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INSTITUTO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE LA SIERRA Plantel Zacapoaxtla Licenciatura en enfermería Editor: Xavier Rivera Hernández Información general de la asignatura Materia: Embriología I Plan: 2012 Licenciatura: Enfermería. Área de pertenencía: Proceso salud-enfermeddad en la reproducción humana. Requisitos: No tiene requisitos Tipo de asignatura: Obligatoria ( x ) Optativa (
Clave: ENF-2 Créditos: 9 Semestre: 1ro Hrs. conducidas / semana: 3 Hrs. Independientes / semana: 9 )
Proposito general de la asignatura: El curso de embriología I tiene como proposito fundamental proporcionar a los estudiantes los conceptos derivados de la biología del desarrollo humano, con el fin de aproximar al alumno en el proceso de salud-enfermedad relacionada con la reproducción y el desarrollo humano. Se revisarán los aspectos anatomofisiologicos de los aparatos reproductores masculino y femenino. Particularmente se hará enfasis en en las etapas preconcepcional y los cambios que ocurren durante la etapa embrionaria del desarrollo; considerando las difeentes etapas de riesgo, el calculo de la edad de gestación y los metodos anticonceptivos. Estos temas integran un marco conceptual como antesala para que el alumno de enfermería pueda abordar el estudio de las materias de los siguientes semestres con la profundidad que corresponde al estudio de la enfermería en el nivel superior.
Estructura tematica Unidades Unidad 1. Espermatogénesis y ovogénesis Unidad 2. Estructura de las Gónadas y los ciclos estrales Unidad 3. Fecundación, implantación y placentación Unidad 4. Segmentación gastrulación y adquisición del plan corporal
(Horas Totales: 30) (6 hrs.) (6 hrs.) (12 hrs.) (6 hrs.)
Metodología de trabajo Se espera que los alumnos sean capaces de aplicar lo aprendido, tanto en su ámbito académico, como en el personal y, más adelante, en el profesional. Por lo anterior, la práctica constante es necesaria. Para el logro del propósito general de la asignatura es fundamental que los conceptos y procedimientos presentados se ejerciten todo el tiempo, pues se espera que los estudiantes no sólo comprendan los contenidos sino que sean capaces de aplicarlos en las situaciones específicas que enfrentarán a lo largo de su trayectoria, tanto académica como profesional. ST-03-03/1
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Para ello, la estrategia metodológica de enseñanza-aprendizaje estará basada en la elaboración de mapas mentales y mapas conceptuales en donde el alumno será capaz de organizar sus conocimientos previos y le servirán de base para la incorporación de nuevos conceptos que van a ser adquiridos con la elaboración de las diferentes actividades de aprendizaje y de la lectura de su antología y lecturas recomendadas a lo largo del curso. Con el objetivo de desarrollar las habilidades de comunicación lógica y de promover el aprendizaje colaborativo, se realizarán mapas mentales y conceptuales en equipo, los cuales serán expuestos al resto de la clase, propiciando con ello el intercambio de ideas con estructura argumentativa; así también se elaborarán reportes de lectura de manera colectiva, ejecutando la redacción y la lectura comprensiva para la elaboración de una síntesis de manera colectiva, mismo que será expuesto a través de algún medio electrónico, ya sea elaborando un video con Movie-Maker o una presentación en Power-Point con audio incrustado. Asimismo, al final de cada unidad el alumno deberá entregar un ensayo sobre la unidad, y además deberá contestar algunas de las preguntas de autorreflexión que aparecen en el apéndice de esta antología El docente buscara motivar al alumno a través de objetos de aprendizaje (tales como diapositivas, videos, lecturas, animaciones) con el fin de establecer una conexión entre ciencia y realidad, entre teoría y práctica, a través del estudio y análisis de los diversos contenidos teóricos; confrontando la teoría con los conocimientos previos de los estudiante y su marco experiencial. El docente también retroalimentará las diferentes actividades que el alumno realice, procurando también la moderación y la ubicación de los aciertos y errores en el análisis argumentativo, así como en la evaluación de premisas.
Instrucciones para trabajar con los apuntes: Con el objetivo de hacer más comprensible el uso de estos apuntes y maximizar su aprovechamiento, se recomienda que sigas los siguientes pasos: Lee cuidadosamente cada tema, reflexiona los conceptos y realiza notas por separado, apuntando lo más sobresaliente para que te ayude a recordar los conceptos principales. Complementa los apuntes con lecturas de los libros que se recomiendan en la bibliografía de cada tema. Estudia de manera independiente, los diferentes temas que presentan en esta antología, ya que serán los conceptos que deberas dominar y que serán evaluados de manera escrita, a través de dos parciales y un examen semestral.
Criterios de evaluación y acreditación Los criterios generales de evaluación son:
Recursos y herramientas Asistencia Interacción en el aula y trabajo colaborativo Evaluaciones escritas Ensayos y autorreflexiones de aprendizaje.
Valor 10% 20% 30% 40%
Instrumento Lista de asistencia Rubrica Tabla de resultados Rubrica
Cabe señalar que para aprobar la asignatura, se debe de obtener la calificación mínima indicada por el IES de Zacapoaxtla, y vigilar los siguientes puntos: Participación efectiva en clase. Presentar los dos exámenes parciales y el examen semestral ST-03-03/1
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Entregar los ensayos y autorreflexiones de las cuatro unidades Entregar y presentar las diferentes actividades individuales y colaborativas que se soliciten durante el curso.
Introducción De manera literal, el término embriología significa estudio de los embriones; sin embargo, este vocablo se refiere generalmente al desarrollo prenatal del embrión y del feto. La anatomía del desarrollo es el campo de la embriología que se ocupa de los cambios que sufren las células, tejidos, órganos y cuerpo en conjunto desde la célula germinal de cada progenitor hasta el adulto resultante. El desarrollo prenatal es más rápido que el posnatal y comporta modificaciones más llamativas; no obstante, los mecanismos de desarrollo de ambos períodos son similares. La teratología (Gr. teratos, monstruo) es la división de la embriología y la anatomía patológica que trata del desarrollo anómalo (anomalías congénitas). Esta rama de la embriología se relaciona con los diversos factores genéticos o ambientales que alteran el desarrollo normal y producen los defectos congénitos.
Figura 1. A. Célula huevo o cigoto inmediatamente antes de la fusión de los pronúcleos masculino y femenino. B. Feto de 7 meses de edad.
Por qué estudiar embriología Llena el vacío entre el desarrollo prenatal y la obstetricia, medicina perinatal, pediatría y anatomía clínica. Proporciona conocimientos acerca del comienzo de la vida humana y las modificaciones que se producen durante el desarrollo prenatal. Resulta de utilidad en la práctica para ayudar a comprender las causas de las variaciones en la estructura humana. Aclara la anatomía macroscópica y explica el modo en que se desarrollan las relaciones normales y anómalas.
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El conocimiento que tienen los médicos acerca del desarrollo normal de los motivos de anomalías es necesario para proporcionar al embrión y al feto la mayor posibilidad de desarrollarse con normalidad. Gran parte de la obstetricia moderna incluye la denominada embriología aplicada. Los temas embriológicos de interés especial para los obstetras son la ovulación, el transporte del ovocito y espermatozoide, la fecundación, la implantación, las relaciones materno-fetales, la circulación fetal, los períodos críticos del desarrollo y las causas de anomalías congénitas. Además de cuidar a la madre, los médicos protegen la salud del embrión y del feto. La importancia de la embriología es obvia para los pediatras, ya que algunos de sus pacientes presentan anomalías congénitas derivadas de un desarrollo erróneo, como hernia diafragmática, espina bífida y cardiopatías congénitas. Las anomalías del desarrollo causan la mayoría de las muertes durante la lactancia. Resulta esencial conocer el desarrollo estructural y funcional para comprender los cambios fisiológicos que se producen durante el período neonatal y para ayudar a los fetos y niños que sufren. Los adelantos quirúrgicos, especialmente en los grupos de edad fetal, perinatal y pediátrica, han hecho que el conocimiento del desarrollo humano tenga una mayor importancia clínica. En la actualidad es posible el tratamiento quirúrgico del feto. El reconocimiento y la corrección de la mayoría de los trastornos congénitos dependen del conocimiento del desarrollo normal y de los trastornos que puede sufrir. Asimismo, la comprensión y corrección de la mayoría de las anomalías congénitas y sus causas permite a los médicos, dentistas y otros especialistas explicar el fundamento teórico del desarrollo de anomalías, despejando con frecuencia los sentimientos de culpa de los padres. Los médicos y otros profesionales sanitarios que conocen las anomalías frecuentes y su fundamento embriológico afrontan situaciones excepcionales con seguridad más que con sorpresa. Por ejemplo, cuando se sabe que la arteria renal representa solamente uno de los distintos vasos que irrigan originariamente el riñón embrionario, se pueden comprender y no son inesperadas las frecuentes variaciones del número y disposición de tales vasos.
Cambios morfofisiológicos del período prenatal Aunque es habitual dividir el desarrollo humano en los períodos prenatal (anterior al nacimiento) y posnatal (después del nacimiento), el nacimiento constituye, simplemente, un fenómeno decisivo durante el desarrollo, en el que se produce un cambio de ambiente (Moore and Persaud, 2004b). Las principales modificaciones del desarrollo que ocurren antes del nacimiento aparecen en el calendario del desarrollo prenatal humano (Figura 2 y Figura 3). El estudio de este calendario revela que la mayor parte de las trasformaciones visibles suceden entre la tercera y la octava semanas del desarrollo embrionario, pero el embrión comienza a desarrollarse en cuanto se fecunda el ovocito (Moore and Persaud, 2004b).
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Figura 2. Etapas tempranas del desarrollo. Se ilustra el desarrollo de un folículo ovárico que contiene un oocito, la ovulación y las fases del ciclo menstrual. EL desarrollo humano se inicia con la fecundación, unos 14 días después del comienzo de la última menstruación. También, se muestran segmentación del cigoto, trompa uterina, implantación del blastocisto y desarrollo temprano del embrión. Se ilustran las principales características de las etapas del desarrollo en embriones humanos (Moore and Persaud, 2004b). ST-03-03/1
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Figura 3. Conclusión del periodo embrionario y características del periodo fetal. El periodo embrionario termina al final de la octava semana; para está época se encuentran los inicios de todas las estructuras esenciales. El periodo fetal, que abarca desde la novena semana hasta el nacimiento, se caracteriza por el crecimiento y elaboración de estructuras. Hacia las 12 semanas se distingue el sexo de manera clara. Los fetos son viables 22 semanas después de la fecundación, pero sus posibilidades de supervivencia no son buenas hasta que tienen varias semanas más de edad. Los fetos de 11 a 38 semanas que se muestran tienen casi la mitad de su tamaño real. ST-03-03/1
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Temario de la asignatura de embriología Unidad 1. Espermatogenesis y ovogenesis 1.1. Células germinales primordiales 1.2. Teoría cromosómica de la herencia 1.2.1. Mitosis 1.2.2. Meiosis 1.2.3. Entrecruzamiento 1.2.4. Cuerpos polares 1.3. Defectos congénitos y abortos espontáneos 1.3.1. Anomalías numéricas 1.3.2. Anomalías estructurales 1.3.3. Mutaciones de genes 1.3.4. Técnicas de diagnóstico para identificar anomalías genéticas 1.4. Ovogénesis 1.4.1. Maduración de los ovocitos 1.5. Espermatogénesis 1.5.1. Maduración de los espermatozoides 1.5.2. Espermiogénesis 1.5.3. Gametos anormales Unidad 2. Estructura de las Gónadas y los ciclos estrales 2.1. Ovarios 2.1.1. Ovulación 2.1.2. Ciclo menstrual 2.1.3. Regulación hormonal 2.1.4. Cuerpo lúteo 2.1.5. Transporte del ovocito 2.1.6. Corpus albicans 2.2. Testiculos 2.2.1. Control hormonal Unidad 3. Fecundación, implantación y placentación 3.1. Fecundación 3.1.1. Fase I: penetración de la corona radiada 3.1.2. Fase 2: penetración de la zona pelúcida 3.1.3. Fase 3: fusión de las membranas celulares del ovocito y el espermatozoide 3.1.4. Métodos anticonceptivos 3.1.5. Infertilidad 3.2. Segmentación 3.2.1. Formación del blastocisto 3.2.2. Célula madre embrionarias 3.3. Implantación 3.4. Placentación 3.4.1. Estructura y función de la placenta 3.4.2. Desarrollo de la placenta 3.4.3. Funciones de la placenta Unidad 4. Segmentación, gastrulación y adquisición del plan corporal 4.1. Hojas embrionarias en la segunda semana ST-03-03/1
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4.1.1. Segunda semana 4.1.2. Implantación anormal 4.1.3. Aborto espontáneo 4.1.4. Inhibición de la implantación 4.2. Hojas embrionarias después de la segunda semana 4.3. Desarrollo del plan corporal 4.3.1. Columna vertebral 4.3.2. Pared del tórax y del abdomen
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Unidad 1. Espermatogenesis y ovogenesis. Células germinales primordiales El desarrollo comienza con la fecundación, proceso por el cual el gameto masculino, el espermatozoide, y el gameto femenino, el ovocito, se unen para dar origen al cigoto o célula huevo. Los gametos derivan de las células germinales primordiales que se forman en el epiblasto durante la segunda semana del desarrollo y se desplazan hacia la pared del saco vitelino (Figura 4). Durante la cuarta semana de desarrollo estas células comienzan a migrar desde la pared del saco vitelino hacia las gónadas, a las cuales llegan hacia el final de la quinta semana. Su número se incrementa por divisiones mitóticas durante la migración y también cuando llegan a la gónada. Como preparación para la fecundación, las células germinales experimentan el proceso denominado gametogénesis, en el que se produce la meiosis para reducir el número de cromosomas, y la citodiferenciación para completar su maduración (Sadler and Langman, 2007).
Figura 4. Embrión al final de la tercera semana, en el cual se advierte el sitio que ocupan las células germinales primordiales en la pared del saco vitelino, cerca de la inserción del futuro cordón umbilical. Estás células migran desde esa localización hacia la gónada en desarrollo.
