Claudia Carvajal
Cuarta a octava semana del desarrollo Durante las tres primeras semanas de gestación ocurren fenómenos críticos del desarrollo, como la segmentación del cigoto, la blastogénesis y el desarrollo inicial de los sistemas nervioso y cardiovascular. Durante la cuarta a octava semanas ya están establecidas todas las estructuras externas e internas mayores. Hacia el final de este periodo órgano-genético comienza el desarrollo de los principales sistemas de órganos; sin embargo, la función de la mayor parte de ellos es mínima, excepto el sistema cardiovascular. A medida que se forman los tejidos y órganos cambia la forma del embrión y hacia la octava semana tiene un aspecto definidamente hu mano. FASES DEL DESARROLLO EMBRIONARIO El desarrollo humano se divide en tres fases que se interrelacionan en cierto grado: • Crecimiento (aumento de tamaño), que incluye divisiones celulares y elaboración de productos de las mismas. • Morfogénesis (desarrollo de la forma), que incluye movimientos celulares en masa. La morfogénesis es un proceso complicado durante el cual ocurren muchas interacciones complejas en una secuencia ordenada. El movimiento de células les permite interactuar entre sí durante la formación de tejidos y órganos. • Diferenciación (maduración de procesos fisiológicos). La terminación de este proceso origina la formación de tejidos y órganos capaces de llevar a cabo funciones espe cializadas. Como en las semanas cuarta a octava se desarrollan rápidamente los sistemas de tejidos y órganos, la exposición de los embriones a teratógenos en este periodo causa defectos congénitos mayores. Un teratógeno es un agente (Ej: fármacos y virus) que produce o aumenta la frecuencia de anormalidades congénitas. Actúa durante la etapa de diferenciación activa de un órgano o tejido. PLEGAMIENTO DEL EMBRION Un fenómeno importante en la adquisición de la forma corporal es el plegamiento del disco embrionario trilaminar plano hacia un embrión algo cilíndrico. Este plegamiento ocurre en los planos medial y horizontal como resultado del crecimiento rápido del embrión, en particular de su encéfalo y médula espinal (sistema nervioso central). El ritmo de crecimiento del disco embrionario en los lados no es similar al crecimiento en el eje longitudinal. Como resultado, ocurre plegamiento del embrión, que se lleva a cabo en los entremos craneal y caudal y en los lados, en forma simultánea. Al mismo tiempo, hay constricción relativa en la unión del embrión y saco vitelino. I. Plegamiento del embrión en el plano medio El plegamiento central de los extremos del embrión (pliegues de cabeza y cola) originan movimiento ventral de las regiones craneal y caudal a medida que el embrión se alarga. PLIEGUE DE LA CABEZA Hacia el inicio de la cuarta semana, los pliegues neurales se engruesan en la región craneal para formar el primordio del encéfalo. En el inicio, el encéfalo primitivo se proyec ta en forma dorsal hacia la cavidad amniótica. Después, el cerebro anterior en desarrollo crece cranealmente más allá de la membrana bucofaríngea y sobresale del corazón en desarrollo. Al mismo tiempo, el septum transversum (un tabique transversal del mesodermo), corazón primitivo, celoma pericárdico (cavidad) y membrana bucofaríngea se mueven hacia la superficie ventral del embrión. Durante el plegamiento longitudinal, se incorpora parte del endodermo del saco vitelino dentro del embrión como el intestino anterior (primordio de faringe, esófago, etc). El intestino anterior se encuentra entre el cerebro y corazón y la membrana bucofaríngea separa el intestino anterior del estomodeo. Después del plegamiento, el septum transversum se encuentra caudal al corazón, donde subsecuentemente se transforma en tendón central del diafragma. También, el pliegue de la cabeza afecta la disposición del celoma intraembrionario (primordio de cavidades corporales). Antes del plegamiento, el celoma consiste en una cavidad aplanada en forma de herradura. Después del plegamiento, el celoma pericárdico se encuentra ventral al corazón y craneal al septum transversum. En esta etapa, de manera amplia, el celoma intraembrionario se comunica a cada lado con el celoma extraembrionario. PLIEGUE DE LA COLA
