BIOLOGIA DEL DESAROLLO- DIFERENCIACION CELULAR- CRECIMIENTO CELULAR

• La biología del desarrollo estudia la ontogenia, los procesos mediante los cuales los organismos crecen y se desarrollan. La biología del desarrollo actual estudia los controles genéticos del crecimiento celular, la diferenciación celular y la morfogénesis (el proceso que origina los tejidos, órganos y la anatomía).

• Un subcampo de la Biología del desarrollo, es la Embriología, la disciplina biológica que se encarga del estudio de los organismos, desde la gametogénesis hasta la formación adulta de los seres vivos, (proceso denominado embriogénesis). Los hallazgos conseguidos por la Biología del desarrollo pueden ayudar a entender las malformaciones del embrión.

• Otro proceso biológicamente importante, que ocurre durante el desarrollo de cualquier organismo y fundamentalmente durante el embrionario, es el de apoptosis, un tipo de muerte celular, programada y regulada genéticamente.

• Un entendimiento más profundo de la Biología del desarrollo, es la posibilidad de albergar un gran progreso en el tratamiento de enfermedades y desórdenes de carácter congénito, como, por ejemplo, las enfermedades neurodegenerativas.

CRECIMIENTO O CLICO CELULAR 

• El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Las etapas, son G₁-S-G₂y M. El estado G₁ quiere decir GAP 1 (Intervalo 1). El estado S representa la síntesis, en el que ocurre la replicación del ADN. El estado G₂representa GAP 2 (Intervalo 2). El estado M representa la fase M, y agrupa a la mitosis o meiosis (reparto de material genético nuclear) y la citocinesis (división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan proliferantes y las que se encuentran en fase G₀ se llaman células quiescentes.​ Todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.​ El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.

• La célula puede encontrarse en dos estados muy diferenciados:
• El estado de no división o interfase. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.

• El estado de división, llamado fase M.

Interfase

Es el período comprendido entre mitosis. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90 % del ciclo, transcurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:

• Fase G₁ (del inglés Growth o Gap 1): Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular. En cuanto a carga genética, en humanos (diploides) son 2n 2c.

• Fase S (del inglés Synthesis): Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unas 10-12 horas y ocupa alrededor de la mitad del tiempo que dura el ciclo celular en una célula de mamífero típica.

• Fase G₂ (del inglés Growth o Gap 2): Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis. La carga genética de humanos es 2n 4c, ya que se han duplicado el material genético, teniendo ahora dos cromátidas cada uno.

• Fase M (mitosis y citocinesis):Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 horas, la fase M duraría alrededor de 30 minutos.

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FECUNDACION- SEGMENTACION-BLASTOCISTO

• La fecundación, también llamada singamia, es el proceso por el cual dos gametos (masculino y femenino) se fusionan durante la reproducción sexualpara crear un nuevo individuo con un genoma derivado de ambos progenitores. Los dos fines principales de la fecundación son la combinación de genesderivados de ambos progenitores y la generación de un nuevo individuo.

• Los detalles de la fecundación son tan diversos como las especies; sin embargo, existen cuatro eventos que son constantes en todas ellas:

1. El primer contacto y reconocimiento entre el óvulo y el espermatozoide, que en la mayor parte de los casos es de gran importancia para asegurar que los gametos sean de la misma especie.
2. La regulación de la interacción entre el espermatozoide y el gameto femenino. Solamente un gameto masculino debe fecundar un gameto femenino. Esto puede lograrse permitiendo que sólo un espermatozoide entre en el óvulo, lo que impedirá el ingreso de otros.
3. La fusión del material genético proveniente de ambos gametos.
4. La formación del cigoto y el inicio de su desarrollo.

Etapas de la fecundación natural

Aunque el proceso de unión entre óvulo y espermatozoides pueda parecer muy sencillo, lo cierto es que deben darse varios mecanismos y cambios en ambos gametos para que pueda ocurrir la fecundación.