Teoría cromosómica de la herencia Los rasgos de un nuevo individuo son determinados por genes específicos presentes en cromosomas heredados del padre y de la madre. Los seres humanos tienen aproximadamente 35 000 genes en los 46 cromosomas. Los genes que se localizan en el mismo cromosoma tienden a ser heredados juntos y por esta razón se los conoce como genes ligados. En las células somáticas, los cromosomas se presentan como 23 pares de homólogos para formar el número diploide de 46 (Sadler and Langman, 2007). Hay 22 pares de cromosomas, los autosomas, y un par de cromosomas sexuales. Si el par de cromosomas sexuales es XX, el individuo es genéticamente femenino; si el par es XY, el individuo es genéticamente masculino. Un cromosoma de cada par proviene del gameto materno, el ovocito, y el otro componente proviene del gameto paterno, el espermatozoide. Es decir que cada gameto contiene un número haploide de 23 cromosomas, y la unión de los gametos en la fecundación restaura el número diploide de 46 (Sadler and Langman, 2007).
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Figura 5. Diferentes etapas de la mitosis. En la profase se ven los cromosomas como hebras delgadas. Las cromátides dobles resultan claramente visibles como unidades separadas en la metafase. Durante la división, los miembros de un par de cromosomas no se aparean en ningún momento. Azul: cromosomas paternos; rojo: cromosomas maternos (Sadler and Langman, 2007).
Mitosis Mitosis es el proceso por medio del cual una célula se divide y da origen a dos células hijas genéticamente idénticas a la célula madre (Figura 5). Cada célula hija recibe el complemento total de 46 cromosomas. Antes de que una célula entre en mitosis, cada cromosoma replica su ácido desoxirribonucleico (DNA). Durante esta fase de replicación los cromosomas son extremadamente largos, están extendidos en forma difusa en el núcleo y no pueden ser reconocidos con el microscopio óptico. Al comienzo de la mitosis, los cromosomas empiezan a enrollarse, a contraerse y a condensarse; estos fenómenos señalan el principio de la profase. Cada cromosoma consiste ahora en dos subunidades paralelas, las cromátidas, que se encuentran unidas en una región estrecha común a ambas denominada centrómero. Durante la profase, los cromosomas continúan condensándose y se tornan más cortos y más gruesos (Figura 5A), pero sólo en la prometafase se pueden distinguir las cromátidas (Figura 5B). En el curso de la metafase los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial y entonces resulta claramente visible su estructura doble (Figura 5C). Cada cromosoma está unido por microtúbulos que se extienden desde el centrómero hasta el centríolo y forman el huso mitótico. Poco después, el centrómero de cada uno de los cromosomas se divide, y esto indica el comienzo de la anafase, seguida por la migración de las cromátidas hacia los polos opuestos del huso. Por último, durante la telofase los cromosomas se desenrollan y alargan, la envoltura nuclear se reconstituye y el citoplasma se divide (Figura 5D y E). Cada célula hija recibe la mitad del material cromosómico duplicado y de este modo conserva el mismo número de cromosomas que el de la célula madre (Sadler and Langman, 2007).
Meiosis La meiosis es la división que tiene lugar en las células germinales para generar los gametos femenino y masculino, ovocitos y espermatozoides, respectivamente. Durante la meiosis se producen dos divisiones celulares sucesivas, la meiosis I y la meiosis II, que reducen los cromosomas a un número haploide de 23 (Figura 6 y Figura 7). Igual que en la mitosis, las células germinales, femeninas y masculinas (ovocitos y espermatocitos primarios), replican su DNA al comienzo de la primera división meiótica, de forma tal que cada uno de los 46 cromosomas se duplica y queda constituido por dos croST-03-03/1
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mátidas hermanas. Pero, a diferencia de lo que ocurre en la mitosis, los cromosomas homólogos se aparean alineados entre sí mediante un proceso denominado sinapsis. El apareamiento es exacto y punto por punto, excepto para la combinación de X e Y. Luego, los homólogos apareados se separan y quedan uno para cada una de las dos células hijas. Poco tiempo después, la meiosis II separa las cromátidas hermanas. Finalmente cada gameto contiene 23 cromosomas (Sadler and Langman, 2007). Entrecruzamiento Los entrecruzamientos (cross-overs) son procesos fundamentales que se producen durante la meiosis I y consisten en el intercambio de segmentos de cromátidas entre cromosomas homólogos apareados (Figura 7). Los segmentos de cromátidas se rompen y se intercambian a medida que los cromosomas homólogos se separan. Durante la separación de los cromosomas homólogos, los sitios de intercambio permanecen transitoriamente unidos y la estructura cromosómica tiene en estas circunstancias un aspecto similar a la letra X y se denomina quiasma (Figura 7C). En cada meiosis 1 se producen 30 a 40 entrecruzamientos (1 o 2 por cromosoma), que son más frecuentes entre los genes localizados distantes entre sí en un cromosoma (Sadler and Langman, 2007). Como resultado de las divisiones meióticas: a) la variabilidad genética se incrementa por medio del entrecruzamiento, que genera una redistribución del material genético, y por la distribución al azar de cromosomas homólogos en las células hijas; y b) cada célula germinal contiene un número haploide de cromosomas, de modo tal que la fecundación restaura el número diploide de 46 cromosomas. Cuerpos polares También durante la meiosis un ovocito primario da origen a cuatro células hijas, cada una con 22 cromosomas más un cromosoma X (Figura 9 y Figura 8A). Sin embargo, sólo una de estas células llegará a convertirse en un gameto maduro, el ovocito; las otras tres, los cuerpos polares, reciben escaso citoplasma y degeneran durante su desarrollo posterior. De forma similar, un espermatocito primario da origen a cuatro células hijas, dos con 22 cromosomas más un cromosoma X y dos con 22 cromosomas más un cromosoma Y (Figura 9y Figura 8B). Pero, en contraste con la formación del ovocito, las cuatro células se transforman en gametos maduros.
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Figura 6. Diagrama de la meiosis. Se muestran dos pares de cromosomas. A a D, Etapas de la profase de la primera división meiótica. Los cromosomas homólogos se acercan entre sí y forman parejas; cada miembro del par está formado por dos cromátidas. Observe el entrecruzamiento único entre un par de cromosomas que comporta el intercambio de segmentos de cromátidas. E, Metafase. Los dos componentes de cada par se orientan en el huso meiótico. F, Anafase. G. Telolase. Los cromosomas migran a polos opuestos. H, Distribución de los cromosomas de los padres al final de la primera división meiótica. I a K. Segunda división meiótica. Es semejante a la mitosis excepto que las células son haploides (Moore and Persaud, 2004a).
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Figura 7. Primera y segunda división meiótica. A. Los cromosomas homólogos se aproximan entre si. B. Los cromosomas homólogos se aparean y cada miembro del par está formado por dos cromátidas. C. Los cromosomas homólogos íntimamente apareados intercambian fragmentos de cromátidas (cross-over); obsérvese el quiasma. D. Los cromosomas de estructura doble se separan. E. Anafase de la primera división meiótica. F y G. Durante la segunda división meiótica los cromosomas de estructura doble se separan en el centromero. Al terminar la división, en cada una de las cuatro células hijas los cromosomas son diferentes entre si.
Figura 8. Fenómenos que ocurren durante la primera y la segunda división de la maduración. A. La célula germinal primordial femenina (ovocito primario) sólo da lugar a un gameto maduro, el ovocito maduro. B. La célula germinal
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primordial masculina (espermatocito primario) origina cuatro espermátides, cada una de las cuales se convierte en espermatozoide.
Figura 9. Gametogenia normal: conversión de células germinales en gametos. Los dibujos comparan la espermatogenia y la ovogenia. Las ovogonias no aparecen en esta figura debido a que se diferencian en ovocitos primarios antes del nacimiento. En cada etapa se muestra el complemento cromosómico de las células germinales. La cifra designa el número total de cromosomas, incluyendo el(los) cromosoma(s) sexual(es), que se muestra tras la coma. Nota: 1) después de las dos divisiones meióticas, el número diploide de cromosomas, 46, se reduce al número haploide, 23; 2) a partir de un espermatocito primario se forman cuatro espermatozoides, mientras que la maduración de un ovocito primario origina solamente un ovocito maduro; 3) el citoplasma se conserva durante la ovogenia para formar una gran célula, el ovocito maduro. Los cuerpos polares son células no funcionales de pequeño tamaño que finalmente degeneran (Moore and Persaud, 2004a).
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Defectos congénitos y abortos espontáneos: factores cromosómicos y genéticos Las anomalías cromosómicas, que pueden ser numéricas o estructurales, son una importante causa de anomalías del desarrollo y de abortos espontáneos. Se estima que el 50% de las concepciones terminan en aborto espontáneo y que el 50% de estos abortos presentan anomalías cromosómicas importantes. En consecuencia, alrededor del 25% de los productos de la concepción tienen un defecto cromosómico significativo. Las anomalías cromosómicas más frecuentes encontradas en los abortos son 45,X (síndrome de Turner), la triploidía y la trisomía 16. Las anomalías cromosómicas representan también el 7% de los defectos congénitos de mayor magnitud, en tanto que las mutaciones génicas representan un 8% adicional (Sadler and Langman, 2007).
Anomalías numéricas La célula somática humana normal contiene 46 cromosomas, y el gameto normal, 23. Las células somáticas normales son diploides, es decir, 2n, mientras que los gametos normales son haploides o n. Euploidía significa cualquier múltiplo exacto de n, por ejemplo, diploide o triploide. La aneuploidía designa cualquier número de cromosomas que no sea euploide, y en general se aplica a la presencia de un cromosoma de más (trisomía) o de menos (monosomía). Las anomalías en el número de cromosomas podrían originarse durante las divisiones meióticas o mitóticas. En la meiosis, dos miembros de un par de cromosomas homólogos normalmente se separan durante la primera división meiótica, de modo que cada célula hija recibe un miembro de cada par (fig. 2.5A). Sin embargo, en ocasiones, la separación no ocurre (no disyunción) y los dos miembros de un par se dirigen hacia una célula (fig. 2.58 y C). A causa de la falta de disyunción de los cromosomas, una célula recibe 24 cromosomas y la otra 22, en lugar de recibir ambas 23 cromosomas normales. Cuando al producirse la fecundación un gameto que tiene 23 cromosomas se fusiona con un gameto que posee 24 o 22 cromosomas, el resultado es un individuo con 47 cromosomas (trisomía) o con 45 cromosomas (monosoinía). La falta de disyunción tiene lugar durante la primera o la segunda división meiótica de las células germinales y puede afectar a cualquier cromosoma autosómico o sexual. La incidencia de anomalías cromosómicas, incluida la no disyunción, aumenta con la edad de la madre, sobre todo a partir de los 35 años (Sadler and Langman, 2007). En ocasiones la no disyunción se produce durante la mitosis (no disyunción mitótica) en una célula embrionaria durante las primeras divisiones celulares. En tal caso, el resultado es el mosaicismo, en el cual algunas células tienen un número anormal de cromosomas y otras son normales. Los individuos afectados pueden presentar algunas o muchas de las características de un síndrome particular, según el número de células afectadas y su distribución (Sadler and Langman, 2007). En ocasiones se producen roturas de cromosomas y partes de un cromosoma se unen a otro. Estas traslocaciones pueden ser balanceadas, caso en el cual la rotura y la reunión ocurren entre dos cromosomas sin pérdida de material genético esencial y los individuos son normales; o pueden ser no balanceadas, y entonces se pierde parte de un cromosoma con la aparición de un fenotipo alterado. Por ejemplo, las traslocaciones no balanceadas entre los brazos largos de los cromosomas 14 y 21 durante la primera o la segunda división meiótica originan gametos con una copia extra del cromosoma 21, una de las causas del síndrome de Down (Figura 11). Las traslocaciones son especialmente comunes entre los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 porque éstos se agrupan durante la meiosis. Trisomia 21 (síndrome de Down) El síndrome de Down es causado generalmente por la presencia de una copia adicional del cromosoma 21 (trisomía 21) (Figura 10). Las características clínicas de los niños con síndrome de Down son: retardo del crecimiento, retardo mental de diverso grado, anomalías craneofaciales que comprenden hendidura palpebral oblicua, pliegues del epicanto (pliegues cutáneos en el ángulo interno ST-03-03/1
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del ojo), cara aplanada y orejas pequeñas, defectos cardíacos e hipotonía. Estos individuos tienen también una incidencia relativamente alta de leucemia, infecciones, disfunción tiroidea y envejecimiento prematuro. Además, en casi todos aparecen signos de enfermedad de Alzheimer después de los 35 años. En el 95% de los casos el síndrome es causado por la trisomía 21, que se debe a la no disyunción meiótica, y en el 75% la no disyunción tiene lugar durante la formación del ovocito. La incidencia del síndrome de Down es de 1 en 2 000 productos de la concepción de mujeres menores de 25 años. Este riesgo se incrementa con la edad materna aproximadamente a 1 en 300 a los 35 años y a 1 en 100 a los 40 años (Sadler and Langman, 2007).
Figura 10. Cariotipo de la trisomía 21 o síndrome de Down.
Casi en el 4% de los casos el síndrome de Down es la consecuencia de una traslocación no balanceada entre el cromosoma 21 y los cromosomas 13, 14o 15 (fig. 2.6). El 1% restante se debe a mosaicismos resultantes de una no disyunción mitótica. Estos individuos tienen algunas células con un número normal de cromosomas y otras que son aneuploides; pueden presentar pocas o muchas características del síndrome de Down.
Figura 11. Traslocación de los brazos largos de los cromosomas 14 y 21 en el centrómero. La perdida de los brazos cortos no es clínicamente significativa y los individuos son normales, aunque se encuentran en mayor riesgo de tener descendencia con traslocaciones no balanceadas. B. Cariotipo de la traslocación del cromosoma 21 en el 14, que provoca el síndrome de Down.
