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EMBRIOLOGÍA ¿QUÉ ES LA EMBRIOLOGÍA? Es la ciencia que estudia todos los cambios que ocurren en la formación de un nuevo ser, desde la fecundación hasta el nacimiento e incluye el estudio de la placenta y de los anexos extra embrionarios (amnios, saco vitelino, corión, alantoides y el cordón umbilical). La embriología divide el desarrollo prenatal humano en tres periodos: Período Pre-embrionario Período Embrionario Período Fetal Todo comienza en el día cero con la fecundación, en el que se forma este nuevo individuo llamado célula huevo o "cigoto", esta célula es el producto de la unión de un espermatozoide con un ovocito tipo II y ocurre en el tercio distal de la tuba uterina. Durante la primera semana de gestación, este cigoto recibe el nombre de "blastocisto": Blasto: inmaduro. Cisto: cavidad. Entonces blastocisto significa embrión inmaduro con una cavidad en su interior. El proceso biológico fundamental que ocurre durante la primera semana es la segmentación y se lleva a cabo en la tuba uterina. Esta semana comprende el período pre-embrionario. En la segunda semana ocurren varios cambios a nivel intraembrionario, el embrión se constituye por dos láminas, razón por la cual se denomina "embrión bilaminar". El proceso biológico más importante es la implantación donde se introduce el embrión en el endometrio del útero materno. Esta semana sigue constituyendo el período pre-embrionario. En la tercera semana aparece un "embrión trilaminar". El evento principal es la gastrulación y este embrión persiste en el cuerpo del útero, con esta semana finaliza el período pre-embrionario. Entre la cuarta y octava semana el embrión obtiene una configuración cilíndrica y el proceso biológico principal es la organogénesis, se forman todos los esbozos de los órganos del embrión que van a formar los futuros sistemas. El embrión sigue en el útero y estas semanas reciben el nombre de período embrionario. DÍA 0 1 SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA 4-8 SEMANA 9 SEMANA AL NACIMIENTO ESTRUCTURAS EMBRIONARIAS Célula huevo o cigoto Blastocito Embrión bilaminar Embrión trilaminar Embrión cilíndrico Feto PROCESOS BIOLÓGICOS Fecundación Segmentación Implantación Gastrulación Organogénesis Desarrollo funcional y crecimiento corporal UBICACIÓN Tercio distal de la tuba uterina Tuba uterina Útero (endometrio) Cuerpo del útero Cuerpo del útero Cuerpo del útero PERÍODOS Pre- embrionario Pre- embrionario Pre- embrionario Embronario Fetal Por otro lado, también existen los denominados períodos de susceptibilidad o momentos de alteración del desarrollo. Durante este período, los aparatos y sistemas tienen una mayor probabilidad de alterarse, y que sus alteraciones tengan como consecuencia malformaciones mayores que muchas veces son incompatibles con la vida. El período embrionario es el período de mayor división celular y eso trae como consecuencia que las células sean más susceptibles de ser alteradas por cualquier agente externo. A partir de la novena semana al nacimiento hablamos de un "feto" y ocurre el desarrollo funcional de los esbozos de los órganos y el crecimiento corporal. El feto sigue permaneciendo en el útero y se habla de un período fetal. DESARROLLO NORMAL DEL INDIVIDUO: El desarrollo normal del individuo depende de dos grandes factores: Regulación genética: influencia del plan genético que esté establecido en el ADN. 1. Regulación epigenética: influencia de los factores externos que inciden en el desarrollo.2. MECANISMOS MORFOGENÉTICOS: Durante todo el desarrollo embrionario se dan cinco procesos importantes conocidos como mecanismos morfogenéticos. Estos mecanismos permiten alcanzar la forma característica del embrión y el desarrollo de los esbozos de los órganos de la mayor parte del cuerpo. Inducción: 1. Es un proceso por el cual un tejido embrionario incita a otro a un cambio. 