A continuación te explicamos paso a paso las distintas etapas de la fecundación en el ser humano:

Penetración de la corona radiada

El proceso de fecundación se inicia con la penetración de los espermatozoides a través de la capa de células que rodea el óvulo: la corona radiada.

Los espermatozoides consiguen atravesar esta capa gracias a la liberación de la enzima hialuronidasa y el movimiento de su flagelo (la cola).

Una vez atraviesan esta capa, los espermatozoides se encuentran con una segunda barrera: la zona pelúcida, la capa externa que rodea al óvulo.

Penetración de la zona pelúcida

Se necesita más de un espermatozoide para lograr degradar la zona pelúcida, aunque finalmente solo uno de ellos podrá entrar en el óvulo.

Para poder atravesar esta segunda barrera, la cabeza del espermatozoide establece contacto con el receptor ZP3 de la zona pelúcida del óvulo. Esto desencadena la reacción acrosómica, que consiste en la liberación de enzimas hidrolíticas denominadas espermiolisinas. Dichas enzimas disuelven la zona pelúcida para permitir el paso del espermatozoide.

Asimismo, la reacción acrosómica provoca una serie de cambios en el espermatozoide que permiten su capacitación final para poder penetrar en el interior del óvulo fundiendo sus membranas.

Fusión de membranas

Cuando el espermatozoide entra en contacto con la membrana plasmática del óvulo, se desencadenan 3 procesos distintos en el gameto femenino:

• La formación del cono de fecundación
• La despolarización instantánea de su membrana
• La liberación de gránulos corticales al espacio perivitelino

La formación del cono de fecundación permite la fusión de la membrana del óvulo con la del espermatozoide para que la cabeza del espermatozoide pueda entrar. A su vez, gracias a la despolarización de la membrana del óvulo y a la liberación de gránulos corticales, se evita la entrada de otro espermatozoide.

Fusión de núcleos y formación del cigoto

Con la entrada del espermatozoide, el óvulo se activa para terminar la meiosis, proceso que permite la reducción del número de cromosomas. Así, se libera el segundo corpúsculo polar y los cromosomas se colocan formando una estructura denominada pronúcleo femenino.

SEGMENTACION

Es una serie de divisiones mitoticas que ocurren luego de la fecundación:

• En la primera división aparece el llamado surco de clivaje que divide al cigoto en dos células, cada una se denomina blastómeros; así las divisiones continúan originando cada vez blastómeros más pequeños.Como tú recordarás la forma en que se va a realizar  la segmentación  depende de la cantidad y distribución del vitelo (éste no sufre segmentación), en otras palabras depende del tipo de huevo.

• Obviamente la segmentación ocurrirá en todos los lugares en los que no hay vitelo, y, por lo tanto, hay especio para el de va a tener como resultado un conglomerado de macizo de pequeñas células, que, por su forma características, recibe el nombre de “mórula”(aspecto de mora).En el centro de mórula comienza a formarse una cavidad que se llama ”blastocele”. De esta manera, los blastómeros son desplazados hacia la periferia y van constituyendo una sola capa de células o “blastoderma”. A este estado embrionario se le denomina “blástula”, y es aquí donde termina el proceso de segmentación.Cabe hacer notar que, durante este periodo, no ha  habido crecimiento del organismo (masa celular), sólo fragmentación de multiples células de pequeño tamaño.

BLASTOCISTO

• Un blastocisto es un embrión de 5/6 días de desarrollo que presenta una estructura celular compleja formada por aproximadamente 200 células. La fase de blastocisto es el estadio de desarrollo previo a la implantación del embrión en el útero materno. 

• Es posible realizar una mejor selección embrionaria. Los embriones que alcanzan esta fase presentan una mayor capacidad implantatoria, ya que han superado posibles bloqueos de desarrollo que se producen de manera habitual en fases tempranas. Es por ello que limitamos a 1 (máximo 2) los blastocistos a transferir, disminuyendo el riesgo de gestación múltiple.

