior do embrión comeza a ter lugar a gastrulación. A masa celular interna comeza un movemento de involución que dará lugar á formación de dúas capas: o epiblasto e mailo hipoblasto. Esta involución maniféstase no exterior coa aparición dun escudo embrionario que se vai alongando. No centro do escudo embrionario aparece pouco a pouco un engrosamente que se extende cara adiante, a partir do cal se diferenciarán máis tarde o tubo neural, a notocorda, e mailas rexións somíticas.

O escudo embrionario ten unhas propiedades comparables ás do LDB dos anfibios. Transplantando un escudo embrionario noutro embrión indúcese á formación dun novo eixo embrionario. Nos teleósteos non é doado observar unha cavidade enterocélica. O intestino fórmase tarde e dun xeito bastante extraño.

DESENROLO EMBRIONARIO DAS AVES

XENERALIDADES

O ovo de polo foi estudiado xa na antigüidade polo filósofo Aristóteles. O problema fundamental que presentan os ovos de aves é que son embrionados, e non podemos estudia-las primeiras etapas do desenrolo. Deberemos agardar a que a galiña poña o ovo para poder estudialo. A rexión de citoplasma activo nun ovo de polo fecundado concéntrase nunha pequena zona para forma-lo blastodisco. É frecuente que vairos espermatozoides logren entrar no óvulo, pero só un consigue fecundalo efectivamente.

DESENROLO EMBRIONARIO DO POLO

Segmentación:

Dada a enorme cantidade de vitelo que almacena, a segmentación do ovo de polo é parcial. No blastodisco comezan a aparecer sulcos de segmentación superficiais que non conseguen dividi-lo vitelo, de xeito que as células en contacto co vitelo non se dividen completamente. Cando a galiña pon o ovo xa tiveron lugar unhas 14 divisións.

Segundo avanza a segmentación comeza a diferenciarse unha cavidade subxerminal semellante a un blastocele. Exteriormente, na zona segmentada distínguense dúas rexións: a area pellucida separada pola cavidade subxerminal do vitelo; e a area opaca, que bordea á area pellucida e contacta co vitelo. Pouco antes da posta do ovo, na area pellucida ten lugar unha que dará lugar á formación dunha nova capa de células. Nun corte transversal observaríamos unha capa externa, denominada epiblasto, separada agora por un verdadeiro blastocele dunha capa intermedia chamada hipoblasto. Por debaixo deste hipoblasto situaríase a cavidade subxerminal.

Gastrulación:

Logo da posta, o desenrolo do embrión mídese en horas. Ás 10 horas de incubación aparece un engrosamento na area pellucida. Esta rexión engrosada comeza a medrar cara o centro da area pellucida para forma-la liña primitiva. Entre as 16 e 18 horas comezan a distinguirse algúns detalles nesta liña primitiva. No centro podemos observar un sulco primitivo, que presenta no seu extremo anterior un pequeño burato chamado fosiña primitiva. A ambos lados do sulco primitivo aprécianse uns pregues primitivos.

Comprobouse que existe un desprazamento de células cara o sulco primitivo. A este nivel as células afúndense cara o blastocele. O movemento de células é semellante ó dunha cinta transportadora, unha vez que as células se afunden baixo o sulco primitivo alónxanse en direccións opostas por debaixo do epiblasto. Mediante este mecanismo fórmase unha terceira folla embrionaria. Segundo avanza a gastrulación, a fosiña ou nó de Hensen vaise extendendo cara diante. Ás 18 horas fórmase por diante da fosiña un filamento moi fino denominado prolongación cefálica. A fosiña pode compararse co LDB dos anfibios, mentres que o sulco primitivo sería equivalente ó blastoporo. Tense comprobado ademáis unha equivalencia funcional na expresión dos xenes que controlan o desenrolo do polo cos anfibios.

Neurulación:

No embrión de polo é máis difícil establecer un punto final para a gastrulación. En realidade, a gastrulación aínda non rematou cando xa comezan a ter lugar os primeiros pasos da neurulación. Cara as 24 horas comezan a apreciarse cambios por diante do nó de Hensen. Na rexión a partir da que se formará a cabeza o embrión é trilaminar. As crestas neurais fanse máis pronunciadas e comeza a delimitarse a placa neural. A partir do epiblasto diferénciase o ectodermo. Ó formarse o esbozo da notocorda, a terceira folla embrionaria que comezou a formarse durante a gastrulación sepárase en dúas masas laterais de mesodermo. Por outra banda, o endodermo formarase a partir do hipoblasto, aínda que esta idea é moi discutida hoxe.

Podemos comprobar que a gastrulación aínda non rematou ó facer un corte transversal cara a zona caudal. Neste punto o embrión aínda é bilaminar e a liña primitiva aínda está comezando a formarse. Segundo avance a neurulación a liña primitiva irá retrocedendo nun movemento denominado regresión da liña primitiva.

No estudio dos embrións de polo téñense empregado os sistemas de marcas de color, coma no ourizo de mar. Esto permitiu realiza-los seguintes mapas de territorios no epiblasto.

En estados máis avanzados pódese ver coma a placa neural comeza a pregarse para formar un tubo. O pregamento comeza na que será a zona posterior da cabeza do embrión, e dende ahí exténdese cara diante e cara atrás. Na zona caudal o pregamento debe aínda agarda a que remate a gastrulación. O primeiro somita (léase par de somitas) fórmase aproximadamente ás 20 horas, xusto por debaixo do pregamento que formará o tubo neural. O mesodermo formará os somites segmentarios así coma o mesodermo intermedio e mailo mesodermo lateral. A partir deste mesodermo lateral, e por un proceso de deslaminación, formarase a cavidade celómica.

O embrión de 24 horas aínda é plano, pero conforme pasa o tempo podemos ver que vai adquirindo volume. A formación deste pregamento terá varias consecuencias cruciais. Por un lado, pechará a porción anterior do intestivo coa formación dunha bolsa subcefálica (o intestino pecharase na súa porción posterior pola formación máis tardía dunha bolsa subcaudal). Outra consecuencia deste pregamento é a aproximación das rexións de mesodermo cardíaco, que formarán os esbozos do corazón.

O intestino irase pechando gradualmente ata que só quede aberto no punto de unión co vitelo, no pedúnculo vitelino. Na porción anterior da notocorda, no encéfalo, comezan a diferenciarse tres rexións distintas que máis tarde formarán o cerebro anterior, medio e posterior. Os esbozos cardíacos fórmanse a partir do mesodermo lateral. Dende a esplacnopleura ten lugar unha migración de células que orixinarán os tubos cardíacos. Estos tubos fusionaranse segundo se vaia pechando o tubo dixestivo, e constitúen o esbozo do estrato máis interno do corazón, o endocardio. A esplacnopleura que rodea ós tubos cardíacos aumenta o seu grosor, e comeza a diferenciarse en tecido muscular para forma-lo miocardio. As cavidades celómicas a ambos lados do esbozo do corazón fusiónanse para orixina-la cavidade pericárdica. Cando o embrión ten 33 horas o corazón xa bombea sangue.

No mesodermo extraembrionario, células desprendidas da esplacnopleura formarán os illotes sanguíneos, ós que se unirán os tubos cardíacos. Nestos illotes sanguíneos comezan a organizarse arterias e venas, ó tempo que se forman os primeiros glóbulos vermellos.

Os anexos embrionarios:

No embrión de polo desenrólanse unha serie de estructuras destinadas fundamentalmente a nutrilo. En total fórmanse tres anexos embrionarios: a vesícula vitelina, o amnios e a serosa, e mailo alantoides.

A vesícula vitelina:

É o primeiro dos anexos en comezar a súa formación. A vesícula vitelina resulta da extensión do endodermo e mesodermos extraembrionarios, que van recubrindo o vitelo. Deste xeito fórmase coma unha bolsa que permanece conectada co tubo dixestivo a través do pedúnculo vitelino. O mesodermo que recubre ó endodermo ten dúas capas: a lámina esplácnica, e a lámina somática. O endodermo formará un epitelio capaz de absorbe-los nutrintes do vitelo, que son transportados por un sistema de circulación vitelina formado pola lámina esplácnica ata o embrión. Cando o polo nace, unicamente consumiu arredor dos dous tercios do contido do vitelo. A vesícula vitelina é unha estructura moi primitiva.

O amnios e a serosa:

Nun corte saxital dun embrión de 33 horas, obsérvase que na rexión anterior dos territorios extraembrionarios comeza a formarse unha elevación, o pregue amniótico. Na formación deste pregue intervén o ectodermo extraembrionario. O pregue medra por encima do embrión, extendéndose pouco a pouco a lámina somática xunto co ectodermo. Sobre as 48 horas comeza a formarse un pregue semellante na rexión posterior. Os dous pregues van medrando ata fusionarse e delimitar unha cavidade na que se aloxa o embrión.

A bolsa que encerra esta cavidade amniótica ten tres capas: a membrana amniótica é a máis interna, en contacto directo coa cavidade; formado tamén a partir da lámina somática dos pregues fórmase unha capa de músculo liso, que se contrae espontáneamente para evitar que o embrión se pegue á membrana amniótica; a partir do ectodermo dos pregues fórmase outra membrana, a serosa, constituída por dúas finas capiñas.

A cavidade amniótica está rechea dun líquido no que se atopa sumerxido o embrión. O desenvolvemento desta cavidade permitiu ós vertebrados independizarse do medio acuático.

O alantoides:

O alantoides fórmase pola evaxinación do endodermo do intestino, na zona posterior do embrión. Comeza a desenrolarse ás 62 horas coma unha pequena vesícula. A vesícula medra acompañada pola esplacnopleura no interior do celoma extraembrionario, extendéndose por todo o contorno do saco vitelino e mailo embrión.

A vesícula esplacnoidea está acompañada dun mesodermo esplácnico que forma vasos sanguíneos. O sistema de circulación alantoideo así formado proporciona O2 ó embrión, ó tempo que lle permite desfacerse do CO2 (a cáscara do ovo permite o intercambio gaseoso). Os órganos excretores tamén desembocan no alantoides, que se comporta así coma un saco de orina e residuos metabólicos. O alantoides tamén capto Ca da cáscara do ovo, que se combina co P almacenado no vitelo para que se desenrole o esquelete. Parte do albúmen que rodea ó alantoides é tamén reabsorbido.

Cando o polo nace, desfaise de todas estas estructuras, que quedan pegadas á cáscara. Tódolos vertebrados desenrolan estos tres anexos embrionarios, a denominación amniota non quere dicir que só desenrolen o amnios.

EXPERIMENTOS CO EMBRIÓN DE POLO

Nas aves, de xeito semellante a como ocorría nos anfibios, existen uns procesos de rotación que determinan cal vai a ser a liña primitiva, e máis cal será a orientación do embrión.

Manipulación da polaridade do embrión:

O oviducto ten varias seccións. O ovo entra polo infundíbulo. Dende ahí pasa ó magnum, onde hai unha gran cantidade de glándulas que engaden a clara do ovo. No itsmo engádense as membranas da cáscara, e na glándula cloacal fórmase a cáscara propiamente dita. O ovo tarda arredor dun día en percorre-lo oviducto, pasando a maior parte deste tempo na glándula cloacal. A musculatura presente nesta sección do oviducto é a que fai xira-lo ovo. Cando se fabrica a cáscara, o ovo presenta o extremo máis agudo cara a cloaca.

Habitualmente, o disco embrionario ten unha polaridade moi definida, ó parecer moi relacionada coa rotación do ovo dentro do oviducto. A xema, ó ter unha maior densidade, tende a mante-la súa posición, de xeito que as chalazas sufren un enrollamento. Se invertimo-la posición do ovo podemos modifica-la posición do embrión, o que se manifesta nun enrollamento contrario das chalazas (???????).

Manipulación do blastodisco:

Os experimentos máis comúns consisten en corta-lo blastodisco. Segundo o sentido en que fagamo-los cortes obteremos distintos resultados. Un corte lonxitudinal todo ó longo do blastodisco resultará na formación de dous embrións normais. Se os cortes non se completan obteremos embrións siameses, ben con dúas colas, ou ben con dúas cabezas segundo o lugar da incisión. Mediante experimentos que poderiamos chamar de “cortado e pegado”, consiguiuse desenrolar independentemente ás e patas.

Tamén se poden realizar quimeras, o que resulta moi útil para atopa-la orixe das células migratorias. Por exemplo, téñen realizado quimeras de polo e codorniz nos laboratorios de Le Dauarín. O realizar unha tinción de Feulgen para o ADN pódense identificar moi ben as células de cada especie. En tempo máis recentes empréganse anticorpos contra as proteínas de codorniz, que así se poden identificar facilmente mediante técnicas inmunocitoquímicas.

Expresion xénica no embrión do polo:

As técnicas de bioloxía molecular permitiron poñer de manifesto unha insospeitada asimetría, no tocante á expresión xénica, entre os lados dereito e esquerdo do embrión. Esta asimetría pódese observar xa dende a gastrulación.

O xen shh só se expresa na metade esquerda do blastodisco. A expresión do xen Caronte neste mesmo lado impide a expresión do BMP, o que á súa vez favorece a expresión en toda a metade esquerda do xen que codifica para a proteína nodal, a cal inflúe na expresión do factor de transcripción pitx2.

Na metade dereita non se expresa a proteína nodal, o que permite a expresión das proteínas de acción extracelular activinas. As activinas favorecen a expresión do FGF-8, que á súa vez inflúe na expresión das BMP. No lado dereito, estas BMP reprimen a expresión da proteína nodal, o que permite a expresión do factor de transcripción snail.

DESENROLO EMBRIONARIO DOS MAMÍFEROS

XENERALIDADES

Existen dúas clases de mamíferos vivíparos, os mamíferos metaterios ou marsupiais; e os mamíferos euterios. Só existen dúas especies de mamíferos ovíparos. Nos imos estudia-lo desenrolo embrionario dos mamíferos euterios, nos que todo o desenrolo ten lugar no interior da nai.