En principio, el plegamiento del extremo caudal del embrión resulta del crecimiento de la parte distal del tubo neural (médula espinal en desarrollo). A medida que crece el embrión, se proyecta la región de la cola sobre la membrana cloacal (sitio futuro del ano). Durante el plegamiento, se incorpora parte de la capa germinal endodérmica en el embrión como intestino caudal (primordio del colon descendente). De manera ligera, la parte terminal del intestino caudal se dilata pronto para formar la cloaca (primordio de vejiga urinaria y recto). Antes del plegamiento, la estría primitiva se encuentra craneal a la membrana cloacal; luego queda caudal a esta estructura. Después del plegamiento, el tallo de conexión (primordio del cordón umbilical) se une con la superfi cie ventral del embrión y la alantoides (un divertículo del saco vitelino) se incorpora parcialmente en el embrión. II. Plegamiento del embrión en el plano transversal El plegamiento lateral es originado por la médúla espinal y las somitas que crecen con rapidez. El primordio de cada pared lateral del cuerpo se pliega hacia el plano medio, por lo que arrolla los bordes del disco embrionario de manera ventral y forma un embrión más o menos cilíndrico. Luego se forman las paredes abdominales, se incorpora en el embrión parte del saco vitelino como intestino medio (primordio del intestino delgado, etc). Inicialmente, hay una amplia conexión del intestino medio con el saco vitelino, pero después del plegamiento se reduce a un tallo vitelino estrecho. La zona de fijación del amnios en la superficie ventral del embrión se reduce a una relativamente estrecha región umbilical. A medida que se forma el cordón umbilical desde el tallo de conexión, la fusión ventral de los pliegues laterales reduce la comunicación entre celomas intraembrionario y extraembrionario a una estrecha franja . Conforme se expande la cavidad amniótica y se oblitera la mayor parte del celoma extraembrionario o cavidad coriónica, el amnios forma el recubrimiento epitelial del cordón umbilical. Plegamientos de la cuarta semana: DERIVADOS DE CAPAS GERMINALES Las tres capas germinales (ectodermo, mesodermo y endodermo), que se forman durante la gastrulación, originan primordios de todos los tejidos y órganos. Sin embargo, aún no se fija con rigidez la especificidad de las capas germinales. Las células de cada capa germinal se dividen, migran, se juntan y diferencian en patrones muy precisos, a medida que forman los diversos sistemas de órganos (organogénesis). Los principales derivados de las capas germinales son los siguientes. 1. Ectodermo. Esta capa da lugar a los sistemas nerviosos central (SNC) y periferico, epitelios sensoriales de ojos, oídos y nariz, epidermis y sus apéndices (cabello y uñas), glándulas mamarias, hipófisis, glándulas subcutáneas y esmalte dental. Las células de la cresta neural, que se derivan del neuroectodermo, originan células de ganglios raquídeos, craneales (PC V, VII, IX y X) y autónomos; envoltura de células del sistema nervioso periférico; células pigmentadas de la dermis; músculo, tejido conjuntivo y hueso que se originan del arco branquial (faríngeo); médula suprarrenal y meninges (recubrimientos) de encéfalo y médula espinal. 2. Mesodermo. Esta capa origina tejido conjuntivo, cartílago, hueso, músculos lisos y estriados, corazón, vasos y células sanguíneas y linfáticas, riñones, ovarios y testículos, conductos genitales, serosas que recubren cavidades corporales (pericardio, pleura y peritoneo), bazo y corteza de la glándula suprarrenal. 3. Endodermo. A partir de esta capa se forman el recubrimiento epitelial de los aparatos gastrointestinal y respiratorio, parénquima de amígdalas, glándulas tiroides y paratiroides, timo, hígado y páncreas, recubrimiento epitelial de vejiga urinaria y la mayor parte de uretra, y recubrimiento epitelial de la cavidad timpánica, antro timpánico y tuba faringotimpánica o tuba auditiva (de Eustaquio). CONTROL DEL DESARROLLO EMBRIONARIO La mayor parte de los procesos del desarrollo dependen de la interacción coordinada con precisión de factores genéticos y ambientales. Varios mecanismos de control guían la diferenciación y aseguran el desarrollo sincronizado; por ejemplo, interacciones tisulares, migración regulada de células y colonias celulares, proliferación controlada y muerte celular programada. Cada sistema del cuerpo tiene su patrón de desarrollo, pero la mayor parte de los procesos de la morfogénesis son similares y relativamente sencillos. Como base de estos cambios hay mecanismos básicos de regulación. De manera esencial, el desarrollo embrionario es un proceso de crecimiento y complejidad creciente de la estructura y función. El crecimiento se logra por mitosis (proceso de reproducción somática de las
