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Miércoles, 01 de octubre de 2003 Embriología – la ciencia que estudia el desarrollo de los animales domésticos. Dos tipos de desarrollo: Desarrollo embrionario (ontogénico) – los diferentes procesos que sufre un individuo hasta completar su desarrollo (fase adulto). Desarrollo filogénico (evolución) – el desarrollo de los especies. Ley de Muller-Heckel – durante la ontogenia se reproduce la evolución – la filogenia. Historia de la embriología La embriología se definía como ciencia descriptiva hasta aproximadamente el siglo XVII, y desde entonces se define como ciencia experimental. Preformacionistas – el óvulo fecundado contiene ya todas las propiedades de un individuo, y el útero solo provee las condiciones para el desarrollo del embrión. Epigemistas – creían que en el óvulo/espermatozoide hay ‘un individuo pequeñito’ que desarrollo en el útero. Dividían en los animaculistas, que creían que en espermatozoide se concentran los caracteres, y a ovistas, que creían que los caracteres se localizan en el óvulo. Más fuerte No definitiva La más fuerte de todas Apéndice – la diferencia entre hecho y evidencia Un hecho es la situación visible, como un crimen. Una evidencia es cualquier tipo de información que lidera a la causa del hecho. Evidencia correlativa: Sobre la membrana coriolantoidea (MCA) hay vasos sanguíneos. Estos vasos no llegan a todo la superficie y hay células en la membrana que no reciben bastante nutrientes. Las células, que están en stress, emiten una proteína que se llama VEGF (Vascular Endotelial Growth Factor). Se ve, en el mismo tiempo que se emite el VEGF, que crecen los vasos sanguíneos hacia el área de las células emisoras. Evidencia correlativa – la proteína VEGF causa el crecimiento de los vasos sanguíneos. Evidencia de pérdida de función: Para obtener este tipo de evidencia, su usan anticuerpos específicos a la proteína que se quiere examinar. Dichos anticuerpos desactivan la proteína, y así se ve que acción se para a causa de la desactivación de la proteína. En dicha membrana, se han añadido anticuerpos a la proteína VEGF, y se observan las consecuencias. A consecuencia de la adición de anticuerpos, para el crecimiento de los vasos sanguíneos. Evidencia de pérdida de función – al añadir el anticuerpo especifico a VEGF para el crecimiento de los vasos sanguíneos. Evidencia de ganancia de función: Para obtener este tipo de evidencia, se añade el código genético que codifica la proteína VEGF al ADENOVIRUS. Luego, se hace infectar una membrana coriolantoidea que ya no crece vasos sanguíneos con el adenovirus. El adenovirus introduce el gen que codifica el VEGF a las células de la membrana y se observa crecimiento muy intenso y rápido de los vasos sanguíneos. Evidencia de ganancia de función, al añadir el código genético para la proteína se observa su función. 1 Periodo germinal Fecundación Cigoto Blástula Gástrula Mórula Periodo Embrional Periodo fetal Embrión Feto Lunes, 06 de octubre de 2003 Células Germinales Primordiales (CGPs) CGPs son las células antecesoras de los gametos. Las CGPs aparecen por primera vez en diferentes lugares en aves y en mamíferos. Aves: las células aparecen por primera vez en la Gastrula. Estas células contienen vitelo (tipo de nutriente) y lípidos. El marcaje para este tipo de células es PAS – periodic acid shift. Mamíferos: aparece por primera vez en el embrión, en la vesícula vitelina. Las CGPs se identifican con la prueba de la enzima fosfatasa alcalina. 2 Croissant germinal Las CGPs tienen que migrar para colonizar las gónadas. Este mecanismo es uno de los mecanismos más complejos del desarrollo embrionario. El movimiento de las CGPs es ameboideo (como una ameba). Para moverse las CGPs necesitan engancharse a estructura sólida cercana. Fibronectina – proteína entre las células. Las CGPs se unen a las fibras de fibronectina con receptores específicos en sus membranas celulares (integrinas). En estas proteínas se anclan para producir el movimiento ameboideo. Las células en el lugar de las gónadas emiten una proteína – TGF-β1 (Transforming Growth Factor). Las CGPs se dirigen hacia el gradiente del TGF y así encuentran su destino. Este tipo de moléculas que ayuda a células dirigirse hacia su destino se llaman morfogenos (literalmente: moléculas que producen formas). En animales que tengan problemas genéticas en los segmentos codificados para la fibronectina, la integrina o el CGP, aparecen problemas de esterilidad. Esquemas embriológicos En esquemas embriológicos se usan tres colores: Amarillo – ectodermo Rojo – mesodermo Verde – endodermo 1 3 5 7 Tubo neural 2 Sonitos Porciones intermedios 4 Notocorda Somatopleura 6 Esplanctopleura Intestino primitivo 3 Miércoles, 08 de octubre de 2003 Migración de los CGPs en las aves Las CGPs en las aves migran por vía sanguínea para colonizar las gónadas. Salen de los vasos sanguíneos por diapédesis. Diapédesis: mecanismo general para salir de los vasos sanguíneos. Usado por los macrófagos y las CGPs Embrión Adulto Flujo laminar Flujo turbulento El flujo laminar en el embrión hace la migración a través del vaso sanguíneo muy difícil. Hay una hipótesis que dice que quizás después de la división de la arteria en vasos más pequeños el flujo cambia y hay flujo turbulento. Hasta hoy no se sabe como llegan las CGPs de las aves a las gónadas. ¿Qué causa que la célula sea CGP? Morula ASCARIS (gusano redondo) En las áscaris, en el estado de mórula, hay células que contienen plasma germina. La plasma germinal marca que aquellas células darán lugar a las CGPs. En las aves y los mamíferos no hay plasma germinal. Plasma germinal Factor de trascripción OCT-4 Este factor de trascripción aparece en las CGPs, pero también aparece en todas las células totipotentes (células madres). (Factor de trascripción es una proteína que se une al enhancer y al promotor para estimularlos y provocar la trascripción de alguna proteína) CGPs ectopicas (ectopico/a – fuera del lugar) CGP que no está en el lugar que le corresponde (=gónadas). Las CGPs ectopicas normalmente mueren. Si se extraen CGPs de la sangre y se ponen en un cultivo que contiene FGF (Fibroblastic Growth Factor) la mayoría de las células mueren, pero algunas empiezan a multiplicarse formando un tumor (teratocarcinoma) que contiene todo tipo de tejido (cartílago, pelo, eritrocitos, etc.). Si la teratocarcinoma no para de crecer, causará problemas al animal. Si para de crecer, quedará dentro del animal pero no causará problemas al animal. 4 Mecanismos moleculares de la migración de la célula. Quimiotaxis – sustancia química soluble Haptotaxis – sustancia química insoluble que está ligada a la sustancia intracelular. Viernes, 10 de octubre de 2003 Galvanotaxis – la causa de locomoción de células es la presencia de iones cargados. Las células, de origen mesodérmico en particular, se mueven hacia zonas cargadas negativamente. Ej.: si en un embrión de pollo la cola está expuesta a carga negativa, esta carga causa movimiento de las células de origen mesodérmico, y aparece deformación de la cola. Inhibición por contacto – mecanismo que a ayuda a la célula a llegar a su destino. Al tocar una célula en su camino, la célula cambia su dirección, y luego se dirige hacia su destino de nuevo. Lamelopodio – la parte de la célula que se localiza en la parte delantero de la célula en su movimiento, tiene forma de lámina. Filopodio – la parte de la célula que se localiza en la parte de atrás cuando la célula está moviéndose, tiene forma de filamento. Reconocimiento especifico – mecanismo general de precognición celular, mediante receptores específicos. Ej.: cuando se están formando los miembros (toráxico y pelviano), hay migración de neuronas desde el tubo neural hacia los miembros. En los miembros, hay zonas que determinan a donde vayan las neuronas. En estas zonas hay células que contienen receptores EphA7 que son específicos para las efrinas sobre la membrana celular de las neuronas. Desarrollo de las gónadas Cresta genital colonizada por CGPs Cordones sexuales primarios – periodo en el cual no se puede distinguir entre gónadas masculinas y femeninas ♂ Túbulos seminíferos – cuando aparecen los túbulos seminíferos envueltos en la albugínea ya se puede decir que la gónada es masculina. (Albu = blanco) ♀ Los túbulos se fragmentan, y aparece una nueva generación de cordones sexuales, que so los cordones sexuales secundarios. Determinación sexual ♂ - XY ♀ - XX ♂ - espermatozoides Sexo de los gametos ♀ - óvulos ♂ - testículos Sexo gonadal ♀ - ovarios Sexo cromosómico 5 Determinación sexual de los gametos CGPXY cresta de las gónadas XX La CGPXY forma parte del óvulo El sexo de los gametos de la célula está determinado por el ambiento que le rodea. CGPXX cresta de las gónadas XY La CGPXX muere ¿El sexo de las gónadas depende de las CGPs? Experimento: Exponer el croissant germinal de una Gastrula de ave a rayas X. la radiación mata a las células. El experimento produce individuos que dependen de su sexo cromosomal: ♂ - testículos ♀ - ovarios Conclusión: la determinación de sexo gonadal no depende de las CGPs. Experimento: Ratones isogénicos (tienen contenido genético idéntico, producidos pos múltiplos cruzamientos entre la misma línea familiar) – transplante de tejidos. ♀♀ No se produce rechazo ♂♂ ♀♂ ♂♀ Se produce rechazo HY – Antígeno Histocompatibilidad Y Al aplicar anticuerpos HY a crestas genitales de machos, estas crestas desarrollan en óvulos. Ejemplo de patología HY: En perros de raza Cocker-Spaniel las hembras a veces tienen HY tienen testículos no activos (estériles) y demuestran morfología distinta (clítoris grande etc.). Si no hay estimulaciones durante el desarrollo embrionario (en forma, por ejemplo, de exposición a sustancias…) todos los embriones desarrollan a hembras. Lunes, 13 de octubre de 2003 6 Espermatozoide Acrosoma derive del aparato de golgi. Dentro hay enzimas como la hialuronidasa, que son las enzimas que permiten la fecundación Cuello (no existe en todos las especies) Vaina mitocondrial provee la energía necesaria para el espermatozoide. Manguitos dan rigidez al espermatozoide. Anillo de Jensen no aparece en todas las especie. Derive de la plasma germinal. Núcleo contiene la información genética (n cromosomas) empaquetada (las histonas los compactan) Centríolos uno proximal, el otro distal. El centríolo distal es paralelo a la cola del espermatozoide. Dentro de la cola hay flagelos, que son la prolongación del centríolo distal. interna externa Sección del flagelo Dineina La dineina se une al ATP y es la que produce e movimiento del flagelo el movimiento de los espermatozoides. No existe polimerización o depolimerización de la tubulina cuando el espermatozoide se mueva. Cuando las dineinas no se forman de forma adecuada aparece el síndrome (conjunto de síntomas) de Kartagener todos los flagelos y cilios que contienen dineina no mueven. (También no funcionan los cilios en las traqueas.) Cuando los espermatozoides están expulsados están rodeados por el líquido seminal (producido por la próstata, las vesículas seminales y las glándulas bulboretales). Espermatozoides + liquido seminal = semen. 7 La concentración de los espermatozoides en el semen es muy importante y varia según la especie. Cerdo – 250,000 por mm3, 200ml Caballo – 200,000 por mm3, 8 ml Torro – 1,400,000 por mm3 7 ml Perro – 3,000,000 por mm3, 4 ml Gallo – 3,500,000 por mm3, 1 ml La capacidad de fecundación del semen es alrededor 10%. Hay varias cusas para la pérdida de capacidad de fecundación: Deformación: o Macrocéfalos o Microcéfalos o Bicéfalos o Bicaudados o Inmaduros Movimiento insuficiente. Los espermatozoides han de sufrir capacitación para ser capaces de fecundar el óvulo. La capacitación consta dos fases: 1 – en el epidídimo el ser eyaculados del testículo. 2 – en el aparato genital de la hembra. El tiempo que el espermatozoide puede pasar en el aparato genital varía según la especie. Barrera hematotesticula Las células de sertoli están unidos muy fuertemente una al otra (conulas ocludens) impidiendo que los espermatozoides se pongan en contacto con el sistema inmunitaria del individuo ya que la membrana del espermatozoide contiene proteínas distintas de las de las membranas de las células somáticas. Si los espermatozoides se ponen en contacto con el sistema inmunitario, se producen anticuerpos contra los espermatozoides y aparece inflamación en el testículo (orquitis). Como consecuencia el individuo puede quedar estéril. Miércoles, 15 de octubre de 2003 Ovocito Ovogénesis – la formación de un gameto femenino(n) a partir de una CGP (2n). El gameto femenino no se denomina óvulo sino que ovocito. En la mayoría de las especies, la hembra produce ovocito de II orden (excepto la perra y la zorra, que producen ovocito de I orden – menos maduro). El ovocito termina el proceso 8 de la meiosis en el momento de la fecundación, por tanto, el ovocito no tiene existencia propia. Epitelio del ovario capa de células. Antro folicular cavidad llena de líquido rico en hormonas femeninos, sobre todo estrógenos. El líquido se denomina líquido folicular. Cumulus oophorus la cavidad dentro de la cual se encuentra el ovocito. Membrana pelúcida rodea el ovocito Corona radial compuesta de células folicular que producen el liquido folicular. Granulosa células foliculares que rodean el antro folicular. Teca intermedia/vascular está compuesto de vasos sanguíneos y por tanto se denomina también ‘vascular’ Teca externa capa fibrosa (compuesta por colágeno) que rodea la teca interna. La ovocitación se produce en la yegua cuando el folículo es de tamaño de 30-35mm. Si no se produce ovocitación, el folículo sigue crecer y puede llegar a 7 cm. de tamaño. Esta patología se denomina folículo persistente, y contiene los siguientes: No se produce fecundación Los estrógenos pasan a la circulación sanguínea general y causa cambios en el comportamiento sexual. ¿Cómo se trata? Palpación rectal – palpar el folículo persistente y aplicar presión sobre él, hasta que se revente (reventar – )להתפקעproduciendo ovocitación artificial. Sin embargo, como el ovocito ya es muerto, no se producirá fecundación. Tratamiento de prostaglandinas que disminuyen el tamaño del folículo. Viernes, 17 de octubre de 2003 Ovocitación El folículo maduro se rompe – el antro folicular y emite el líquido folicular y el ovocito hacia el espacio intracelular. El ovocito está cogido por las trompas oviductos. La trompa oviducto se mueve sobre la superficie del ovario buscando el folículo maduro para recoger el ovocito en el momento de la ovocitación. Después de la rotura del folículo la sangre que se emite de los vaso sanguíneos en la teca interna coagula y se forma el corpus rubrus (cuerpo rojo). Las células de la teca externa (células luteínicas – contienen gran cantidad de lípidos – hormonas femeninas – progesterona) migran hacia el medio del corpus rumbrus y forman el corpus luteum – cuerpo amarillo. 9 La progesterona es la hormona que permite y favorece la gestación modifica las paredes del útero para que en un caso de fecundación el útero esté preparado para que el cigoto se implante en la pared del útero. Si no hay fecundación el cuerpo lúteo desaparece y se produce cicatrización fibrosa de color blanquecino que se llama corpus albicans (cuerpo blanco). Si hay fecundación el cuerpo lúteo permanece hasta que termine la gestación y luego desaparece formando el corpus albicans. Cuerpo lúteo persistente – produce efecto hormonal que simula la gestación no se produce ovocitación. Vitelo Sustancia de reserva que produce el hígado de la madre y que es acumulado en el ovocito. Vitelo en las aves: 16 % proteínas 32 % lípidos (fosfolípidos) 1 % hidratos de carbono 48 % agua Clasificación de los ovocitos según la cantidad de vitelo: Macrolecíticos – gran cantidad de vitelo (aves, reptiles, insectos). Mesolecíticos – cantidad mediana de vitelo (anfibios – anuros (sin cola) y urodelos (con cola)). Oligolecíticos – poca cantidad de vitelo (equinodermos (estrella de mar)) Alecíticos – no hay vitelo (mamíferos) Clasificación de los ovocitos según la distribución del vitelo: Isolecíticos – aquellos en los cuales el vitelo se distribuye en forma homogénea. (oligolecíticos y mesolecíticos) Anisolecíticios – aquellos en los cuales el vitelo se distribuye en forma no homogénea. (macrolecíticos) o Telolecíticos – el vitelo se concentra en un polo del ovocito, que se llama el polo vegetal, y el núcleo se encuentra en el otro polo, que es el polo animal. En el polo animal se produce el desarrollo. (aves) o Centrolecíticos – el núcleo se encuentra en el centro rodeado de citoplasma libre de vitelo, que está rodeada de vitelo. (insectos) Huevo cleidotico (= cerrado) 1º concepto o No fecundado ovocito de II orden o Fecundado germen, embrión o feto 2º concepto o Animales ovíparos desarrollo dentro de un huevo o Animales vivíparos desarrollo dentro de la madre 10 o Animales ovivíparos desarrollo dentro de un huevo dentro de la madre o El desarrollo embrionario siempre se produce en medio acuosos. 