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Trisomía 18 Los pacientes con trisomía 18 muestran las características siguientes: retardo mental, defectos cardíacos congénitos, orejas de implantación baja y flexión de los dedos y de las manos (¡Error! No se ncuentra el origen de la referencia.). Además, es habitual que presenten micrognatia, anomalías renales, sindactilia y malformaciones del sistema esquelético. La frecuencia es aproximadamente de 1 cada 5 000 recién nacidos. El 85% de estas concepciones se pierden entre las 10 semanas de gestación y el término del embarazo, mientras que los nacidos vivos mueren frecuentemente a los 2 meses de edad. Trisomía 13 Las principales anomalías de la trisomía 13 son: retardo mental, holoprosencefalia, defectos cardíacos congénitos, sordera, labio leporino y paladar hendido, y defectos oculares como microftalmía, anoftalmía y coloboma (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). La incidencia de esta nomalía es de 1 por cada 20 000 nacidos vivos, y cerca del 90% de los niños muere en los primeros meses después del nacimiento. Síndrome de Ktinefelter Las características clínicas de este síndrome, que sólo se observa en varones y por lo general se descubre en la pubertad, son: esterilidad, atrofia testicular, hialinización de los túbulos seminíferos y frecuentemente ginecomastia Las células tienen 47 cromosomas con un complemento cromosómico sexual de tipo XXY, y en el 80% de los casos se encuentra un cuerpo de cromatina sexual (cuerpo de Barr: formado por la condensación de un cromosoma sexual inactivado; el cuerpo de Barr está también presente en mujeres normales) (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). Su incidencia s de alrededor de 1 en 500 varones. La no disyunción de los homólogos XX es el fenómeno causal más frecuente. Sin embargo, en ocasiones, los pacientes con síndrome de Klinefelter tienen 48 cromosomas, es decir, 44 autosomas y 4 cromosomas sexuales (XXXY). Aunque por lo general el retardo mental no forma parte del síndrome, cuanto mayor es el número de cromosomas X, más elevada es la probabilidad de que se produzca cierto grado de retraso mental. Síndrome de Turner El síndrome de Turner, con un cariotipo 45,X, es la única monosomía compatible con la vida, aun cuando el 98% del total de los fetos con el síndrome son abortados espontáneamente. Los pocos que sobreviven tienen un aspecto inconfundiblemente femenino (¡Error! No se encuentra el origen de a referencia.) y se caracterizan por la falta de ovarios (disgenesia gonadal) y la baja estatura. Otras anomalías comúnmente asociadas son las membranas laterales en el cuello, el linfedema de las extremidades, las deformidades esqueléticas y el tórax ancho con los pezones muy separados. Aproximadamente en el 55% de las mujeres afectadas se observa monosomía del cromosoma X y cuerpo de Barr negativo a causa de la no disyunción. En el 80% de estos casos la causa es la no disyunción en el gameto masculino. En el resto de las mujeres el síndrome es causado por anomalías estructurales del cromosoma X o una no disyunción mitótica que da como resultado un mosaicismo. Síndrome del Triple X Las pacientes con síndrome del triple X tienen infantilismo, menstruaciones escasas y cierto grado de retardo mental. Hay dos cuerpos cromatínicos sexuales en las células.
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Anomalías estructurales Las anomalías cromosómicas estructurales afectan a un cromosoma o más de uno y por lo general son la consecuencia de fracturas de los cromosomas, causadas por factores ambientales, como virus, radiaciones y medicamentos (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. y Figura 12). El resultado de la fractura depende de lo que ocurra con los fragmentos. En algunos casos el segmento roto de un cromosoma se pierde y los niños con deleción parcial de un cromosoma son anormales. Un síndrome muy conocido, ocasionado por la deleción parcial del brazo corto del cromosoma 5, es el síndrome del maullido de gato (cri-du-chat). Los niños tienen un llanto semejante a un maullido, microcefalia, retardo mental y cardiopatía congénita. Se ha comprobado que muchos otros síndromes relativamente raros son el resultado de la pérdida parcial de un cromosoma.
Figura 12. Tipos de reordenamientos cromosómicos (Kumar et al., 2005)
Los microdeleciones, que abarcan solamente algunos genes contiguos, pueden dar lugar al síndrome de microdeleción o síndrome de los genes contiguos. Los sitios donde se producen las deleciones se denominan complejos genéticos contiguos y pueden ser identificados mediante técnicas de bandeo de cromosomas de alta resolución. Un ejemplo de microdeleción ocurre en el brazo largo del cromosoma 15 (15q11-15q13). La deleción heredada a partir del cromosoma materno ocasiona el síndrome de Angelman, en el cual el niño tiene retardo mental, incapacidad de hablar, desarrollo motor escaso y propensión a períodos prolongados de risa inmotivada (¡Error! No se encuentra el origen de a referencia.). Si el defecto se encuentra en el cromosoma heredado del padre se produce el síndrome de PraderWilli, y los individuos afectados se caracterizan por hipotonía, obesidad, retardo mental, hipogonadismo y criptorquidia (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). Las características se expresan de manera diferente según el material genético que sea heredado de la madre o del padre son ejemplos de impronta genómica. Otros síndromes de genes contiguos pueden ser heredados de cada padre, como el síndrome de Miller-Dieker (lisencefalia, retardo del desarrollo, convulsiones y anomalías faciales y cardíacas resultantes de una deleción en el 17p13) y la mayor parte de los casos de síndrome velocardiofacial (de Shprintzen): defectos del paladar, defectos cardíacos troncoconales, retardo del habla, problemas de aprendizaje y trastornos esquizofrenoides resultantes de una deleción en el 22q11. Los sitios frágiles son regiones de los cromosomas que muestran propensión a separarse o romperse por ciertas manipulaciones de la célula. Por ejemplo, los sitios frágiles pueden ser revelados mediante el cultivo de linfocitos en un medio con deficiencia de folato. Aun cuando se han definido numerosos sitios frágiles, que consisten en secuencias CGG repetidas, solamente el sitio que se encuentra en el brazo largo del cromosoma X (Xq27) ha sido relacionado con un fenotipo alterado y por eso se lo denomina síndrome del X frágil. Este síndrome se caracteriza por retardo mental, orejas grandes, mandíbula prominente e iris de color azul claro. Es más frecuente en los varones (111 000) que en las ST-03-03/1
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mujeres (1/2 000), lo cual puede explicar el predominio de retardo mental en los varones. El síndrome de X frágil sigue en frecuencia al síndrome de Down como causa de retardo mental por anomalías cromosómicas.
Mutaciones de genes Numerosas malformaciones congénitas humanas se heredan y algunas muestran un patrón de herencia mendeliana evidente. En muchos defectos congénitos puede atribuirse directamente la anomalía a un cambio en la estructura o la función de un gen, y de ahí el nombre de mutación de un solo gen. Se estima que este tipo de defecto representa aproximadamente el 8% de las anomalías del desarrollo en el hombre. Con excepción de los cromosomas X e Y en el varón, los genes se encuentran en pares o alelos, de manera tal que existen dos juegos de cada determinante genético, uno de la madre y otro del padre. Si un gen mutado en una sola dosis produce una anomalía, a pesar de la presencia de un alelo normal, se trata de una mutación dominante. Cuando ambos alelos son anormales (doble dosis) o la mutación está relacionada con el cromosoma X en el varón, se trata de una mutación recesiva. Las gradaciones en los efectos de las mutaciones genéticas pueden deberse a factores que las modifican. La aplicación de técnicas de biología molecular aumentó nuestro conocimiento acerca de los genes responsables del desarrollo normal. A su vez, el análisis genético de los síndromes humanos ha revelado que las mutaciones en muchos de esos mismos genes son responsables de algunas anomalías congénitas y enfermedades de la infancia. De este modo, el vínculo entre los genes clave en el desarrollo y su papel en los síndromes clínicos está comenzando a aclararse. Además de causar anomalías del desarrollo, las mutaciones pueden ocasionar errores congénitos del metabolismo. Estas enfermedades, entre las cuales son bien conocidas la fenilcetonuria, la homocistinuria y la galactosemia, causan o se acompañan con frecuencia de retardo mental de diverso grado.
Técnicas de diagnóstico para identificar anomalías genéticas El análisis citogenético es utilizado para valorar el número y la integridad de los cromosomas. La técnica requiere de células en división, lo cual significa habitualmente el establecimiento de cultivos celulares detenidos en metafase mediante tratamiento químico. Los cromosomas son teñidos con la coloración de Giemsa para revelar patrones de bandas claras y oscuras (banda-G; Figura 10) particulares para cada cromosoma. Cada banda corresponde a 5 a 10 x 106 pares de bases de DNA, que pueden incluir desde unos pocos hasta varios cientos de genes. Recientemente se ha desarrollado la técnica de bandeado en metafase de alta resolución, que demuestra un número elevado de bandas que representan incluso pequeños fragmentos de DNA, lo cual facilita el diagnóstico de deleciones pequeñas. Las nuevas técnicas moleculares como la hibridación En situ por fluorescencia (FISH) emplean sondas de DNA específicas para identificar ploidías en unos pocos cromosomas seleccionados Las sondas fluorescentes están hibridadas para cromosomas o locus genéticos utilizando células sobre un portaobjetos, y los resultados se visualizan con microscopio de fluorescencia (Figura 13A). El pintado cromosómico implica el uso de sondas fluorescentes que reconocen regiones a lo largo de toda la longitud de un cromosoma (Figura 13B). La técnica puede identificar traslocaciones y reorganizaciones entre cromosomas. El análisis espectral de los cariotipos (SKY) es una técnica en la que cada cromosoma es hibridado para una única sonda fluorescente de un color diferente. Los resultados son analizados mediante un ordenador. ST-03-03/1
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Figura 13. A. Hibridación En situ por fluorescencia usando una sonda para el cromosoma 21 (puntos rojos). Obsérvese que hay tres puntos rojos en cada célula, que indican la trisomía 21 (síndrome de Down). Los puntos verdes representan una sonda de control para el cromosoma 13. Dos células están superpuestas sobre el ángulo inferior derecho, lo cual da la impresión de la presencia de múltiples sondas. B. Pintado cromosómico que muestra una reorganización entre cromosomas 4 y 14.
Cambios morfológicos durante la maduración de los gametos Ovogénesis La maduración de los ovocitos comienza antes del nacimiento Cuando las células germinales primordiales han alcanzado la gónada genéticamente femenina, se diferencian en ovogonios (Figura 14A y B). Estas células experimentan sucesivas divisiones mitóticas, y al final del tercer mes se organizan en grupos rodeados por una capa de células epiteliales planas (figs. 2.17 y 2.18). Mientras que todos los ovogonios de un grupo probablemente derivan de una sola célula, las células epiteliales planas, conocidas como células foliculares, se originan a partir del epitelio superficial que reviste al ovario. La mayor parte de los ovogonios continúa dividiéndose por mitosis, pero en algunos se detiene su división celular en la profase de la primera división meiótica y forman los ovocitos primarios (figs. 2.16C y 2.17A). Durante los pocos meses siguientes, los ovogonios aumentan rápidamente de número y al quinto mes de desarrollo prenatal las células germinales ováricas alcanzan su número máximo, estimado en 7 000 000. En este momento comienza la muerte celular y muchos ovogonios, al igual que los ovocitos primarios, se vuelven atrésicos. Alrededor del séptimo mes, gran parte de los ovogonios han degenerado, con excepción de algunos que se encuentran próximos a la superficie. Todos los ovocitos primarios que sobreviven entran en la profase de la primera división meiótica y la mayoría quedan rodeados individualmente por una capa de células epiteliales planas (Figura 15B). El ovocito primario, con las células epiteliales planas que lo circundan, se denomina folículo primordial (Figura 15A).
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Figura 14. La diferenciación de las células germinales primordiales en ovogonios comienza poco después de que llegan al ovario. Alrededor del tercer mes de desarrollo algunos ovogonios dan origen a ovocitos primarios, los cuales comienzan la profese de la primera división meiótica. Esta profase pued e durar 40 años o más, y termina únicamente cuando comienza la maduración final de la célula. Durante este periodo contiene 46 cromosomas de estructura doble.
Figura 15. Un segmento del ovario en diferentes etapas de desarrollo. A. Los ovogonios están agrupados en cúmulos en la porción cortical del ovario. Algunos presentan mitosis, otros ya se han diferenciado en ovocitos primarios y entraron en la profase de la primera división meiótica. B. Casi todos los ovogonios se han convertido en ovocitos primarios, que están en la profase de la primera división meiótica. C. No hay ovogonios. Cada ovocito primario está rodeado por una capa única de células foliculares, que forman el folículo primordial. Los ovocitos han pasado al estadio de diploteno de la profese, en la cual permanecen hasta inmediatamente antes de la ovulación. Sólo entonces entran en la metafase de la primera división meiótica.
La maduración de los ovocitos continúa en la pubertad Aproximadamente en el momento del nacimiento, en todos los ovocitos primarios ha comenzado la profase de la meiosis I pero, en lugar de continuar con la metafase, entran en el período de diploteno, una etapa de reposo durante la profase que se caracteriza por la disposición de la cromatina a la manera de una red de encaje (Figura 15C). Los ovocitos primarios se mantienen detenidos en profase y solo terminan su primera división meiótica hasta que se ha alcanzado la pubertad. Este estado de latencia es producido por una sustancia inhibidora de la maduración del ovocito (OMI), un pequeño péptido secretado por las células foliculares. El número total de ovocitos primarios se estima que varía de 600 000 a 800 000 en el momento del nacimiento. Durante la infancia muchos ovocitos se vuelven atrésicos, sólo aproximadamente 400 000 persisten al comienzo de la pubertad y un poco menos de 500 serán ovulados. Algunos ovocitos que alcanzan la madurez tardíamente en la vida han estado latentes en el período de diploteno de la primera división meiótica durante 40 años o más antes de la ovulación. No se sabe si la etapa de diploteno es la fase más apropiada para proteger al ovocito contra ST-03-03/1
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las influencias ambientales. El incremento del riesgo de tener un hijo con anomalías cromosómicas por la edad de la madre indicaría que los ovocitos primarios tienden a deteriorarse con el paso del tiempo. En la pubertad, un grupo de folículos en crecimiento es establecido y mantenido continuamente a partir de los folículos primordiales. Cada mes, 15 a 20 folículos primordiales seleccionados comienzan a madurar y atraviesan tres estadios: 1) primario o preantral; 2) secundario o antral (también llamado vesicular o de De Graaf) y 3) preovulatorio. El estadio preantral es el más prolongado, mientras que el estadio preovulatorio abarca aproximadamente 37 horas antes de la ovulación. Como el ovocito primario comienza a crecer, las células foliculares que lo rodean cambian de la forma plana a la cúbica y luego proliferan formando un epitelio estratificado de células de la granulosa. La unidad se denomina entonces folículo primario (Figura 16B y C). Las células de la granulosa asientan sobre una membrana basal, que las separa de las células de la estroma circundante que constituyen la teca folicular. Además, las células de la granulosa y el ovocito secretan una capa de glucoproteínas que se deposita sobre la superficie del ovocito formando la zona pelúcida (Figura 16 C). A medida que el crecimiento de los folículos continúa, las células de la teca folicular se organizan en una capa interna de células secretoras, la teca interna, y una cápsula fibrosa externa, la teca externa. Asimismo, pequeñas prolongaciones de las células foliculares atraviesan la zona pelúcida y se interdigitan con las microvellosidades de la membrana plasmática del ovocito. Estos procesos son importantes para el transporte de materiales desde las células foliculares hacia el ovocito.