células) aunada con producción de matrices extracelulares; mientras tanto, la complejidad se realiza por morfogénesis y diferenciación. Las células que caracterizan a los tejidos de los embriones muy tempranos son pluripotenciales, y bajo diferentes circunstancias pueden seguir más de una vía de desarrollo. Este potencial de desarrollo amplio se restringe progresivamente, a medida que los tejidos adquieren características especializadas necesarias para aumentar la complicación de su estructura y funciones. Esta restricción supone que se deben llevar a cabo elecciones con objeto de lograr la diversificación tisular. En la actualidad, casi todas las pruebas indican que estas elecciones se determinan no como una consecuencia del linaje celular sino, sobre todo, en respuesta a indicios del ambiente inmediato, que incluye tejidos vecinos. Como resultado, la precisión y coordinación de la arquitectura que suelen requerirse para la función normal de un órgano al parecer se logran por la interacción de sus partes constituyentes, durante el desarrollo. Las interacciones que conducen a un cambio en el curso del desarrollo de al menos uno de los factores que interactúan se denominan inducciones. En la literatura se encuentran múltiples ejemplos de dichas interacciones de inducción; por ejemplo, se piensa que durante el desarrollo del ojo, la vesícula óptica induce la formación del cristalino a partir del ectodermo superficial de la cabeza. Cuando no hay vesícula óptica, no se desarrolla el ojo. Además, si se extirpa la vesícula óptica y se coloca junto con el ectodermo superficial que no suele participar en el desarrollo del ojo, se puede inducir la formación del cristalino. En consecuencia, queda esclarecido que el desarrollo del cristalino depende de que el ectodermo adquiera una relación con un segundo tejido. En presencia del neuroectodermo de la vesícula óptica, el ectodermo superficial de la cabeza adopta una vía de desarrollo, de la que de otra manera carecería. En forma similar, también muchos de los movimientos morfogenéticos de los tejidos, que tienen estos papeles importantes para dar forma al embrión, proporcionan las relaciones entre los tejidos que están en cambio, fundamentales para las interacciones tisulares de inducción. El hecho de que un tejido influye en la vía de desarrollo que adopta otro tejido supone que pasa una señal entre los dos interactuantes. Se desconoce su naturaleza precisa; sin embargo, al parecer, el mecanismo de transferencia de señal varía con los tejidos específicos en relación. En algunos casos, la señal parece tomar la forma de una molécula difusible, como un erizo sónico, que pasa del inductor al tejido que reacciona. En otros, el mensaje parece mediarse a través de una matriz extracelular no difusible que es secretada por el inductor y con la cual entra en contacto el tejido que reacciona. En algunos casos más, al parecer, la señal requiere que ocurran contactos fisicos entre tejidos de inducción y de respuesta. Sin importar el mecanismo de transferencia intercelular en relación, la señal se traduce en un mensaje intracelular que influye en la actividad genética de las células que responden. Estudios de laboratorio establecieron que en algunas interacciones la señal puede ser relativamente inespecífica. En condiciones experimentales, se demostró que la acción del inductor natural en diversas interacciones se simula con diversas fuentes tisulares heterólogas e, incluso, en algunos casos, con una variedad de preparaciones sin células. Estos estudios sugieren que la especificidad de una inducción determinada es una propiedad del tejido que reacciona más que del