DESENROLO EMBRIONARIO

En moitos mamíferos, atopámonos con que na etapa de blastocisto temparano non existe unha diferenciación clara entre as células. Unicamente se distingue unha zona máis engrosada denominada botón embrionario. Segundo avanza o desenrolo as células do blastocisto segréganse en dúas capas: o trofoblasto, que establecerá as relacións co útero materno; e no interiior do trofoblasto o embrioblasto, formado polas células que darán lugar embrión. O embrioblasto non ten unha polaridade definida, e as súas células poden diferenciarse en calquera tipo de tecido. Estas células poden multiplicarse activamente nun medio de cultivo, conservando a pesar de todo a súa capacidade de formar embrións completos.

O blastocisto fíxase ás paredes do útero. Nos mamíferos más desenrolados, o trofoblasto desenrola un tecido moi invasivo, que se introduce na mucosa uterina arrastrando consigo a todo o blastocisto.

Anexos embrionarios:

Ó igual que no polo, nos mamíferos fórmanse tres anexos: a vesícula vitelina, o amnios, e mailo alantoides.

A vesícula vitelina:

A vesícula vitelina fórmase a partir de células que se desprenden moi tempranamente do embrioblasto. Estas células asócianse ó trofoblasto e recúbreno interiormente. Estas células proceden de territorios do endodermo extraembrionario. Entre a vesícula vitelina e o trofoblasto formaranse cavidades celómicas polo desenrolo do mesodermo que provocarán a separación da membrana vitelina e do trofoblasto.

O Amnios:

A formación da cavidade amniótica varía moito segundo os grupos de mamíferos. Imos ver dous esquemas da súa formación. O primeiro é un modelo maís primitivo, mentres que o segundo é o esquema que seguen os embrións humanos:

• Modelo primitivo: o embrión que se forma é un blastodisco, por riba do cal se elevan uns pregues amnióticos igual que como ocorría no polo, aínda que nestos mamíferos este proceso é máis temprano. Este tipo de amnios recibe o nome de plectamnios.

• Modelo humano: no embrión de seres humanos o embrioblasto permanece unido ó trofoblasto. Nunha etapa moi precoz, ábrese unha fenda no embrioblasto que comeza a encherse de líquido. O amnios así formado denomínase esquizamnios, e ó proceso polo que se forma chámaselle cavitación.

O alantoides:

O esbozo do alantoides dos mamíferos aparece moi cedo. O mesodermo extraembrionario asociado co alantoides desenrolará rapidamente a rede vascular necesaria para alimenta-lo embrión. De novo imos ver dous modelos para a formación do alantoides:

• Modelo primitivo: o alantoides medra de xeito semellante o como ocorre no polo, invadindo o celoma extraembrionario. O saco alantoideo así formado acada un gran tamaño.

• Modelo humano: no caso dos humanos, tanto a vesícula vitelina coma o alantoides deixan de medrar relativamente cedo. Nembargantes, o material mesodérmico asociado ó alantoides vaise desenrolar considerablemente, formando unha intrincada rede vascular.

A rapidez coa que se desenrolan os anexos embrionarios dos mamíferos é notablemente maior que nas aves. Esto é unha consecuencia directa da adaptación ó viviparismo.

Desenrolo do botón embrionario:

O desenrolo dos anexos embrionario resulta na conformación dun disco embrionario bilaminar, situado entre a vesícula vitelina e o amnios. A lámina en contacto co amnios recibe o nome de epiblasto, mentres que a outra se chama hipoblasto.

Gastrulación:

A gastrulación comeza coa aparición da liña primitiva, o nó de Hensen, e máis un sulco primitivo. Igual que como ocorría nas aves, as células comezan a desprazarse cara o sulco primitivo. Se facemos un corte transversal atoparemos unha pequena diferencia respecto das aves. O nó de Hensen non é un simple buraco, senón que é máis coma un tubiño que se abre cara a vesícula vitelina, a través do cal entran as células. Parte destas células extenderánse lonxitudinalmente por debaixo do epiblasto para forma-la notocorda. Outras células situaranse sobre a vesícula vitelina para formalo endodermo embrionario. Así, o nó de Hensen dos mamíferos é máis semellante a un blastoporo que o das aves. O endodermo que se está incorporando neste momento desprazará o primeiro endodermo formado polo hipoblasto, e maís tarde formará o tubo dixestivo.

Neurulación:

En xeral, a embrioxénese dos mamíferos é moi semellante á das aves. Se facemos un corte transversal veremos que, coma no polo, tamén se forma un embrión trilaminar con ectodermo, mesodermo e máis endodermo. O ectodermo comeza a engrosarse para forma-la placa neural. Os pregues neurais elévanse e forman bastante cedo o tubo neural. A zona anterior, correspondente á cabeza, elévase, o que fai que se acheguen os esbozos do corazón. O esbozo do corazón desenrólase rapidamente, e establece contacto co primitivo sistema circulatorio alantoideo. O corazón comeza a latir antes de que se peche o tubo neural, e en comparación co polo comeza a latir tamén moito antes.

A aceleración do desenrolo dos mamíferos é relativa. Se fixesemos unha comparación absoluta comprobariamos que o desenrolo das aves é moitísimo máis rápido. No desenrolo humano sóese medi-la idade do embrión en semanas:

1ª semana: fórmase o esbozo do amnios no blastocisto.

2ª semana: o disco embrionario é bilaminar.

3ª semana: comeza a gastrulación

Nos ratos, a gastrulación comeza ós oito días, mentres que no polo ten lugar entre as 10 e 15 horas. Nos mamíferos, o maior acelerón no desenrolo do embrión ten lugar no momento en que se establece a relación nutritiva coa nai, ó pecharse o sistema circulatorio.

A PLACENTACIÓN

Para establece-la relación co organismos materno, o máis habitual é que os embrións empreguen algún dos anexos embrionarios que explicamos antes. En principio podemos distinguir dous tipos de placentas:

• Onfaloplacentas: nas quenllas do xénero Mustelus, o embrión establece unha relación bastante estreita coas paredes uterinas a través do saco vitelino.

• Alantoplacentas: nos vertebrados amniotas, o alantoides pode participar xunto coa vesícula vitelina na formación da placenta. Nos réptiles, ambas estructuras interveñen na placentación. O mesmo ocorre nos mamíferos primitivos coma os marsupiais. En mamíferos máis modernos, a vesícula vitelina foi perdendo importancia neste proceso, sendo o alantoides o único implicado na placentación.

A implantación:

Un dos pasos máis importantes na placentación é a implantación. O embrión que se implanta atópase na fase de blastocisto. Existen dous mecanismos de implantación distintos:

• Implantación superficial: neste caso a interacción entre o trofoblasto e o útero é moi lixeira. As placentas desenroladas a partir dunha implantación superficial están pouco especializadas.

• Implantación intersticial: o blastocisto achégase á parede uterina e comeza a degrada-los tecidos, abríndose un pequeño oco na mucosa onde se vai introducir. O blastocisto continúa o desenrolo e a mucosa rodéao e medra con el.

Tipos de placentas:

Hai dous criterios a seguir para a clasificación das placentas. O número de capas que separan á circulación fetal da materna é un dos caracteres nos que se basea un destos criterios. Habitualmente, o sangue circula polos vasos sanguíneos da nai, rodeados por tecido conxuntivo e máis por dúas capas epiteliais da mucosa uterina. Pola súa banda, o embrión está rodeado polo trofoblasto e máis unha capa de tecido conxuntivo, por debaixo da cal se atopan os vasos sanguíneos.

O trofoblasto adopta dúas configuracións diferentes: internamente distínguese unha capa de células independentes denominada citotrofoblasto; na cara externa as células fusiónanse para forma-lo sincitiotrofoblasto. O trofoblasto soe denominarse corion, e as placentas primitivas con implantación superficial denomínanse epiteliocoriais. Nestas placentas, as numerosas capas que separan as circulacións materna e fetal limitan bastante a relación do embrión coa nai, é por esto que nestos casos as glándulas uterinas segregan activamente un leite uterino que proporciona nutrintes ó embrión. Os trofoblastos invasivos poden eliminar algunhas capas da mucosa uterina, facendo máis doado o contacto entre a nai e o embrión. Nestos casos distínguense varios tipos de placentas:

• Placentas sindesmocoriais: o trofoblasto destrue o epitelio externo da mucosa uterina e entra en contacto co tecido conxuntivo situado debaixo.

• Placentas endoteliocoriais: neste caso elimínase tamén o tecido conxuntivo, de xeito que o trofoblasto entra en contacto directo cos capilares maternos.

• Placentas hemocoriais: nestas placentas fórmanse bolsas de sangue que bañan directamente a superficie do trofoblasto. Este é o tipo de placenta máis evolucionado.

O aspecto do trofoblasto varía segundo o tipo de placenta á que se vaia unir. Este é o outro criterio para a clasificación das placentas, distinguíndose as seguintes variantes:

• Placentas difusas: a superficie do trofoblasto presenta un gran número de pequenas vellosidades que se entremeten na mucosa uterina. Habitualmente, as placentas difusas son de tipo sindesmocorial. Tal é o caso do porco.

• Placentas cotiledonarias: neste caso obsérvanse por todo o perímetro do corion unha serie de áreas de contacto especializadas, coma se fosen grupos de vellosidades, denominadas cotiledóns. Estas placentas soen ser de tipo sindesmocorial, e son típicas dos rumiantes.

• Placentas zonarias: nestas placentas, a rexión de contacto do coríon forma un cinturón. É habitual que neste tipo de placentación ocorran pequenas hemorraxias en áreas onde se extravasa o sangue, circunstancia que facilita o intercambio de sustancias. Estas placentas, típicas de carnívoros, soen ser de tipo endoteliocorial.

• Placentas discoidais: neste caso, a zona de contacto redúcese a un área moi concreta. Esta configuración é típica de roedores e primates, que soen presentar placentas hemocoriais.

O distinto grao de relación do feto coa nai dependerá da estructura do alantoides. Polo xeral, embrións con relacións pobres coa nai desenrolarán alantoides moi grandes. Pola contra, os humanos establecen contactos moi íntimos coa nai, e o alantoides limítase prácticamente a formar vasos alantoideos, apenas se forman vesículas.

Estructura da placenta humana e de primates:

Nos primates coma nós, o trofoblasto realiza unha implantación intersticial, invadindo a mucosa uterina. O sistema circulatorio desenrolado polo trofoblasto é moi complexo. Está formado por unha intrincada serie de tabiques a través dos cales circulan os vasos sanguíneos. A erosión da mucosa uterina é tal que os vasos materno rompen, formándose lagoas de sangue na placenta. Así, o sincitiotrofoblasto está bañado directamente polo sangue materno. A superficie do trofoblasto está moi pregada, de xeito que se incrementa a superficie de contacto. Este é o motivo de que as placentas dos primates resulten tan eficientes.

A placenta coma órgano de intercambio:

A placenta é un órgano de intercambio entre o sangue materno e fetal. A través da placenta o feto recibe nutrintes e elimina os residuos do metabolismo. O intercambio de gases vese facilitado polo feito de que os eritrocitos embrionarios teñen unha maior afinidade polo O2. A agua pode difundir tamén a través da placenta. Igualmente realízanse intercambios de sustancias tales coma a glucosa e a urea. Na placenta pódese almacenar glucosa en forma de glucóxeno, tal e como ocorre no fígado. Existen ademáis transportadores de aminoacidos, e nalgúns casos de ácidos graxos. A placenta tamén ten funcións de transporte específico, podendo transportar Fe mediante a proteína transferrina.

Algunhas placentas poden transportar ademáis anticorpos fabricados polo sistema inmunitario materno. O paso de anticorpos resulta de suma importancia para supli-la inmadurez do sistema inmune do recén nacido. Nalgúns mamíferos non existen mecanismos de transporte de anticorpos, polo que estos deben ser suministrados polo primeiro leite materno, o calostro.

Outra importante función da placenta é que actúa coma unha glándula endocrina. A placenta segrega diversos tipos de hormonas vitais para o desenrolo do feto. Algunhas destas hormonas son:

• Gonadotropina coriónica: esta proteína regula a producción da hormona LH. É esencial para que se manteñan activos os corpos lúteos durante o embarazo. Durante este tempo a placenta farase cargo da producción de testosterona.

• Lactóxeno placentario: é outra hormona proteica con funcións semellantes ás da prolactina, que contribúe ó desenrolo das glándulas mamarias.

• Proxesterona: unha hormona esteroidea.

• Estróxenos: outra hormona esteroidea.

Estas hormonas preparan o corpo da nai para o desenrolo do feto, o parto e maila lactancia.

O PARTO

A preparación para o parto está inducida por unha serie de sustancias, entre as que se contan:

• Oxitocina: producida pola hipófise, desencadea as contraccións da musculatura do útero.

• Prostaglandinas: poden ser producidas en distintos puntos, mesmo no propio útero, e reforzan as contraccións musculares.

Os mamíferos reciben este nome porque amamantan ás súas crías. As glándulas mamarias que caracterizan ós mamíferos producen o leite que servirá de alimento para os recén nacidos. A lactancia tamén é un proceso regulado hormonalmente. A simple contracción das glándulas mamarias estimula a producción de hormonas coma a oxitocina ou a prolactina.

EXPERIMENTACIÓN NOS MAMÍFEROS

Polo xeral, o número de recén nacidos no parto dos mamíferos varía segundo as especies. A estructura do útero é de fundamental importancia neste aspecto. Os animais que forman un elevado número de embrións teñen un útero de tipo bicorne. Este tipo de úteros ten a capacidade de realizar movementos peristálticos para repartir dun xeito equilibrado os embrións, e así manter separadas as placentas. Os úteros simples, coma o da muller, en principio non están capacitados para aloxar un número elevado de embrións.

Moitos experimentos realizados con mamíferos tiñan como obxectivo o desenrolo da poliembrionía. Esto pódese conseguir con varios métodos. A fragmentacion do embrioblasto en dúas masas pode dar lugar a dous embrións xeneticamente idénticos. Estos embrións uniovulares poden comparti-la placenta, e nalgúns casos a mesma cavidade amniótica.