2. Diferenciación celular: Es el proceso biológico que conlleva a la formación de las diferentes clases de células a través de un incremento de la complejidad morfológica y funcional 3. Crecimiento: Es el aumento de tamaño y volumen de las diferentes partes y órganos del embrión. Migración. 1. Muerte celular programada.2. 4. Migración: Es el movimiento por el cual un grupo celular se desprende de su sitio de origen y se traslada a otro sitio. 5. Muerte celular programada: También denominada apoptosis. Es un fenómeno programado que produce cambios ultraestructurales en la célula, los cuales conducen a su destrucción. El plano sagital o medial es aquel que divide el cuerpo en un lado izquierdo y un lado derecho. El plano coronal o frontal, divide al cuerpo en una mitad ventral y una mitad dorsal. El plano transversal, divide al cuerpo en una mitad craneal y otra mitad caudal. Por otro lado, cuando se refiere a la situación o a los movimientos de las estructuras se utilizan los términos: Craneal. Caudal. Ventral. Dorsal. Lateral. TERMINOLOGÍA DE POSICIÓN: Al estudiar el desarrollo embrionario, a menudo es necesario conocer la ubicación relativa de las estructuras del cuerpo, y de donde y hacia dónde se están efectuando los cambios en el nuevo ser Para ello se cuenta con lo que se denomina terminología de posición. Plano sagital o medial Plano transversal Plano coronal Dorsal Caudal Lateral Ventral Craneal GAMETOGÉNESIS ¿QUÉ ES LA GAMETOGÉNESIS? Es el proceso mediante el cual se forman los gametos en las gónadas. Espermatogénesis En el caso del hombre la formación de los espermatozoides se denomina espermatogénesis y tiene lugar en los testículos. Ovogénesis En el caso de la mujer la formación de los ovocitos se denomina ovogénesis y se lleva a cabo en los ovarios. Pero... ¿en dónde tienen origen estos gametos? Los gametos tiene su origen en las células germinales primordiales que van aparecer en el saco vitelino a finales de la tercera e inicios de la cuarta semana. De este lugar van a migrar por los tejidos mediante movimientos ameboideo hasta llegar a las gónadas en desarrollo, y llegan a ellas a finales de la cuarta y quinta semana. Durante la migración y también al llegar a las gónadas, las células germinales llevan a cabo varias divisiones por mitosis para aumentar su número de células. Sin embargo, para poder llevar a cabo la fecundación deben atravesar por el proceso de gametogénesis. Células germinales primordiales 3-4 semana LLegan a las gónadas en desarrollo 4-5 semana Se dividen por mitosis FASES DE LA GAMETOGÉNESIS Fase de multiplicación o proliferación:1. Las células germinales aumentan su número por medio de sucesivas divisiones mitóticas. 2. Fase de crecimiento: Las ovogonias aumentan su volumen plasmático y se diferencian en ovocitos primarios, y en el caso de las espermatogonias aumentan ligeramente su volumen y se eleva el número de mitocondrias a nivel del citoplasma convirtiéndolas en espermatocitos primarios. En este período también se inicia la profase de la primera división de maduración. 3. Fase de maduración: Los espermatocitos y ovocitos primarios reducen su número de cromosomas y adquieren características morfológicas que los habilitan para la fecundación. En el caso de la espermatogénesis, antes de completar su maduración se añade una fase más llamada espermiogénesis en la que las espermátidas se van a convertir en espermatozoides. Fase de multiplicación o proliferación Fase de crecimiento Fase de maduración Aumentan su número de divisiones mitóticas Aumentan su volumen Gametos primarios 46 cromosomas 23 cromosomas Cambios morfológicos Fecundación posible Fase Espermiogénesis ESPERMATOGÉNESIS: Proceso biológico mediante el cual se transforman las espermatogonias en espermatozoides. Comienza cuando inicia la pubertad y ocurre de manera continua durante toda la vida adulta del varón. Tiene lugar en las paredes de los túbulos seminíferos de los testículos. Este proceso requiere de una temperatura menor a 2° de la que existe en la cavidad abdominal. Este es elmotivo por el cual los testículos se encuentran en la bolsa escrotal. Si realizamos