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DESAROLLO EMBRIONARIO Y FETAL

PRIMER MES LUNAR

(fecundación: dos semanas de crecimiento embrionario.)

• El proceso de fecundación comienza cuando el óvulo de la mujer se une a un espermatozoide del varón.

• Esta unión, da como resultado una única célula llamada huevo o cigoto.

• La mórula se convierte en una capa de células en forma de concha que se denomina blastocito, este se adhiere fuertemente al endometrio.   

CAMBIOS SEMANA POR SEMANA:

La gestación es el período de tiempo entre la concepción y el nacimiento cuando un bebé crece y se desarrolla dentro del útero de la madre. Debido a que es imposible saber exactamente cuándo ocurre la concepción, la edad gestacional se mide desde el primer día del último ciclo menstrual de la madre hasta la fecha actual. Se mide en semanas.

Esto significa que durante las semanas 1 y 2 del embarazo, una mujer no está todavía embarazada. Esto es cuando su cuerpo se está preparando para un bebé. Una gestación normal dura de 37 a 42 semanas.

Semana 1 a 2

• La primera semana de embarazo comienza con el primer día del período menstrual de una mujer. Ella aún no está embarazada.
• Durante el final de la segunda semana, se libera un óvulo del ovario. Aquí es cuando es más probable concebir si usted tiene relaciones sexuales sin protección. 

Semana 3

• Durante la relación sexual, los espermatozoides ingresan a la vagina después de que el hombre eyacula. Los espermatozoides más fuertes viajarán a través del cuello uterino (la abertura de la matriz o útero) hasta las trompas de Falopio.
• Un solo espermatozoide y el óvulo de la madre se encuentran en la trompa de Falopio. Cuando dicho espermatozoide entra en el óvulo, ocurre la concepción. El espermatozoide y el óvulo combinados se llaman zigoto.
• El zigoto contiene toda la información genética (ADN) necesaria para convertirse en un bebé. La mitad del ADN proviene del óvulo de la madre y la mitad del espermatozoide del padre.
• El zigoto pasa los próximos días bajando por la trompa de Falopio. Durante este tiempo, se divide para formar una bola de células llamada blastocisto.
• Un blastocisto está compuesto de un grupo interno de células con una cubierta externa.
• El grupo interno de células se convertirá en el embrión. El embrión es lo que se convertirá en su bebé.
• El grupo externo de células se convertirá en estructuras, llamadas membranas, las cuales nutren y protegen al embrión. 

Semana 4

• Una vez que el blastocisto llega al útero, se incrusta en la pared uterina.
• En este momento en el ciclo menstrual de la madre, el revestimiento del útero es grueso con sangre y está para brindarle soporte al bebé.
• El blastocisto se adhiere firmemente a la pared del útero y recibe nutrición de la sangre de la madre. 

Semana 5

• La semana 5 es el comienzo del "período embrionario"; es decir, cuando se desarrollan todos los principales sistemas y estructuras del bebé.
• Las células del embrión se multiplican y comienzan a asumir funciones específicas. Esto se llama diferenciación.
• Se desarrollan todas las células sanguíneas, las nefronas y las neuronas.
• El embrión crece rápidamente y los rasgos externos del bebé empiezan a formarse.
• El cerebro, la médula espinal y el corazón del bebé empiezan a desarrollarse.
• El tracto gastrointestinal del bebé comienza a formarse.
• Es durante este tiempo en el primer trimestre que el bebé tiene mayor riesgo de daños a raíz de factores que pueden causar anomalías congénitas. Esto incluye ciertas medicinas, consumo de drogas ilícitas, consumo excesivo de alcohol, infecciones como la rubéola y otros factores. 