inductor. Las inducciones no se deben considerar como fenómenos aislados. Con frecuencia, éstas ocurren de una manera tan secuencial que originan el desarrollo en orden de una estructura compleja; por ejemplo, después de la inducción del cristalino por la vesícula óptica, aquél induce a su vez el desarrollo de la córnea a partir del ectodermo superficial y mesénquima vecinos. Ello asegura la formación de partes constituyentes apropiadas en tamaño y relación para la función del órgano. En otros sistemas, se comprobó que las interacciones entre los tejidos son recíprocas. Por ejemplo, durante el desarrollo del riñón, la yema ureteral induce formación de túbulos en el mesodermo metanéfrico. Este mesodermo, a su vez, induce la ramificación de la yema ureteral que origina el desarrollo de túbulos colectores y cálices renales. La capacidad del sistema de reacción para responder a un estímulo inductor no es ilimitada. Al parecer, casi todos los tejidos inducibles pasan a través de un estado fisiológico pasajero, pero más o menos delimitado con precisión, en el cual son capaces de responder a una señal de inducción del tejido vecino. Como esta etapa de receptividad tiene un tiempo limitado, el retraso en el desarrollo de uno o más componentes en un sistema de interacción puede originar insuficiencia de una interacción inductora. Sin importar el mecanismo de señal que se utilizó, al parecer los sistemas de inducción tienen la característica común de una proximidad cercana entre los tejidos que interactúan. Pruebas experimentales demostraron que con probabilidad fracasan las interaccio nes si los interactuantes están muy separados. En consecuencia, el proceso de inducción al parecer es limitado en cuanto a espacio y tiempo. Como la inducción tisular tiene un papel tan esencial para asegurar la formación ordenada de la estructura precisa, cabe esperar que la insuficiencia de interacciones tiene consecuencias drásticas en el desarrollo (Ej: defectos congénitos, como ausencia de cristalino del ojo).
ASPECTOS ESENCIALES DE LA CUARTA A OCTAVA SEMANAS Principales fenómenos del desarrollo y cambios en la forma externa del embrión durante la cuarta a octava semanas: Cuarta semana En el transcurso de la cuarta semana ocurren cambios mayores en la forma del cuerpo. Al inicio, el embrión (2.0 a 3.5 mm de largo) es casi recto y tiene cuatro a 12 somitas que producen elevaciones notables de la superficie. Se forma el tubo neural entre somitas opuestas, pero está ampliamente abierto en los neuroporos rostral (anterior) y caudal (posterior). Hacia los 24 días son visibles los arcos faríngeos (branquiales). Se distinguen el primer arco branquial o mandibular y el segundo o hioideo. La porción principal del primer arco origina la mandíbula (maxilar inferior) y una extensión rostral de él, la promi nencia maxilar, contribuye a formar la maxila (maxilar superior). Ahora el embrión es ligeramente curvo por los pliegues de cabeza y cola y el corazón produce una gran prominencia ventral y bombea sangre. Hacia el día 26 se observan tres pares de arcos branquiales o faríngeos y se cierra el neuroporo rostral. El cerebro anterior produce elevación notable de la cabeza y el plegamiento del embrión le confiere una curvatura característica en C. Se encuentra una cola curva larga. Hacia los 26 o 27 días, las yemas del miembro superior se reconocen como pequeñas tumefacciones en las paredes ventrolaterales del cuerpo. También se observan fóveas óticas, los primordios de los oídos internos. A los lados de la cabeza son visibles engrosamientos ectodérmicos que indican los futuros cristalinos de los ojos llamados placodas de los cristalinos. Hacia el final de la cuarta semana, se ven el cuarto par de arcos branquiales y las yemas de los miembros inferiores. Hacia el final de la cuarta semana, tina característica distintiva es una cola atenuada. Se han establecido rudimentos de muchos de los sistemas de órganos, en especial el cardiovascular. Alrededor del final de la cuarta semana suele cerrarse el neuroporo caudal. Quinta semana Los cambios en la forma del cuerpo son mínimos durante esta semana en comparación con los que ocurrieron en la cuarta semana, pero el crecimiento de la cabeza