Figura 16. A. Folículo primordial formado por un ovocito primario rodeado por una capa de células epiteliales planas. B. Folículo primario temprano o preantral reclutado desde el grupo de folículos primordiales. Cuando el folículo crece, las células foliculares se tornan cúbicas y comienzan entonces a secretar la zona pelúcida, que se adviene en forma de placas irregulares sobre la superficie del ovocito. C. Folículo primario maduro (preantral) con células foliculares que forman una capa estratificada de células de la granulosa alrededor del ovocito y la presencia de una zona pelúcida bien definida.
A medida que continúa el desarrollo, aparecen espacios ocupados por líquido entre las células de la granulosa. La coalescencia de estos espacios origina el antro, y el folículo se denomina folículo secundario (vesicular o de De Graaf). Al principio, el antro tiene una forma semilunar, pero con el tiempo aumenta mucho de volumen (Figura 17). Las células de la granulosa que rodean al ovocito permanecen intactas y dan lugar al cúmulo oóforo (cúmulo prolígero). Alcanzada la madurez, el folículo secundario podría tener un diámetro de 25 mm o más. Éste se encuentra rodeado por la teca interna, que está compuesta por células con características de secreción esteroidea, rica en vasos sanguíneos, y la teca externa, que gradualmente se va mezclando con la estroma ovárica (Figura 17).
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Figura 17. A. Folículo en estadio secundario (antral). El ovocito rodeado por la zona pelúcida es excéntrico; se ha desarrollado el antro folicular por la acumulación de líquido entre los espacios intercelulares. Obsérvese la disposición de las células de la teca interna y de la teca externa. B. Folículo secundario maduro (De Graaf). El antro ha aumentado considerablemente de tamaño, está lleno de líquido folicular y rodeado por una capa estratificada de células de la granulosa. El ovocito se halla incluido en un montículo de células de la granulosa denominado cúmulo oóforo C. Microfotografía de un folículo secundario maduro con un antro aumentado de tamaño lleno de liquido (A) y un diámetro de 20 mm (65x). CO, Cúmulo oóforo; CG, células de la granulosa; TI, Teca interna; FA, folículo atrésico.
En cada ciclo ovárico comienzan a desarrollarse varios folículos, pero por lo general sólo uno alcanza la madurez completa. Los otros degeneran y se tornan atrésicos (Figura 17C). Cuando el folículo secundario está maduro, un pico de la hormona luteinizante (LH) induce la fase de crecimiento preovulatorio. Se completa la meiosis I que lleva a la formación de dos células hijas de diferente tamaño, cada una con 23 cromosomas de estructura doble (Figura 18A y B). Una de las células, el ovocito secundario, recibe la mayor parte del citoplasma, mientras que la otra, el primer cuerpo polar, no recibe casi nada. El primer cuerpo polar se localiza entre la zona pelúcida y la membrana celular del ovocito secundario en el espacio perivitelino (Figura 18B). Luego, la célula entra en meiosis II, pero se detiene ST-03-03/1
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en metafase aproximadamente 3 horas antes de la ovulación. La meiosis II llega a su término sólo si el ovocito es fecundado; de lo contrario, la célula degenera en unas 24 horas después de la ovulación. El primer cuerpo polar también experimenta una segunda división (Figura 18C).
Figura 18. Maduración del ovocito. A. Ovocito primario que presenta el huso de la primera división meiótica. B. Ovocito secundario y primer cuerpo polar. No hay membrana nuclear C. Ovocito secundario, en el cual se advierte el huso de la segunda división meiótica. El primer cuerpo polar también está dividiéndose.
Espermatogénesis La maduración de los espermatozoides comienza en lo pubertad La espermatogénesis, que comienza en la pubertad, comprende todos los fenómenos mediante los cuales los espermatogonios se transforman en espermatozoides. En el nacimiento, las células germinales pueden identificarse en el varón en los cordones sexuales de los testículos como células grandes y pálidas rodeadas de células de sostén (Figura 19A). Las células de sostén, que provienen del epitelio superficial de la glándula, de la misma manera que las células foliculares, se convierten en células sustentaculares o células de Sertoli (Figura 19C) (Sadler and Langman, 2007). Poco antes de la pubertad los cordones sexuales se ahuecan y se convierten en los túbulos seminíferos. Casi al mismo tiempo, las células germinales primordiales dan origen a las células madre de los espermatogonios. A intervalos regulares, a partir de esta población de células madre surgen células que dan origen a los espermatogonios de tipo A, la producción de los cuales marca el comienzo de la Espermatogénesis. Las células tipo A llevan a cabo un número limitado de divisiones mitóticas para formar un clon de células. La última división celular produce espermatogonios de tipo B, que luego se dividen y constituyen los espermatocitos primarios (Figura 19y Figura 21).
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Figura 19. A. Sección a través del cordón sexual primitivo de un recién nacido, en el cual se advierten las células germinales primordiales y las células de sostén. B y C. Dos segmentos de un túbulo seminífero en corte transversal. Obsérvense las distintas etapas de la espermatogénesis.
Figura 20. Productos de la meiosis durante la espermatogénesis en el hombre (Sadler and Langman, 2007).
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Figura 21. Los espermatogonios de tipo A, que derivan de la población de las células madre, representan la primera célula en el proceso de la espermatogénesis. Se establecen clones de células y los puentes citoplasmáticos unen a las células en cada división siguiente hasta que los espermatozoides quedan separados de los cuerpos residuales. En realidad, el número de células interconectadas es considerablemente mayor de lo que se muestra en la figura (Sadler and Langman, 2007).
Los espermatocitos primarios entran luego en una profase prolongada (22 días), seguida por la finalización rápida de la meiosis I y la formación de los espermatocitos secundarios. Durante la segunda división meiótica estas células comienzan inmediatamente a producir espermátides haploides (Figura 19 a Figura 20). Mientras suceden estos acontecimientos, desde el momento en que las células de tipo A abandonan la población de células madre hasta la formación de espermátides, la citocinesis es incompleta, de modo que las generaciones celulares sucesivas están unidas por puentes citoplasmáticos. De tal modo, la progenie de un solo espermatogonio de tipo A da lugar a un clon de células germinales que se mantienen en contacto durante la diferenciación (Figura 21). Además, los espermatogonios y las espermátides permanecen incluidos en profundos recesos de las células de Sertoli durante todo su desarrollo (Figura 22). De esta manera las células de Sertoli proporcionan sostén y proST-03-03/1
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tección a las células germinales, participan en su nutrición y ayudan a la liberación de los espermatozoides maduros (Sadler and Langman, 2007).
Figura 22. Células de Sertoli y maduración de los espermatocitos. Los espermatogonios, espermatocitos y esperrnátides tempranas ocupan depresiones en las superficies basolaterales de la célula de sostén; en etapas más tardías, las espermátides están situadas en recesos profundos cerca del ápice.
La espermatogénesis es regulada por la hormona luteinizante de la hipófisis. La LH se une a receptores localizados sobre las células de Leydig y estimula la producción de testosterona, y a su vez, ésta se une a las células de Sertoli para promover la espermatogénesis. La hormona foliculoestimulante (FSH) es también esencial porque se une a las células de Sertoli y estimula la producción de fluido testicular y la síntesis de proteínas intracelulares receptoras de andrógenos (Sadler and Langman, 2007). Espermiogénesis La serie de cambios que experimentan las espermátides para su transformación en espermatozoides recibe el nombre de espermiogénesis. Estos cambios son: a) formación del acrosoma, que se extiende sobre la mitad de la superficie nuclear y contiene enzimas que facilitan la penetración del ovocito y de las capas que lo rodean durante la fecundación (Figura 23); b) condensación del núcleo; c) formación del cuello, la pieza intermedia y la cola, y d) eliminación de la mayor parte del citoplasma. En el ser humano, el tiempo necesario para que el espermatogonio se convierta en un espermatozoide maduro es de alrededor de 74 días, y pueden formarse aproximadamente 300 millones de espermatozoides diarios (Sadler and Langman, 2007).
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Figura 23. Figura 2.25 Etapas más importantes de la transformación de la espermátide humana en espermatozoide (Sadler and Langman, 2007).
Los espermatozoides completamente formados llegan a la luz de los túbulos seminíferos, desde donde son llevados hacia el epidídimo por los elementos contráctiles que se encuentran en la pared de los túbillos. Aunque en un principio son poco móviles, los espermatozoides alcanzan su movilidad completa en el epidídimo (Sadler and Langman, 2007). Gametos anormales En el ser humano y en la mayor parte de los mamíferos, un folículo ovárico contiene en ocasiones dos o tres ovocitos primarios claramente distinguibles (Figura 24A). Si bien estos ovocitos pueden dar origen a embarazos gemelares o triples, suelen degenerar antes de llegar a la madurez. En casos poco frecuentes, un ovocito primario contiene dos núcleos y aun tres (Figura 24B). Sin embargo, los ovocitos binucleados o trinucleados mueren antes de llegar a la madurez (Sadler and Langman, 2007).
Figura 24. Células germinales anormales. A. Foliculo primordial con dos ovocitos. B. Ovocito trinucleado. C. Varios tipos de espermatozoides anormales.
A diferencia de los ovocitos atípicos, con frecuencia se advierten espermatozoides anormales y se observan defectos en el 10%, aproximadamente. La anomalía puede ser tanto de la cabeza como de la cola; los espermatozoides pueden ser gigantes o enanos, y ocasionalmente están unidos (Figura 24C). Los espermatozoides que presentan anomalías morfológicas carecen de movilidad normal y es probable que por ello no lleguen a fecundar a los ovocitos (Sadler and Langman, 2007).
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Bibliográfia recomendada Alberts, B. (2004). Biología molecular de la célula (Omega). Kumar, V., Abbas, A. K., and Fausto, N. (2005). Enfermedades genéticas. En Robbins & Cotran Patologia humana (Elsevier España), pp. 147-196. Moore, K. L., and Persaud, T. V. N. (2004a). El comienzo del desarrollo del ser humano: primera semana. En Embriologia Clinica (Elsevier España), pp. 15-42. Moore, K. L., and Persaud, T. V. N. (2004b). Introducción al desarrollo del ser humano. En Embriologia Clinica (Elsevier España), pp. 1-14. Sadler, T. W., and Langman, J. (2007). Gametogénesis: conversión de las células germinales en gametos masculinos y femeninos. En Embriología medica: con orientacion clinica (Médica Panamericana), p. 13.
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Unidad 2. Estructura de las gónadas y los ciclos estrales Ovulación y ciclo ovárico En la pubertad, comienzan los ciclos menstruales regulares de la mujer. Estos ciclos sexuales son controlados por el hipotálamo. La hormona liberadora de gonadotrofina (GnRH), producida por el hipotálamo, actúa sobre las células del lóbulo anterior de la hipófisis, las cuales, a su vez, secretan las gonadotrofinas. Estas hormonas, la hormona foliculoestimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH), estimulan y regulan los cambios cíclicos en el ovario. Al comenzar cada ciclo ovárico, 15 a 20 folículos en estadio primario (preantrales) son estimulados a crecer bajo la influencia de la FSH. (La hormona no es necesaria para promover el desarrollo de los folículos primordiales en folículos primarios, pero su ausencia determina que los folículos primarios mueran y se vuelvan atrésicos.) De esta forma, la FSH rescata a 15 o 20 de estas células de un grupo de folículos primarios en continua formación (Figura 26). En condiciones normales, sólo uno de estos folículos alcanza su madurez total y es expulsado únicamente un ovocito; los demás degeneran y se convierten en folículos atrésicos. En el ciclo siguiente comienza a crecer otro grupo de folículos, y también en este caso uno solo llega a la madurez. En consecuencia, la mayor parte de los folículos degeneran sin llegar a la madurez completa. Cuando un folículo se torna atrésico, el ovocito y las células foliculares que lo rodean degeneran y son sustituidos por tejido conectivo, lo cual da lugar al cuerpo atrésico. La FSH también estimula la maduración de las células foliculares (granulosas) que rodean al ovocito. A su vez, la proliferación de estas células está mediada por el factor 9 de crecimiento y diferenciación (GDF9), un miembro de la familia del factor de crecimiento transformador 13 (TGEll). Las células granulosas y tecales, que actúan en conjunto, elaboran estrógenos que: a) hacen que el endometrio uterino entre en la fase proliferativa o folicular; b) generan fluidez del moco cervical para permitir el paso de los espermatozoides, y c) estimulan a la hipófisis para que secrete hormona luteinizante. En la mitad del ciclo hay un pico de LH que: a) eleva las concentraciones del factor promotor de la maduración, que lleva al ovocito a completar la meiosis I y a iniciar la meiosis II; b) estimula la producción de progesterona por las células de la estroma folicular (luteinización), y c) provoca la ruptura folicular y la ovulación (Figura 25).
Ovulación En los días inmediatamente anteriores a la ovulación, por la influencia de las hormonas FSH y LH, el folículo secundario crece rápidamente hasta un diámetro de 25 mm. Coincidiendo con el desarrollo final del folículo secundario hay un abrupto incremento en la LH que lleva al ovocito primario a completar la meiosis I y a ingresar en el estadio preovulatorio. Además da comienzo la meiosis II, pero el ovocito es detenido en metafase 3 horas antes del comienzo de la ovulación. Entretanto, la superficie del ovario comienza a presentar un abultamiento local, en cuyo vértice aparece una mancha avascular, el llamado estigma. La elevada concentración de LH aumenta la actividad de colagenasa y se produce la digestión de las fibras de colágeno que rodean al folículo. Los niveles de prostaglandinas también se elevan en respuesta al
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Figura 25. Cambios estructurales de la mucosa utérina durante un ciclo menstrual y luego de la implantación del embrión en relación con el ciclo ovarico y con las homonas reguladoras. Capas del endometrio: B = basal; Sp = esponjosa; C y Sp = funcional; My = miometrio.
pico de LH y causan contracciones musculares locales en la pared del ovario. Estas contracciones expulsan al ovocito que, junto con las células de la granulosa que lo rodean desde la región del cúmulo oóforo, se desprenden (ovulación) y flotan fuera del ovario (Figura 27 y Figura 28). Algunas de las células del cúmulo oóforo vuelven a organizarse alrededor de la zona pelúcida y forman la corona radiada (Figura 29 a Figura 32).