Nalgúns mamíferos, a poliembrionía é un proceso natural. Tal é o caso do armadillo. Os cigotos recén fecundados deste animal divídense case sempre para formar entre 4 e 10 cigotos idénticos, que se desenrolan nos correspondentes embrións viables.

Experimentos con ratos:

As células nai embrionarias, ou para ser maís exactos, os grupos de células nai embrionarias teñen a capacidade de autoorganizarse para determinar un eixo embrionario. Esto permite que masas de céluas nais embrionarias separadas do embrioblasto poidan desenrolar embrións completos. Esta capacidade tense empregado para realizar manipulacións xenéticas destinadas á investigación. A maioría dos estudios realizáronse con ratos.

Os blastocistos tempranos, antes de implantarse, pódense retirar do oviducto e son facilmente manipulables. Os blastocistos manipulados poden reimplantarse no útero dunha femia sen maiores problemas. Deste xeito poden realizarse por exemplo quimeras, ó engardir células dun blastocisto noutro e reimplantar este último.

Os ratos knock-out:

Nas células nai embrionarias podemos introducir xenes modificados. Para cultiva-las células nai precísanse medios de cultivo axeitados, que permitan que as células se dividan por mitose pero que non se diferencien. Estas células poden incorporar fragmentos de ADN se empregamos unha técnica de electroporación.

Os experimentos máis comúns consisten en crear knock-out's xénicos, individuos nos que se bloquea a expresión dun determinado xen. No fragmento engadido inclúese un xen que proporciona ás células resistencia contra un antibiótico. Ó tratar o cultivo de células nai con este antibiótico só aquelas células que incroporaron o noso fragmento de ADN sobrevivirán. Estas células poden incluírse nun embrioblasto para obter unha quimera. Se temo-la sorte de que o rato así obtido presente células co xen bloqueado nas gónadas, ó cruza-lo cunha femia normal o 25% da descendencia presentará homocigose para o xen bloqueado. Os embrións knok-out soen ter carencias notables, pero nalgúns casos poden ser viables.

Con esta técnica podemos estudia-las funcións dos xenes ó comproba-las carencias que provoca o seu bloqueo.

DESENROLO EMBRIONARIO DOS INSECTOS

XENERALIDADES

O grupo dos insectos é moi heteroxéneo debido fundamentalmente á enorme variabilidade que presenta. En principio podemos distinguir dous modelos de desenrolo básicos:

• Desenrolo heterometábolo: neste caso o desenrolo é máis ou menos gradual. Do ovo nace unha larva sen ás semellante ó imago. A larva irá medrando e sufrirá varias mudas para convertirse finalmente nun adulto.

• Desenrolo homometábolo: as larvas que seguen este esquema de desenrolo non se parecen ós adultos. A larva dará lugar ó imago por medio dunha metamorfose.

DESENROLO EMBRIONARIO DOS INSECTOS

Insectos heterometábolos:

Os ovos de insectos primitivos tales coma o saltón soen ser curtos. En principio, a segmentación segue o esquema típico visto nos primeiros temas, fórmase un sincitio cos núcleos concentrados no centro do ovo. Co tempo, os núcleos comezan a emigrar cara a periferia para forma-lo blastodermo, primeiro sincitial e maís tarde celular.

O desenrolo do propio embrión comeza cun engrosamente do blastodermo na denominada banda embrionaria. O engrosamento vai tomando unha forma como de raqueta, o que fai que este tipo de embrións sexan moi semellantes ós dos vertebrados (aínda que dados a volta, como veremos logo). Nesta banda embrionaria comezan os movementos da gastrulación coa aparición dun sulco ó longo da liña media. A entrada de células a través deste sulco dará lugar á formación do mesodermo. Este mesodermo exténdese lateralmente, achegándose á zona dorsal. Na mesma zona da liña media, as células do ectodermo diferenciaranse para dar lugar ós elementos do SNC.

A banda mesodérmica pode formar nalgún momento cavidades de tipo celómico que desaparecerán ó pouco tempo. Finalmente, a banda mesodérmica escíndese en dous fragmentos simétricos. No extremo dorsal das bandas mesodérmicas comezan a desprenderse unhas células denominadas cardioblastos. O corazón e os corpos graxos formaranse a partir das porcións laterais do mesodermo. As porcións das bandas mesodérmicas máis próximas ó cordón nervoso darán lugar á musculatura. As áreas ventrais do ectodermos diferenciaránse para formar apéndices tales coma patas e antenas. Así vemos que o sulco a través do cal se introduce o mesodermo corresponderíase co blastoporo. Dado que este “blastoporo” formará máis tarde a boca, considérase que os insectos son protóstomos.

Nos extremos anterior e posterior do embrión fórmanse novas invaxinacións, o estodeo e mailo proctodeo, relacionadas co aparato dixestivo. Dende o fondo destas invaxinacións comezan a desprenderse células que orixinarán o endodermo, a partir do cal se formará o intestino. O intestino xurde de forma dispersa, invadindo a rexión central do ovo rica en vitelo. O mesodermo de insectos, como xa vimos, forma os músculos, o corazón, corpos graxos, etc, pero non da lugar a ningún tipo de esquelete, dermis, ou cavidades celómicas verdadeiras.

A continuación comeza un proceso de pregamento dos flancos do embrión. Os pregues medran por riba do embrión e terminan pechando unha cavidade amniótica rechea de líquido. O epitelio interno desta cavidade é o amnios, mentres que no exterior se sitúa a serosa. Nestos embrións curtos, a banda embrionaria realiza movementos complexos que a desprazan sobre a superficie do ovo. Este proceso coñécese co nome de blastocinese.

Insectos homometábolos:

A mosca do vinagre segue un desenrolo de tipo homometábolo. A Drosophila melanogaster é un pequeño insecto de 2 a 3 mm de longo cun ciclo vital moi curto. Dende o momento da posta dos ovos só pasan 9 días ata que se completa o imago.

As divisións no ovo da mosca do vinagre son moi rápidas. Na sétima ou oitava división os núcleos comezan a migrar cara a periferia para forma-lo blastodermo sincitial. Cando teñen transcurrido unhas 10 divisións diferénciase un grupo de células polares, que son a orixe das células xerminais que formarán as gónadas. Cando temos arredor de 213 células o blastodermo celularízase, quedando só uns pouco núcleos no vitelo.

A banda embrionaria destos embrións é distinta á dos embrións heterometábolos. Na que será a rexión ventral do embrión comezan a formarse un engrosamento que abarca toda a lonxitude do embrión. Comezan a formarse uns sulcos, primeiros indicios da segmentación da larva, e a banda embrionaria estírase máis ata case pecha-lo perímetro do ovo. Finalmente toda a banda embrionaria queda segmentada, destacando na rexión anterior un sulco cefálico maior. No extremo posterior da banda embrionaria, que se atopa na rexión dorsal ó estiramente sufrido, fórmase unha invaxinación caudal, esbozo do proctodeo. Entre esta invaxinación caudal e o sulco cefálico fórmase a amnioserosa.

Pouco a pouco os segmentos comezan a extenderse por toda a superficie ó tempo que se van estreitando, o que provoca un cambio na conformación do ovo. O proctodeo sitúase agora si no extremo posterior, mentres no extremo anterior se desenrola a invaxinación que formará o estomodeo. A través desta invaxinación introdúcese gran parte do material da rexión cefálica, reducíndose considerablemente o tamaño deste primeiro segmento.

A cuberta externa do ovo forma unha cutícula e apréciase claramenta a segmentación da agora chamada larva instar. O primeiro segmento corresponde á cabeza, os tres seguintes ó tórax, e o resto pertencen ó abdomen. Da eclosión da instar sairá unha larva que sufrirá dúas mudas antes de formar unha pupa, da finalmente sairá un imago completo.

Control xénico do desenrolo na mosca do vinagre:

Téñense atopado numerosos mutantes de D. melanogaster, a maioría dos cales nunca chegan a desenrolar individuos adultos. De tódolos xeitos, moitos destos mutantes acadan estados embrionarios nos que xa se poden distinguir órganos e outras estructuras corporais. Os estudios de control xénico centráronse fundamentalmente na determinación dos eixos embrionarios, e máis no número de segmentos que se formaban na larva.

Os xenes que determinan o eixo antero-posterior do embrión son xenes maternos. Estos xenes exprésanse no ovario xa antes da meiose, e os ARNm que codifican son incorporados polo óvulo na súa formación. Estos ARNm estarán presentes nas células do embrión, onde determinarán a súa diferenciación. Os xenes responsables da segmentación exprésanse no propio embrión. Os máis importantes son: os xenes gap, os xenes da regra par, os xenes da polaridade segmentaria, e mailos xenes selectores homeóticos.

Determinación xénica do eixo antero-posterior:

Hai dous xenes principais encargados desta tarea: o bicoid, e o nanos. Estos xenes exprésanse nas células nodriza do ovario. Os ARNm sintetizados nestas células son incorporados polo ovocito, que os almacenará en zonas moi concretas. O xen bicoid acumúlase no que será o extremo anterior do ovocito, mentres que o nanos se acumula no extremo posterior.

A responsabilidade desta distribución dos mensaxeiros recae sobre unhas proteínas, tamén sintetizadas polas células nodriza, que se unen ós ARNm. Estos complexos ribonucleoproteicos únense a uns sistemas de transporte intracelular que os levaran ó seu emplazamento final. As proteínas que se unen ó xen bicoid están codificadas por dous xens, o exuperantia, e o swallow. As proteínas que se unen ó nanos funcionan igual, aínda que son codificadas por outros xenes. A mutación de calquera dos xenes implicados neste mecanismo ten consecuencias drásticas no desenrolo embrionario.

Unha larva normal ten cinco rexións disintas: cabeza, tórax, abdomen, acron, e telson. Estas dúas últimas rexións son os extremos anterior e posterior respectivamente. Unha mutación do sistema bicoid/swallow fai que o embrión teña dous telson nos extremos dun abdomen, faltan polo tanto o acron, a cabeza e mailo tórax. Unha mutación do sistema nanos resultaría na formación dun acron no extremo dunha rexión cefalotorácica.

Expresión do bicoid e o nanos na embrioxénese:

A traducción dos ARNm bicoid e nanos comeza despois da fecundación, na etapa sincitial, de xeito que as proteínas resultantes poden difundir por todo o citoplasma. Nembargantes, a difusión está limitada, e a concentración das proteínas presenta un gradente entre os extremos do ovo.

A proteína bicoid activa a traducción doutro ARNm tamén procedente do ovario, do que resultará a proteína hunchback. En principio, esta proteína adopta o mesmo gradente que presenta a bicoid, que é máximo no extremo anterior e vai reducíndose segundo se achega ó centro. A proteína nanos, que presenta un gradente oposto, actúa ademáis como inhibidora da hunchback, de xeito esta proteína se concentra fundamentalmente na rexión cefálica. Existe un mecanismo análogo na rexión posterior. A proteína nanos interacciona cunha proteína caudal que se concentra na rexión posterior.

Determinación xénica da segmentación:

Os xenes da segmentación mencionados antes interactúan en parte cos mecanismos do bicoid e mailo nanos. A superposición dos gradentes das distintas proteínas e xenes resulta nunha segmentación en bandas do embrión. As mutacións dos xenes da segmentación non teñen consecuencias tan drásticas coma as do bicoid e o nanos.

Os xenes gap:

Os primeiros xenes segmentarios en expresarse son os gap, que forman unha serie de bandas transversais. Hai catro xenes gap: o giant, o krüppel, o knirps e mailo tailles. O seguinte debuxo mostra as bandas nas que se expresan estos xenes.

A expresión dos xenes gap na etapa sincitial inducirá á expresión doutra familia de xenes, xa na etapa celular.

Os xenes da regra par:

Os xenes da regra par exprésanse en bandas alternas correspondentes ós 14 segmentos da larva da D. melanogaster. Distínguense xenes da regra par primarios e secundarios. Os xens primarios vense directamente influenciados polos xens gap. Os xens secundarios exprésanse nos segmentos pares, e están sometidos á influencia dos xens primarios. A mutación destos xenes soe resultar na perda da metade dos segmentos do embrión.

Os xenes da polaridade segmentaria:

Finalmente, exprésanse os xenes da polaridade segmentaria, en parte influenciados polos xenes da regra par. Wingless e engrailed son dous destos xenes da polaridade segmentaria. Estos xenes exprésanse en bandas transversasis adxacentes.

As células que expresan wingless segregan unha proteína que se une a un receptor (frizled) emplazado na membrana das células que expresan engrailed. Esto fai que se manteña a expresión do engrailed nestas células. Pola súa banda, as células que expresan engrailed sintetizan a proteína hedgehog, que actúa sobre os receptores patched das células que expresan wingless, mantendo dita expresión.

Os xenes selectores homeóticos:

Os xenes selectores homeóticos codifican información relacionada coas estructuras que debe formar cada segmento. A mutación destos xenes ten tamén consecuencias notables. Por exemplo, a mutación do xen antennapedia fará que no canto de antenas se formen uns apéndices semellantes a patas. Outro exemplo, a mutación do xen ultrabithorax resultará na transformación dos halterios en ás completas.

Estos xenes están asociados a unhas proteínas de 60 aminoácidos denominadas homeobox. Parece existir unha correspondencia entre a posición destos xenes no ADN e posición da súa expresión no corpo, feito que ben pode estar relacionado coas proteínas homeobox. Estos xens homeóticos precisan da cooperación doutras proteínas e xens interactuando nun mecanismo moi complexo.

Determinación xénica do eixo dorso-ventral:

O establecemento do eixo dorso-ventral tamén está regulado pola expresión combinada de xenes embrionarios e maternos. Durante a formación do ovocito almacénanse moléculas do ARNm gurken, que se transcriben na rexión dorsal do ovocito. A proteína traducida a partir do gurken únese a uns receptores das células foliculares, inhibindo a producción dos factores que causarían a diferenciación en células foliculares ventrais.

