Desarrollo embrionario de extremidades
Inicio del desarrollo de las extremidades
La formación comienza relativamente tarde dentro del desarrollo embrionario (al final de la cuarta semana en el ser humano), con la activación de un grupo de células mesenquimatosas del mesodermo somático de la placa lateral. El estímulo inicial aún no se conoce por completo. Las evidencias experimentales sugieren que señales originadas en el mesodermo paraaxial (probablemente basadas en el código de los genes Hox y en última instancia dependientes de la señalización del ácido retinoico) inician una expresión específica de nivel de dos factores de transcripción T-box en el mesodermo de la placa lateral. Tbx5 en el área del futuro miembro anterior yTbx4 (junto conPitx-1) en el del posterior estimulan la expresión y secreción del factor de crecimiento fibroblástico 10 (FGF-10) por las células mesodérmicas locales. FGF-10 estimula el ectodermo suprayacente que produce FGF-8. Poco después se establece un sistema de retroalimentación que envuelve aFGF-10 y a FGF-8 y comienza el desarrollo del miembro. Los factores de transcripción Tbx parecen ser las primeras fuerzas conductoras de carácter local en el desarrollo del miembro.
Propiedades reguladoras y determinación axial
1. Si se elimina parte del primordio de un miembro, el resto se reorganiza para formar un miembro completo.
2. Si el primordio de un miembro se divide en dos y se evita que ambas partes se fusionen, cada mitad dará lugar aun miembro completo (fenómeno de duplicación).
3. Si se unen dos mitades iguales del primordio de un miembro, se forma una sola extremidad completa.
4. Si se superponen dos discos de miembros equivalentes, se reorganizan para constituir una única extremidad.
5. En algunas especies el mesodermo disgregado de un miembro puede reorganizarse y formar una extremidad completa.
Crecimiento de la yema de los miembros
Poco después de su establecimiento, el primordio del miembro comienza a hacer relieve en la pared del tronco (al final del primer mes en las extremidades superiores humanas).En esta etapa, la yema del miembro es una masa de células mesodérmicas de aspecto similar, cubiertas por una capa de ectodermo. A pesar de su estructura en apariencia simple, la yema contiene suficiente información intrínseca para dirigir su desarrollo. Un aspecto característico es la presencia de una cresta de ectodermo engrosado(cresta ectodérmica apical [CEA]) a lo largo del plano anteroposterior del vértice de la yema del miembro. Durante la mayoría del tiempo en que la CEA está presente, las regiones de las que derivarán las manos y los pies en la yema en desarrollo presentan forma de aleta, situándose la cresta apical a lo largo del borde de dicha aleta.
Interacciones entre el mesodermo y el ectodermo y función del mesodermo en la morfogénesis de las extremidades.
El desarrollo de la extremidad se produce como resultado de las interacciones continuas entre los componentes mesodérmico y ectodérmico de la yema del miembro. El ectodermo apical estimula el crecimiento de dicha yema al promover la mitosis e impedir la diferenciación de las células del mesodermo distal de la misma. Aunque la CEA favorece este proceso, su propia existencia está sometida a un control recíproco por parte del mesodermo. Si la CEA de una yema ya avanzada se trasplanta al mesodermo de la yema joven de un ala, el miembro crece con normalidad hasta que la morfogénesis se completa. Sin embargo, si el mesodermo de una yema más antigua se cubre con ectodermo apical joven, el desarrollo del miembro cesa en el momento apropiado para la edad del mesodermo y no parala del ectodermo.