un corte en los túbulos seminíferos y nos acercamos más, nos encontraremos con la siguiente imagen: La pared de cada túbulo seminífero está constituida por una membrana basal y varias capas de células. Estas células que se encuentran apoyadas en la membrana basal son de dos tipos: Sustentaculares o células de Sertoli.1. Espermatogonias o células espermatogénicas.2. Membrana basal Capa de células Sustentaculares o células de Sertoli: Son células grandes y altas, que se extienden desde la membrana basal hasta la luz del túbulo seminífero. Este tipo de células se mantienen unidas entre sí y forman compartimientos donde se van alojar las espermatogonias y dentro de sus funciones se encargan de: Proteger a las células espermatogénicas del sistema inmunitario.1. Captan testosterona y la hormona folículo estimulante (FSH).2. Filtran el paso de esteroides, metabolitos y sustancias nutritivas.3. Producen hormonas que inhiben la liberación de gonadotropinas.4. Fagocitan espermatogonias que se encuentran en degeneración.5. Secretan sustancias.6. Nutren a las espermátidas.7. Secretan el factor inhibidor mulleriano (FIM).8. Espermatogonias o células espermatogénicas: Son las células germinales masculinas que se van a encontrar entre las células de Sertoli. Existen dos tipos: Tipo A:1. Son células básicas que se van a dividir por mitosis y forman nuevas células tipo A y B. Son las que mantienen la población de espermatogonias. 2. Tipo B: Son células más diferenciadas que van a crecer y se transforman en espermatocitos primarios. Los espermatocitos primarios se ubican en la segunda capa celular del túbulo seminífero y de ahí, cada espermatocito primario va a experimentar una división meiótica para formar dos espermatocitos secundarios haploides. En la tercera capa celular, los espermatocitos secundarios van a experimentar una segunda división meiótica, por el cual se obtienen en total cuatro espermátidas haploides. Posteriormente viene la espermiogénesis, en la que las espermátidas se van a transformar en cuatro espermatozoides maduros. Espermiogénesis: A esta etapa también se le conoce como metamorfosis espermática y consiste de 4 o 5 fases: Fase de Golgi:1. En esta fase comienza a formarse el acrosoma a partir del aparato de Golgi y los centriolos migran hacia la parte posterior de la espermátida. En esa región, el centriolo que se encuentra distal se va a ensamblar con 9 microtúbulos para ir dando origen a la cola del espermatozoide. 2. Fase de casquete o capucha: Se caracteriza por el aumento de tamaño del acrocroma sobre el núcleo que le da la forma de un capuchón, también en esta fase ocurre la condensación del núcleo. 3. Fase acrosómica: En esta fase ocurre varias modificaciones en la morfología de la célula. 4. Fase de diferenciación: Se caracteriza por tener bien diferenciado las tres zonas del espermatozoide: la cabeza, el cuello y la cola. Además, comienza a desprenderse el citoplasma residual, pero todavía se ve una pequeña porción conectada a él. 5. Fase de espermiación o maduración: Se produce la pérdida de este citoplasma y este va a ser fagocitado por las células de Sertoli. Cuando los espermatozoides completan su formación entran en la luz de los túbulos seminíferos y de ahí son impulsados hacia el epidídimo, pero no se mueven por sí mismos sino que van a ser desplazados por la actividad contráctil de la pared, recién en el epidídimo van a alcanzar su movilidad, que es la que se observa al momento de la eyaculación. Fase de Golgi Fase de casquete o capucha Fase acrosómica Fase de diferenciación Fase de espermiación o maduración Adquieren su movilidad Espermátida Epidídimo Regulación hormonal de la espermatogénesis: Se regula a través de la hormona luteinizante (LH) que se produce en la hipófisis. Esta hormona se libera de la hipófisis y se una receptores que se localizan sobre las células de Leydig, y estimula la producción de testosterona que a su vez se va a unir a las células de Sertoli para poder promover la espermatogénesis. Otra hormona que