excede al de otras regiones. De manera principal, la cabeza crece por el desarrollo rápido del cerebro y de las prominencias faciales. En poco tiempo, la cara entra en contacto con la prominencia cardiaca. El segundo arco faríngeo (hioideo) que está creciendo con rapidez sobrepasa al tercero y cuarto arcos y forma una depresión ectodérmica lateral en cada lado, el seno cervical. Las yemas de los miembros superiores tienen forma de paleta y las de los inferiores son parecidas a aletas. Los rebordes mesonéfricos indican el sitio de los riñones mesonéfricos, que son riñones provisionales en el humano. Sexta semana Los miembros superiores muestran una diferenciación regional a medida que se desarrollan los codos y las placas de las manos. Comienzan a desarrollarse en las placas de las manos los primordios de los dedos, llamados rayos digitales. Se ha señalado que los embriones en la sexta semana muestran movimientos espontáneos, como sacudidas del tronco y de los miembros. Cabe notar que el desarrollo de los miembros inferiores es un poco posterior al de los superiores. Entre los dos prime ros arcos branquiales se desarrollan varias tumefacciones pequeñas llamadas montículos auriculares alrededor del surco branquial o hendidura. Este surco se torna en meato acústico externo (conducto auditivo externo) y los montículos auriculares a su alrededor se funden para formar el pabellón del oído externo u oreja. Ahora ya es obvio el ojo, en gran parte debido a que se formó el pigmento de la retina. La cabeza es mucho más grande en relación con el tronco y se inclina más sobre la gran prominencia cardiaca por el acodamiento en la región cervical (cuello). El tronco y el cuello comienzan a enderezarse. Durante la sexta semana, se ha observado que los embriones muestran respuestas reflejas al tacto. Séptima semana Los miembros cambian de manera notable durante la séptima semana. Aparecen surcos entre los rayos digitales en las placas de las manos que representan claros indicadores de los dedos futuros. Para esta época, la comunicación entre intestino primitivo y saco vitelino se reduce a un conducto relativamente pequeno, el tallo vitelino. El intestino penetra en el celoma extraembrionario en la porción proximal del cordón umbilical. Este proceso, que se llama herniación umbilical, es un fenómeno normal en el embrión. La herniación ocurre porque la cavidad abdominal es muy pequeña para incluir el intestino en crecimiento rápido de esta edad. Hacia el final de la séptima semana, se ha iniciado la osificación de los huesos de los miembros superiores.
Octava semana Al inicio de la semana final del periodo embrionario, los dedos de la mano son notablemente definidos y membranosos. Ahora se ven surcos obvios entre los rayos digitales de los pies en forma de abanico. Aún se encuentra la cola, pero es gruesa y corta. Aparece el plexo vascular del cuero cabelludo, que forma una banda característica alrededor de la cabeza. Hacia el fin de la octava semana todas las regiones de los miembros son obvias y los dedos se alargan y separan completamente. Durante esta semana, por primera vez ocurren movimientos de miembros con un proposito. Durante la octava semana se inicia la osificación en los miembros inferiores y se reconoce primero el fémur. Hacia el final de la octava semana desaparece todo vestigio de la cola. En ese momento el plexo vascular del cuero cabelludo forma una banda cerca del vértice (coronilla) de la cabeza. Las manos y los pies se aproximan entre sí centralmente. Hacia el final de la octava semana el embrión tiene claras características humanas; sin embargo, la cabeza aun es desproporcionalmente grande y constituye casi la mitad del embrión. Se establece la región del cuello y son mas obvios los parpados; estos se están cerrando y hacia el final de la octava semana comienzan a unirse por fusión epitelial. El intestino se encuentra aún dentro de la porción proximal del cordón umbilical. Los pabellones auriculares comienzan a tomar su forma final, pero su implantación en la cabeza todavía es baja. Aunque hay diferencias sexuales en el aspecto de los genitales externos, no son muy precisas como para que personas legas puedan identificar el sexo con precisión.