Na zona ventral do ovocito este bloqueo non ten lugar. As células foliculares ventrais segregan a proteína pipe, que a través dunha serie de proteasas modifica a outra proteína chamada spätzle. No citoplasma do ovocito atópanse uns complexos de dúas proteínas, dorsal e cactus. A unión da spätzle cos receptores toll provoca a degradación de cactus, o que permite actuar libremente á spätzle. A spätzle influirá sobre os núcleos que se atopan na rexión ventral durante a etapa de blastodermo sincitial.

EXPERIMENTACIÓN CON INSECTOS

Téñennse estudiado, en varias especies distintas de insectos, os mecanismos de determinación xénica dos eixos embrionarios e maís da segmentación, e polo de agora non se atoparon excesivas similitudes. En liñas xerais, o mecanismo é semellante, pero en moitos casos non se ten atopado por exemplo o xen bicoid.

Normalmente, os embrións curtos non presentan este xen, o que fai pensar que se cadra non é estrictamente necesario que existan dous gradentes de xenes para determina-lo eixo antero-posterior. Nestos embrións tense atopado un xen zen na zona da serosa, do cal se pensa que pode ter evolucionado o bicoid. Tampouco se ten observado o mesmo mecanismo de acción dos xenes segmentarios.

Si se teñen atopado os xenes homeóticos noutros insectos e artrópodos. A comparación das secuencias de xenes homeóticos está comezando a empregarse para establecer relacións evolutivas e de parentesco entre estos animais.

Ovos regulativos e en mosaico:

Se cortamos transversalmente en dúas metades iguais un ovo dalgúns insectos desenrolaranse dous embrións, un dos cales carecerá da rexión anterior, mentres que o outro carecerá da rexión posterior. Nos ovos de insectos primitivos coma o saltón, a metade anterior do ovo non se desenrola, mentres que a partir da metade posterior se forma un individuo pequeño pero normal. Ponse así de manifesto que os ovos de insectos primitivos seguen un esquema de desenrolo regulativo.

Os discos imaxinais:

A diferenciación dos tecidos na larva da D. melanogaster é máis complexa. Entre os tecidos larvarios plenamente funcionais atópanse en determinados puntos grupos de células que non se diferencian. Estos discos imaxinais formarán órganos e estructuras do adulto, tales coma patas e ás. Os esbozos destos órganos comezan a formarse xa durante a fase de larva, pero ó pouco tempo invaxínanse e quedan pechados nunha pequena cavidade. Ata o momento da metamorfose estos esbozos deteñen o seu desenrolo.

Téñense realizado experimentos de transplante de discos imaxinais en individuos adultos. No desenrolo normal, o discos forman os órganos para os que estaban determinados na metamorfose. A diferenciación e desenrolo dos discos responde ós cambios hormonais que teñen lugar durante a metamorfose. Estos cambios hormonais pódense reproducir en laboratorio, permitindo o desenrolo dos discos en individuos adultos. En ocasións, pódese comprobar que os discos imaxinais “perden a memoria”, e desenrolan órganos que non deberían. A este fenómeno denominouselle transdeterminación.

As mudas:

Os insectos desenvolveron un sistema de mudas que lles permite medrar a pesar de posuír un esquelete externo. As mudas están controladas por un mecanismo no que interveñen dúas hormonas:

• Ecdisona: é unha hormona de tipo esteroideo producida polas glándulas protorácicas. A concentración desta hormona é moi variable, e intervén nas mudas de larva a pupa e de larva a imago (neste último caso só intervén esta hormona).

• Hormona xuvenil: esta hormona segrégase sempre en grandes cantidades durante as mudas larvarias.

ORGANOXÉNESE DOS VERTEBRADOS

DIFERENCIACIÓN DO ECTODERMO NEURAL

O ectodermo é a capa maís externa do embrión. Hai dous tipos fundamentais de ectodermo, o neural e mailo cutáneo. A continuación imaos a estdia-lo desenvolvemento do ectodermo neural, e como da lugar ós órganos que forman o sistema nervoso central.

Diferenciación antero-posterior:

Cando estudiamo-la neurulación en temas anteriores vimos como a partir do pregamento do ectodermo neural se formaba o tubo neural. Segundo avanza o desenrolo comezan a diferenciarse unhas rexións máis dilatadas neste tubo. No extremo anterior comeza a formarse o esbozo do encéfalo, mentres que a rexión caudal dará lugar á médula espiñal. En particular, no engrosamento do extremo anterior distínguense tres vesículas cefálicas primarias: o prosencéfalo, o mesencéfalo, e o rombencéfalo. Outro dos primeiros cambios que manifesta o tubo neural é unha curvatura do extremo anterior cara a rexión ventral. Esta plexión cefálica fórmase xusto no punto onde remata a notocorda, que corre por debaixo do tubo neural.

O rombencéfalo vai a subdividirse en varias rexións. No extremo anterior formarase o metencéfalo, que orixinará dúas importantes estructuras, o cerebelo e a ponte. O resto do rombencéfalo formará o mielencéfalo, que constituirá o bulbo raquídeo.

No prosencéfalo distínguense tamén dúas rexións distintas: o diencéfalo, a partir do cal se desenrolarán as vesículas ópticas; e o telencéfalo (en realidade hai dúas vesículas telencefálicas, unha a cada lado), que será a porción máis anterior do cerebro.

Así, neste momento o cerebro constitúese de cinco vesículas secundarias, que citadas dende o extremo anterior serían: o telencéfalo, o diencéfalo, o mesencéfalo, o metencéfalo, e o mielencéfalo. En moitos vertebrados o desenrolo non vai moito máis alá, pero nos mamíferos aínda teñen lugar algúns cambios. Fórmase unha segunda flexión, coñecida coma flexión cérvica, en sentido inverso na rexión da ponte. As vesículas telencefálicas experimentan un gran crecemento, e cubren parcialmente outras partes do cerebro.

Diferenciación dorso-ventral:

Ademáis de formarse vesículas e diferenciarse tecidos no eixo antero-posterio, tamén se forman outras estructuras transversais. Na parede ventral do diencéfalo fórmase un pequeño saínte, o infundíbulo, que intervirá na formación da hipófise glandular. Por outra banda, na parede dorsal fórmanse outras vesículas más complexas. Por exemplo, nos peixes fórmanse dous saíntes denominados órgano liñal e örgano paraliñal, que se diferenciarán en tecidos sensibles á luz, coma os ollos. En mamíferos e outros vertebrados, estas vesículas son a orixe da glándula pineal.

Desenrolo da médula espiñal:

A médula espiñal é a prolongación caudal do tubo neural. Durante o desenrolo, a luz do tubo neural estréitase e redúcese a unha pequena fenda. Se facemos un corte transversal da médula espiñal distinguiremos catro rexións. No polo dorsal sitúase a placa do teito, mentres que no polo ventral atopamo-la placa do chan. Nas paredes laterias sitúanse a placa alar na metade superior, e maila placa basal na metade inferior, ámbalas dúas duplicadas na parede do outro lado. As placas do teito e máis do chan formarán células da glía, mentres que na placa basal e máis na alar formaranse tanto células da glía coma neuronas. Habitualmente pódese apreciar un sulco entre as placas basal e alar. Este sulco limitante ou sulco de His prolóngase normalmente ata o mesencéfalo.

Gradentes de difenrenciación dorso-ventral:

A notocorda, que se extende por debaixo do tubo neural, ten un papel crucial na xénese da placa do chan e máis nos elementos da placa basal. Téñense realizado experimentos que evidencian este feito. Se transplantamos unha notocorda de par da médula espiñal inducirase a formación dunha placa do chan na parede lateral. Se o que facemos é retira-la notocorda do seu lugar a placa do chan non se forma. Esto demostra que a diferenciación da médula espiñal está relacionada con gradentes dorso-ventrais.

A notocorda forma factores difusibles creando un gradente que é máximo no polo ventral da médula espiñal. Téñense evidenciado a síntese na notocorda de proteínas homólogas á sonic hedgehog. Estas proteínas inducen ás células do tubo neural a diferenciarse en células da placa do chan. Demostrouse ademáis, que as células influenciadas pola sonic comezan a liberar esta proteína elas mesmas. Así, unha vez que se induciu a formación da placa do chan, aínda que retiremo-la notocorda o desenrolo continúa normalmente.

Tamén se teñen identificado proteínas responsables dun gradente dorsal. No ectodermo cutáneo que recubre á médula espiñal sintetízanse proteínas coma as BMP, a dorsalina ou as activinas.

Gradentes de diferenciación antero-posterior:

No encéfalo tamén actúan mecanismos de diferenciación por gradentes antero-posteriores. Estos gradentes fan que se produza unha segmentación do cerebro. A estos segmentos denomínaselles neurómeros. O maior número de neurómeros fórmase no rombencéfalo, uns 7 ou 8, pero tamén hai neurómeros no mesencéfalo e máis no prosencéfalo. Os neurómeros reciben distintas denominacións segundo a rexión na que se atopen, e así distinguimos rombómeros, mesómeros, e máis prosómeros.

Nos rombómeros exprésanse un tipo de xenes homólogos ós xenes homeóticos da mosca do vinagre. Nos mamíferos existen catro complexos hox, algún deles con ata 13 xenes, situados en distintos cromosomas. Nestos complexos hai catro segmentos homólogos, de xeito que os xenes situados nos mesmos segmentos de cromosomas distintos son moi semellantes. Dise que estos xenes forman grupos parálogos.

Como pasaba cos xenes homeóticos da mosca, a posición dos xenes dos complexos hox parece estar relacionada coa posición na que se expresan. Semella que os límites das zonas de expresión destos xenes coinciden cos límites entre rombómeros. Existe tamén un mecanismo de segmentación semellante para os prosómeros. Comprobouse que nos prosómeros 1 e 2 se expresa o xen emx-1, mentres que nos prosómeros 3 e 4 se expresa o xen emx-2.

A neuromería a nivel do diencéfalo resulta un pouco máis confusa. Hai xa tempo que se teñen descrito unha serie de sulcos nas paredes do diencéfalo. Estos sulcos delimitan catro rexións seguindo un eixo dorso-ventral. Dende o polo dorsal do diencéfalo estas rexións son: o epitálamo, o tálamo dorsal, o tálamo ventral, e o hipotálamo. Nun corte transversal distínguense claramente estos sulcos no interior do tubo neural. A disposición dorso-ventral destas rexións parece non segui-lo esquema convencional dos neurómeros, que seguen unha disposicón antero-posterior. A explicación a esto é un pouco estúpida. En realidade, estas rexións teñen unha disposición antero-posterior normal, pero debido ás flexións do tubo neural aparentan estar noutro sentido.

Na fronteira entre o mesencéfalo e o rombencéfalo fórmase o cerebelo. O cerebelo desenrólase a partir dos labios rómbicos, que non son máis que as crestas neurais, que nesta rexión tardan moito en medrar. Na zona onde se vai a forma-lo cerebelo exprésanse xenes da familia FGF-8, o wnt-1, e mailo engrailed. Comprobouse que ó transplantar células que expresan xenes FGF-8 noutras zonas do encéfalo se induce a expresión dos xenes wnt-1 e engrailed.

Diferenciación celular no tubo neural:

Orixinariamente, o tubo neural está formado por un epitelio, denominado precisamente neuroepitelio, que medra pola simple división das súas células. Nas primeiras etapas do desenrolo do tubo neural tódalas células teñen unha intensa actividade mitótica, sobre todo as situadas na cara interna. Este epitelio proliferante transformarase logo nun epitelio en diferenciación.

En estados máis avanzados, as células comeza a emigrar e perden o contacto co tubo neural. Estas células que ocuparán a capa máis externa do neuroepitelio chámanse neuroblastos. Estos neuroblastos serán a orixe de novas poboacións de células que medran activamente. Co paso do tempo comezan a diferenciarse tres estratos nas paredes do tubo neural: a zona ventricular, onde as células están moi apretadas formando o neuroepitelio; a zona do manto, onde se atopan neuroblastos maiores con grandes núcleos; e a zona marxinal no borde exterior, onde os neuroblastos comezan a formar piclaxacións.

As primeiras neuronas que se forman son grandes e os seus axóns medran considerablemente. Xeralmente, as neuronas nacen antes que outras células nervosas. Os glioblastos que formarán astrocitos e oligodendrocitos diferenciaranse do neuroepitelio máis tarde. Finalmente, a producción de neuroblastos remata, e co tempo estos deixan de producir neuronas. Os neuroblastos residuais formarán o epéndimo. A capacidade de proliferación do neuroepitelio remata pouco despois do nacemento. En peixes esto non é así, e en mamíferos, algúns estudios recentes pretenden ter confirmado a proliferación de células na zona ventricular en individuos adultos.

Crecemento dos axóns:

Investigacións realizadas a finais do século XIX revelaron que os neuroblastos pasan por distintas etapas. A máis característica destas etapas é a piclaxación dun axón que medra desmesuradamente. Unhas das primeiras neuronas en formarse son as motoneuronas. Existen outros tipos de neuronas, coma as comisurales ou as funiculares, que non se extenden fóra do tubo neural. En xeral, distintas rexións do tubo neural resultan na formación de distintas neuronas.

Hai xa moitos anos, Cajal postulou que o crecemento dos axóns das motoneuronas respondía a estímulos quimiotácticos. Entre os anos 1940 e 1950 plantexouse a hipótese de que os axóns medraban seguindo os filamentos de fibrina sintetizados por outras células. Nos últimos tempos chegouse a conclusión de que os dous modelos poderían ser perfectamente válidos e coexistir sen problemas.

Establecemento das conexións neuronais:

A solución ó problema de cómo establecían contacto as neuronas desvelouse en parte cos experimentos de Sperry con anfibios. Sperry investigou os mecanismos que permitían que as neuronas na retina conseguiran contactar precisamente coas neuronas do teito óptico.

A maioría dos axóns que saen da retina diríxense ó teito cruzando o quiasma óptico. Os axóns procedentes dun ollo diríxense ó teito óptico do lado contrario. Mediante estímulos eléctricos puidose establece-lo mapa de conexións retino-tectal:

• As células situadas na rexión temporal da retina dirixían os seus axóns á rexión anterior do teito óptico.

• As céluas situadas na rexión nasal da retina dirixían os seus axóns á rexión posterior do teito óptico.