Control morfogénicos del desarrollo inicial de la extremidad
Control de la segmentación próximo distal
El crecimiento de una extremidad se produce a partir de un pequeño brote, que finalmente forma tres segmentos estructurales: el estilopodio (brazo), el zeugopodio (antebrazo) y el autopodio (mano). A lo largo delos años, se han propuesto varias hipótesis relativas al control de la segmentación próximo distal, pero sólo recientemente una hipótesis se ha visto apoyada por importantes datos experimentales. Durante el desarrollo, los segmentos proximales se diferencian en primer lugar y a continuación lo hacen los segmentos más distales. Las células mesenquimatosas situadas en el extremo distal del primordio de la extremidad se mantienen en un estado proliferativo gracias a las acciones de factores como FGF y Wnt, mientras que las células de la porción proximal de la yema del miembro lo hacen bajo la influencia del ácido retinoico y posiblemente de otras moléculas. Se piensa que el balance entre al ácido retinoico y las moléculas. e FGF y Wnt determina el curso de la diferenciación de cada segmento. En el primordio de la extremidad temprana, las células mesenquimatosas proximales están expuestas a una alta concentración de ácido retinoico, ya que están cerca de su fuente de origen (somitos), y se diferencian en los tejidos del estilopodio. A medida que crece el primordio de la extremidad, las células indiferenciadas restantes están expuestas a menores concentraciones de ácido retinoico, ya que el crecimiento las ha llevado más lejos de la fuente de producción del mismo. Por tanto, las células mesenquimatosas restantes de las yemas de las extremidades desarrollan a continuación el segmento zeugopodial y por último, en la yema tardía del miembro, el segmento autopodial. Este equilibrio entre los efectos pro-motores de la diferenciación del ácido retinoico y los efectos de mantenimiento de la proliferación de los FGF es similar al que se produce en el extremo posterior del embrión temprano
Muerte celular y desarrollo de los dedos.
Aunque pueda parecer paradójico, la muerte celular programada genéticamente (apoptosis) es relevante en el desarrollo de mu-chas estructuras del organismo. En el miembro anterior se manifiesta de manera singular en el borde anterior, en la futura región axilar, entre el radio y la ulna y en los espacios interdigitales.
El desarrollo de los dedos, sin embargo, no sólo depende del modelado de los espacios interdigitales por la muerte celular. Mucho antes de que este proceso se haga evidente, en dichos espacios tienen lugar otros fenómenos que específica la naturaleza de cada dedo. El futuro dedo se idéntica al principio como una condensación longitudinal de mesénquima, que empieza pronto a adquirir una matriz precartilaginosa. A continuación, el rayo digital inicial sufre una segmentación para formar los segmentos falángicos específicos. Cada dedo desarrollará su propia identidad, determinada por el número de falanges, su forma y su tamaño particulares. El conocimiento de las bases para el desarrollo de la forma de los dedos no ha hecho nada más que comenzar
Desarrollo de los tejidos de las extremidades
Los fenómenos morfológicos descritos tienen lugar básicamente durante los primeros estadios del desarrollo de la extremidad, cuando la yema del miembro está constituida por una masa de células mesodérmicas de apariencia homogénea cubierta por ectodermo. La diferenciación e histogénesis de los componentes tisulares específicos del miembro son procesos más tardíos que se desarrollan sobre los esbozos morfogénicos ya establecidos.
Esqueleto
La formación del esqueleto puede observarse por primera vez como una condensación de células mesenquimatosas en el núcleo central situado en la parte proxi-mal de la yema del miembro. Incluso antes de producirse la condensación, estas células están predestinadas a producir cartílago, y si se trasplantan a otros sitios o a un cultivo se diferencian sólo en esta estructura. Otras células mesenquimatosas que en condiciones normales generarían tejido conjuntivo, retienen la capacidad de transformarse en cartílago si se trasplantan a la región central de la yema del miembro
Musculatura