también es esencial es la folículo estimulante que se va a unir a las células de Sertoli y estimula la producción de líquido testicular y la síntesis de proteínas intracelulares que son los receptores de andrógenos. OVOGÉNESIS: Es el proceso biológico mediante el cual las ovogonias se transforman en ovocitos maduros, este proceso tiene lugar en los ovarios e inicia en el tercer mes de vida intrauterina. Finaliza después de la pubertad y cesa definitivamente en la menopausia. A la ovogénesis podemos dividirla en tres fases: una fase de multiplicación, una fase de crecimiento y otra de maduración. Sin embargo, en algunas bibliografías vamos a encontrar que la ovogénesis se lleva a cabo en dos etapas o momentos: en una etapa prenatal o antes del nacimiento y en otra postnatal o después de nacer, y para que tenga relación con las tres fases anteriores podemos decir que en la etapa prenatal encontraremos la fase de multiplicación, la de crecimiento y una primera parte de la fase de maduración, y en la etapa postnatal únicamente está la segunda parte de la fase de maduración. Etapa prenatal:1. Durante la etapa prenatal, la fase de multiplicación comienza cuando las células germinales primordiales llegan a las gónadas femeninas del embrión, estas van a proliferar por mitosis y se diferencian en ovogonias. Cada ovogonia es una célula diploide compuesta por 46 cromosomas. Célula germinal primordial OVOGONIA Célula diploide Gónadas Durante la fase de crecimiento, estas ovogonias van a aumentar de tamaño debido a la acumulación de nutrientes en su citoplasma y se transforman en ovocitos primarios, y a la vez que se van formando estos ovocitos primarios hay células que los rodean y forman una capa de células foliculares aplanadas. A este ovocito primario que se encuentra rodeado por esta capa, se lo denomina folículo primordial. OVOGONIA OVOCITO PRIMARIO FOLÍCULO PRIMORDIAL Células foliculares aplanadas La fase de maduración inicia cuando los ovocitos primarios después de formarse replican su ADN y entran en la profase de la primera división meiótica. Todos los ovocitos primarios antes de nacer quedan en un estado de latencia llamado etapa o estadio de diploteno, este estadio va a perdurar hasta la pubertad como consecuencia de la acción del inhibidor de maduración del ovocito que va a ser secretado por las células foliculares. OVOCITO PRIMARIO OVOCITO PRIMARIO EN PROFASE Etapa o estadío de diploteno Inhibidor de maduración del ovocito (IMO) Durante la etapa prenatal se calcula que a finales del quinto mes, en cada ovario fetal se forman aproximadamente 7 millones de ovogonias, pero con el continuar del embarazo algunas de estas van a convertirse en ovocitos primarios y otras terminan degenerándose. 2. Etapa posnatal: En la etapa postnatal se estima que al nacer el número total de ovocitos se encuentra entre 600.000 y 800.000 en cada ovario, luego durante la niñez la mayoría de ellos se vuelven atrésicos, eso significa que se degeneran, y sólo 40.000 ovocitos por ovario van a estar presentes al comenzar la pubertad. Sin embargo, menos de 500 van a ovular por cada mes hasta la menopausia. Los ovocitos primarios se mantienen en fase latente hasta la pubertad, a partir de ahí continúa la segunda fase de maduración. En esta fase comienza la maduración de los folículos y los ovocitos primarios aumentan de tamaño. Antes de que se produzca la ovulación, estos ovocitos primarios reanudan la meiosis I y la finalizan originando dos células hijas haploides de tamaños diferentes, cada una de ellas con 23 cromosomas. Por un lado nos encontramos con una célula que recibe la mayor parte del citoplasma y es el ovocito secundario, y la otra es el primer corpúsculo polar que posteriormente se degenera. OVOCITO PRIMARIO EN PROFASE OVOCITO SECUNDARIO Antes de la ovulación PRIMER CORPÚSCULO POLAR 23 cromosomasEn el momento de la ovulación, el ovocito secundario entra en la segunda división meiótica y se detiene en la metafase II. En estas condiciones el folículo maduro, que contiene