• As células situadas na rexión ventral da retina dirixían os axóns á rexión dorsal do teito.

• As células situadas na rexión dorsal da retina dirixían os axóns á rexión ventral do teito óptico.

Se invertimo-lo ollo dun adulto, a reconstrucción do mapa de conexións faise do revés, mentres que se facemo-la inversión durante o desenrolo o mapa constrúese correctamente.

Hai experiencias que demostran que os axóns que saen da retina saben a onde dirixirse. Pódense facer medrar células das distintas rexións do teito óptico e extendelas en forma de pistas nun medio de cultivo. Se colocamos neuronas da retina neste medio de cultivo, os axóns medrarán por distintas pistas segundo a rexión da que procedan as neuronas. Comprobouse que os axóns de neuronas da rexión temporal, evitan as pistas de células da rexión posterior do teito óptico, limitándose a medrar polas pistas da rexión anterior. Nembargantes, as neuronas da rexión nasal medran indistintamente polas pistas posteriores e anteriores.

Regulación proteica do crecemento dos axóns:

Existe unha familia de proteínas, denominadas ephrinas, que teñen unha distribución en gradentes no teito óptico. Os axóns medran buscando sempre a complementariedade con estas proteínas. Existen outras proteínas implicadas no crecemento dos axóns, por exempolo as lamininas. As integrinas, coma a n-cam ou a tag-1, son proteínas con estructuras formadas por repeticións tipo inmunoglobulina e fibronectina. As integrinas atópanse nas membranas nas células nervosas, onde actúan coma elementos de adhesión celular. As fasciclinas promoven o crecemento en fascículos dos axóns.

Os conos de crecemento axónico descubertos por Cajal son sensibles a distintas sustancias. A acetil-colina ou o GABA por exemplo, atraen ós axóns. Outras sustancias poden facer que o crecemento do axón se colapse, de xeito que comece a medrar cara outro lado tratando de evitar esa sustancia. O GABA comeza a sintetizarse moi cedo durante o desenrolo, polo que é posible que actúe como guía para os axóns. Outras sustancias que semellan intervir no crecemento axónico son:

• Netrinas: a netrina-1 é unha molécula difusible de pequeño tamaño moi semellante a unha das subunidades da laminina. As células da placa do chan sintetizan esta sustancia, e tense comprobado que algunhas células responden ós gradentes de netrina. As neuronas que se forman nos labios rómbicos e máis nos núcleos precerebelosos, que migran para forma-la oliva inferior, empregan os gradentes de netrina para localiza-lo lugar no que se deben instalar.

• Semaforinas: en insectos coma o saltón, os axóns en crecemento dende o SNP ó SNC seguen rutas moi curiosas. As semaforinas serven coma pistas guía para os axóns, e atópanse tanto nas membranas das células coma no medio extracelular. As semaforinas III e IV son segregadas polas células xerando gradentes entre os diversos tecidos.

Establecemento das sinapses e apoptose das neuronas:

Cando unha neurona motora alcanza un músculo comeza o proceso de formación dos contactos sinápticos. Durante o desenrolo primario xérase unha certa redundancia na inervación muscular, pero nos individuos adultos o normal é que cada fibra muscular esté invervada por unha soa neurona.

No sistema nervoso dos vertebrados o tubo neural fabrica máis neuronas das necesarias. O exceso de células nervosas resólvese inducindo a un bo número delas á apoptose. Así e todo, este proceso non está predeterminado, e nos primeiros estadios do desenrolo aínda non se sabe cantas neuronas deben morrer. Téñense realizado experimentos con cágados moi interesantes. Así, cando a un cágado se lle implantaban extremidades adicionais o número de neuronas que morría era menor. Pola contra, a eliminación de extremidades resultaba na morte dun maior número de células nervosas.

Rita Levi-Montalcini descubriu unha sustancia que parece mediar nos procesos de apoptose neuronal, o NGF (factor de crecemento nervoso). Outras sustancias semellantes son a BDNF e a NT-3. Estas sustancias son recoñecidas por receptores da familia Trk na membrana das neuronas.

A construcción dos mapas de conexións neuronais é gradual. As primeiras conexións realizadas son moi burdas e o mapa está menos claro, pero cantas máis conexións se realizan o mapa vaise definindo mellor.

Desenrolo dos ollos dos vertebrados:

O proceso de desenrolo dos ollos en cámara dos vertebrados é moi complexo. Os ollos comezan a formarse coma uns esbozos a partir de tecidos ectodérmicos. En concreto fórmanse dous espbozos separados por cada ollo. A partir do ectodermo neural formarase a retina, mentes que o cristalino se formará a partir de ectodermo cutáneo na rexión denominada placoda do cristalino. Durante a neurulación, estos dous esbozos aproximaranse para conforma-los ollos.

Como xa sabemos, durante o desenrolo do tubo neural fórmanse as vesículas ópticas na rexión do prosencéfalo. No home e noutros mamíferos o desenrolo destas vesículas ocorre moi cedo. O crecemento destas vesículas vainas achegar ó ectodermo cutáneo que recubre o tubo neural en formación. O ectodermo cutáneo reacciona ante o crecemento das vesículas ópticas, as células comezan a engrosarse e fórmase a placoda. Nalgunhas especies é preciso un contacto físico entre os dous ectodermos para o desenrolo da placoda, pero noutras non é así.

A vesícula óptica reacciona igualmente fronte á formación da placoda, invertindo a dirección de crecemento. A placoda comeza entón a pregarse para forma-la vesícula do cristalino. Entretanto, a vesícula óptica transformouse na cúpula ou copa óptica, que permanece unida ó encéfalo polo talo óptico. O ectodermo cutáneo que recubre todas estas estructuras formará o epitelio da córnea.

A copa óptica:

Cando comeza a formarse, a copa óptica presenta unha fenda denominada coloboma da retina, que se pechará segundo avance o desenrolo do ollo. A través desta fenda pasarán os vasos sanguíneos encargados da manutención das estructuras oculares en formación. A fenda non se pecha por completo, quedando unha pequeniña abertura pola que pasan os capilares. Esta fenda prolóngase igualmente ó longo do talo óptico.

A copa óptica está formada por un epitelio rexenerativo de dúas capas. Estas dúas capas epitelias diferencianse rapidamente. A capa interna manterá a súa capacidade proliferativa, mentres que a externa deixará practicamente de medrar. Entre estos dous epitelios fórmase durante un tempo unha estreita cavidade que non tarda en pecharse. Máis tarde, este ventrículo volve a abrirse e nas súas paredes internas formaránse os fotorreceptores. Entre as funcións do epitelio externo está a producción de melanina, o que lle confire unha cor negra. Esta capa externa constituirá o futuro epitelio pigmentario da retina.

A capa interna evoluciona coma un neuroepitelio. Primeiro pasa por unha etapa de proliferación, logo da cal comezan a diferenciarse os neuroblastos que formarán os elementos da retina neural. A proliferación do neuroepitelio ten lugar na súa cara externa, no lado do ventrículo. Os primeiros axóns medran pola superficie externa do epitelio dirixíndose ó coloboma. O talo formará finalmente o nervo óptico. As primeiras células diferenciadas do neuroepitelio formarán a capa de células ganglionares. A diferenciación de máis e máis células do neuroepitelio resultará na formación doutras dúas capas, as capas neuroblásticas interna e externa. As células da capa neuroblástica externa comezan a emitir prolongacións e finalmente transfórmanse en fotorreceptores.

Ó principio, nos extremos da copa óptica non ten lugar esta diferenciación de epitelios. Os dous epitelios orixinais comezan medrar alongando a copa óptica. No epitelio interno, na fronteira co neuroepitelio, formarase a retina ciliar, a partir da cal se orixinan as fibras que sosterán ó cristalino. As células desta retina ciliar serán tamén responsables de sintetiza-lo humos acuoso. Neste mesmo punto será onde se fixen os músculos ciliares.

Os extremos da copa óptica formarán a retina irídea. No epitelio interno desta rexión sintetízase a melanina que pigmentará o epitelio externo do iris. Deste epitelio externo emigran células cara o exterior que formarán fibras e musculatura en dispoción radial. No borde do tubo neural, ademáis de neuronas, células da glía, etc, diferenciaránse ademaís células musculares. No resto do organismo o tecido muscular formarase a partir do mesodermo, esta é a única musculatura de orixe ectodérmico.

A vesícula do cristalino:

Na vesícula do cristalino distinguimos unha cavidade interna que separa dúas capas de células. En realidade esto é un convencionalismo, ó principio polo menos, pois a capa de células é unha soa. O que nós distinguimos son as caras anterior e posterior do cristalino segundo a súa posición (a cara posterior é mira cara o nervo óptico).

As células comezan a desenrolarse rapidamente na cara posterior dividíndose e aumentando de tamaño, e a cavidade aplánase e alóngase formando unha fina fenda vertical (agora si que se pode falar de dúas capas de células). As células da capa posterior comezan a sintetizar unha proteína, a cristalina, que se acumula no citoplasma. Esta proteína será a responsable da transparencia e máis das capacidades de refracción deste tecido. Estas células da cara posterior denomínanse fibras do cristalino.

Pola súa banda, as células da capa anterior non se engrosan, e forman un epitelio máis ou menos cúbico, o epitelio do cristalino. As células deste epitelio divídense con maior rapidez nos bordes de contacto coa capa posterior, que deste xeito gaña un número maior de células que se transformarán en fibras. O cristalino segue a medrar despois do nacemento, durante a infancia. A medida que as células se van transformando en fibras deixan de medrar.

Se invertimo-la posición do cristalino comprobaremos que o epitelio do cristalino, agora na cara posterior, comeza a medrar como o faría a capa posterior orixinal para restablece-la polaridade normal. De este resultado dedúcese que o tecido neural da copa óptica inflúe moito no desenrolo do cristalino.

Outros elementos do ollo:

Na construcción do ollo interveñen tamén outros elementos. O ectodermo cutáneo do que nun principio de desprendera a vesícula cristalina formará a córnea, un epitelio que non se queratiniza nin adquire pigmentación.

A partir do mesodermo fórmanse outras estructuras, coma o endotelio da córnea, o estroma, ou a esclera. Tamén a partir do mesodermo se formarán os seis músculos responsables da movilidade ocular, así coma os músculos ciliares da acomodación do cristalino. Todos estos tecidos medran por encima da copa óptica, adosados á mesma. A forma da córnea depende da presión do líquido intraocular.

Diferenciación da cresta neural:

Como xa sabemos, a cresta neural fórmase a partir de células que emigran dende os extremos dos pregues neurais durante a formación do tubo neural. As células da cresta neural seguen máis tarde dúas rutas migratorias para formar distintos órganos. Parte das células sitúanse na cara externa dos somites, colonizando a rexión a partir da que se formará a dermis, onde darán lugar fundamentalmente a células pigmentarias (melanóforos, xantóforos, iridióforos). A outra ruta migratoria discorre entre os somites e o tubo neural, e as células que a seguen darán lugar a diversos tipos celulares:

• Algunhas células permanecen a carón do tubo neural, onde se diferenciarán nas neuronas sensitivas que constituirán os ganglios espiñais.

• Outras células sitúanse por debaixo do nivel da notocorda, onde formarán os ganglios simpáticos.

• Numerosas células da cresta neural diferenciaranse en células da glía, e sitúanse nas traxectorias que seguen os nervos entre os ganglios e as neuronas.

• As células da cresta neural participan tamén na formación das glándulas suprarrenais. En concreto o ectodermo neural formará a cortiza adrenomedular, mentres que a propia cortiza suprarrenal se formará a partir do mesodermo.

Pénsase que as células da cresta neural se ven sometidas a un gradente da proteína sonic hedgehog que varía ó longo da súa ruta migratoria. O FGF-2 tamén é crucial para a diferenciación destas células en neuronas simpáticas. Na rexión onde se formará o tecido adrenomedular o FGF-2 non se expresa, pero tense comprobado a presencia de glucocorticoides. Con todo, o mecanismo de formación da cortiza adrenomedular non está aínda moi claro.

Diferenciación antero-posterior:

Para estudia-la diferenciación das células da cresta neural téñense enpregado quimeras de polo e codorniz para segui-las súas rutas migratorias. Tamén se teñen identificado marcadores moleculares sintetizados por estas células. Outro método consiste na eliminación da cresta neural e observando as deficiencias do embrión.

Pénsase que a cresta neural ten unha organización topográfica moi complexa. As células da cresta neural non se diferencian do mesmo xeito ó longo do embrión. A médula adrenal diferénciase só a partir das células da cresta neural localizada entre os somitas 18 e 24. Entre os somitas 1 e 7 a diferenciación da cresta neural é moito máis complexa, as células teñen unha gran capacidade migratoria e forman unha gran variedade de elementos. Na rexión da farinxe asócianse ós arcos branquiais e forman vasos sanguíneos. Entre os somitas 1 e 3 as células asócianse para forma-los arcos aórticos e participan no desenrolo do corazón. Noutras rexións asócianse ó tubo dixestivo diferenciándose en neuronas entéricas e formando os ganglios mioentéricos. Na cresta neural sacra, do somita 28 en diante, asócianse ás rexións posteriores do tubo dixestivo formando tamén neuronas.

Na cresta neural craneal, onde non se forman somitas, a diferenciación das células é aínda máis complexa. As células migran e invaden distintas zonas, diferenciándose logo nunha enorme variedade de tecidos. Entre outras cousas fórmanse células pigmentarias, algúns dos ganglios craneais, a pulpa dentaria, e células da glía. Algunhas células invaden o tecido conxuntivo e adquiren unha forma estrelada, para formar logo o ectomesénquima. Este ectomesénquima formará varias elementos esqueletais da cabeza e a cara, coma a mandíbula, o martelo e mailo xunque, e os cartílagos traqueais. Algúns células tamén participarán na formación da dermis, o endotelio e mailo estroma da córnea, e parte do iris.

O “knockeo” dalgúns xenes HOX produce alteracións drásticas no desenrolo destos elementos. Téñense realizado tamén experimentos de transplante de células da cresta neural entre distintas rexións. Os resultados obtidos permiten deducir que as células da cresta neural adquiren un código de posición que as especifica moi cedo.