ESTIMACION DE LA EDAD DEL EMBRION Como los embriones de las semanas tercera e inicio de la cuarta son rectos, su medición indica la longitud mayor (LM). En embriones mayores es más frecuente utilizar la altura sentado o la longitud coronilla a rabadilla (LCR). Debido a que no existe una referencia anatómica que indique con claridad la coronilla o la rabadilla, se supone que la LCR más larga es la más precisa. En embriones con cuello muy flexionado, la LCR es en realidad una medida de cabeza a rabadilla. A veces, en embriones de ocho semanas de edad se mide la longitud en posición erecta o longitud coronilla talón (CT). Puede ser difícil determinar esta última en embriones que se fijan con formalina debido a que no es fácil extender sus miembros. De manera internacional, se utiliza el Carnegie Embryonic Staging Systein (sistema de clasificación de la etapa embrionaria de Carnegie); este sistema permite comparar los hallazgos entre una persona y los de otra. RESUMEN DE LA CUARTA A OCTAVA SEMANA Durante estas cinco semanas, que representan la mayor parte del periodo embrionario, se forman todos los órganos y sistemas mayores del cuerpo a partir de las tres capas germinales. En el inicio de la cuarta semana, el plegamiento de los planos medial y transversal convierte el disco embrionario plano trilaminar en un embrión cilíndrico en forma de C. La formación de cabeza, cola y pliegues laterales es una secuencia continua de fenómenos que originan una constricción entre embrión y saco vitelino. Durante el plegamiento, se incorpora el saco vitelino con recubrimiento endodérmico en el embrión y origina el intestino primitivo (anterior, medio e caudal). A medida que la región de la cabeza se pliega ventralmente, se incorpora parte de la capa endodérmica en la cabeza en desarrollo del embrión como intestino anterior. También, el plegamiento de la región de la cabeza origina desplazamiento ventral de la membrana bucofaríngea y el corazón, y el cerebro en desarrollo se constituye en la parte más craneal del embrión. A medida que la región de la cola se pliega en dirección ventral, se incorpora parte de la capa germinal endodérmica en el extremo caudal del embrión come intestino caudal. Su parte terminal se expande para formar la cloaca. También, el plegamiento de la región de la cola origina que la membrana cloacal, la alantoides y el tallo de conexión sean arrastrados hacia la superficie ventral del embrión. El plegamiento del embrión en el plano horizontal incorpora parte de la capa germinal endodérmica en el embrión como intestino medio. El saco vitelino permanece unido con el intestino medio por un tallo vitelino estrecho. Durante el plegamiento en el plano horizontal, se forman los primordios de las paredes lateral y ventral del cuerpo. A medida que se expande el amnios, envuelve tallo de conexión, talle vitelino y alantoides, lo que forma un recubrimiento epitelial para el cordón umbilical. Las tres capas germinales se diferencian en diversos tejidos y órganos, de manera que hacia el final del periodo embrionario se establece el inicio de todos los principales sistemas de órganos.
El aspecto externo del embrión se afecta notablemente por la formación de encéfalo, corazón, hígado, somitas, miembros, oídos, nariz y ojos. A medida que se desarrollan estas estructuras, cambia el aspecto del embrión, de modo que adquiere características distintivamente humanas al final de la octava semana. Como el inicio de todas las estructuras externas e internas esenciales se constituye durante la cuarta a octava semanas, es el periodo más crítico del desarrollo. Las alteraciones del mismo durante este periodo originan anomalías congénitas importantes en el embrión. De manera razonable, se puede estimar la edad de los embriones por: día de inicio del UPMN, fecha estimada de feºcundación o concepción, mediciones ultrasónicas de saco coriónico y em brión, y estudio de las características externas del embrión.