en su interior al ovocito secundario, se rompe por efecto de la hormona luteinizante y el ovocito es expulsado del ovario. Si el ovocito secundario es fecundado por un espermatozoide, continúa y termina la segunda división meiótica, resultando en un cigoto y en un segundo corpúsculo polar que luego degenera. En cambio si no se produce la fecundación, la célula se degenera y comienza un nuevo ciclo sexual en el que cada mes unos cuantos ovocitos primarios son estimulados para convertirse en ovocitos secundarios. OVOCITO SECUNDARIO OVOCITO SECUNDARIO EN METAFASE Ovulación Efecto de la hormona luteinizante FECUNDACIÓN CIGOTO SEGUNDO CORPÚSCULO POLAR NO OCURRE LA FECUNDACIÓN CÉLULA SE DEGENERA COMIENZA UN NUEVO CICLO SEXUAL CORRELACIONES CLÍNICAS: TERATOMAS: Los teratomas son tumores de origen incierto que a menudo contienen distintos tejidos, como hueso, cabello, músculo, epitelio intestinal y otros. Se piensa que estos tumores derivan de células troncales pluripotenciales capaces de diferenciarse en cualquiera de las tres capas germinales o sus derivados. Cierta evidencia sugiere que las células germinales primordiales (CGP) que se desvían de sus rutas de migración normales pudieran ser responsables de la formación de algunos de estos tumores. Otra fuente pudiera corresponder a las células epiblásticas, que dan origen a las tres capas germinales durante la gastrulación. Teratoma orofaríngeo. Estos tumores pudieran derivar de las CGP o de célulasepiblásticas, ambas pluripotenciales. Los tejidos contenidos en los tumores incluyen derivados de las tres capas germinales, y pueden identificarse intestino, hueso, piel, dientes y otras estructuras. DEFECTOS CONGÉNITOS Y ABORTO ESPONTÁNEO: FACTORES CROMOSÓMICOS Y GENÉTICOS Las anomalías cromosómicas, que pueden ser numéricas o estructurales, son causa importante de defectos al nacimiento y abortos espontáneos. Se calcula que 50% de las concepciones termina en aborto espontáneo y que 50% de estos productos de aborto tiene anomalías cromosómicas importantes. Así, alrededor de 25% de los embriones tiene un defecto cromosómico importante. Las anomalías cromosómicas más frecuentes en los productos de aborto son 45,X (síndrome de Turner), triploidía y trisomía 16. Las anomalías cromosómicas son responsables de 10% de los defectos congénitos principales, y las mutaciones genéticas generan un 8% adicional. Euploidía: se refiere a cualquier múltiplo exacto de n (p. ej., diploide o triploide). Aneuploidía: se refiere a cualquier número cromosómico que no sea euploide; suele aplicarse cuando existe un cromosoma adicional (trisomía) o cuando falta uno (monosomía). Las anomalías del número de cromosomas pueden originarse durante la división meiótica o la mitótica. TRISOMÍA 21 (SÍNDROME DE DOWN): El síndrome de Down se debe a la presencia de una copia adicional del cromosoma 21 (trisomía 21). Las características de los niños con síndrome de Down incluyen retraso del crecimiento, grados variables de discapacidad intelectual, anomalías craneofaciales como fisuras palpebrales oblicuas, pliegues epicánticos (redundancia cutánea en el ángulo palpebral interno), aplanamiento facial y pabellones auriculares pequeños, defectos cardiacos e hipotonía. En 95% de los casos el síndrome se debe a la trisomía 21 que deriva de una no disyunción meiótica, y en 75% de estas instancias la no disyunción ocurre durante la formación del ovocito. TRISOMÍA 18 (SÍNDROME DE EDWARDS): Los pacientes con trisomía 18 muestran las características siguientes: discapacidad intelectual, defectos cardiacos congénitos, pabellones auriculares de implantación baja y flexión de dedos y manos. Además, los pacientes a menudo presentan micrognatia, anomalías renales, sindactilia y malformaciones del sistema esquelético. La incidencia de este trastorno se aproxima a 1 en 5.000 neonatos. Entre las 10 semanas de la gestación y el término se pierde 85% de los fetos, en tanto los que nacen vivos suelen morir antes de los 2 meses de edad. Alrededor de 5% vive más