Semanas 6 a 7

• Las yemas o brotes de brazos y piernas comienzan a crecer.
• El cerebro del bebé se transforma en 5 áreas diferentes. Algunos nervios craneales son visibles.
• Los ojos y los oídos comienzan a formarse.
• Se forma tejido que se ha de convertir en la columna y otros huesos.
• El corazón del bebé continúa desarrollándose y ahora late a un ritmo regular.
• La sangre se bombea a través de los vasos mayores. 

Semana 8

• Los brazos y las piernas del bebé se han alargado.
• Las manos y los pies comienzan a formarse y lucen como pequeños remos.
• El cerebro del bebé continúa formándose.
• Los pulmones comienzan a formarse. 

Semana 9

• Se forman los pezones y los folículos pilosos.
• Los brazos crecen y se desarrollan los codos.
• Se pueden observar los dedos del pie del bebé.
• Todos los órganos esenciales del bebé han comenzado a crecer. 

Semana 10 

• Los párpados del bebé están más desarrollados y comienzan a cerrarse.
• Las orejas comienzan a tomar forma.
• Las características faciales del bebé se vuelven más distintivas.
• Los intestinos rotan.
• Al final de la décima semana de embarazo, su bebé ya no es un embrión. Ahora es un feto, la etapa de desarrollo hasta el nacimiento. 

Semanas 11 a 14

• Los párpados del bebé se cierran y no volverán a abrirse hasta que más o menos la semana 28.
• La cara del bebé está bien formada.
• Las extremidades son largas y delgadas.
• Aparecen las uñas en los dedos de las manos y los pies.
• Aparecen los genitales.
• El hígado del bebé está produciendo glóbulos rojos.
• La cabeza es muy grande -- aproximadamente la mitad del tamaño del bebé.
• Ahora su pequeño puede formar un puño.
• Aparecen brotes dentarios para los dientes del bebé. 

Semanas 15 a 18

• En esta etapa, la piel del bebé es casi transparente.
• Un pelo fino llamado lanugo se desarrolla en la cabeza del bebé.
• Los huesos y el tejido muscular se siguen desarrollando y los huesos se vuelven más duros.
• El bebé comienza a moverse y a estirarse.
• El hígado y el páncreas producen secreciones.
• Ahora su bebé hace movimientos de succión. 

Semanas 19 a 21

• Su bebé puede oír.
• El bebé es más activo y continúa moviéndose y flotando.
• La madre puede sentir una agitación en la parte inferior del abdomen. Esto se llama primeros movimientos fetales, cuando la mamá puede sentir los primeros movimientos del bebé.
• Al final de esta etapa, el bebé puede tragar. 

Semana 22

• El lanugo cubre todo el cuerpo del bebé.
• El meconio, primera deposición del bebé, se forma en el tracto intestinal.
• Aparecen las cejas y las pestañas.
• El bebé es más activo con aumento del desarrollo muscular.
• La madre puede sentir al bebé moverse.
• El latido del corazón del bebé puede escucharse con un estetoscopio.
• Las uñas crecen hasta el extremo de los dedos del bebé. 

Semanas 23 a 25

• La médula ósea comienza a producir glóbulos.
• Se desarrollan las vías respiratorias inferiores de los pulmones del bebé.
• Su bebé empieza a almacenar grasa. 

Semana 26

• Las cejas y las pestañas están bien formadas.
• Todas las partes de los ojos del bebé están desarrolladas.
• Su bebé puede sobresaltarse en respuesta a los ruidos fuertes.
• Las huellas de los pies y las huellas digitales se están formando.
• Se forman los sacos de aire en los pulmones del bebé, pero los pulmones aún no están listos para trabajar por fuera del útero. 

Semanas 27 a 30

• El cerebro del bebé crece rápidamente.
• El sistema nervioso se desarrolla lo suficiente para controlar algunas funciones del cuerpo.
• Los párpados del bebé se pueden abrir y cerrar.
• El aparato respiratorio, aunque inmaduro, produce agente tensioactivo. Esta sustancia ayuda a que los alvéolos se llenen de aire. 