Figura 26. A partir del conjunto de folículos primordiales, cada día algunos comienzan a crecer y a desarrollarse en folículos secundarios (preantrales), en un proceso independiente de la FSH. Luego, al progresar el ciclo, la secreción de FSH recluta folículos primarios para que comiencen a desarrollarse en folículos secundarios (antral, de De Graaf). Durante los últimos días de maduración del folículo secundario, los estrógenos, secretados por las células foliculares y tecales, estimulan la producción de LH por la hipófisis (Figura 44). Esta hormona hace que el folículo entre en el estadio preovulatorio, para completar la meiosis I, e ingrese en la meiosis II, donde se detiene en metafase aproximadamente 3 horas antes de la ovulación.
Figura 27. A. Folículo preovulatorio que sobresale de la superficie del ovario. B. Ovulación. El ovocito. en la metafase de su segunda división meiótica, es expulsado del ovario, junto con numerosas células del cúmulo oóforo. Las células foliculares que quedan dentro del folículo colapsado se convierten por diferenciación en células luteinicas. C. Cuerpo lúteo Adviértase el gran tamaño del cuerpo lúteo causado por la hipertrofia y la acumulación de lípidos en las células de la granulosa y de la teca interna. El resto de la cavidad del folículo está ocupada por fibrina.
Algunas mujeres durante la ovulación tienen un ligero dolor, denominado dolor intermenstrual porque normalmente se presenta en la mitad del ciclo menstrual. La ovulación también suele acompañarse por una elevación de la temperatura basal, que puede ser controlada para determinar en qué ST-03-03/1
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momento es liberado el ovocito. En algunas mujeres, la ovulación no se produce a causa de una concentración baja de gonadotrofinas. En estos casos se puede emplear algún agente que estimule la liberación de gonadotrofinas y, en consecuencia, la ovulación. Si bien estos fármacos son eficaces, a menudo producen ovulaciones múltiples, con lo cual el riesgo de embarazo múltiple es 10 veces mayor en estas mujeres que en la población general.
Ciclo menstrual Después de la fusión del óvulo con el espermatozoide (concepción) el embrión se desliza por la trompa uterina hacia el útero, donde se implanta en la mucosa. Para este proceso la mucosa uterina debe prepararse porque no sólo tiene que ofrecer al embrión sustancias nutritivas y un lecho con capacidad de expansión sino que además debe posibilitar la implantación como tal (p. ej., mediante la inhibición de los procesos inmunológicos de defensa). Dado que la maduración ovocítica desde el folículo primario hasta la expulsión del mocito (ovulación) tarda alrededor de cuatro semanas, la mucosa uterina tiene que transformarse estructuralmente dentro de este lapso para que pueda ocurrir el desarrollo de un embrión. Esto exige una correlación temporal exacta entre los procesos en el ovario (ciclo ovárico) y en el útero (ciclo menstrual), lo cual se consigue mediante un control hormonal en tres planos diferentes (hipotálamo, hipófisis y ovario) (véase más adelante). Dentro de los 28 días la mucosa uterina (endometrio) crece hasta un espesor de 8-12 mm y, si no hay embarazo, se desprende toda menos la capa basal (menstruación). Dado que la ovulación ocurre en la mitad del ciclo menstrual, normalmente el día 14 después del comienzo de la menstruación, y que el transporte del óvulo en la trompa uterina tarda 5-6 días, la diferenciación terminal necesaria del endometrio, la denominada fase secretora, recién puede comenzar después de la ovulación. Por consiguiente, los procesos de desarrollo en el ovario y el útero están enfrentados en el tiempo (Figura 25). La mucosa uterina pasa así por tres fases de desarrollo diferentes: 1. Fase menstrual (desprendimiento y eliminación de la mucosa, días 1-4). 2. Fase proliferativa (regeneración y restitución de la mucosa, días 5-14). 3. Fase secretora (preparación de la mucosa para la implantación del embrión. días 15-28). El endometrio es la única mucosa del cuerpo que no linda con una submucosa. Está unida con firmeza al músculo uterino (miometrio), de modo que se puede "arrancar" sin peligro (raspado, legrado, curetaje). Tanto en el legrado como en la eliminación menstrual de la mucosa se conserva la porción del endometrio contigua al miometrio, la llamada capa basal (estrato basal), de manera que desde aquí pueda iniciarse la regeneración. La capa interna de la mucosa (estrato funcional), que se renueva rítmicamente y en la que se distinguen una capa más superficial y un poco más densa (compacta) y una capa más profunda reticular laxa con células abundantes (esponjosa), en la fase proliferativa está compuesta por una estroma con muchas células y pocas fibras y glándulas tubulares rectas (glándulas endometriales), que en el estrato basal se enrollan un poco. En la segunda mitad del ciclo menstrual (fase secretora), las células glandulares comienzan a secretar de manera que las luces se toman más amplias y los túbulos glandulares adoptan un trayecto cada vez más sinuoso (glándulas en serrucho). Las células del estroma aumentan de tamaño y almacenan una gran cantidad de glucógeno y lípidos que sirven como fuente de energía para el embrión después de la implantación (histotrofia). Como a partir de estas células luego de la implantación surgen las células deciduales, se las denomina células predeciduales o seudodeciduales. Si no se produce la fecundación, después del día 25 la mucosa comienza a sufrir isquemia. Las arterias espiraladas, que durante el desarrollo se introdujeron en la capa funcional, se contraen sectorialmente, de manera que mueren regiones enteras de la mucosa. No obstante, también se producen ST-03-03/1
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una dilatación vascular y una extravasación sanguínea simultáneas. Como mediadores de las reacciones vasculares, que sólo afectan la capa funcional y no la capa basal irrigada por su red vascular propia, desempeñan un papel el NO, el VEGF, las prostaglandinas y diversas proteasas. Los factores fibrinolíticos conducen a una disminución de la capacidad de coagulación de la sangre menstrual. Al mismo tiempo se estimula la contractilidad del músculo uterino por medio de la prostaglandina F2α y así se promueven el desprendimiento de los elementos de la mucosa y la eliminación de la sangre menstrual (normalmente alrededor de 35-50 mL). La regeneración de la capa funcional se inicia por medio de la epitelización de la superficie de la mucosa, que proviene de los restos glandulares preservados en la capa basal. Mediante divisiones celulares múltiples, que se suceden con rapidez, se forman hileras de células que se extienden por la superficie de la mucosa (por ahora todavía denudada). A continuación los túbulos glandulares se alargan y las células de la estroma aumentan en cantidad y forman una matriz extracelular con muchas glucoproteínas pero pocas fibras en la cual hay abundancia de células libres (linfocitos, mastocitos, granulocitos y macrófagos). La fase proliferativa dura hasta el día 14 después de la menstruación y se continúa sin interrupción con la fase secretora (Figura 32).
Regulación hormonal Los acontecimientos cíclicos en el ovario y el útero están controlados por el sistema hipotalamohipofisario. Este regula las funciones endocrinas de los ovarios, que a su vez desencadenan los cambios estructurales del endometrio (ciclo menstrual). En el hipotálamo, el centro más alto de este sistema, se produce un factor liberador (luliberina o GnRH) que controla la secreción de las hormonas gonadotróficas en la adenohipófisis, a saber: la hormona foliculoestimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH). La FSH estimula en el ovario el desarrollo de los folículos primarios y secundarios así como la formación del órgano tecal. Principalmente bajo el efecto de la FSH comienzan las células tecales y foliculares a sintetizar estrógenos que causan la regeneración y la proliferación de la mucosa uterina y así se convierten en las hormonas reguladoras más importantes de la fase proliferativa (Figura 25). En la mitad del ciclo ocurre un aumento pronunciado de LH que desencadena la rotura folicular (ovulación) y produce el desarrollo ulterior del cuerpo lúteo. Este comienza de inmediato a sintetizar grandes cantidades de progesterona, con lo cual se instala la fase secretora del endometrio. Si se produce el embarazo el cuerpo lúteo persiste y se convierte en el cuerpo lúteo del embarazo, que se mantiene con la capacidad de funcionar como glándula endocrina hasta que el producto de la concepción mismo puede hacerse cargo de los controles endocrinos mediante la formación de sus propias hormonas (gonadotrofina coriónica, entre otras). Por medio de estas hormonas se impide no sólo el desprendimiento de la mucosa uterina sino también la maduración de otros folículos, así como las ovulaciones adicionales.
Cuerpo lúteo Después de la ovulación, las células de la granulosa que quedan en la pared del folículo roto, junto con las células de la teca interna, son vascularizadas por los vasos que las rodean. Por influencia de la hormona luteinizante, estas células adquieren pigmento amarillo y se convierten en células luteínicas, las cuales forman el cuerpo lúteo o cuerpo amarillo y secretan la hormona progesterona (Figura 27C). La progesterona y las hormonas estrogénicas en conjunto determinan que la mucosa uterina alcance la fase progestacional, luteínica o estado secretor como preparación para la implantación del embrión.
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Figura 28. A. Microfotografía electrónica de barrido del proceso de ovulación en el ratón. La superficie del ovocito se halla cubierta por la zona pelúcida. El cúmulo oóforo está compuesto por células de la granulosa B. Macrofotografía electrónica de barrido de un ovocito de coneja, una hora y media después de la ovulación. El ovocito, rodeado por células de la granulosa, se encuentra sobre la superficie del ovario. Obsérvese el sitio de ovulación.
Transporte del ovocito Poco antes de la ovulación, las fimbrias de las trompas uterinas comienzan a cubrir la superficie del ovario, y el propio oviducto inicia contracciones rítmicas. Se considera que el ovocito, rodeado por algunas células de la granulosa (Figura 28 y Figura 29), es llevado hacia la trompa por los movimientos de vaivén de las fimbrias y de los cilios del revestimiento epitelial. Una vez que llegan a la trompa, las células del cúmulo oóforo apartan sus prolongaciones cito-plasmáticas de la zona pelúcida y pierden contacto con el ovocito. Una vez que el ovocito se encuentra en la trompa uterina es propulsado por los cilios y la velocidad del transporte se halla regulada por el estado endocrino durante la ovulación y después de ésta. En la mujer, el ovocito fecundado llega a la luz del útero en 3 o 4 días aproximadamente.
Corpus albicans Si la fecundación no se produce, el cuerpo lútea alcanza su desarrollo máximo alrededor de los 9 días después de la ovulación. Se reconoce con facilidad como una protuberancia amarillenta en la superficie del ovario. Posteriormente el cuerpo lúteo disminuye de volumen por degeneración de las células luteínicas y forma una masa de tejido cicatrizal fibroso, que recibe el nombre de corpus albicans (cuerpo blanco). Al mismo tiempo disminuye la producción de progesterona, lo cual desencadena la hemorragia menstrual. En caso de producirse la fecundación del ovocito, la gonadotrofina coriónica humana (hCG), hormona secretada por el sincitiotrofoblasto del embrión en desarrollo, impide la degeneración del cuerpo lúteo. Este sigue creciendo y forma el cuerpo lúteo del embarazo (cuerpo lúteo gravídico). Al final del tercer mes esta estructura puede alcanzar entre la tercera parte y la mitad del volumen total del ovario. Las células luteínicas amarillentas continúan secretando progesterona hasta el final del cuarto mes y después experimentan una regresión lenta a medida que la secreción de progesterona a cargo del componente trofoblástico de la placenta se adecua a las necesidades de mantenimiento del embarazo. La extirpación del cuerpo lúteo del embarazo antes del cuarto mes suele llevar al aborto.
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Unidad 3. Fecundación, implantación y placentación Fecundación La fecundación, fenómeno en virtud del cual se fusionan los gametos masculino y femenino, tiene lugar en la región de la ampolla de la trompa uterina. Es ésta la parte más ancha de la trompa y se halla próxima al ovario (Figura 29). Los espermatozoides pueden mantenerse viables en el tracto reproductor femenino durante varios días. Solo el 1% de los espermatozoides depositados en la vagina entran en el cuello uterino, donde pueden sobrevivir por varias horas. El movimiento de los espermatozoides desde el cuello uterino hacia las trompas depende fundamentalmente de su propia propulsión, aunque podría ser ayudado por el desplazamiento de los fluidos generado por los cilios uterinos. El traslado desde el cuello uterino hasta las trompas requiere un mínimo de 2 a 7 horas, y después de alcanzar el istmo, disminuye la movilidad del espermatozoide y finaliza su migración. En el momento de la ovulación, los espermatozoides se vuelven nuevamente móviles, tal vez a causa de los quimioatrayentes producidos por las células del cúmulo oóforo que rodean al ovocito, y se desplazan hacia la ampolla donde suele producirse la fecundación. Inmediatamente después de su llegada al tracto genital femenino, los espermatozoides no están en condiciones de fecundar al ovocito y deben experimentar: a) la capacitación, y b) la reacción acrosómica para adquirir esta capacidad.
Figura 29. Relación entre las fimbrias y el ovario. Las fimbrias recogen el ovocito y lo conducen hasta la trompa uterina.
Capacitación es el período de acondicionamiento del aparato genital femenino, que en la mujer dura aproximadamente 7 horas. Muchos de estos procesos, que ocurren en la trompa uterina, corresponden a interacciones epiteliales entre el espermatozoide y la mucosa superficial de la trompa. Durante este período, una capa de glucoproteínas y las proteínas del plasma seminal son eliminadas de la membrana plasmática que cubre la región acrosómica de los espermatozoides. Únicamente los espermatozoides capacitados pueden pasar a través de las células de la corona radiada y experimentar la reacción acrosómica. ST-03-03/1
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La reacción acrosómica, que tiene lugar después de la unión a la zona pelúcida, es inducida por proteínas de ésta. La reacción finaliza con la liberación de las enzimas necesarias para atravesar la zona pelúcida, como la acrosina y sustancias similares a la tripsina (Figura 30). Las fases de la fecundación son las siguientes: fase 1, penetración de la corona radiada; fase 2, penetración de la zona pelúcida, y fase 3, fusión de las membranas celulares del ovocito y del espermatozoide.