3º concepto El huevo permitió por primera vez la reproducción lejos de medios acuosos – contiene todo lo necesario para el desarrollo embrionario dentro de la cáscara (agua, nutrientes). El huevo tiene dos polos y forma elíptica. Esa forma de especie. Polo obtuso – el polo mas achatado )(רחב Polo agudo – el polo mas afilado ((צר Este aspecto tiene una razón – el huevo va girando hacia la cloaca y por tanto tiene un polo mas afilado para facilitar ese movimiento. la Vitelo blanco – latebra mas cantidad de proteínas. Vitelo amarillo – β-caroteno mas cantidad de lípidos. El color de la yema que varia entre blanco y amarillo no tiene factor nutritivo. Lunes, 20 de octubre de 2003 Membrana vitelina – membrana fibrosa que está formada por dos componentes, que se producen en diferentes partes del aparato genital de la gallina: o El primero se forma en el ovario y es permeable a espermatozoides. o El segundo se forma en la parte denominada infundíbulo. Se produce durante una hora, y después de su formación ya no se puede producir fecundación. Albumen – contiene albúmina, lisozima (enzima que ataca bacteria) avidita (molécula que tiene avidez inmensa a la biotina (vitamina de grupo B). está utilizada muy frecuentemente en técnicas de imunohistoquimica). El albumen se produce en el magno, la parte a continuación del infundíbulo. En el magno el ovocito/cigoto se rodea de albumen. El ovocito/cigoto baja en el magno girando. Hay dos tipos de albumen: o Albumen denso o Albumen claro Chalazas – condensaciones de una proteína, mucina, que se produce por el giro en el tracto genital. Membranas testáceas – dos membranas fibrosas, formadas por queratina, una interna y la otra externa. Las membranas testáceas se forman en la parte denominada istmo, en el cual pasa 1 hora. Las dos membranas están pegadas una a la otra excepto en el polo obtuso en el cual se forma una cavidad llena de aire denominada cámara de aire. La cámara de aire uno de os índices de frescura del huevo. Huevo más viejo cámara de tamaño mayor. o Experimento I Grupo I – cámara de aire llena de metano Grupo II – grupo de control. 11 12 Después de 21 días no se ven más deformaciones en el grupo I del experimento. Conclusión – el aire en la cámara de aire no está utilizado por el embrión. o Experimento II Grupo I – cámara de aire llena de cera Grupo II – grupo de control Después de 21 días se ven más deformaciones en el grupo I que en el grupo II. Conclusión – la cámara de aire funciona como control de presión interna del huevo cleidotico. La cámara de aire también sirve para la primera respiración del feto cuando rompe la casca. Cáscara – construida de carbonato de calcio y proteínas. En la casca hay poros a través de los cuales se produce la respiración. Estos poros están cubiertos en proteínas que permiten la entrada de aire e impiden la de bacteria. Cutícula – la capa mas externa del huevo cleidotico. La cutícula está formada por hidratos de carbono de cadena larga, que da al huevo impermeabilidad. La cutícula se produce en la última parte del aparato genital que se llama el útero. La cutícula es la que Poro tiña el huevo. El color del huevo no influye al valor nutritivo del huevo. Miércoles, 22 de octubre de 2003 Fecundación – la fusion del espermatozoide con el ovocito. Consecuencia de la fecundación – el comienzo del desarrollo. La fecundación consta de la recuperación del numero de cromosomas (n + n = 2n). Caballo 2n = 64 cruzamiento mula con 63 cromosomas Burro 2n = 62 La mula es un híbrido que no tiene el número normal de cromosomas, por tanto es estéril y no tiene descendencia. En la fecundación se determine el sexo cromosómico: Sexo Mamíferos Aves ♀ XX ZW ♂ XY ZZ La fecundación se produce en el oviducto. ¿Qué mecanismos determinen que el espermatozoide llegue al ovocito? Inseminación – la liberación del semen por el pene. o Bovino – inseminación vaginal (en inseminación artificial uterina). o Equino, suido, carnívoro – inseminación uterina. La inseminación uterina más eficaz que la inseminación vaginal. Movimientos peristálticos del útero – producen movimiento del contenido del útero – movimiento del semen hacia el oviducto. Prostaglandina – el líquido seminal contiene una hormona, prostaglandina, que provoca la contracción del útero. Quimiotaxis (Equinodermos) – el ovocito libera una proteína, resact, que atrae los espermatozoides hacia el. Se supone que los mamíferos también podrían tener algún mecanismo similar. Presión negativa en el útero bombea el semen hacia los oviductos (se observa en las hembras de los burros). Oviducto (oviduct) Cuernos del útero (uterine horns) Útero (uterine body) Cuello del útero (cervix) Vagina Vulva 13 Capacitación de los espermatozoides. Para que se produzca la fecundación el espermatozoide tiene que pasar capacitación que consta de dos fases, una en el tracto genital masculino y la otra en el tracto genital femé menino. Capacitación en el tracto genital femenino. Se elimina colesterol de la membrana plasmática del espermatozoide la membrana se reblandece se puede fusionar con el ovocito Activación acrosómica – las enzimas dentro de la acrosoma son muy fuertes pero inactivadas. Se activan cuando se produce la capacitación del espermatozoide. El moco que se encuentra en el tracto genital es muy denso y por tanto los movimientos de los espermatozoides son muy violentes. El líquido seminal contiene enzima que también se encuentra en la acrosoma, hialuronidasa, que separa la corona radial del ovocito, para que el espermatozoide pueda ponerse en contacto con la membrana pelúcida del ovocito. El espermatozoide se une a la proteína ZP3 que se encuentra en la membrana pelúcida, para la cual tiene receptores específicos, SP6. Las proteínas de la membrana son específicas a cada especie y sirven de identificación de la especie. El espermatozoide no se puede enganchar a la membrana pelúcida del ovocito de una especie distinta de la suya. Lunes, 27 de octubre de 2003 El reconocimiento entre espermatozoide y ovocito permite la creación de de contraceptivos masculinos basados en la inhibición del reconocimiento espermatozoide-ovocito. Un ejemplo para este tipo de contraceptivo es el PH20, que es un anticuerpo contra las proteínas receptoras para aquel reconocimiento, que produce un efecto de pérdida de la habilidad fecundante en los espermatozoides. Después de un periodo de tiempo sin exposición al anticuerpo la habilidad fecundante vuelve a los espermatozoides. Filamento acromático – tubo que conecta el interior del espermatozoide con el interior del ovocito. A través de este tubo penetrarán el pronúcleo del espermatozoide y el centríolo proximal al ovocito. La entrada del pronúcleo y del centríolo es imprescindible para producir la fecundación, pero hay especies en las cuales penetran más partes del espermatozoide al ovocito, como en las aves, en las cuales penetran el espermatozoide entero, cola incluida. En las proximidades del ovocito hay numerosos espermatozoides (no muchos). Cuando mas de un espermatozoide penetra al ovocito se produce poliespermia, que es anormal en mamíferos pero normal en aves (a veces penetran hasta 100 espermatozoides al ovocito). Para evitar la poliespermia hay un mecanismo denominado reacción cortical. La reacción cortical consta de dos fases: Reacción rápida (unas 8 minutos de duración). Consta de dos pasos: o Se liberan H+ que provocan cambio de polaridad del ovocito de -70mV a +8mV. Los espermatozoides a los alrededores del ovocito fecundante no han cambiado su polaridad, por tanto se produce repulsión de los espermatozoides en los alrededores. 