Semanas 31 a 34

• Su bebé crece rápidamente y acumula mucha grasa.
• Se presenta respiración rítmica, pero los pulmones del bebé no están completamente maduros.
• Los huesos del bebé están completamente desarrollados, pero son aún blandos.
• El cuerpo del bebé comienza a almacenar hierro, calcio y fósforo. 

Semanas 35 a 37

• El bebé pesa unas 5 1/2 libras (2.5 kg).
• Su bebé sigue aumentando de peso, pero probablemente no aumentará mucho más.
• La piel no está tan arrugada a medida que se forma grasa bajo la piel.
• El bebé tiene patrones de sueño definidos.
• El corazón y los vasos sanguíneos de su bebé están completos.
• Los músculos y los huesos están completamente desarrollados. 

Semana 38 a 40

• El lanugo ha desaparecido excepto en la parte superior de los brazos y los hombros.
• Las uñas pueden extenderse más allá de las puntas de los dedos.
• Se presentan pequeños brotes mamarios en ambos sexos.
• El cabello de la cabeza ahora es grueso y más denso.
• En su 40ª semana del embarazo, van 38 semanas desde la concepción y su bebé podría nacer en cualquier momento. 

Desarrollo de los 4 tejidos básicos a partir de las 3 capas germinales.

¿Qué son las capas germinales?

• “ La subdivisión de la masa celular interna da lugar al cuerpo del embrión, que contiene las tres capas germinales primarias : el ectodermo(capa externa), el mesodermo(capa intermedia) y el endodermo (capa interna). El proceso por el cual se forman las capas germinales mediante movimientos se denomina gastrulación.

• Se denomina capa germinal u hoja embrionaria al conjunto de células del embrión que formarán los órganos y tejidos durante el desarrollo embrionario. El desarrollo embrionario es un proceso ordenado y muy complejo en el que intervienen muchos factores, tanto maternos como fetales.

ECTODERMO(capa externa):

• Esta capa esta conformada por tubos neurales que a su ves se van desarrollando en rombo encéfalo, medula espinal y cresta neural . . Algo valioso que es importante recalcar es que en esta capa se encuentra la cresta neural que la ah llegado a denominar cuarta capa germinal por la gran cantidad de estructuras que forma. Es en esta capa se da origen al sistema nervioso central, sistema nervioso periférico;  epidermis y sus apéndices (pelo y uñas) la glándula pituitaria; glándulas subcutáneas; . y el esmalte de los dientes, médula suprarrenal; y las meninges (cubiertas) del cerebro y la médula espinal.

MESODERMO

(capa intermedia):

Se conoce en tres regiones:

• Paraaxial-> Se segmenta y crea somitos (masas de mesodermo paraaxial en forma de ladrillos) que a su ves se organizan y ya maduros contienen suficiente información. Sus células forman vertebras , costillas, su borde medial forma meninges y su vascularización discos intervertebrales y musculatura dorsal.
• Intermedio-> Es el precursor del sistema urogenital, posee un conducto esencial para el desarrollo de dicho sistema, en los adultos.
• Lateral-> Da lugar a l sistema circulatorio funcional (aunque no forma madura). Desarrollo  inicial del corazón ( día 22) donde el corazón comienza a latir por si solo. Sangre y vasos sanguíneos. Da origen al epitelio de revestimiento del tracto digestivo y respiratorio, glándulas tiroides y paratiroides, timo, el hígado y el páncreas, la mayor parte de la uretra, y el revestimiento epitelial del tímpano.

ENDODERMO

(capa interna):

• Es la capa germinal más interna. Aparece siempre cuando una capa de células se proyecta hacia afuera a partir de la masa celular interna que crece alrededor del blastocele. Es el origen del intestino, el hígado, el páncreas, los pulmones y la mayor parte de los órganos internos.