As rutas de migración son discontínuas, e están relacionadas co esclerotomo do mesodermo somítico. As células deste esclerotomo segregan moléculas coma o agrecano, que actúan coma sinais que inhiben a migración. As células da cresta neural posúen receptores para os sinais segregados polo esclerotomo na metade posterior dos somitas, a unión con estos receptores é o que produce a inhibición da migración, de xeito que as células da CN só atravesan as metades anteriores dos somitas.

DIFERENCIACIÓN DO ECTODERMO CUTÁNEO

O ectodermo cutáneo forma diversas estructuras entre as que por suposto se inclúe a pel. Algúns órganos e elementos fórmanse a partir de rexións engrosadas do ectodermo denominadas placodas.

As placodas:

Na cabeza fórmanse dúas placodas, no extremo anterior a placoda nasal, e a carón da boca a placoda hipofisaria. En peixes e anfibios, xunto ós ollos fórmase unha a serie dorso-lateral de placodas. Noutros vertebrados só se desenrola a primeira destas placodas, a placoda ótica. A carón das fendas branquiais fórmase a placoda epibranquial.

Agás a hipofisaria, tódalas placodas mencionadas formarán células que permanecen na superficie constituíndo un epitelio, así coma neuronas do sistema nervoso periférico. A partir das placodas epibranquiais fórmanse algúns dos ganglios craneais (trixémino, facial, glosofarínxeo, vago, etc), que como sabemos tamén reciben células procedentes da cresta neural.

A placoda nasal:

A placoda nasal invaxínase nunha pequena fenda, primeiro esbozo da fosa nasal. Nos peixes o desenrolo da placoda nasal non vai moito máis alá. Nos mamíferos, no fondo da invaxinación da placoda comeza a medrar un canaliño que finalmente se unirá á cavidade da boca. Estos canaliños son as coanas nasais. Nas paredes internas desta fosiña fórmanse neuronas fundamentalmente de dous tipos:

• Neuronas olfativas: son neuronas sensitivas, en concreto quimitácticas, de estructura bipolar. O longo axón destas neuronas conéctase ó bulbo olfatorio no telencéfalo. Os axóns de todas estas neuronas reúnense para forma-lo nervo olfativo. En moitos vertebrados as neuronas olfativas forman un órgano especializado, o órgano de Jacobson.

• Neuronas migratorias: estas neuronas sitúanse entre o epitelio da fosiña e o bulbo olfativo, e tamén colonizan algunhas rexións do telencéfalo. Nos peixes, estas neuronas asócianse en ganglios para forma-lo nervo terminal ou nervo 0, que no home dexenera máis tarde. Tamén participan na formación do nervo olfativo. Tense evidenciado a producción de GnRH nestas células.

A placoda ótica:

Na placoda ótica fórmase unha invaxinación que se pecha para dar lugar a unha vesícula ótica. Dende as paredes desta vesícula despréndense células que se diferencian en neuronas, e que formarán ganglios comunicados co cerebro polo nervo VIII. A continuación o epitelio comeza a dilatarse e a vesícula alóngase. Na parte superior fórmanse unhas proxeccións laminares, mentres que no extremo inferior comeza a medrar unha especie de apéndice.

Ó final distínguense tres rexións na vesícula ótica: unha cavidade grande, un tubo enrolado en espiral no extremo inferior, e tres prolongacións laminares no superior. Nas tres láminas superiores ábrense uns ocos, de xeito pasan a ter unha forma como de anel. Estos canais semicirculares dilátanse nos extremos nunhas ampollas. A cavidade central ou vestíbulo estrangúlase para formar dúas subcámaras: o utrículo na parte superior; e o sáculo na metade inferior. O apéndice espiralízase máis e máis segundo avanza o desenrolo para forma-lo conducto coclear.

En varias zonas, como no órgano de Corti ou nas máculas, as células diferéncianse en neuronas sensitivas mecanorreceptoras. Estos mecanorreceptores están invervados por outras neuronas formadas tamén a partir da placoda ótica. No oído fórmanse tres ganglios, un no órgano de Corti, outro no utrículo, e un terceiro no sáculo. Como resto da invaxinación primitiva que formou a vesícula queda un conducto endolinfático.

As placodas dorso-laterais:

Normalmente, nos peixes estas placodas non se aillan do exterior, non se produce ningunha invaxinación. As células destas placodas orixinan coma noutros casos ganglios, neuronas e nervos. As neuronas sensoriais destas placodas diferéncianse en mecanorreceptores semellantes ós do oído. Estas neuronas migran seguindo varias liñas ó longo do corpo para forma-los neuromastos, os órganos sensoriais da liña lateral. Pénsase que existe un mecanismo rexido por xenes homeobox que regula a diferenciación destas placodas.

Outras placodas:

Na maioría dos casos, o órgano do gusto está formado por unha serie de papilas gustativas na rexión bucal. Estas estructuras sensoriais teñen un sorprendente orixe endodérmico, e a diferenciación das súas células ocorre durante a gastrulación, antes de que teñan contacto con outras neuronas. Os botóns gustativos están invervados polo nervo facial e glosofarínxeo. As células gustativas, así coma as olfativas están sometidas a un recambio constante.

DESENROLO DA PEL

Imos trata-lo desenrolo da pel nun epígrafe aparte ó estar implicados neste proceso tanto o mesodermo coma o ectodermo cutáneo. En principio, na pel distinguimos dúas partes: a epidermis, formada a partir do ectodermo cutáneo; e a dermis, diferenciada a partir do dermotomo.

Inicialmente, a epidermis é un ectodermo epitelial sinxelo, pero segundo avance o desenrolo complicarase e desdobraráse en dúas capas: a máis externa é a peridermis, que máis tarde acabará desaparecendo; por debaixo atópase o estrato basal. O estrato basal comeza a proliferar para formar unha epidermis multiestratificada con dous estratos fundamentais: o estrato espiñoso, e o estrato córneo máis externo. Algúns estudios parecen indicar que existen unhas unidades de proliferación columnares, pero esta é unha idea moi discutida. Na pel fórmanse algunhas estructuras moi características, coma os pelos e as plumas.

Formación das plumas:

No lugar onde se vai formar unha pluma, a epidermis e maila dermis sufren algúns cambios. As células aprétanse para formar unha papila dérmica que medra cara fóra para orixina-la xema da pluma. A proliferación da epidermis ten lugar nun anel que rodea a base da xema. Máis tarde fórmase un apéndice alongado que constitúe o esbozo da pluma.

As células superficiais da epidermis formarán a vaíña da pluma, mentres que as células máis profundas formarán as variñas da pluma. Pódese observar que estas células máis profundas forman grupos separados. En concreto obsérvanse grupos de células queratinizadas (as que formarán as variñas) separadas por grupos de células sen queratinizar que dexeneran máis tarde.

Na estructura final da pluma distínguese o raquis e mailo estandarte. Á súa vez, o estandarse consta dunha quilla central a partir da cal se ramifican as barbas, ramificadas á súa vez nas barbillas. Os grupos de células non queratinizadas que impediron que se pegaran as barbas dexeneran, así coma a vaíña.

Formación dos pelos:

A primeira diferencia que se aprecia entre pelos e plumas consiste en que a xema do pelo medra cara dentro. Deste xeito fórmase un tracto epidérmico longo, no fondo do cal se atopa a papila dérmica. As células desta papila comezan a queratinizarse e a partir delas comeza a medra-lo pelo rodeado da vaíña. O pelo medra sempre pola proliferación celular no seu extremo basal, e de xeito practicamente indefinido.

Ademáis do propio pelo fórmanse outras dúas estructuras. Máis próxima ó extremo externo do tracto epidérmico fórmase unha glándula sebácea de tipo holocrino. Por debaixo desta glándula sebácea fórmase un esbozo dun segundo folículo piloso “de reposto”. Algúns pelos poden estar inervados ou presentar musculatura.

Determinación do desenrolo de pelos e plumas:

A hipótese de Turing predí a formación de estructuras periódicas (plumas ou pelos) segundo a presencia de dúas sustancias: a sustancia P, activadora de sí mesma; e a sustancia S, inhibidora da sustancia P. Téñense atopado outras sustancias que se pensa tamén poden intervir na formación dos pelos e plumas, coma por exemplo o FGF-2, o BMP-4, o BMP-2, a follistatina, a -catenina, ou a shh. Existe ademáis un código espacial para a formación dos distintos tipos de pelos e plumas segundo a rexión do corpo. Téñense realizado diversos experimentos para comprobar esto.

Combinando rexións epidérmicas e dérmicas distintas, e tamén mediante transplantes, tense comprobado que os apéndices formados pola epidermis se corresponden sempre cos da rexión dérmica subxacente. Logo é a dermis a que codifica o código espacial antes mencionado. Este mecanismo ten límites, e por exemplo, se combinamos epidermis de polo con dermis de rato formaránse plumas, pois a epidermis das aves non ten a capacidade de formar pelos. Nembargantes, poderemos observar que o tipo de pluma formado dependerá da procedencia da dermis do rato. Así, se a epidermis procede dunha pata, as plumas formadas serán as correspondentes ás as. Esto é unha proba de que este mecanismo de localización dérmica ten un certo carácter “universal” entres os distintos vertebrados.

DIFERENCIACIÓN DO MESODERMO

Como xa sabemos, o mesodermo organízase en tres rexións principais: o mesodermo segmentario dos somitas, o mesodermo intermedio, e mailo mesodermo lateral. Imos ver como se diferencian cada unha destas rexións mesodérmicas.

Diferenciación dos somitas:

Esclerotomo:

Ó principio, os somitas teñen unha estructura epitelial sinxela, coas células apretadas. As células somíticas segregan proteínas de adhesión coma a N-CAM que lles fan adquirir esta organización. Segundo avanza o desenrolo, dende o esclerotomo despréndense células que se asocian á notocorda e á médula. Outras células migran ata as extremidades. As células do esclerotomo formarán os elementos do esquelete. A shh que difunde dende a notocorda parece xogar un papel importante na diferenciación do esclerotomo.

A formación das vértebras segue un patrón segmentario desprazado respecto dos somites. A metade anterior de cada vértebra fórmase a partir da metade posterior do esclerotomo, mentres que a metade posterior da vértebra se forma a partir da metade anterior do somita. Entre cada dúas vértebras queda unha rexión de paso para os nervos

Na columna vertebral distínguense varias rexións: cervical, dorsal, lumbar, e caudal. As vértebras de cada rexión son distintas. Téñense realizado experimentos para comproba-la diferenciación no eixo antero-posterior das vértebras, e parece que os xenes HOX están implicados neste proceso.

Miotomo:

Entre o esclerotomo e o dermotomo fórmase o miotomo. As células desta rexión expresan o xen MyoD, causante da súa particular diferenciación. Nas primeiras etapas as células proliferan para dar lugar ós mioblastos. Estos mioblastos comezarán logo a expresa-las típicas proteínas musculares, ó transformarse en miocitos, e finalmente darán lugar ás fibras musculares. O patrón de segmentación do miotomo para forma-los miómeros mantén a segmentación somítica, de xeito que cada miómero actúa sobre dúas vértebras, permitindo o movemento.

Na cabeza non se forman somites, pero algúns autores pretenden recoñecer unhas estructuras semellantes denominadas somitómeros. Estos somitómeros non formar dermis, e agás algún resto de cartílago tampouco forman ósos, pero sí forman musculatura en posición adaxial.

Dermotomo:

Na cara oposta do somita diferénciae o dermotomo, que xa estudiamos no epígrafe anterior. O dermotomo tamén mantén a segmentación somítica primitiva.

Desenrolo do mesodermo intermedio:

O mesodermo intermedio só se atopa nas rexións do tronco. A partir deste mesodermo vaise a establecer un sistema de elementos excretores que se desenrolan de diante cara atrás. En vertebrados amniotas fórmanse ata tres tipos de riles: o pronefros, o mesonefros, e mailo metanefros.

O pronefros:

É o máis primitivo dos sistemas excretores dos amniotas, e tamén o máis semellante ó dos invertebrados. Basicamente organizase nunha serie de tubos abertos á cavidade celómica. Tamén se desenrolan longos tubos lonxitudinais, os tubos néfricos primarios, que desembocan na cloaca. A partir da aorta dorsal ramifícanse vasos que vascularizan as paredes do celoma para forma-los glomérulos. As sustancias que transporta o sangue poden pasar así ó líquido celomático. Os primeiros túbulos renais ou nefronas actúan logo sobre o líquido celomático.

O mesonefros:

O pronefros dexenera moi cedo sen deixar rastro, aínda que o conducto néfrico soe persistir. En rexións máis caudais, o mesodermo intermedio forma os blastemas néfricos, que establecen unha relación vascular co tubo néfrico dando lugar a novas nefronas. O mesonefros así formado desenrola unha estructura, o corpúsculo renal, na que se asenta a trama vascular do glomérulo, que así perde a conexión co celoma. O mesonefros é un ril transitorio en amniotas, mentres que en peixes e anfibios resulta ser o ril adulto. O conducto néfrico primario ponse ó servicio das gónadas nos individuos de sexo masculino, e pasa a denominarse conducto de Wolff ou espermiducto. Nas femias, o mesonefros non empregado atrófiase. En mamíferos con placentas moi efectivas o mesonefros non chega a ser completamente funcional, pero noutros mamíferos con placentas máis primitivas sí que se desenrola. Nestos casos, os residuos producidos polo mesonefros son recollidos no alantoides, que máis tarde formará a vexiga.

O metanefros:

En vertebrados amniotas fórmase un terceiro ril dun xeito algo distinto. Na rexión máis caudal do conducto néfrico fórmase unha xema uretérica a partir dunha evaxinación do conducto. Esta xema medra cara o extremo anterior do embrión. Cando a xema se asocia co blastema comeza a extenderse para forma-lo cáliz renal. O cáliz renal orixina os conductos colectores que medran e se ramifican no blastema. As células do blastema adquiren un aspecto epitelial e organízanse para forma-los conductos contorneados e mailos corpúsculos renais.