Fase I: penetración de la corona radiada De los 200 a 300 millones de espermatozoides depositados en el tracto genital de la mujer, sólo entre 300 y 500 llegan al sitio de fecundación. Se necesita únicamente uno de ellos para la fecundación y se considera que los demás ayudan al espermatozoide fecundante a atravesar las barreras que protegen al gameto femenino. El espermatozoide capacitado pasa libremente a través de las células de la corona radiada (Figura 30).
Fase 2: penetración de la zona pelúcida La zona pelúcida es una capa de glucoproteínas que rodea al ovocito y facilita y mantiene la unión del espermatozoide, e induce la reacción acrosómica. La reacción acrosómica y la unión del espermatozoide son mediadas por el ligando ZP3, una proteína de la zona pelúcida. La liberación de enzimas acrosómicas (acrosina) permite que el espermatozoide atraviese la zona pelúcida y de esta manera entre en contacto con la membrana plasmática del ovocito (Figura 30). La permeabilidad de la zona pelúcida se modifica cuando la cabeza del espermatozoide entra en contacto con la superficie del ovocito. Este contacto produce la liberación de enzimas lisosómicas de los gránulos corticales que se encuentran junto a la membrana plasmática del ovocito. A su vez, esas proteínas llevan a una alteración de las propiedades de la zona pelúcida (reacción de la zona), que impide la penetración de más espermatozoides e inactiva los sitios receptores específicos de especie de los espermatozoides sobre la superficie de la zona pelúcida. Se han encontrado otros espermatozoides incluidos en la zona pelúcida, pero sólo uno parece capaz de introducirse en el ovocito (Figura 32).
Fase 3: fusión de las membranas celulares del ovocito y el espermatozoide La adhesión inicial del espermatozoide al ovocito es mediada en parte por la interacción de integrinas del ovocito y sus ligandos, desintegrinas, con el espermatozoide. Después de la adhesión, se fusionan las membranas plasmáticas del espermatozoide y el ovocito (Figura 30). Como la membrana plasmática que cubre el capuchón acrosómico ha desaparecido durante la reacción acrosómica, la fusión ocurre entre la membrana del ovocito y la membrana que cubre la región posterior de la cabeza del espermatozoide (Figura 30). En el ser humano, tanto la cabeza como la cola del espermatozoide penetran en el citoplasma del ovocito, pero la membrana plasmática queda sobre la superficie del ovocito. Tan pronto como el espermatozoide penetra en el ovocito, éste responde de tres maneras diferentes:
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Figura 30. A. Microfotografía electrónica de barrido de espermatozoides que se han unido a la zona pelúcida. B. Las tres fases de penetración del ovocito. En la fase 1, los espermatozoides se abren paso a través de la barrera de la corona radiada; en la fase 2, uno o más espermatozoides se introducen en la zona pelúcida; en la fase 3, un espermatozoide atraviesa la membrana del ovocito y pierde su propia membrana plasmática. El dibujo de la izquierda muestra un espermatozoide normal con su capuchón acrosómico.
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Figura 31. A. Vista por contraste de fase del estadio pronuclear de un ovocito humano fecundado, en la que se advierten los pronúcleos masculino y femenino. B. Estadio bicelular de un cigoto humano.
1. Reacciones corticales y de zona. Como consecuencia de la liberación de gránulos corticales del ovocito, que contienen enzimas lisosómicas, a) la membrana del ovocito se torna impenetrable para otros espermatozoides, y b) se modifica la estructura y la composición de la zona pelúcida para impedir la unión y penetración de espermatozoides. De tal modo, estas reacciones impiden la polispermia (penetración de más de un espermatozoide dentro del ovocito). 2. Reanudación de la segunda división meiótica. Inmediatamente después del ingreso del espermatozoide, el ovocito completa su segunda división meiótica. Una de las células hijas casi no recibe citoplasma y se denomina segundo cuerpo polar; la otra célula hija es el ovocito definitivo. Sus cromosomas (22 más X) se disponen en un núcleo vesicular denominado pronúcleo femenino (Figura 32 y Figura 31). 3. Activación metabólica de la célula huevo o cigoto. El factor activador probablemente sea transportado por el espermatozoide. Puede considerarse que la activación que sigue a la fusión comprende los fenómenos celulares y moleculares iniciales relacionados con la embriogénesis temprana. El espermatozoide, entre tanto, avanza hasta quedar muy próximo al pronúcleo femenino. El núcleo se hincha y forma el pronúcleo masculino (Figura 32), mientras que la cola del espermatozoide se desprende y degenera. Desde el punto de vista morfológico, los pronúcleos masculino y femenino son indistinguibles, y finalmente establecen un contacto íntimo y pierden sus envolturas nucleares (Figura 31A). Durante el crecimiento de los pronúcleos masculino y femenino (ambos haploides), cada pronúcleo debe replicar su DNA. En caso contrario, cada célula del cigoto en período bicelular tendría la mitad de la cantidad normal de DNA. Inmediatamente después de la síntesis de DNA, los cromosomas se disponen en el huso y se preparan para una división mitótica normal. Los 23 cromosomas maternos y los 23 paternos (dobles) se escinden longitudinalmente en el centrómero y las cromátidas hermanas se desplazan hacia polos opuestos, de manera que cada célula recibe el número diploide normal de cromosomas y la cantidad normal de DNA (Figura 32 D, E). Mientras las cromátidas hermanas se desplazan hacia los polos opuestos, aparece un profundo surco en la superficie de la célula que gradualmente divide al citoplasma en dos partes (Figura 32F y Figura 31B).
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Figura 32. A. Ovocito inmediatamente después de la ovulación, en el cual se muestra el huso de la segunda división meiótica. B. Un espermatozoide ha entrado en el ovocito. que terminó su segunda división meiótica. Los cromosomas del ovocito están dispues-tos en un núcleo vesicular, el pronúcleo femenino. Se advierten las cabezas de varios espermatozoides introducidas en la zona pelú-cida. C. Pronúcleos masculino y femenino. D y E. Los cromosomas se disponen sobre el huso, se separan longitudinalmente y se des-plazan hacia polos opuestos. F. Estadio de dos células.
Los resultados principales de la fecundación son: • Restablecimiento del número diploide de cromosomas, la mitad procedente del padre y la mitad de la madre. En consecuencia, el cigoto tiene una nueva combinación de cromosomas, diferente de la de ambos progenitores. • Determinación del sexo del nuevo individuo. Un espermatozoide X producirá un embrión femenino (XX) y un espermatozoide Y originará un embrión masculino (XY). En consecuencia, el sexo cromosómico del embrión queda determinado en el momento de la fecundación. • Comienzo de la segmentación. Si no se produce la fecundación, el ovocito suele degenerar al cabo de unas 24 horas después de la ovulación.
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Resumen: fecundación 1. La fecundación lleva a cabo dos actividades separadas: sexualidad (la combinación de los genes derivados de ambos padres) y reproducción (la creación de un nuevo organismo). 2. Los eventos de la fecundación generalmente incluyen 1) el contacto y reconocimiento entre el espermatozoide y el gameto femenino, 2) la regulación de la entrada del espermatozoide en el gameto femenino, 3) la fusión del material genético de los dos gametos y 4) la activación del metabolismo del cigoto para dar comienzo al desarrollo. 3. La cabeza del espermatozoide consiste de un núcleo haploide y de un acrosoma. El acrosoma es derivado del aparato de Golgi y contiene las enzimas necesarias para digerir las cubiertas extracelulares que rodean al gameto femenino. La pieza media y el cuello del espermatozoide contienen a las mitocondrias y al centríolo que genera los microtúbulos del flagelo. La energía para el movimiento flagelar proviene del ATP mitocondrial y de una dineína ATPasa en el flagelo. 4. El gameto femenino puede ser un óvulo (con un núcleo haploide, como en erizos de mar) o un ovocito (en un estado temprano del desarrollo, como en mamíferos). El óvulo o el ovocito tiene una gran masa citoplasmática almacenando ribosomas, mRNA, y proteínas nutritivas. Otros mRNA y proteínas, utilizados como factores morfogenéticos, también son almacenados en el gameto femenino. Los gránulos corticales yacen debajo de la membrana celular del gameto femenino. Muchos gametos femeninos también contienen agentes protectores necesarios para la supervivencia en sus ambientes particulares. 5. Rodeando a la membrana celular del gameto femenino se encuentra una capa extracelular utilizada frecuentemente en el reconocimiento del espermatozoide. En la mayoría de los animales, esta capa extracelular es la membrana vitelina. En mamíferos ésta es la zona pelúcida que es mucho más gruesa. 6. En muchas especies, el gameto femenino secreta moléculas difusibles que atraen y activan al espermatozoide. 7. En erizos de mar, la reacción acrosómica es iniciada por compuestos que están presentes en la capa gelatinosa. La vesícula acrosómica experimenta exocitosis para liberar estas enzimas. La actina globular se polimeriza para extender el proceso acrosómico. La bindina sobre el proceso acrosómico es reconocida por un complejo proteico presente sobre la superficie del óvulo del erizo de mar. 8. En mamíferos, los espermatozoides deben ser capacitados en el tracto reproductivo femenino antes de poder ser competentes para fecundar al gameto femenino (ovocito II en la mayoría de los casos). 9. Los espermatozoides de mamíferos se unen a la zona pelúcida antes de experimentar la reacción acrosómica. En el ratón, esta unión está mediada por ZP3 (proteína de zona 3) y varias proteínas del espermatozoide que la reconocen. La reacción acrosómica de mamíferos es iniciada sobre la zona pelúcida y las enzimas acrosómicas es concentrada sobre ésta. 10. La fusión entre el espermatozoide y el gameto femenino está mediada probablemente por moléculas proteicas cuyos grupos hidrofóbicos pueden fusionar las membranas celulares del espermatozoide y del gameto femenino. En los erizos de mar, la bindina puede mediar la fusión de gametos. En mamíferos, el mecanismo de fusión continúa siendo polémico. 11. Se produce polispermia cuando dos o más espermatozoides fecundan a un gameto femenino. Ésta es generalmente letal, debido a que sus blastómeras tienen números y tipos diferentes de cromosomas. 12. Muchas especies tienen dos bloqueos de la polispermia. El bloqueo rápido es eléctrico y está mediado por los iones sodio: la membrana del gameto femenino eleva el potencial de reposo, y los espermatozoides no pueden fusionarse con el gameto femenino. El bloqueo lento es físico y está ST-03-03/1
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mediado por los iones calcio. Se propaga una onda de Ca++ desde el punto de entrada del espermatozoide, llevando a que los gránulos corticales se fusionen con la membrana celular del gameto femenino. Los contenidos liberados de los gránulos hacen que la membrana vitelina se eleve y endurezca convirtiéndose en la membrana de fecundación. 13. En mamíferos, el bloqueo de la polispermia incluye la modificación de las proteínas de zona por los contenidos de los gránulos corticales de modo tal que los espermatozoides no pueden unirse más a la zona pelúcida. 14. El inositol 1,4,5-trifostato (IP3.) es responsable de la liberación de Ca++ a partir del almacenamiento en el retículo endoplasmático. Se piensa que el DAG (diacilglicerol) inicia la elevación del pH en el cigoto (gameto femenino recién fecundado). El Ca++ libre, apoyado por la alcalinización del cigoto, activa el metabolismo, la síntesis de proteínas y la síntesis de DNA del cigoto. 15. IP3, es producido por fosfolipasas. Distintas especies pueden utilizar diferentes mecanismos para activar a las fosfolipasas. 16. El aumento del Ca++ libre intracelular al momento de la fecundación en anfibios y en mamiferos provoca la degradación de la ciclina y la inactivación de la MAP cinasa, permitiendo que sea completada la metafase de la segunda meiosis y que se forme el pronúcleo femenino haploide. 17. Los pronúcleos masculino y femenino migran acercándose entre sí. En algunas especies, como en mamíferos, el DNA se replica cuando ellos se mueven. En otras especies (como en erizos de mar), la replicación del DNA se produce después de la fusión de los pronúcleos. 18. En erizos de mar, los pronúcleos se fusionan y se for-ma un núcleo cigoto diploide. En mamíferos, la membrana pronuclear se desintegra cuando se produce la aproximación de los pronúcleos, y sus cromosomas se reúnen alrededor de una placa metafásica común. 19. Los cambios microtubulares provocan movimientos citoplasmáticos. Estas reorganizaciones del citoplasma pueden ser críticas en la especificación de qué porciones del cigoto van a desarrollarse en cuál órgano. 20. El centríolo, heredado frecuentemente a partir del espermatozoide, organiza los microtubulos en el cigoto y puede causar los movimientos del citoplasma durante el primer ciclo celular.
Figura 33.Continuación de la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. C, Imagen de microscopio electrónico e barrido (SEM) de un ovocito humano no fecundado que muestra un número relativamente pequeño de espermatozoides unidos a la zona pelúcida. D, Imagen SEM de un ovocito humano que revela la penetración del espermatozoide (flecha) en la zona pelúcida.
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Figura 34. Diagramas que ilustran la fecundación, secuencia de fenómenos que comienzan cuando el espermatozoide entra en contacto con la membrana plasmática del ovocito secundario y finaliza con la mezcla de cromosomas maternos y paternos en la metafase de la primera división mitótica del cigoto. A, Ovocito secundario rodeado de espermatozoides, dos de los cuales han penetrado en la corona radiada. (Solamente se muestran cuatro de los 23 pares cromosómicos.) B, La corona radiada ha desaparecido, un espermatozoide ha penetrado en el ovocito y ha tenido lugar una segunda división meiótica, formando un ovocito maduro. El núcleo del ovocito es ahora el pronúcleo femenino. C, La cabeza del espermatozoide ha aumentado de tamaño para originar el pronúcleo masculino.
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Esta célula, una ovótida, contiene los pronúcleos masculino y femenino. D Fusión de los pronúcleos. E,Se ha formado el cigoto, que contiene 46 cromosomas, el número diploide.
Figura 35. Dibujos que ilustran la segmentación del cigoto y la formación del blastocisto. A a D muestran diversas etapas de la segmentación. El período de mórula comienza en la etapa de 12 a 16 células y termina cuando se forma el blastocisto. E y F son cortes de blastocistos. La zona pelúcida ha desaparecido hacia finales de la etapa del blastocisto (5 días). Los segundos cuerpos polares en A son células pequeñas y carentes de función que degeneran enseguida. La división del cigoto y formación de la mórula sucede a medida que el cigoto en segmentación pasa a través de la trompa uterina. La formación del blastocisto suele tener lugar en el útero. Aunque la segmentación aumenta el número de blastómeros, obsérvese que cada una de las células hija es menor que la célula progenitora. ST-03-03/1
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Como resultado de ello, no se produce un aumento del tamaño del embrión en desarrollo hasta que la zona pelúcida ha degenerado. A continuación, el blastocisto aumenta considerablemente.