de un año. Neonato con trisomía 18. Se observan los pabellones auriculares de implantación baja, la boca pequeña, la mandíbula poco prominente (micrognatia), la flexión de las manos y la ausencia o hipoplasia del radio y la ulna. A. Niño con síndrome de Down. Se observa la cara ancha y aplanada, las fisuras palpebrales oblicuas y la protrusión lingual. Los niños con síndrome de Down suelen tener cierto grado de discapacidad intelectual y muchos presentan defectos cardiacos. B. Otra característica de estos niños es la mano ancha con un solo pliegue palmar transverso (simiesco). TRISOMÍA 13 (SÍNDROME DE PATAU): Las anomalías principales en la trisomía 13 son discapacidad intelectual, holoprosencefalia, defectos cardiacos congénitos, sordera, labio y paladar hendidos, y defectos oftálmicos como microoftalmía, anoftalmía y coloboma. La incidencia de esta anomalía se aproxima a 1 por 20.000 nacidos vivos, y más de 90% de estos neonatos muere durante el primer mes tras el nacimiento. Alrededor de 5% vive más de un año. Feto con trisomía 13. Se observa el paladar hendido, la frente inclinada y la anoftalmía. SÍNDROME DE KLINEFELTER: Las características clínicas del síndrome de Klinefelter, que sólo se identifica en varones y suelen detectarse mediante amniocentesis, son esterilidad, atrofia testicular, hialinización de los túbulos seminíferos y, por lo general, ginecomastia. Las células cuentan con 47 cromosomas, con un complemento de cromosomas sexuales de tipo XXY, y en alrededor de 80% de los casos se identifica un corpúsculo de cromatina sexual (cuerpo de Barr: se forma por la condensación de un cromosoma X inactivado; el cuerpo de Barr también existe en mujeres normales debido a que uno de los cromosomas X es normal que se inactive). La no disyunción de los homólogos XX es el evento etiológico más frecuente. En ocasiones los pacientes con síndrome de Klinefelter tienen 48 cromosomas: 44 autosomas y cuatro cromosomas sexuales (48,XXXY). Si bien la discapacidad intelectual no suele formar parte del síndrome, a mayor número de cromosomas X, mayor probabilidad de que exista cierto grado de disfunción cognitiva. SÍNDROME DE TURNER: El síndrome de Turner, con un cariotipo 45,X, es la única monosomía compatible con la vida. Incluso en esta situación, 98% de todos los fetos con el síndrome se aborta de manera espontánea. Los pacientes que sobreviven tienen un aspecto femenino inconfundible, y se caracterizan por la ausencia de ovarios (disgenesia gonadal) y talla baja. Otras anomalías relacionadas comunes son cuello alado, linfedema en extremidades, deformidades esqueléticas y tórax amplio con hipertelorismo mamario. Alrededor de 55% de las pacientes afectadas presenta monosomía del cromosoma X y carece de cuerpo de Barr por efecto de la no disyunción. En 80% de estas pacientes la causa es la no disyunción del gameto del varón. En el porcentaje restante, la causa corresponde a anomalías estructurales del cromosoma X o a la no disyunción mitótica, que origina mosaicismo. Paciente con síndrome de Turner. Al nacer se observa la piel laxa en la región posterior del cuello, que deriva de los remanentes de un higroma quístico (quiste ocupado por líquido), el cuello corto, los pabellones auriculares deformados y el edema en la mano y el pie producto del linfedema. A los 6 años de edad el cuello alado es prominente y existe gran distancia entre los pezones, así como tórax ancho. SÍNDROME DE TRIPLE X: Las pacientes con síndrome de triple X (47,XXX) a menudo no se diagnostican por sus características físicas discretas. Sin embargo, a menudo estas niñas tienen problemas del lenguaje y la autoestima. Cuentan con dos cuerpos de cromatina sexual en sus células. SÍNDROME DE ANGELMAN: Resulta de una microdeleción del cromosoma 15 materno. Si el defecto se heredapor medio del cromosoma paterno se desarrolla el síndrome de Prader-Willi. SÍNDROME DE PRADER-WILLI: consecuencia de una microdeleción en el cromosoma 15 paterno.
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