Comprobouse que se a xema non contacta co blastema non ten lugar a formación do cáliz renal nin do resto de estructuras. Pola súa banda, o blastema tampouco forma os conductos contorneados. Este é un modelo clásico para o estudio da inducción embrionaria. Só o blastema da rexión intermedia provoca a diferenciación da xema, ningunha outra rexión do mesénquima pode desempeñar esta función. No blastema exprésanse proteínas coma a wt1, así coma factores de crecemento coma o GDNF e o HGF, que afectan ó desenrolo da xema. Pola súa banda, a xema tamén expresa factores coma o FGF2 e o BMP7.

Desenrolo do mesodermo lateral:

En relación coa diferenciación das láminas laterais do mesodermo imos estudia-lo desenrolo do sistema cardiovascular, pero este é só un dos elementos que se forman a partir desta rexión mesodérmica.

Desenrolo do corazón:

O corazón fórmase a partir dos tubos cardíacos, que se desenrolan a partir da esplacnopleura nunha rexión situada por debaixo da farinxe. Ó principio o corazón é par, pois existen dous tubos cardíacos rodeados polo celoma. Co tempo, os tubos fusiónanse para formar unha cavidade única, as paredes celómicas asócianse na liña media para formar uns tabiques transitorios, o mesocardio. Finalmente o mesocardio desaparece, quedando o corazón envolto polo espacio denominado pericardio. Na cara interna das paredes celómicas diferéncianse as células que formarán o tecido muscular do corazón ou miocardio, mentres que a partir da cara externa se formará o epicardio. Pola súa banda, os tubos cardíacos darán orixe ó endocardio.

O tubo cardíaco desenrólase rapidamente, medrando máis que a cavidade pericárdica que o aloxa, de xeito que sufre unha curvatura en forma de “S”. Este é o primeiro paso para a especialización rexional que sufrirá o tubo cardíaco. En total distínguense catro rexións: a máis anterior é o tronco arterioso, comunicado coa rede vascular e que desenrolará pouca musculatura; a continuación atópase o ventrículo, ó principio único, que desenrolará unha gran musculatura; despois atopamo-lo atrio ou aurícula, tamén bastante musculada; por último distínguese o seno venoso, onde desembocan as venas.

Tabicación do ventrículo. Nos peixes, o corazón non se desenrola moito maís. A partir dos anfibios o corazón comeza a presentar unha tabicación, que só se fai completa en aves e mamíferos. Esta tabicación resultará na división do corazón en dúas metades, dereita e esquerda. Nos mamíferos, o ventrículo comeza a subdividirse a partir dun tabique que se forma no extremo maís agudo, e que vai medrando cara o tronco arterioso. Finalmente, o ventrículo queda dividido en dous ventrículos, dereito e esquerdo.

Tabicacón da aurícula. A tabicación auricular é máis complexa. Primeiro fórmase un tabique ou septo primeiro que separa a aurícula en dúas metades. A metade dereita queda comunicada co seno venoso, mentres que a esquerda queda en principio aillada da rede vascular. Máis tarde e moi próximo ó primeiro tabique, fórmase o septo segundo. Durante a etapa fetal a tabicación non é completa, e os septos funcionan a xeito de válvulas, permitindo a entrada de sangue dende a aurícula dereita á esquerda. Cando a aurícula esquerda se contrae os tabiques péganse, pechando a comunicación e facendo que o sangue circule cara as venas pulmonares en formación. Logo do nacemento, a expansión dos pulmóns fai que a presión do sangue nas aurículas se iguale, o que determina a fusión dos septos e que a tabicación se complete.

Desenrolo do sistema arterial:

En tódolos vertebrados, o tubo que sae do corazón dende o tronco arterioso ramifícase na rexión branquial, dando orixe a toda unha serie de vasos en forma de arcos, precisamente denominados arcos branquiais. En realidade estos arcos son pares de arcos simétricos, que logo se comunicarán co gran vaso dorsal e máis co gran vaso ventral. Nos peixes o arco I desaparece, e os outros mantéñense. En vertebrados terrestres o desenrolo dos carcos é maís complexo.

No home, as aortas ventrais comunicadas co tronco arterial fúndense nun único vaso. Os arcos II e V dexeneran completamente, e os outros sufren unha serie de cambios que simplificarán moito esta estructura primitiva. O arco IV dexenera só na súa metade dereita, conservando a esquerda unida ó gran vaso dorsal para forma-la aorta. A partir do arco VI fórmanse as xemas que darán lugar ás arterias pulmonares. Durante o desenrolo fetal, o arco VI permanece unido ó gran vaso dorsal polo conducto de Botal, que dexenera logo do nacemento. Finalmente, o tronco arterioso vaise a tabicar, separándose en dúas metades. Unha das metades comunicará ó arco VI co ventrículo dereito, mentres que a outra metade comunicará á aorta co ventrículo esquerdo.

Parece ser que o desenrolo e atrofia dos arcos depende do uso ou desuso dos mesmos. O sangue circula sempre e cando exista unha diferencia de presión entre os extremos dun vaso, cando non hai tal diferencia de presión o sangue non circula, polo que o vaos se fai innecesario e dexenera. Téñense realizado experimentos de clampado que confirmaron este feito.

Desenrolo do sistema venoso:

Na rexión dorsal do embrión formanse as venas cardinais anterior e posterior, que se extenden lonxitudinalmente. Destas venas sal un conducto, a vena cardinal común, que se dirixe ó seno venoso do corazón. Por outra banda, dende o saco vitelino medra outra gran vena que atravesa o esbozo do fígado e desemboca tamén no seno venoso.

A vena cardinal posterior sufrirá moitos cambios. Nunha primeira etapa fórmase unha ramificación, a vena subcardinal, que irriga os riles. Na maioría dos vertebrados a primitiva vena cardinal posterior interrómpese ó non circula-lo sangue por ela. Máis tarde, a vena subcardinal desvíase novamente e diríxese ó fígado, uníndose á vena procedente do vitelo para finalmente forma-la vena cava posterior. Por outra banda, a partir da vena cardinal anterior formarase a vena cava anterior.

DESENROLO DAS EXTREMIDADES NOS VERTEBRADOS TERRESTRES

Imos centrar o estudio do desenrolo das extremidades nos vertebrados terrestres, coma os réptiles, aves ou mamíferos. Os peixes tamén son vertebrados, por suposto, pero as aletas teñen unha estructura moi sinxela que segue un esquema de desenrolo distinto. As extremidades dos animais terrestres, así coma as dos mamíferos acuáticos, seguen un patrón de desenrolo común a partir do membro quirido. Neste esbozo da extremidade distínguense tres sectores:

• Estilopodio: cun único elemento esquelético correspondente ó húmero/fémur.

• Zeugopodio: presenta dous elementos esqueléticos correspondentes ó cúbito e mailo radio (tibia e peroné).

• Antopodio: comprende unha serie de ósos, carpos e metacarpos (tarsos e metatarsos), que formarán as falanxes.

Os membros desenrólanse por pares e nunhas zonas moi concretas. No flanco do embrión distínguese unha liña, denominada cresta de Wolff, xusto por debaixo do nivel dos somitas. A partir do ectodermo situado nesta franxa formaranse as extremidades. Este ectodermo recibe aportes de tecidos mesodérmicos dende dúas zonas: mesénquima derivado da somatopleura, e musculatura desenrolada a partir dos somitas.

Formación do membro quirido:

En primeiro lugar fórmanse un muñóns aplanados que pouco a pouco se van a organizar para forma-lo estilopodio, o zeugopodio, e o antopodio por este orden. Téñense realizado experimentos que demostraron que a determinación dos eixos tamén segue un orden, primeiro determínase o eixo antero-posterior, logo o dorso-ventral, e por último o próximo-distal.

Nun corte dun testos muñóns distínguense varias rexións. No ectodermo existe unha rexión engrosada que percorre o muñón de diante atrás, é a cresta ectodérmica apical. Por debaixo desta CEA atópase o blastema, unha capa de células mesenquimáticas que proliferan activamente. A multiplicación das células ten lugar xusto na zona de contacto coa CEA, na denominada zona de progreso. No extremo posterior do esbozo distínguese a zona de actividade polarizante, que presenta unhas propiedades moi características.

Control xénico da diferenciación das extremidades:

Nos membros anteriores comezan a expresarse moi cedo xenes coma o tbx-5. Pola súa banda, nos membros posteriores exprésase un xen homólogo, o tbx-4. Téñense realizado experimentos de transplantes no polo, combinando rexións de ectodermo e máis endodermo dos membros anteriores e posteriores, o que permitiu deducir que a diferenciación en patas ou ás depende do mesodermo.

O blastema é preciso para a formación da CEA. Comprobouse que as células do blastema sintetizan o FGF-10, que difunde cara a CEA e inflúe no desenrolo das súas células. As células da CEA comezan entón a expresa-lo FGF-8, capaz de manterse a sí mesmo. Se retiramo-la CEA dos membros quiridos dun embrión o desenrolo das extremidades detense.

Tamén se fixeron experimentos de transplante da CEA, obtendo diversos resultados. Así, se retiramo-la CEA dun membro xa desenrolado e a sustituímos por unha nova CEA xoven repetiranse algunhas estructuras do membro. Nembargantes, se implantamos unha CEA vella nun membro xoven faltarán as estructuras características da zona media do membro. Estos experimentos permiten deducir que a CEA cambia de propiedades segundo avanza o desenrolo.

Especificación do eixo antero-posterior:

Na ZAP é onde semellan localizarse as instruccións para a diferenciación do extremo posterior das extremidades. Se cortamos e pegamo-la ZAP no outro extremo do membro quirido faremos que se duplique a extremidade simétricamente en sentido antero-posterior. O xen shh, que se expresa nas células da ZAP, parece intervir neste proceso. Se inhibimo-la expresión do shh non ten lugar a especificación deste eixo no membro. Na ZAP tamén existe unha concentración maior doutras sustancias, coma o ácido retinoico, que actúan sobre a expresión dos xenes HOX, que á súa vez inflúen na expresión do shh. Así, a proteína shh difunde creando un gradente que é máximo no que será o extremo posterior da extremidade.

A medida que o membro medra a posición da ZAP cambia, aínda que sempre se mantén preto da CEA. Parece que existe un diálogo molecular entre a CEA e a ZAP. As células da CEA sintetizan factores tales coma o FGF-8 e o FGF-4, que inflúen no desenrolo da ZAP. Ó mesmo tempo, a shh sintetizada na ZAP axuda ó desenrolo da CEA.

Especificación do eixo dorso-ventral:

Na diferenciación do eixo dorso-ventral dos membros interveñen xenes expresados polas células dos ectodermos das rexións dorsal e ventral. Así, na zona dorsal exprésanse o wnt-7a e o lmx-1. No ectodermo ventral confirmouse a expresión do xen engrailed. Na CEA, que se atopa na rexión media do membro exprésanse xenes coma o rfringe. A interacción de todos estos xenes da lugar a unhas pautas de desenrolo moi armónicas.

Especificación do eixo próximo-distal:

Parece que nas extremidades se emprega un sistema de códigos de xenes HOX. Os xenes implicados neste mecanismo son a serie que vai do 9 ó 13. Téñense estudiado ampliamente os mecanismos de actuación destos xenes no hox-a e máis no hox-d. Comprobouse que na rexión proximal dos membros se expresa o xen 9, na rexión media exprésanse os xenes do 9 ó 11, e no extremo distal exprésanse tódolos xenes do 9 ó 13. Os gradentes que resultan da expresión destos xenes son moi sesgados, de xeito que as bandas de expresión dos hox-a e dos hox-d solápanse dun xeito moi particular.

DIFERENCIACIÓN DO ENDODERMO

Basicamente, nos organismos amniotas, o endodermo organízase para formar unha especie de conducto máis ou menos pechado que se extende por toda a lonxitude do embrión. A partir desta cavidade endodérmica primitiva formarase o tubo dixestivo.

Desenrolo do tubo dixestivo:

Nos extremos anterior e posterior da primitiva cavidade dixestiva atópanse as membranas oral e cloacal, que se rompen máis tarde par permitir que o endodermo e mailo ectodermo colaboren na diferenciación das distintas rexións do intestino. Como xa sabemos, o endodermo tamén intervén na formación do alantoides e mailo saco vitelino. A continuación imos a estudia-la diferenciación de cada rexión do intestino por separado.

Diferenciación do intestino anterior:

Na rexión orofarínxea atópase a membrana oral, cando esta membrana se rompe o endodermo pode asociarse co ectodermo para formar unha serie de estructuras. No punto onde se abre a boca, a partir do ectodermo fórmase unha invaxinación que medra ata contactar co diencéfalo, e que dará lugar á bolsa de Rahtke, que máis tarde formará a adenohipófise. Nas rexións periorais fórmanse uns saíntes periorais, os procesos mandibular e maxilar. Estas estructuras medran cara diante para formar respectivamente a mandíbula e maila maxila. Detrás da boca formarase a farinxe.

Durante o desenrolo embrionario dos organismos amniotas, pódense observar unhas reminiscencias propias dos peixes, os esbozos das branquias. Na farinxe dos peixes fórmase unha serie de fendas a ambos lados do tubo dixestivo que o comunican co medio externo. Os tecidos situados nos tabiques (arcos branquiais) que separan as fendas vascularízanse moito para forma-las branquias coas que o peixe respira. En reptiles e aves, algunhas fendas branquiais chegan a abrirse durante o desenrolo, mentres que nos mamíferos non pasa de formarse un esbozo destas estructuras.

No endodermo farínxeo fórmanse unhas evaxinacións, as bolsas farínxeas, que corresponden ós esbozos das fendas branquiais. En aves e mamíferos fórmanse catro pares de bolsas. Nos peixes, as bolsas medran ata fusionarse co ectodermo, dexito que se forman as fendas abertas ó exterior. En aves e mamíferos as bolsas desenrólanse para formar varias estructuras distintas:

• Bolsa I: caracterízase por presentar un sulco asociado na superficie ectodérmica externa. Esta bolsa ponse ó servicio do oído para forma-la trompa de eustaquio, mentres que o sulco externo formará o conducto auditivo externo.