Discos Bilaminares

• En el comienzo de la segunda semana de desarrollo embrionario, tras el contacto del blastocisto con el endometrio se produce la proliferación del trofoblasto del polo embrionario dando lugar a una masa de células sin membrana conocidas con el nombre de  sincitiotrofoblasto. Por el contrario, las células del trofoblasto que forman la pared del blastocisto conservan sus membranas constituyendo el citotrofoblasto. Cabe destacar la actividad enzimática del sincitiotrofoblasto que degrada la matriz existente en las células endometriales conforme aumenta el tamaño del embrión.

• Así mismo, a medida que la implantación del embrión progresa, el sincitiotrofoblasto rodea gradualmente al blastocisto, hasta que finalmente, en el noveno día, todo el blastocisto queda recubierto excepto el pequeño agujero por el cual se implantó en la pared endometrial, que en último lugar queda sellado por material acelular y que constituye el tapón de cierre.

• Alrededor del octavo día, el embrioblasto se diferencia en dos capas; una capa externa de células cilíndricas denominada epiblasto o ectodermo primario y una capa interna de células cúbicas llamada hipoblasto o endodermo primario. Al embrioblasto bilaminar se le denomina disco embrionario bilaminar. Asimismo, en el mismo día comienza a acumularse líquido entre las células del epiblasto desplazando a un grupo de células ectodérmicas hacia el polo embrionario y constituyendo una fina membrana denominada membrana amniótica. La nueva cavidad que dicha membrana delimita recibe además el nombre de cavidad amniótica.

• Posteriormente, del hipoblasto emigra una capa de células que recubren la parte interna del citotrofoblasto y que forman una membrana denominada membrana de Heuser o exocelómica. Es por tanto cuando la cavidad del blastocisto o blastocele recibe ahora el nombre de saco vitelino primitivo o cavidad exocelómica. Al mismo tiempo que se forma el saco vitelino primitivo, se secreta una capa de material acelular entre la membrana de Heuser y el citotrofoblasto denominada retículo extraembrionario. 

• Hacia el día 12 o 13 proliferan células procedentes del epiblasto del extremo caudal del disco embrionario y emigran para formas dos capas: una que recubre la superficie externa de la membrana de Heuser y otra que recubre la superficie interna del citotrofoblasto, de modo que el retículo extraembrionario queda atrapado entre estas dos capas donde posteriormente se degradará y pasará a constituir la cavidad coriónica.

• De nuevo, alrededor del día 12, las células del hipoblasto comienzan de nuevo a proliferar emigrando hacia fuera y empujando al saco vitelino primitivo hacia el polo extraembrionario. Es entonces cuando el saco vitelino primitivo se desprende del embrión y se desintegra formando los quistes exocelómicos, que finalmente degenerarán. El nuevo espacio que se origina recibe el nombre de saco vitelino definitivo o secundario

• Alrededor del noveno día, las denominadas lagunas trofoblásticas se abren en el interior del sincitiotrofoblasto permitiendo que las sangres materna y fetal entren en contacto al fluir por la placenta. Más adelante, los capilares maternos próximos al sincitiotrofoblasto se expanden para formar los sinusoides maternos que se fusionan rápidamente con las lagunas trofoblásticas. Finalmente, el mesodermo extraembrionario induce al citotrofoblasto en su crecimiento hacia el interior del sincitiotrofoblasto dando como resultado unas proyecciones denominadas vellosidades primitivas.

• Hacia el día 16, el mesodermo extraembrionario asociado al cito trofoblasto penetra en las vellosidades primitivas transformándolas en vellosidades troncales secundarias. Será más adelante, al final de la tercera semana, cuando el mesodermo vellositario se diferencie en los vasos sanguíneos que conecten con los vasos del embrión estableciendo una circulación uteroplacentaria. Las vellosidades que contienen los vasos sanguíneos diferenciados reciben el nombre de vellosidades terciarias.

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