14 o Para compensar los cambios de polaridad del ovocito fecundado entran iones Na+ La reacción lenta solo puede repulsar a los espermatozoides durante un periodo corto ya que la célula tiene que mantener su homeostasis y no puede quedar cargado positivamente. Reacción lenta – el proceso que impide permanentemente la poliespermia. En la corteza del ovocito hay vesículas llenas de proteínas electro densas, denominadas gránulos corticales. La reacción lenta provoca la exostosis de los gránulos corticales, una liberación que produce una capa entre la membrana pelúcida y la membrana plasmática denominada membrana de fecundación. En el momento que el espermatozoide ha entrado al ovocito se produce la activación metabólica del ovocito, que hasta entonces está en estado inactivado (como hibernación) – todo su calcio Ca2+ está ligado a proteínas y no es accesible, por tanto funcionan solo los procesos metabólicos básicos. Los iones de calcio se activan liberándose de las proteínas a las cuales estaban ligados y provocan las consecuencias siguientes: Activación de gránulos corticales H – basificación o polimerización de la tubulina (imprescindible para la división celular) o activación del mRNA (activación de la síntesis proteica) Eucorina – proteína que emite fluorescencia en contacto con Ca2+ libre (no ligado a proteínas). La última fase de la fecundación es la anfimixis que es la fusion del pronúcleo femenino con el pronúcleo masculino formando el núcleo. La fusion es el comienzo de la primera división mitótica. Equivalencia de los pronúcleos Hay casos en los cuales los dos pronúcleos son iguales, y casos en los cuales no lo son. Pronúcleos iguales – en insectos, la anfimixis no es necesaria para producir el desarrollo, ya que existe partenogénesis ( – )רביית בתוליםun ovocito desarrolla y da lugar a un individuo completo. Pronúcleos no iguales – en mamíferos no hay patogénesis, como mostró Pinkus en un experimento (pinchar un ovocito de coneja con una aguja mojada en su sangre. Se produce desarrollo en nivel germinal, pero no desarrolla a un individuo completo). El pronúcleo femenino y el pronúcleo masculino no son iguales ya que durante el desarrollo ciertos genes expresan solo la copia paternal o la copia maternal, por tanto la importancia de la fusion correcta de los dos pronúcleos es muy grande. Molas (hidatidiforme) – se producen cuando un espermatozoide fecunda un ovocito que no tiene pronúcleo. Solo tienen los cromosomas paternales no se produce desarrollo completo. El pronúcleo femenino siempre está pegado al corpúsculo polar. 15 Miércoles, 29 de octubre de 2003 Periodo germinal La segmentación y blastulación son las dos primeras fases del desarrollo germinal. Las células se dividen mediante mitosis normal. Durante la segmentación y blastulación se vuelve a recuperar la relación citoplasmática nuclear normal. No todos los cigotos van a segmentarse en el mismo modo. Holoblásticos – cuyo citoplasma divide completamente (alecíticos). Meroblásticos – aquellos cigotos en los cuales el citoplasma no segmenta completamente (macrolecíticos). La segmentación y blastulación son muy diferentes en aves y mamíferos a causa de la diferencia en la cantidad del citoplasma que se divide. Segmentación y blastulación Segmentación y blastulación en mamíferos Segmentación Hasta el estado de ocho células la división se produce de forma sincronizada. A partir de la primera división las células hijas se denominan blastómeras. Compactación – el proceso mediante el cual las células se ponen en contacto para tener comunicación entre si. La segmentación sigue hasta llegar a un germen formado por multitud de blastómeras (Nº de blastómeras depende de la especie) y da lugar a la mórula. La formación de la mórula coincide con la terminación de la segmentación. Compactación Para que produzca la compactación aparecen proteínas CAM (Cell Adhesion Proteins), de las cuales nos interesa la E-CAM, E representa ‘epitelio’. La proteína E-CAM también se denomina ovomorulina, y aparece por primera vez en el estado de dos células, dispuesto sobre la superficie de las blastómeras. En el estado de ocho células la ovomorulina se acumula en las zonas de contacto entre las células. La ovomorulina puede producir la compactación pero no puede mantenerla. Para el mantenimiento de la compactación se producen uniones intercelulares. Las uniones intercelulares se producen en dos fases: primeramente aparecen microvilli, que son estructuras de membrana sostenidos por fibrillas de actina, cuya función es aumentar la superficie celular. Se produce contacto entre los microvilli de las dos células vecinas, y en las zonas de contacto aparecen uniones intercelulares (hay dos tipos, gap y tight). Después que se ha producido la unión intercelular las fibras de actina desaparecen y se produce la compactación final – dos laminas de membrana unidas y comunicadas entre si. Blastulación En el segmento de la mórula se ven dos tipos de células, que tienen morfología igual pero funcionamiento bioquímico distinto. Se puede distinguir entre células con gran cantidad de mRNA y fosfatasa alcalina, frente células que tienen concentración menor de aquellas sustancias. Las células con la gran concentración forman el nudo embrionario, mientras que las células con menor concentración se denominan trofoblástos, que darán lugar a la placenta. 16 ¿Cómo se produce la blastulación? Células en el interior de la mórula liberan iones de sodio Na+ al interior de la mórula. Como consecuencia, penetra agua al centro de la mórula por osmosis. La penetración de agua da lugar al una cavidad llena de agua denominada blastocele. Las células trofoblásticas van a forman una capa debajo del nudo embrionario denominado hipoblasto, que no formará parte del embrión. El nudo embrionario se localiza en la zona denominada epiblasto, que dará lugar al embrión. El resto de las células darán lugar a la placenta. El germen llega al útero en el estado de blástula, y allí se produce la eclosión. La eclosión en los mamíferos consta de la rotura de la membrana pelúcida. ¿Por qué mecanismos se rompe la membrana pelúcida? Los trofoblástos emiten iones de sodio al interior de la blástula, y se produce presión sobre la membrana pelúcida. Todo el tiempo las células siguen dividiéndose y el tamaño de la blástula aumenta – aumenta la presión sobre la membrana pelúcida. Se libera una enzima denominada esprisina que rompe la membrana pelúcida. En el caso de que no se produzca la eclosión el germen no se implanta y no se produce gestación. Si la eclosión se produce antes del tiempo dentro de las trompas del oviducto, se produce una implantación ectópica, o gestación ectopica. En el caso que se produce una implantación ectopica, como las trompas del oviducto no pueden sostener la dilatación como el útero, se produce una hemorragia abdominal y peritonitis. Viernes, 31 de octubre de 2003 Segmentación y blastulación en aves Sólo el espermatozoide que penetra al ovocito en el citoplasma no vitelina lo fecunda. Todos los espermatozoides que penetran al ovocito en otros lugares no afectan el ovocito ni el cigoto. Hasta el estadio de ocho blastómeras, las blastómeras no están separadas entre si – el germen está en estado sincitial (célula polinuclear). Las células forman capa de células en el polo animal denominada blastodisco, que es equivalente a la mórula en el germen de los mamíferos. En el blastodisco se pueden distinguir dos zonas distintas: el área pelúcida, en el centro del blastodisco, que queda clara, y el área opaca, en la periferia del blastodisco, que no deja pasar la luz (tiene partículas de vitelo). Debajo del blastodisco, donde antes estaba el citoplasma no vitelino, hay una cavidad denominada cavidad subgerminal. Hay tres mecanismos que permiten la blastulación en las aves: 17 Invaginación – las blastómeras del área opaca migran sobre el suelo de la cavidad subgerminal formando el hipoblasto. Infiltración – el hipoblasto se forma por células que ‘caen’ de la capa de células y se arreglan en el ‘suelo’ de la