• Bolsa II: o epitelio endodérmico desta bolsa é colonizado polas células sanguíneas e forma as amígdalas.

• Bolsas III e IV: o epitelio destas dúas bolsas é colonizado por linfocitos para dar lugar ó timo. Os esbozos primitivos do timo despréndense máis tarde da farinxe e migran para situarse á altura do esternón, na posición definitiva deste órgano. Nos amniotas, estas mesmas bolsas participan tamén na formación da glándula paratiroides, responsables da secreción da paratohormona que regula o metabolismo do calcio.

• Bolsa V: nos peixes existe unha quinta bolsa, a partir da cal se forman células endocrinas que se asocian ó tiroides. Estas células parafoliculares segregan calcitonina, que favorece o depósito de calcio nos ósos.

Na rexión ventral da farinxe fórmase unha glándula que primeiro será de natureza exocrina. O esbozo desta glándula xurde coma un cordón celular alongado, que máis tarde dará lugar ó tiroides, de natureza endocrina. A partir dos somitas desta rexión fórmase a lingua. Tamén no chan farinxe, no seu extremo posterior, podemos observa-la formación dun divertículo, que vai medrando e ramificándose para formar un sistema de conductos que se asocian ó mesénquima desta rexión e finalmente desenrola-lo sistema respiratorio dos vertebrados. Os experimentos realizados ó respecto parecen demostrar que as instruccións para a formación dos pulmóns están no propio endodermo.

Diferenciación do intestino medio:

Parece que a proximidade do corazón é importante para a diferenciación do endodermo postfarínxeo. Nesta rexión fórmanse dúas glándulas importantes. Unha destas glándulas fórmase pola ramificación do endodermo arredor das venas que se dirixen ós senos venosos. A partir desta xema hepática formarase o fígado. Demostrouse que o corazón segrega sustancias paracrinas involucradas na formación desta glándula. Tamén parece importante o feito de que a notocorda esté lonxe desta rexión. Outro esbozo que se forma nesta zona nace no mesmo pedúnculo a partir do que se desenrola o fígado, e da lugar á vesícula biliar. Existen aínda outros dous esbozos nas paredes dorsal e ventral do intestino. Segundo avance o desenrolo estos dous esbozos confluirán para forma-lo páncreas. Aparte destas glándulas, o resto do endodermo desta rexión formará o esófago e mailo estómago.

Diferenciación do intestino posterior:

A sección posterior do endodermo formará os intestinos propiamente ditos. Por diante do pedúnculo vitelino diferenciarase o intestino delgado, mentres que por detrás se formará o intestino groso. O endodermo alantoideo participará na formación da vexiga urinaria.

O tubo dixestivo permanece suspendido por dúas láminas formadas pola fusión das paredes celómicas. Na rexión posterior a fusión do celoma só ten lugar na cara ventral, de xeito que os intestinos colgan dunha única lámina, o mesenterio. Gracias a esta disposición, o intestino pode medrar, xirar, e pregarse practicamente sen restriccións. Noutras rexións, por exemplo a nivel do corazón, o mesenterio desaparece. O mesenterio sirve de soporte ó fígado e mailo páncreas, que están ademáis irrigados polo sistema portahepático que atravesa este mesenterio.

No extremo posterior do tubo dixestivo fórmase a cloaca ou ano. Aquí, o intestino dos mamíferos tabícase en parte para diferenciar dúas seccións, o recto e mailo seno uroxenital.

DESENROLO DOS ÓRGANOS SEXUAIS

Os órganos sexuais fórmanse a partir das células xerminais que se diferencian moi cedo no embrión, e que logo migran ás gónadas. Na rexión anterior dun embrión de polo, no límite entre as zonas pelúcida e opaca, existen unhas células que expresan unha proteína homóloga de Vasa. Estas células aproveitan a rede vascular do embrión para migrar á rexión gonadal. Nos polo vexetativo dos ovos de anfibios identificouse a rexión a partir da cal derivarán as células xerminais. Estas células migran logo á rexión gonadal a través do mesenterio. Nos mamíferos, as células xerminais diferéncanse a partir do endodermo entre o saco vitelino e o alantoides, e máis tarde migran polo mesenterio ata as gónadas.

Desenrolo das gónadas nos mamíferos:

Nunha sección transversal dun embrión poderemos observar a carón das crestas mesonéfricas outra cresta gonadal máis pequena. Esta cresta gonadal consta dunha zona epitelial, onde se localizan as células xerminais, e dun mesénquima. A rexión epitelial comeza a formar uns cordóns sexuais, comúns tanto a machos coma femias. A partir de aquí comezan a aparece-las primeiras diferencias entres os dous sexos.

Nos machos, os cordóns sexuais medran para forma-la rede testicular, que constitúe o rudimento dos túbulos seminíferos. Esta rede testicular permanecerá inactiva ata a pubertade, momento no que as células comezarán a proliferar para formar espermatozoides. Nas femias, os cordóns sexuais van a dexenerar, así coma as células xerminais asociadas ós mesmos. Máis tarde terá lugar unha segunda fase de proliferación que resultará na formación de novos cordóns, que se organizarán na cortiza ovárica e orixinarán os folículos primordiais.

A partir do mesodermo intermedio fórmanse os conductos sexuais. O conducto néfrico formado polo pronefros é aproveitado polas gónadas e transfórmase no conducto de Wolff antes de que estas se desenrolen. Na rexión do mesonefros fórmase un segundo conducto paralelo ó conducto néfrico. Este conducto paranéfrico ou conducto de Müller ábrese ó celoma no seu extremo anterior. Nos machos, a producción de testosterona e factor antimulleriano nos testículos actuará sobre estos conductos. A testosterona precísase para mante-lo conducto de Wolff. Dende ahí, algúns tubos mesonéfricos diríxense ás gónadas, para conecta-la rede testicular co conducto néfrico. O factor antimulleriano fai que o conducto de Müller dexenere. Nos ovarios das femias non se produce testosterona, de xeito que o conducto de Wolff dexenera. Tampouco existen células de Sertoli que produzan factor antimulleriano, de xeito que o conducto de Müller se mantén.

No síndrome de feminización testicular, os machos xenéticos desenrolan fenotipos femininos aparentes. Este síndrome ten lugar cando falla o mecanismo de actuación da testosterona, sexa porque esta hormona non se expresa, ou ben porque os receptores de membrana para esta sustancia non funcionan (é o máis normal). O fallo deste mecanismo hormonal fai que non se desenrolen os conductos de saída dos espermatozoides. Ó mesmo tempo, como o factor antimulleriano sí se produce tampouco se manteñen os conductos de Müller. Así, estos individuos non teñen ningún conducto sexual. A falta de testosterona afecta tamén á diferenciación dos caracteres sexuais secundarios externos, que por defecto serán os dunha femia.

Desenrolo dos órganos sexuais externos:

Os conductos de Wollf e Müller desembocan no seno uroxenital. Nun embrión humano de arredor de dous meses aprécianse tres estructuras dispostas arredor do seno uroxenital. En posición máis ventral atopamo-lo tubérculo xenital. Rodeando o seno uroxenital están os pregues xenitais, e rodeando a estos están as prominencias xenitais. A diferenciación destos elementos dependerá tamén da testosterona. A testosterona transfórmase en dihidrotestosterona nas células da prominencia. Se non hai testosterona, ou ben se os receptores das células da prominencia non funcionan, non se produce dihidrotestosterona, de xeito que a diferenciación que terá lugar será por defecto a dunha femia.

En presencia de dihidrotestosterona o tubérculo xenital desenrolarase para forma-lo glande. Os pregues fusiónanse e cubren o seno uroxenital, formando o tronco do pene. O mesénquima dos pregues desenrola dun tecido moi vascularizado, o corpo cavernoso. A partir das prominencias formaranse os sacos escrotais. Os testículos aloxaránse no escroto cando saian do abdomen, onde a temperatura é demasiado alta para o desenrolo dos gametos. Finalmente, no glande fórmase un cordón epitelial que comunica co seno uroxenital a través do tronco do pene. Nas femias, o tubérculo formará o clítoris. Os pregues e maila prominencia cambiarán pouco, formando respectivamente os labios menores e maiores.

Determinación xenética do sexo:

En 1990 descubriuse unha rexión no cromosoma Y que non se atopa nos cromosomas X. Esta é unha pequena rexión, de só 13000 pares de bases, que determina a expresión do xen SRY. A expresión do SRY induce á súa vez a expresión do SOX9, que determina a diferenciación das gónadas masculinas. Parece ser que o xen SRY compite co DAX1, que determina a diferenciación feminina das gónadas.

En mamíferos parece existir unha boa relación entre o sexo cromosómico e o fenotípico, pero noutros vertebrados, coma os réptiles, a diferenciación sexual depende da temperatura. Chegouse á conclusión de que a determinación sexual destos animais depende dun mecanismo hormonal. A testosterona é transformada en estradiol pola enzima acromatasa, a cal varía a súa actividade segundo a temperatura. A testosterona determinará individuos machos, mentres que o estradiol causará o desenrolo de femias.

En mamíferos, este mecanismo hormonal mantense para a diferenciación cerebral sexual, aínda que non depende da temperatura. Esta diferenciación cerebral ten lugar moi cedo, e comprende tanto os cambios na actividade de regulación hormonal no hipotálamo coma as diferencias de conducta entre machos e femias.

A METAMORFOSE

A METAMORFOSE DOS VERTEBRADOS

O desenrolo dos ovos dos animais soe culminar na formación dun individuo inmaduro que irá medrando para formar finalmente un adulto. Na maioría dos casos o desenrolo é directo, o individuo que sal do ovo é coma un “adulto en miniatura”. Nembargantes, existen algúns vertebrados, e por suposto moitos invertebrados, nos que o desenrolo é indirecto. Do ovo destos animais sal un individuo claramente diferenciado do adulto. Este é un fenómeno pouco común, pero pódese observar en bastantes anfibios e nalgúns peixes. Nestos casos, o paso da larva ó adulto ten lugar por medio da metamorfose.

Metamorfose nos teleósteos:

En agnatos primitivos, coma as lampreas, existen formas larvarias tan distintas dos adultos que durante moito tempo se consideraron especies distintas (á larva denominábaselle ammocoetes). A larva da lamprea é moi distinta do adulto, non ten ollos, a rexión oral é moi sinxela, o cerebro está no extremo anterior do corpo, viven enterradas e son microfáxicas. A metamorfose da lamprea é certamente espectacular.

Os salmóns tamén sufren metamorfoses leves, en concreto dúas: unha cando saen dos ríos onde nacen ó mar; e a segunda cando volven dende o mar ós ríos para reproducirse. Os cambios que afectan ós salmóns son relativamente leves: cambios na pigmentación, adaptación ós distintos medios, nutrición. As larvas de salmón nacen xa cunha morfoloxía de teleósteo típica, e cando saen ó mar forman un adulto xoven chamado esguín. O esguín formará o adulto cando volva ó río para reproducirse.

O ciclo reproductivo das anguías foi un misterio durante moito tempo. As anguías poñen os ovos no Mar dos Sargazos. As larvas que saen destos ovos son moi distintas dos adultos, e coma no caso das lampreas, durante moito tempo pensouse que era unha especie distinta, á que denominaron leptocephalus. Cando as larvas se aproximan á costa comezan a cambiar e transfórmanse nas angulas. Estos individuos suben polos ríos, onde viven e medran durante anos. Finalmente, as anguías volven ó mar, onde se reproducen e logo morren.

Os peixes planos sufren uns cambios bastante particulares. As larvas destos teleósteos nacen completamente normais, con simetría bilateral. Chegado un momento comezan a cambiar, e pola torsión dalgunhas estructuras cefálicas a súa simetría cambia completamente.

Metamorfose nos anfibios:

Hai dous grupos de anfibios nos que se observan procesos de metamorfose, os anuros e mailos urodelos. A larva dos anuros é o cágado, moi distinto do individuo adulto, sen patas, con branquias e herbíboro. A metamorfose do cágado é bastante complexa e realízanse moitos e profundos cambios. Nos anuros en cambio, as larvas son máis semellantes ós adultos, e a metamorfose é máis sinxela. Nalgúns anuros téñense observado fenómenos de neotenia, esto é, a maduración sexual de individuos que aínda reteñen caracteres larvarios.

Determinación da metamorfose:

Estudiando a metamorfose dos anuros identificouse un axente que é o principal inductor deste proceso, a hormona T3 (a T4 tamén actúa na metamorfose, pero é menos importante). Pódese inducir-la metamorfose dos cágados só con incorporar esta sustancia no alimento, ou mesmo na auga do medio no que viven. A T3 sintetízase no tiroides baixo a regulación do hipotálamo e maila hipófise. Na adenohipófise segrégase a TSH, mentres que na neurohipófise podemos atopa-la TSH-RF ou TRH. A cantidade de T3 que se expresa aumenta exponencialmente segundo a larva vai medrando, durante a etapa denominada premetamorfose, e é máxima no clímax metamórfico, para finalmente descender abruptamente ó remata-la metamorfose.

Os cambios inducidos por esta hormona no cágado son moitos e moi importantes. Modifícase o tubo dixestivo, as bolsas aórticas transfórmanse en arcos aórticos, os fotorreceptores dos ollos complícanse, etc. Algúns tecidos da larva responden á presencia da T3 con procesos de autólise, tal é o caso da cola.

Conclusións:

O estudio de todos estos fenómenos pode facernos pensar que o estado larvario é un remanente dunha antiga etapa evolutiva dun animal. Nembargantes, moitos autores pensan que o desenrolo das larvas é só unha estratexia adpatativa para facilita-la reproducción dun individuo. Tense comprobado que os grupos de insectos máis primitivos seguen patróns de desenrolo directos, mentres que grupos máis modernos recorren case sempre ó desenrolo indirecto con metamorfose. Con todo, casos coma o da lamprea, un animal primitivo cun complexo ciclo vital, complican un pouco o estudio destos fenómenos.