La musculatura de la extremidad deriva de células miógenas que migran hacia la yema inicial del miembro desde la parte ventral del dermomiotomo del somito. Cada somito correspondiente a la región de la extremidad aporta de 30 a 100 células precursoras migratorias a la futura musculatura de la misma. Estas células dejan el somito y migran hacia el miembro gracias al estímulo del factor scatter (factor de crecimiento hepatocitario), producido por las células proximales en el área de formación del miembro. Antes de migrar, las células pre musculares del somito expresan c-met, receptor específico del factor scatter. Las células premiógenas, indistinguibles por su morfología de otras células mesenquimatosas, pero que expresan Pax-3, se diseminan por la yema del miembro. En la mutación splotch, caracterizada por la falta de expresión de Pax-3, las células musculares no pueblan dicha yema. Las células premusculares migratorias también expresan la molécula de adhesión celular N-cadherina, relevante para su correcta distribución por el mesénquima de la yema del miembro. Estas células siguen el ritmo del alargamiento de la yema, aunque en el mesénquima distal no se observan células que expresen moléculas características del músculo
Tendones
Para funcionar correctamente los músculos deben conectar con los huesos a través de la formación de tendones. Un tendón es una banda de tejido conjuntivo fibroso denso que está unido al músculo a través de la unión miotendinosa y al hueso a través de la entesis, una estructura compleja con cuatro zonas que forman un gradiente de colágeno tipo I a fibrocartílago y cartílago y, finalmente, una consolidación ósea en su unión con el hueso. Los experimentos iniciales han mostrado que cuando se eliminan los somitos adyacentes a las regiones donde se forman los miembros, las extremidades se desarrollan sin músculos, pero aparecen tendones rudimentarios que degeneran con posterioridad. Estos experimentos muestran que las fibras musculares surgen del mesodermo somítico, mientras que los tendones se originan del mesodermo de la placa lateral. Investigaciones adicionales han mostrado que no todos los tendones son iguales. En general, hay tres fases envueltas en la formación del tendón: 1) inducción por los FGF, 2) organización temprana a través del factor de crecimiento transformante y 3) consolidación y diferenciación, que requiere la expresión descleraxis (Scx).
Inervación
Los axones motores que se originan en la médula espinal entran en la yema del miembro en un estadio precoz del desarrollo(durante la quinta semana) y comienzan a crecer en las masas musculares dorsal y ventral, antes de que estas masas se hayan dividido en los primordios de los diferentes músculos. Los estudios con trazadores han demostrado un alto grado de orden en la proyección de las motoneuronas hacia la extremidad. Las neuronas situadas en una zona medial de la médula espinal envían sus axones a la masa muscular ventral, mientras que aquéllas con una posición más lateral inervan la masa mus-cular dorsal. De manera similar, existe una correlación entre la posición craneocaudal de las neuronas en la médula y el patrón de inervación anteroposterior de los músculos del miembro dentro de las masas musculares comunes. Por ejemplo, las neuronas más rostrales inervan los primordios musculares más anteriores. Las células de la cresta neural rodean tanto a las fibras nerviosas sensitivas como a las motoras para formarlas envolturas de los nervios en las extremidades.
Vascularización
La vascularización inicial de la yema del miembro deriva de células endoteliales que proceden de varias ramas segmentarias de la aorta y de las venas cardinales y, en cierta medida, de angioblastos (precursores de las células endoteliales) procedentes de los somitos o endógenos en el mesodermo de la yema. Al principio, la vascularización de la extremidad consiste en una red fina de capilares, pero pronto algunos vasos crecen de manera preferente dando lugar a una gran arteria central que proporciona sangre a la yema del miembro. Desde la arteria central la sangre se distribuye hacia la periferia a través de una malla de capilares, y se recoge en un seno marginal, localizado por debajo de la CEA. La sangre del seno marginal drena hacia conductos venosos periféricos, que la transportan fuera de la yema del miembro. Incluso en la yema del miembro más temprano existe una zona periférica de mesodermo avascular, con unos 100um entre el ectodermo y la yema. La región avascular persiste hasta que los dedos comienzan a formarse. En ella existen angioblastos, aunque se encuentran aislados de los capilares funcionales. Los estudios experimentales han demostrado que la cercanía del ectodermo inhibe la vasculogénesis en el mesodermo de la yema del miembro. Si se retira el ectodermo se forman conductos vasculares que alcanzan la superficie del mesodermo de la yema, y si se coloca un trozo de ectodermo en el mesodermo profundo de la extremidad aparece una zona avascular a su alrededor.
- Bibliografía.
- Fortuny, A. (2014). Embriología humana y biología del desarrollo. Academia. https://www.academia.edu/40552977/Embriolog%C3%ADa_humana_y_biolog%C3%ADa_del_desarrollo