cavidad subgerminal en una lámina de células. Delaminación – las células del blastodisco se multiplican formando unas capas de células, entonces una capa de células se separa del blastodisco y migra hacia el suelo de la cavidad subgerminal para formar el hipoblasto. La blastulación está producida por los tres mecanismos; en cada zona del blastodisco por uno de los mecanismos. Expresión génica durante la segmentación y la blastulación El carácter de dirección de enrollamiento en caracoles se determina por un gen recesivo. Giro hacia la derecha – dextrógiros. (LL) Giro hacia la izquierda – sinistrógiros o levógiros. (ll) Al cruzar una hembra levógira (♀ ll) con un macho dextrógiro (♂ LL) se observa lo siguiente: todos los descendientes, que tienen genotipo de Ll, se presentan levógiros, y no dextrógiros, como se predice según el genotipo. ¿Por qué no presentan el fenotipo que determina su genotipo? Durante la segmentación y la blastulación solo se expresan genes maternales. Por tanto, como la dirección del giro se establece ya durante la segmentación y la blastulación, todos los descendientes se presentan levógiros. Potencia embrionaria – cada blastómera por si misma es capaz de formar un individuo completo. Significación embrionaria – una blastomera dará lugar a la mitad del individuo. ¿Hasta que estado del desarrollo las blastómeras mantienen la potencia embrionaria? Las blastómeras mantienen su potencia embrionaria hasta el estadillo de ocho blastómeras. Lunes, 03 de noviembre de 2003 Alteraciones que se pueden producir durante la segmentación y la blastulación Separación de las blastómeras dentro o fuera de la membrana pelúcida, que producen gemelos monocigóticos: Separación antes el 5º día del desarrollo. Se producirán dos blástulas separadas, que evolucionan en dos embriones monocigóticos (idénticos) con sus amnios separados y con sus coriones separados. Este tipo de separación se produce en 33% de los partos gemelares. Separación entre el 5º y el 9º día. Se producirá una estructura que consta de un trofoblasto pero con dos nudos embrionarios que tengan dos amnios pero un saco coriónico. Este tipo de separación se produce en 60% de los partos gemelares. Tanto el primer tipo de separación como el segundo no presentan ninguna patología, ya que cada embrión desarrolla en su propio amnios, solo hay una alteración en el proceso general del desarrollo. Separación después del día 9º. Se producirá una estructura en la cual hay solo un trofoblasto, con los dos nudos embrionarios separados pero próximos uno al otro, que causa que mas tarde se formarán dos embriones que van a estar recubierto por un 18 único amnios y un único saco coriónico. Se produce en 7% de los partos, y puede presentar patologías – si los dos embriones se tocan, se pueden fusionar entre si formando gemelos siameses. Quimeras Las quimeras son formaciones de un individuo que presenta células de dos individuos. No suceden espontáneamente en la naturaleza. Ejemplo – coger dos blástulas, una de ratón blanco y una de ratón negro. Se produce la regulación, que es la introducción de una o dos células madres de una blástula a otra. En este caso, se introducen una o dos células de la blástula del ratón negro a la blástula del ratón blanco. El individuo producido presentará pelo blanco con bandas negras. La producción de quimeras sirve para estudiar el funcionamiento de los genes quitándolos – se produce una quimera con una o dos células transgénicas KO (a la cual se ha quitado un cierto gen) así que dará lugar a un CGP. Cruzando esta quimera con otra igual dará lugar a una línea KO – que no tiene el gen, en la cual se estudiará el efecto de la deficiencia del gen. Gastrulación La gastrulación es la última fase del periodo germinal. Durante la gastrulación van a aparecer tres capas de células – ectodermo, mesodermo y endodermo. En la gastrulación se activan los genes del padre, y aparece un cambio en el metabolismo de anaerobio a aerobio – como el germen ya está implantado en el útero, al cual llega oxigeno a través de los vasos sanguíneos, el germen puede utilizar metabolismo aerobio. Las blastómeras siguen dividiéndose, pero la tasa de multiplicación es menor que durante la blastulación y segmentación. La gastrulación va a producir el movimiento morfogenético de las células (movimiento de las láminas). Hay dos tipos de movimiento durante la gastrulación: Pregastrular – producido por el hipoblasto. Gastrular – producido por el epiblasto. Miércoles, 05 de noviembre de 2003 Movimientos pregastrulares Los movimientos pregastrulares se producen en el nivel del blastocele. Las células van a dirigirse hacia la periferia – el límite entre el área pelúcida y el área opaca. Movimientos gastrulares Convergencia – las células se dirigen hacia un punto determinado. A partir del punto de convergencia se produce un cambio en el aspecto del epiblasto – se forma una elevación denominada línea primitiva. Invaginación – la introducción de la elevación formada por la línea primitiva formando un surco denominado surco primitivo. En la porción mas craneal del surco se encuentra una estructura muy importante denominada nódulo de Hensen, que también es conocido como inductor primario. Cuando aparece el surco es el momento en el cual se establece por primera vez la asimetría del organismo. Divergencia – las células del epiblasto se introducen en el surco y bajan saliendo del surco formando dos capas: el endodermo y el mesodermo. Las células del epiblasto que no se han introducido dentro del surco quedan en la capa denominada ectodermo. 19 Hay dos tipos de mesodermo y ectodermo: embrional y extraembrionario, que forma los anejos extraembrionarios. El endodermo embrionario derive del epiblasto, mientras que el endodermo extraembrionario derive del hipoblasto. Mapas presuntivos Esquema en el cual se puede reconocer que partes en el epiblasto van a formar el ectodermo, mesodermo y endodermo. Los determinantes de la formación del surco primitivo no se conocen perfectamente. Lo que si se sabe es lo siguiente: Al girar el hipoblasto el surco primitivo aparece girado también en la misma dirección como el hipoblasto el lugar donde el surco aparece en el epiblasto viene determinado por el hipoblasto. No todas las células del epiblasto son iguales bioquímicamente. Hay unas células que tienen una proteína denominada HNK-1, y otras que no la tengan. Las células que no tienen HNK-1 no migran (forman el ectodermo) mientras que las células que si la tengan migran formando el mesodermo y el endodermo embrionario. Viernes, 07 de noviembre de 2003 Establecimiento de la asimetría Asimetría dorso-ventral La asimetría dorso-ventral en aves se establece ya en la blástula (entre la blástula y la Gastrula). El epiblasto está en posición dorsal y el hipoblasto en posición ventral. La asimetría se establece según diferencia de pH: el pH en la cavidad subgerminal es 6.5 mientras que en el albumen es de 9.5. Esta diferencia crea un campo eléctrico (el blastocele está cargado positivamente, la cavidad subgerminal negativamente) que determina la asimetría dorso-ventral. Si las células de la blástula están expuestas a una carga eléctrica opuesta, la asimetría dorso-ventral se establece al revés. Asimetría derecha-izquierda La asimetría derecho izquierdo se establece durante la gastrulación cuando aparece el surco primitivo. Ratones IV (inversum viscerum) – ratones que tienen todos los órganos del lado derecho en el lado izquierdo y viceversa (inversión especular). Estos ratones también tienen la LRD (left right dineina) alterada. Los cilios se mueven en dirección derecha-izquierda. Este movimiento de los cilios también produce movimiento de cualquiera molécula soluble. Normalmente, los cilios transportan uno de los factores de crecimiento, FGF-8 (Fibroblastic Growth Factor) de la derecha hacia la izquierda. En los ratones IV los cilios no se mueven (porque la dineina está alternada) y el FGF-8 se acumula en el lado izquierdo. Como el FGF-8 es uno de los factores que determinan la asimetría derecha-izquierda, en los ratones IV la asimetría derecha-izquierda no se establece correctamente. (Síndrome de Kartagener) 20 Cascada