Figura 36. A, Etapa de dos células de un cigoto en segmentación que se desarrolla En vitro. Obsérvese que está rodeado de numerosos espermatozoides. B, FIV (fecundación En vitro), embrión humano de dos células. Se ha retirado la zona pelúcida (ZP). Todavía está presente un pequeño cuerpo polar (rosa) redondeado en la superficie de un blastómero. SEM coloreada artificialmente (CA) x1,000. C, Embrión humano de tres células, FIV, SEM, x1,300. D, Embrión humano de ocho células, FIV, SEM, x1100. Obsérvense los blastómeros redondos de gran tamaño con varios espermatozoides unidos.
Figura 37. Figure, 2-21. Microfotografías de cortes de blastocistos humanos recuperados de la cavidad uterina (x600). A, Cuatro días; la cavidad del blastocisto empieza a formarse y la zona pelúcida es deficiente en la parte del blastocisto. B, Cuatro días y medio; la cavidad del blastocisto ha aumentado de tamaño y el embrioblasto y trofoblasto están bien definidos. La zona pelúcida ha desaparecido.
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Métodos anticonceptivos Entre las técnicas anticonceptivas de barrera se hallan el preservativo masculino, hecho de látex, que a menudo contiene sustancias químicas espermicidas y se coloca cubriendo el pene; y el preservativo femenino, fabricado en poliuretano, que recubre la vagina. Otros métodos de barrera que se colocan en la vagina son: el diafragma, el capuchón cervical y la esponja anticonceptiva. La píldora anticonceptiva es una combinación de estrógenos y análogos de la progesterona o progestágenos, que juntos inhiben la ovulación pero permiten la menstruación. Ambas hormonas impiden la liberación de FSH y LH de la hipófisis. Las píldoras se toman durante 21 días y luego se suspenden para que se produzca la menstruación, después de la cual se repite el ciclo. Depo-Provera® es un progestágeno que puede ser implantado por debajo de la dermis o inyectado por vía intramuscular para impedir la ovulación durante 5 años como máximo o 23 meses, respectivamente. Se ha desarrollado y probado en ensayos clínicos una "pildora" masculina, basada en un andrógeno sintético que impide la secreción de LH y FSH y además detiene la producción de esperma (70 a 90% de los hombres) o la reduce a un nivel de esterilidad. Los dispositivos intrauterinos (DIU) se colocan en la cavidad uterina. No está claro el mecanismo por el cual impiden el embarazo, pero podrían tener algún efecto sobre los espermatozoides y los ovocitos o una acción inhibitoria en las etapas de desarrollo previas a la implantación. La droga RU-486 (mifepristona) causa aborto si se administra en el curso de las 8 semanas siguientes a la última menstruación. Inicia la menstruación, posiblemente a través de su acción como agente antiprogesterona. La vasectomía o la ligadura de trompas son métodos anticonceptivos eficaces; ambos procedimientos pueden ser reversibles, aunque no en todos los casos.
Infertilidad La infertilidad es un problema que se presenta en el 15 al 30% de las parejas. La infertilidad en el hombre puede deberse a un número insuficiente de espermatozoides, a su escasa movilidad o a ambas causas. En condiciones normales, el volumen de semen eyaculado es de 3 a 4 mL, y contiene alrededor de 100 millones de espermatozoides por mL. En general, son fértiles los hombres que tienen 20 millones de espermatozoides por mL, o 50 millones de espermatozoides en el eyaculado total. La infertilidad en la mujer puede obedecer a varias causas, como obstrucción de las trompas uterinas (que por lo común se debe a enfermedad inflamatoria pelviana), moco cervical hostil, inmunidad a los espermatozoides, falta de ovulación, y otras. El 1% de todos los embarazos en los Estados Unidos se logra utilizando la tecnología de reproducción asistida. Los nacidos de estas concepciones presentan aumento de la prematurez (<37 semanas de gestación), del bajo peso al nacer (<2 500 g), y de la mortalidad infantil. La mayor parte de las consecuencias adversas se debe al aumento del porcentaje de embarazos múltiples (gemelos, triples, etc.), frecuentes en los embarazos por tecnología de reproducción asistida. Sin embargo, estudios recientes indican que, aun entre los nacimientos únicos mediante esta tecnología, hay un aumento en el bajo peso al nacer y en la incidencia de malformaciones. Algunos de los enfoques utilizados en esta tecnología son los siguientes: La fecundación En vitro del ovocito humano y la transferencia de embriones es una práctica frecuente que se lleva a cabo en laboratorios de muchos países del mundo. Se estimula primero el crecimiento folicular en el ovario mediante la administración de gonadotrofinas. Los ovocitos son recogidos por laparoscopia de los folículos ováricos con un aspirador justo antes de la ovulación, cuando se encuentran en las últimas etapas de la primera división meiótica. Se los coloca en un medio de cultivo simple y se añaden inmediatamente los espermatozoides. Se efectúa el control de los ovocitos fecundados hasta que llegan al período de 8 células, momento en el cual se los deposita en el útero donde ST-03-03/1
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cumplen su desarrollo hasta el término del embarazo. Por fortuna, como el embrión es muy resistente a los efectos teratogénicos antes de su implantación, el riesgo de malformaciones en los recién nacidos mediante las técnicas En vitro es bajo. Una desventaja de esta técnica es el reducido índice de éxitos, ya que únicamente se consigue que un 20% de los ovocitos fecundados se implanten y lleguen a término. Por lo tanto, para aumentar las posibilidades de una gestación con éxito se extraen 4 o 5 ovocitos, se los fecunda y se colocan en el útero. Este método lleva algunas veces a nacimientos múltiples. En otra técnica, denominada transferencia intratubaria de gametos se introducen ovocitos y espermatozoides en la ampolla de la trompa de Falopio, donde tiene lugar la fecundación. El desarrollo continúa en forma normal. En otro método similar, la transferencia intratubaria de cigoto, se colocan los ovocitos fecundados en la región ampollar de la trompa. Ambos métodos requieren la permeabilidad de las trompas uterinas. Los casos graves de infertilidad masculina, en los que el eyaculado contiene pocos (oligoazoospermia) o a veces ningún espermatozoide vivo (azoospermia), pueden ser superados aplicando una inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). Con esta técnica, un solo espermatozoide, que podría ser obtenido de cualquier sector del aparato reproductor masculino, es inyectado dentro del citoplasma del ovocito para lograr la fecundación. Este enfoque es una alternativa a los donantes de esperma para la fecundación En vitro. La técnica incrementa el riesgo fetal de deleción del cromosoma Y, pero no de otras anomalías cromosómicas.
Figura 38. Microfotografía electrónica de barrido de embriones de ratón en el estadio de 8 células no compactado (A) y compactado (B). En el primer caso se adviene claramente el contorno de cada blastómero, mientras que después de la compactación el contacto entre las células es máximo y los contornos celulares son indefinidos.
Figura 39. Desarrollo del cigoto desde el estadio bicelular hasta el de mórula avanzada. La fase bicelular ocurre aproximadamente 30 horas después de la fecundación: la de 4 células aproximadamente a las 40 horas. La etapa de 12 a 16 células, alrededor de los 3 días, y la fase avanzada de mórula corresponde aproximadamente a los 4 días.
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Durante este periodo, los blastomenas están rodeados por la zona pelúcida, la cual desaparece al final del cuarto día.
Segmentación Cuando el cigoto ha llegado al período bicelular experimenta una serie de divisiones mitóticas que producen un incremento del número de células. Estas células, que se tornan más pequeñas con cada división de segmentación, se denominan blastómeros (Figura 39), y hasta la etapa de 8 células están agrupados de una manera laxa (Figura 38A). Sin embargo, después de la tercera segmentación, el contacto de los blastomeros entre sí es máximo y forman una esfera compacta de células que se mantienen juntas por medio de uniones estrechas (Figura 38B). Este proceso, denominado compactación, separa las células internas, que se comunican francamente entre sí por uniones en nexo o hendidura, de las células externas. Alrededor de 3 días después de la fecundación, las células del embrión compactado vuelven a dividirse para formar una mórula (mora) de 16 células. Los elementos centrales de la mórula constituyen la masa celular interna y la capa circundante forma la masa celular externa. La masa celular interna origina los tejidos del embrión propiamente dicho y la masa celular externa da lugar al trofoblasto, que más adelante contribuirá a formar la placenta.
Formación del blastocisto Aproximadamente en el momento en que la mórula entra en la cavidad uterina, comienza a introducirse líquido por la zona pelúcida en los espacios intercelulares de la masa celular interna. Poco a poco los espacios intercelulares confluyen y, por último, se forma una cavidad única, denominada blastocele (Figura 40A, B).
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Figura 40. A. Corte de un blastocisto humano de 107 células en el que se observan la masa celular interna y las células trofoblásticas. B. Representación esquemática de un blastocisto humano obtenido de la cavidad uterina alrededor de los cuatro días y medio. Azul, masa celular interna o embrioblasto; verde, trofoblasto C. Representación esquemática de un blastocisto en el sexto día de desarrollo que muestra a las células trofoblásticas, situadas en el polo embrionario del blastocisto, penetrando en la mucosa uterina. El blastocisto humano empieza a introducirse en la mucosa uterina hacia el sexto día de desarrollo.
Figura 41. Fenómenos durante la primera semana del desarrollo humano. 1) Ovocito inmediatamente después de la ovulación. 2) Fecundación, aproximadamente 12 a 24 horas después de la ovulación. 3) Estado de pronúcleos masST-03-03/1
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culino y femenino. 4) Huso de la primen división mitótica. 5) Estado bicelular (alrededor de 30 horas de edad). 6) Mórula que contiene de 12 a 16 blastómeros (cerca de los 3 días de edad). 7) Estado de mórula avanzada al llegar a la cavidad uterina (aproximadamente 4 días de edad). 8) Estadio de blastocisto temprano (aproximadamente 4 días y medio de edad). Ha desaparecido la zona pelúcida. 9) Fase temprana de implantación (blastocisto de unos 6 días de edad). En el ovario se aprecian las etapas de transformación del folículo primario en folículo preovulatorio y la formación del cuerpo lúteo. El endometrio uterino corresponde a la fase progestacional.
En esta etapa, el embrión recibe el nombre de blastocisto. Las células de la masa celular interna, en esta fase llamada embrioblasto, están situadas en un polo, y las de la masa celular externa, o trofoblasto, se aplanan y forman la pared epitelial del blastocisto (Figura 40A, B). La zona pelúcida ha desaparecido y permite que comience la implantación. En el ser humano, las células trofoblásticas sobre el polo del embrioblasto comienzan a introducirse entre las células epiteliales de la mucosa uterina alrededor del sexto día (Figura 40C). Estudios recientes sugieren que la L-selectina en las células del trofoblasto y sus receptores de hidratos de carbono en el epitelio uterino actúan de mediadores en la adhesión inicial del blastocisto al útero. Las selectinas son proteínas que unen hidratos de carbono y participan en interacciones entre leucocitos y células endoteliales que le permiten al leucocito ser "capturado" del torrente sanguíneo. Actualmente se propone un mecanismo similar para la "captura" del blastocisto de la cavidad uterina por el epitelio del útero. Después de la captura por las selectinas, en la adhesión y la invasión por el trofoblasto intervienen integrinas, expresadas por el trofoblasto, y moléculas de la matriz extracelular como la laminina y la fibronectina. Los receptores de integrina para laminina promueven la adhesión, mientras que los de fibronectina estimulan la migración. Estas moléculas también interactúan a lo largo de patrones de transducción de señales para regular la diferenciación del trofoblasto, de manera tal que la implantación es el resultado de la acción conjunta trofoblástica y endometrial. De ahí que al terminar la primera semana de desarrollo, el cigoto humano ha pasado por las etapas de mórula y blastocisto y ha comenzado su implantación en la mucosa uterina.
Células madre embrionarias Las células madre embrionarias (células ME) derivan de la masa celular interna del embrión (Figura 42 ). Como estas células son pluripotentes y pueden dar origen prácticamente a cualquier tipo de células o tejidos, podían ser utilizadas en el tratamiento de una gran variedad de enfermedades, como la diabetes, las enfermedades de Alzheimer y de Parkinson, anemias, lesiones de la médula espinal y muchas otras. Utilizando modelos animales la investigación con células madre ha sido alentadora. Por ejemplo, las células ME de ratón en cultivo fueron inducidas a formar células secretoras de insulina, células madre musculares y nerviosas y células gliales. En animales, las células ME se emplearon para atenuar los síntomas de la enfermedad de Parkinson y para mejorar las capacidades motoras en ratas con lesiones de la médula espinal. Las células ME pueden ser obtenidas de embriones después de la fecundación En vitro, proceso denominado donación reproductiva. Este enfoque tiene la desventaja de que las células pueden causar un rechazo inmunológico porque podrían no ser genéticamente idénticas a las del huésped. Sin embargo, existe la posibilidad de modificarlas para evitar estos problemas. Otro aspecto de esta técnica está basado en consideraciones éticas, ya que las células derivan de embriones fecundados viables. A medida que progresa el campo de investigación de las células madre, los adelantos científicos podrían proporcionar células con mayor compatibilidad genética, y el procedimiento podría ser menos polémico. En una época más reciente se introdujeron técnicas para tomar núcleos de células adultas (p. ej., piel) e introducirlos en ovocitos enucleados. Esto se denomina clonado terapéutico o transferencia nuclear somática. Los ovocitos son estimulados para diferenciarse en blastocistos, y se recogen las células ME. Puesto que las células derivan del huésped, son genéticamente compatibles, y como no se procede a la fecundación, la técnica resulta menos controvertida. ST-03-03/1
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Figura 42. Potencias de desarrollo de las células madre humanas en las tres primeras etapas de desarrollo del embrión
Células madre adultas Los tejidos del adulto contienen células madre que también pueden ser valiosas en el tratamiento de enfermedades. Estas células están restringidas en su capacidad para formar diferentes tipos celulares y, por tal razón, son multipotentes, no pluripotentes, aunque los científicos están buscando métodos para evitar este inconveniente. Se han utilizado células madre adultas aisladas de cerebros de rata para tratar la enfermedad de Parkinson en ratas, lo cual indica que este procedimiento es prometedor. Las desventajas son el bajo grado de división celular característico de estas células y su escasez, que las hace difícil de aislar en número suficiente como para ser utilizadas en experimentación.