genética – durante el desarrollo embrionario no es un único gen que causa cualquier proceso (cascada – una serie de hechos que suceden uno después del otro). El FGF-8 no es el único factor que determina la asimetría derecha-izquierda. Nodal – gen que se expresa solo en el lado izquierdo del nódulo de Hensen. Este gen inducirá que en el surco primitivo, solamente en el lado izquierdo, otro gen denominado lefty-2, que en su turno determina la expresión de otro gen pitx-2 se exprese en el lado izquierdo. El pitx2 es el gen más potente e importante en la determinación de asimetría derecha-izquierda. Aves no tienen cilios en el nódulo de Hensen no se producen individuos con alteraciones especulares. Alteraciones que se producen durante la gastrulación ‘Monstruos dobles’ o siameses. Hay diferentes tipos de monstruos dobles: Toracopagos (o monstruos en X) – unidos en el nivel del tórax (ej. Heng y Chang, los gemelos siameses mas famosos en el mundo). Los toracopagos son los ‘monstruos dobles’ mas comunes. Este tipo de alteración está producido por la formación de dos surcos primitivos en una gastrula. Monstruos en Y griega – tienen la porción caudal fusionada y porción craneal dividida. La proporción entre la parte caudal y la parte craneal puede variar. Este tipo de alteración está producido por la formación de un surco primitivo que se divide en dos en la porción craneal. Monstruos en gama (λ) – tienen la porción craneal fusionada y la porción caudal dividida. Esta alteración se produce por la formación de un surco primitivo que está dividido en dos en la porción caudal. Aquí también puede variar la proporción entre la porción dividida y la porción fusionada. En los monstruos dobles la parte duplicada no suele ser perfecta (está malformada). Normalmente, el lado izquierdo es normal respecto a la asimetría derecha-izquierda, pero en el lado derecho se observa una inversión especular. Posible explicación: activina – un gen que inhibe otro gen denominado sonic hedgehog (SHH), que solo se expresa en el lado izquierdo. La activina que se libera el lado derecho del surco primitivo izquierdo inhibe que se exprese el SHH en el lado izquierdo del nódulo de Hensen derecho, por tanto aparece la inversión especular. Lunes, 11 de noviembre de 2003 Periodo embrional El periodo embrional se conoce taimen como periodo órgano-genético, porque entonces se forman todos los órganos. Todo el desarrollo se produce por encima del surco primitivo, que va disminuyendo hasta desaparecer. Desarrollo del sistema nervioso central (SNC) El desarrollo del sistema nervioso central empieza con la formación de la prolongación cefálica, células mesodérmicas que se mueven en dirección craneal arriba del surco primitivo. La prolongación cefálica va a inducir al ectodermo que está por encima a reorganizar. La estructura que se forma por esta reorganización del ectodermo se denomina placa neural, 21 que es el esbozo del sistema neural. La placa neural tiene forma de capa condensada de células. El resto del ectodermo que norma la placa neural ya no se denomina ectodermo sino que peridermo, que va a dar lugar a la epidermis, la parte exterior de la piel. Inducción – cuando una población de células actúa sobre otra para que ésta se diferencie en algún sentido determinado. La prolongación cefálica, después de inducir la formación de la placa neural ya no se denomina así, sino que se denomina notocorda. La placa neural va a invaginarse formando el canal neural. El canal neural se cierre para formar un tubo. Éste se cierre parcialmente – en el embrión hay zonas en las cuales hay zonas en forma de placa, en forma de canal y en forma de tubo. Las aberturas del tubo neural se denominan neuroporo anterior, que se encuentra en posición craneal, y neuroporo posterior, en posición caudal. El neuroporo anterior es mas pequeño del posterior, que en el inicio del desarrollo está formado por la mayoría de la placa neural. La zona en la cual empieza a cerrar el tubo para formar el canal es la zona cervical – dará lugar al cuello. La formación del tubo neural a partir del canal neural consta dos procesos – el cierre de los labios del canal y la ventralización de las células del canal neural. Por encima del canal neural se pueden encontrar dos estructuras de células que darán lugar a las crestas neurales, que se encuentran dorso-lateralmente respecto al tubo neural (después de su ventralización). El espacio que se ha determinado por la formación del tubo neural ha de cerrarse. El proceso mediante el cual se cierre este espacio se denomina epibolia. Neurula El embrión en este periodo del desarrollo se denomina neurula ya que casi todo el embrión está formado por el SNC. En la neurula se ven estructuras denominadas vesículas encefálicas, que se desarrollan en tres fases: Fase III Prosencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Fase intermedio Fase V Telencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Metencéfalo (puente) Mielencéfalo El tubo neutral va a dilatar en la porción craneal formando las vesículas encefálicas. Primeramente hay tres vesículas que darán lugar a cinco vesículas. En el pollo, en el prosencefálo aparecen las vesículas ópticas que son los esbozos del ojo y la placoda ótica – el esbozo del oído. Miércoles, 12 de noviembre de 2003 En los ventrículos encefálicos hay LCE (líquido cerebro espinal) que también se conoce como LCR (liquido cefalo raquídeo). La nomenclatura correcta es LCE. El LCE es producido por los plexos. La secreción del LCE es la que produce la dilatación de las vesículas encefálicas. 22 Si el LCE se segrega por los plexos, ¿Por qué no dilata también el canal central? Se produce una comunicación en el canal centra que lo cierre, así que se dilatan solo las vesículas encefálicas. Esta comunicación es transitoria y desaparece después de que se ha producido la dilatación. Expresión génica durante la formación del tubo neural El grupo de genes PAX interviene en la formación del tubo neural. Este grupo codifica factores de trascripción PAX. Cuando se forma el tubo neural se ve que en la placa alar se expresa el gen PAX-3, en la parte mas ventral de la placa alar se expresa el gen PAX-7 y en la placa basal se expresa el PAX-6. Se ha demostrado que el PAX-3 es el responsable del cierre del canal neural para formar el tubo neural – en ratones KO para PAX-3 no se cierre el canal para formar el tubo neural. La malformación debida a la falta de cierre del tubo neural se denomina mielosquisis. Para detectar las malformaciones, incluso del tubo neural, se hace amniocentesis ( בדיקת מי )שפיר. Por ejemplo, para detectar la mielosquisis, se pruebe si hay α-fetoproteína en el líquido amniótico. La α-fetoproteína se encuentra en gran cantidad en el tubo neural pero es casi inexistente en el líquido amniótico, por tanto, si se encuentra en el líquido α-fetoproteína, entonces se puede sospechar que se ha producido mielosquisis. Malformaciones del tubo neural Las malformaciones del tubo neural son muy graves porque van a producir deficiencias neurales y son bastante frecuentes. Aplasia del tubo neural – el tubo neural no se va a formar. Hipoplasia del tubo neural – el tubo neural se forma pero no tiene el tamaño normal. Hidromielia – hay gran cantidad de LCE que produce dilatación del tubo neural. Esta dilatación causa atrofia de las paredes del tubo neural, es decir, no desarrollan todas las neuronas. La Hidromielia siempre da lugar a la hidrocefalia. Hidrocefalia – mayor cantidad de LCE que produce una dilatación de los ventrículos, como causa se produce atrofia de las paredes de las vesículas encefálicas – se forman menos neuronas. Exencefalia – el cerebro está expuesto al exterior por una abertura en el cráneo. Siringomielia – presencia de cavidades extranumerarias en el tubo neural que causan deficiencia nerviosa debida al hecho que en el lugar donde hay LCE tendrían que haber neuronas. Hay dos explicaciones posibles: una, se supone que el liquido exceso debido a hidromielia crearía otras cavidades comunicadas con la cavidad central, otra, se supone que la formación de infátria. En el lugar que ocuparon las neuronas muertas se acumula LCE y se forma una cavidad. La primera explicación trata de formación de siringomielia durante el desarrollo embrionario, y la otra explica como se puede formar como causa de un trauma o enfermedad. Diplomielia – en una zona del tubo neural se produce una duplicación del tubo neural. Los dos tubos están envueltos en una única meninge y rodeados por una vértebra. Es una deformación que aparece exclusivamente en rumiantes. Diastematomielia – se produce duplicación del tubo neural pero en este caso cada uno de los tubos está envuelto en su propia meninge, pero es posible que esté rodeado por su propia vértebra o que los dos compartan una única. Esta malformación también aparece solo en rumiantes. Mielosquisis – la malformación más grave de todas. El tubo neural no se cierre (permanece en la fase de canal neural), entonces no separa del peridermo. La vértebra, como se produce después de la formación y ventralización del tubo neural, no se 23 puede formar correctamente ya que el canal neural está en contacto con la piel. La mielosquisis coincide con una malformación de vértebras denominada espina bífida, en la cual la vértebra no se cierre. Aplasia – concepto general. Significa que no se ha formado el miembro mencionado. Hipoplasia – concepto general. Significa que el órgano no se ha formado en su tamaño normal, que tiene el tamaño reducido. Melia – hace referencia a miembro (mele – miembro en griego) Mielia – hace referencia a la medula espinal. Viernes, 14 de noviembre de 2003 Evolución de las crestas neurales Las crestas neurales son derivadas del ectodermo que se sitúan dorso-lateralmente al tubo neural. AD – prefijo que significa ‘al lado de’ Las células que se mueven la distancia más grande son las CGPs y las células de las crestas neurales. Estas células tienen dos rutas de migración: Dorso-lateral o Las células de las crestas neurales darán lugar a los melanoblastos, que en su turno darán lugar a los melanocitos. Ventral o Las células de las crestas neurales tapizarán los nervios dando lugar a las células de Schwan, o células de mielina. Las células de mielina tienen funciones de protección y aislamiento de las neuronas. El aislamiento de las vainas de mielina amplifica el impulso nervioso. Ganglio – acúmulo de neuronas fuera del SNC. Hay dos tipos de ganglios: simpático, que contiene neuronas simpáticas, y parasimpática, que contiene neuronas parasimpáticas. Los ganglios simpáticos están alejados del órgano, mientras que los ganglios parasimpáticos están pegados a la pared del órgano. Ganglio linfático – nomenclatura incorrecta – se llama nódulos linfáticos. o Las células de las crestas neurales formarán ganglios simpáticos, uno de ellos es el ganglio tronco simpático del tórax (mas dorsal). o Las células de las crestas neurales formarán ganglios parasimpáticos en el intestino (más ventral). o Las células de las crestas neurales migrarán hacia los esbozos de las glándulas adrenales y allí formarán la medula de la glándula adrenal. Las células de las crestas neurales en el nivel de la cabeza van a migrar hacia los arcos branquiales y van a transformarse en ectomesenquima – en este nivel no darán lugar a derivadas ectodérmicas. Allí las células de las crestas neurales van a formar los huesos de la cabeza, pulpa dentaria ( )מח שןetc.; también migrarán hacia el corazón y allí formarán el tronco pulmonar aortico. 24 Mesenquima – un tejido de origen mesodérmico con pocas células. ¿Por qué migran las células de las crestas neurales? Las células de las crestas neurales disminuyen la expresión de N-cadherina – que es responsable de las uniones intercelulares. Esta disminución hace posible que las células de las crestas neurales se separen, entonces pueden migrar. Las células de las crestas neurales migran entre los somitos. ¿Por qué migran entre los somitos, y nunca a través de los somitos? Se ha visto que las células de las crestas neurales tienen en su membrana una proteína efrina, mientras que las células de los somitos presentan un receptor para estas proteínas. Cuando una célula de las crestas neurales y una célula de somitos se encuentran, se reconocen y se produce un proceso de repulsión. Por lo cual, las células de las crestas neurales no tienen mas remedio excepto ponerse en camino entre los somitos. Una de las personas más importantes en la investigación de la migración de las células de las crestas neurales es Nicole Le Dourain. Ella se dio cuenta que las células de codorniz ()שלו tienen en el interior del núcleo una zona compacta – heterocromatina perinuclear, que no se encuentra en las células del pollo, por tanto podía funcionar como un marcador biológico. Creó quimeras pollo-codorniz: cogió un trocito del tubo neural (con sus crestas neurales) de un embrión de codorniz y lo implantó en el embrión del pollo. Estos individuos quimera llegaron a eclosión, y presentaron una banda de piel con melanina, que producía melanina en las plumas. A partir de este tipo de experimento dedujo la ruta que siguen las células de las crestas neurales en cada parte del tubo neural. Lunes, 17 de noviembre de 2003 Desarrollo del mesodermo Notocorda – distribuye en todo el embrión, tanto en el tronco como en la región cefálica. En la región cefálica la notocorda se denomina placa cefálica. Somitos – (soma – cuerpo, somitos – cuerpecitos) aparecen en pares: uno al lado izquierdo y el otro al lado derecho. El número de somitos aumenta durante el desarrollo hasta que establece la cantidad típica de la especie. El somito tiene varias partes: cavidad central denominada miocele – cavidad rodeada por una serie de células, que evoluciona en dos tipos de células: esclerotomo y dermatomiotomo, que está compuesto por dos tipos de células, dermatomo y miotomo. Las células del dermatomo migrarán por debajo del peridermo y darán lugar a la dermis. El esclerotomo migrará en diferentes rutas; en una, se dirige dorsalmente a rodear el tubo neural para formar la vértebra, incluso todas sus apófisis. El esclerotomo osificará después de haber estado sometido a la influencia de proteínas denominadas BMP (1-7) – Bone Morphogenic Proteines. La notocorda que está dentro de la vértebra osificará, pero sus partes que forma parte del disco intervertebral (un disco fibroso formado por cartílago muy duro) no osifican, sino que forma el núcleo pulposo, que es una sustancia gelatinosa. Hernia – término general. Cuando un órgano no está en el lugar que le corresponde. Se diferencia de una ectopia por que está tratando de un órgano que se ha formado en el lugar que le corresponde, pero se ha movido. Un órgano ectopico se ha desarrollado en un lugar que no le corresponde. 25 Hernia discal – salida del núcleo pulposo hacia el tubo neural comprimiéndolo. Es muy peligroso, porque causa síntomas nerviosos muy graves, depende del lugar donde se ha producido la hernia. Si la notocorda no se osifica, se forman dos medias vértebras. La notocorda desaparece y queda la vértebra partida en dos partes no osificados. Ocurre en perros de la raza bóxer. El esclerotomo también migra en dirección ventral formando las costillas y el esternón. En el nivel del abdomen, donde no hay costillas, la migración del esclerotomo consta de la formación de las apófisis transversas de las vértebras lumbares. Los músculos deriven de la migración del miotomo. ¿Cómo se transforman las células del miotomo en fibras musculares? En las células del miotomo se expresan dos genes que son responsables de su diferenciación en fibras musculares: son el gen MyoD y el gen MIF-5. Estos genes inducen la transformación de las células de miotomo en mioblastos, que se unen para formar el miotubulo, que mas tarde, después que se haya producido la fusion de estas células, dará lugar a la fibra muscular. En la región cefálica no hay somitos, sino que hay otra estructura del mesodermo que reemplaza los somitos denominada somitoméros. Los somitoméros son porciones de mesodermo que no está fragmentado (como los somitos) por tanto. Los somitoméros forman una placa con entrantes que delimita siete somitoméros. Los somitoméros formarán la dermis de la cabeza (dermatomo), los huesos de la cabeza (esclerotomo) y los músculos de la cabeza (miotomo). En la región cefálica las células de las crestas neurales se adjuntan a las células de los somitoméros para formar los músculos, huesos y dermis (la unión entre los somitoméros y las células de las crestas neurales forma la ectomesenquima). A los dos lados de los somitos hay las porciones intermedias (gonadonefrotomas) que darán lugar a las gónadas y los riñones. A nivel del tronco se va a producir unos engrosamientos de la Somatopleura que dará lugar a los miembros. Miércoles, 19 de noviembre de 2003 Desarrollo del endodermo Intestino primitivo El intestino primitivo se divide en tres partes: Porción anterior (craneal) Porción media (asa intestinal primitiva) Porción posterior (caudal) Entre las porciones hay comunicación: la porta intestinal anterior comunica entre la porción anterior y la porción media; la porta intestinal posterior comunica entre la porción media y la porción posterior. La porción anterior dará lugar a: faringe, esófago, estomago, laringe, traquea y pulmones. La porción media dará lugar al intestino delgado y parte del intestino grueso. La porción anterior dará lugar al resto del intestino grueso y a la vejiga de orina. 26 El epitelio de todas estas vísceras derive del endodermo, mientras que el resto del órgano derive del mesodermo (esplacnopleura). La mayoría de los órganos tienen células del mesodermo, por ejemplo, piel: la epidermis derive del peridermo, pero la dermis derive del mesodermo. Si algún órgano no tiene mesodermo, morirá, porque el mesodermo contiene los vasos sanguíneos. Al inicio, el SNC no está vascularizado. Hay un punto crítico en el cual el SNC está invadido por los vasos sanguíneos; si no se produce esta invasión, el SNC morirá. Puede haber órganos que están formados completamente por mesodermo, como las gónadas. Adquisición de la forma embrionaria Elongación de la notocorda – va a determinar que el embrión va a crecer en sentido cráneo-caudal. Formación de la cabeza – la aparición de la cabeza determina la forma del embrión. La aparición de una serie de pliegues: o Pliegues craneal/caudal – delimitan el embrión cranealmente y caudalmente. o Pliegues laterales – delimitan lateralmente al embrión. Estos pliegues diferencian los tejidos intraembrionarios de los tejidos extraembrionarios. Las paredes del amnios también se forman por estos pliegues, y están formados por somatopleura y peridermo. Viernes, 21 de noviembre de 2003 Sacos córionicos Los sacos córionicos son diferentes según la especie. En el nivel del corion se ven las vellosidades coriales que aumentan la superficie de contacto entre el útero y el corion. Dependiente de la forma de la distribución de las vellosidades hay diferentes sacos córionicos: Difuso completo – las vellosidades se distribuyen homogéneamente a lo largo de todo el saco coriónico. Este tipo de saco coriónico se encuentra en las yeguas. Difuso incompleto – en los extremos, denominados apéndices necróticos, no hay vellosidades (por tanto incompleto). Estos apéndices no están vascularizados y por tanto sufren necrosis. Este tipo de coriónico se encuentra en las cerdas. A veces las vellosidades forman grupos denominados cotiledones. Los animales que les presentan se denominan cotiledonarios. Esta distribución es característica de los rumiantes (vaca, oveja, cabra), pero otras especies también la presentan. Los cotiledones están unidos a las carunculas y están muy vascularizados. En los rumiantes se distinguen dos tipos de cotiledonerarios: Policotiledonarios – tienen gran cantidad de cotiledones. Entre estos se encuentran los rumiantes domésticos. Oligocotiledonarios – tienen poca cantidad de cotiledones. Entre estos se encuentran los rumiantes salvajes. Cuando se produce el parto, el amnios se rompe y el feto sale del útero pasando por la vagina etc. Pero el corion estará aun pegado al útero. Por tanto el parto costa de dos fases: Salida del feto Alumbramiento – expulsamiento de la parte fetal de la placenta (la parte maternal no está expulsada) 27 El cordón umbilical es individual para cada feto. Retención de la placenta – no ha sido expulsada la placenta. Tratamiento – separación manual de los cotiledones de las carunculas. Los cotiledones pueden ser convexos (vaca), cóncavos (oveja) o aplanados (cabra). La unión del cotiledón con la caruncular se denomina placentoma. El útero de la vaca está al lado derecho; al lado izquierdo se encuentra el rumen. Por tanto, para palpar el útero hay que palpar el lado derecho. Saco coriónico zonal – los cotiledones se encuentran en una zona. Este tipo de saco coriónico es característico de los carnívoros. Saco coriónico discoidal – los cotiledones se encuentran en un disco. Este tipo es característico de los humanos y los ratones. Clasificación histológica de la placenta Nunca durante la gestación se produce contacto entre la sangre materna y la sangre fetal. Barrera placentaria – consta de todas las capas celulares que se encuentran entre la sangre maternal y la sangre fetal. Epitelio coriales – aquellas especies en las cuales el epitelio del feto se pone en contacto con el epitelio del endometrio. Esta barrera placentaria presenta 6 capas de células. – vacas, yeguas. Conjuntivo coriales – el epitelio fetal penetra el epitelio maternal y se pone en contacto con el tejido conjuntivo del endometrio. Esta barrera placentaria presenta 5 capas de células. – oveja. Endotelio coriales – el epitelio fetal se pone en contacto con el endotelio del endometrio del útero. Esta barrera presenta 4 capas de células. – carnívoros. Hemocoriales – las células del epitelio fetal están rodeadas por los vasos sanguíneos de la madre. Esta barrera presenta 3 capas de células. – humanos y ratones. Hemoendoteliales – en el ratón hay lugares en los cuales el endotelio fetal se pone en contacto con la sangre de la madre, entonces hay solo una capa de células entre la sangre maternal y la sangre fetal. Práctica I Lunes, 03 de noviembre de 2003 Anexos extraembrionarios: Vesícula vitelina Alantoides Amnios Corion Ectodermo Mesodermo tres capas Endodermo Ectodermo – sistema nervioso. Mesodermo – piel, músculos y huesos. Vesícula vitelina La vesícula vitelina está formada por una capa superficial de mesodermo, denominada esplacnopleura y por dentro por endodermo. Estas dos capas van a rodear el vítelo. La vesícula vitelina comunica con el intestino primitivo mediante el pedículo vitelino, éste es él 28 que sale por el cordón umbilical para que el embrión tome los nutrientes que están en la vesícula vitelina. Divertículo de Meckel – es el resto de la vesícula que queda al final del desarrollo que hace que el pollo una vez nacido pueda estar 24 horas sin comer. Alantoides La alantoides está formada por endodermo internamente y esplacnopleura superficialmente, también se comunica con el intestino primitivo por medio del cordón umbilical, por el pedicuro alantoideo, hacia el cual se dirige los residuos (orina, etc.). Al final del desarrollo envuelve a todo el embrión. Aves – como no hay intercambio con la madre va a ser mucho mas grande porque estarán todos los residuos. Amnios y corion Ambos están formados por ectodermo y Somatopleura. Luego se engancha el amnios por dentro y el corion por fuera. Amnios Solo envuelve al embrión, engloba una cavidad, cavidad amniótica. Ésta esta llena de líquido amniótico el cual es transparente y se forma continuamente, haciéndose viscoso al final del desarrollo. Así se mantienen hidratado el embrión. El amnios con su cavidad evita adherencias los cuales ocurren cuando hay poco liquido (se… la piel con la pared del amnios). Da protección contra los golpes, cambios de temperatura, luz etc. Corion Envuelve al embrión con sus anexos. Es la envoltura más externa. Mamíferos – el corion toma contacto con el útero materno. La placenta está formada por el corion y parte de tejido de la madre, así se realiza el intercambio de nutrientes. Aves – el corion el la membrana mas externa y está adherida dentro de la cáscara, por lo tanto será encargada de tomar el oxigeno por los poros y el calcio (para el esqueleto). Membrana corio-alantoidea Se queda enganchada la membrana del corion por fuera y la membrana del alantoides por dentro. 29