Cigotos anormales Se desconoce el número exacto de cigotos anormales formados porque por lo general se pierden dentro de las 2 a 3 semanas siguientes a la fecundación, antes de que la mujer advierta que está embarazada, y por lo tanto, no se detectan. Los cálculos indican que hasta el 50% de los embarazos termina en aborto espontáneo y que la mitad de estas pérdidas se debe a anomalías cromosómicas. Estos abortos son una forma natural de detección de embriones con defectos y de tal modo se reduce la incidencia de anomalías congénitas. De no existir este fenómeno, es probable que la cifra de 2 a 3% de recién nacidos con defectos congénitas ascendiera a cerca del 12%. Por medio de una combinación de las técnicas de fecundación En vitro y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se efectúa el estudio molecular de los embriones para detectar anomalías del desarrollo. Se pueden extraer blastómeros aislados de embriones durante sus primeros estadios y amplificar el DNA para su análisis. A medida que el Proyecto del Genoma Humano proporcione nuevas informaciones sobre secuenciación de genes y se establezca el vínculo de genes específicos con diversos síndromes, estos procedimientos de detección se volverán más comunes. ST-03-03/1
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Figura 43. Cambios que se producen en la mucosa uterina comparados con las modificaciones que tienen lugar en el ovario. La implantación del blastocisto ha causado que se formara un cuerpo lúteo del embarazo de gran tamaño. La actividad secretora del endometrio aumenta gradualmente como consecuencia de la abundante secreción de progesterona por el cuerpo lúteo del embarazo.
Figura 44. Cambios en la mucosa uterina (endometrio) y sus modificaciones correspondientes en el ovario durante un ciclo menstrual regular sin fecundación.
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El útero en la etapa de implantación La pared del útero está formada por tres capas: a) el endometrio o mucosa que reviste el interior de la pared; b) el miometrio, una capa gruesa de músculo liso, y c) el perimetrio, el revestimiento peritoneal que cubre la porción externa de la pared (Figura 41). Desde la pubertad (11 a 13 años) hasta la menopausia (45 a 50 años), el endometrio experimenta cambios en un ciclo de 28 días, aproximadamente, bajo el control hormonal del ovario. Durante este ciclo menstrual, el endometrio pasa por tres períodos: la fase folicular o proliferativa, la fase secretora, progestacional o luteínica y la fase menstrual (Figura 41 a Figura 44). La fase proliferativa comienza al término de la fase menstrual, está bajo la influencia de los estrógenos y es paralela al crecimiento de los folículos ováricos. La fase secretora se inicia alrededor de 2 a 3 días después de la ovulación en respuesta a la progesterona producida por el cuerpo lúteo. Si no se produce la fecundación, se inicia el desprendimiento del endometrio (capas compacta y esponjosa), lo cual señala el inicio de la fase menstrual. Cuando se produce la fecundación, el endometrio colabora con la implantación del embrión y contribuye a la formación de la placenta. En el momento de la implantación, la mucosa del útero se encuentra en la fase secretora o luteínica (Figura 41 y Figura 43), durante la cual las glándulas uterinas y las arterias se hacen tortuosas y el tejido se torna congestivo. En consecuencia, en el endometrio se identifican tres capas: una capa compacta superficial, una capa esponjosa intermedia y una capa basal delgada (Figura 43). En condiciones normales, el blastocisto humano se implanta en el endometrío en la pared posterior o anterior del cuerpo del útero, donde se fija entre los orificios de las glándulas (Figura 43). Si el ovario no es fecundado, las vénulas y los espacios sinusoidales se llenan gradualmente de células sanguíneas y se observa una diapédesis sanguínea profusa hacia los tejidos. Cuando comienza la fase menstrual, la sangre escapa de las arterias superficiales y se desprenden pequeños fragmentos de estroma y de glándulas. Durante los 3 o 4 días siguientes, las capas compacta y esponjosa son expulsadas del útero y sólo se mantiene la capa basal del endometrio (Figura 44). Esta capa está irrigada por sus propias arterias, las arterias basales, y funciona como capa regenerativa para la reconstrucción de las glándulas y las arterias en la fase proliferativa (Figura 44).
Desarrollo del trofoblasto y placentación Inmediatamente después de la implantación del embrión la proliferación rápida del trofoblasto conduce a la formación de un macizo celular de aspecto compacto (sincitiotrofoblasto) que rodea totalmente al embrión pero en el polo de implantación, es decir del lado opuesto al "orificio de implantación" en la mucosa uterina, tiene un desarrollo más prominente (Figura 45). Esta desigualdad de la cubierta trofoblástica que rodea al embrión también se conserva en etapas ulteriores y culmina con la formación de una placenta discoide ubicada en la profundidad de la mucosa uterina (Figura 43) (Rohen and Lütjen-Drecoll, 2008). Al principio (día 7) el trofoblasto tiene aspecto compacto. Mediante la fusión localizada del trofoblasto se forman lagunas pequeñas (Figura 64). Del citotrofoblasto intensamente mitótico, que forma una capa celular cerrada alrededor del embrión, surgen continuamente células nuevas que por la pérdida de sus límites se anexan al sincitiotrofoblasto, de manera que este aumenta de tamaño con rapidez, forma trabéculas irregulares anastomosadas con grandes espacios interpuestos (lagunas) (etapa lacunar, etapa trabecular, días 8-9). En este momento también aparecen cada vez más estructuras de tipo velloso. Entre los días 12 y 13 las células citotrofoblásticas en mitosis continua comienzan a introducirse en las vellosidades primarias de modo que el sincitio se adelgaza hasta formar una capa de cubierta delgada sobre las vellosidades (vellosidades primarias). Las lagunas con contenido de sangre materna proveniente de los vasos erosionados pronto se fusionan en un espacio comunicado (espacio intervelloso) en el cual se extienden las vellosidades (Figura 45). ST-03-03/1
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Entre los días 15 y 18 el citotrofoblasto se extiende tanto periféricamente que entra en contacto con la mucosa materna, ahora denominada decidua, y forma una placa basal que rodea por completo al embrión. En este momento el sistema de vellosidades rodea al embrioblasto por todos lados, como una corona de rayos. Mientras tanto, en su entorno, el embrioblasto ha formado un mesenquima laxo con líquido abundante que recibe el nombre de corion o mesénquima extraembrionario y se torna más grueso, en la forma de una membrana, al otro lado del sistema de vellosidades del trofoblasto (placa coriónica). Así, el sistema de vellosidades del trofoblasto se extiende desde la placa coriónica (el límite con la cavidad coriónica) hasta la placa basal y está bañado por la sangre materna que circula en el espacio intervenoso. A partir del día 18 comienza una invasión masiva del mesénquima coriónico en las vellosidades (vellosidades secundarias) que hasta ese momento eran solo celulares, de manera que se forma una estroma vellositaria en la que pronto (desde el día 20) aparecerán vasos sanguíneos. Recién entonces se puede hablar de vellosidades vascularizadas definitivas (vellosidades terciadas). En la estroma vellositaria aparecen cada vez más células grandes con aspecto de macrófagos (células de Hofbauer). Estas células cumplen pocas funciones macrofágicas pero secretan muchos factores de crecimiento que estimulan el crecimiento de las vellosidades y de sus vasos (Figura 45b).
Figura 45. Fig. 13. a) Desarrollo del trofoblasto en la etapa de vellosidades secundarios. El espacio intervelloso se lleno de sangre materna (rojo), la placa basal (principalmente citotrofoblosto) es perforada por las arterias espiralaST-03-03/1
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dos. El disco embrionario está entre la cavidad amniótica (A) y el saco vitelino (D). Se encuentra unido a la cubierto trofoblástica a través del pedículo de fijación (H). b) Corte transversal de una vellosidad terciaria con vasos sanguíneos fetales (rojo). C) Corte transversal de uno vellosidad de la placenta madura. El citotrofoblasto en gran parte ha desaparecido. En el sincitiotrofoblosto se verifica un aumento del fibrinoide. Flecha = barrera placentaria entre los sangres materna y fetal.
En efecto, a partir de la tercera semana se inicia un crecimiento vellositado sostenido. Desde las vellosidades principales (vellosidades troncales) surgen brotes laterales, los que a su vez se ramifican de un modo tal que al final se forman grandes arborizaciones vellositarias que parten de la placa coriónica y se extienden en los espacios inrervellosos. En la región de la placa basal esporádicamente se conserva tejido decidual, que es cubierto por células trofoblásticas. Estos tabiques, formados sobre todo por tejido materno, subdividen el espacio intervelloso en compartimientos para las arborizaciones vellositarias (cotiledones). Así se forma en la mucosa materna un órgano muy diferenciado, la placenta, que se hace cargo de todas las funciones vitales para el embrión que surge en la región del disco embrionario. En la mitad de la gestación (a partir del cuarto mes) el trofoblasto, que ahora está concentrado totalmente en la región de la placenta, alcanza su diferenciación completa. Las vellosidades poseen una capa celular compacta de células citotrofoblásticas (células de Langhans) que se dividen continuamente por mitosis y así regeneran el sincitio contiguo, que ya no tiene la capacidad de dividirse (compárese con la Figura 46). Los procesos de regeneración excesivos conducen a la formación de brotes de proliferación que pueden separarse del sincitiotrofoblasto y de ese modo alcanzar la sangre materna, donde se encuentran en la forma de “células gigantes”, por ejemplo en los pulmones de la madre (Figura 45b), para luego desintegrarse. Se supone que este proceso también desempeña un papel en la atenuación de los mecanismos de defensa inmunológica del organismo materno. Hacia el final del embarazo la cubierta epitelial de las vellosidades se adelgaza. El poder de regeneración del citotrofoblasto se agota paulatinamente de modo que en este momento el revestimiento de las vellosidades sólo está compuesto por una monocapa delgada de sincitiotrofoblasto. Sólo esporádicamente se encuentran células citotrofoblásticas (células de Langhans) en los nichos epiteliales. El sincitio comienza a degenerarse en varios sitios y a formar fibrinoide (fibrinoide de Rohr). La estroma se ha tornado fibrosa y densa (colágeno y material de matriz). Los vasos sanguíneos, cuya cantidad aumenta constantemente, se han dilatado en sinusoides de luces amplias. El intercambio de sustancias se produce en algunas partes sólo a través de una lámina epitelial muy fina (Figura 45c). Estos procesos regresivos ciertamente se comprenden por completo recién cuando se ha reconocido la importancia funcional de las cubiertas embrionarias y de la placenta derivada de ellas. Al mismo tiempo que se produce la diferenciación unilateral de las vellosidades coriónicas hacia la placenta en la región de la porción basal de la mucosa materna (decidua basal) (corion frondoso) la cavidad amniótica, que había comenzado como una pequeña vesícula insignificante en la región del embrioblasto, crece mucho junto con el embrión en desarrollo en su interior, de modo que la porción del trofoblasto orientada hacia la luz uterina y la mucosa materna (decidua capsular) se comprimen cada vez más e involucionan progresivamente. Por último, la decidua capsular se fusiona con la decidua parietal y desaparece la luz del útero. Así se forman frente a la placenta las membranas ovulares multiestratificadas. Estas membranas rodean la cavidad amniótica con su líquido amniótico y están formadas por las capas siguientes (de adentro hacia afuera): 1. Epitelio amniótico. 2. Mesénquima coriónico. 3. Capa trofoblástica (corion calvo). 4. Decidua capsular. ST-03-03/1
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5. Luz uterina. 6. Decidua parietal (Figura 47). En el parto se rasgan las cubiertas ovulares (rotura de bolsa), se pierde el líquido amniótica y el feto puede ser empujado hacia afuera a través del canal de parto.
Figura 46. Fig. 14. Regeneración del sincitiotrofoblasto (rosa) a partir de las células del citotrofoblasto (verde). a) Situación inicial. b) En el citotrofoblosto aumentan los orgánulos después de que ha ocurrido la división celular. c) La membrana plasmática de la célula citotrofoblástica se desintegra y el núcleo y los orgánulos pasan al sincitio. d) Eliminación de núcleos picnóticos y orgánulos del sincitio. (P = nódulos de proliferación)
Figura 47. Fig. 15. Desarrollo de la cavidad amniótica y de las membranas ovulares en el transcurso de la embriogénesis. Con el aumento del tamaño de la cavidad amniótica y del embrión se adelgazan la decidua parietal y el corion de esta región. La cavidad canónica desaparece. La decidua capsular y el carian por último se fusionan con la decidua parietal, de modo que se oblitera la luz uterina. Membrana ovular (de adentro hacia afuera): epitelio amST-03-03/1
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niótico, corion calvo, decidua capsular, luz uterino (obliterada), decidua parietal. Rojo corion o placenta; azul = decidua; amarillo = cavidad amniótica.
Figura 48. Fig. 16 Esquema de la placenta madura con diferenciación terminal. En el centro está representada la circulación dentro de un cotiledón. 1-3 = estrías de fibrinoide (negro); 1-3 = estrías de fibrinoide de Langhans bajo la placa coriónica; 2= estrías de fibrinoide de Nitabuch en la futura zona de desprendimiento de la placenta materna (línea de puntos rojos); 3 = estrías de fibrinoide de Rohr en las vellosidades placentarias. ST-03-03/1
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Figura 49. Fig. 17. Etapas diversas del desarrollo placentario. a) Introducción del embrión (flecha) en la mucoso uterina (implantación; días 8-9). b) Etapa lacunar. Diferenciación del citotrofoblasto y el sincitiotrofoblasto. Formación de las vellosidades primarias (sin mesénquima ni vasos) (rojo = lagunas llenas de sangre; alrededor del día 15). c) Formación de los vellosidades secundarias por invasión del mesénquima coriónico (alrededor de la tercera semana). d) Formación de las vellosidades cariónicas por invasión de vasos sanguíneos fetales (tercero a quinto mes). e) Ramificación adicional de las arborizaciones vellositarias. Degeneración creciente del revestimiento epitelial (formación de fibrinoide) (quinto o octavo mes). Línea de puntos = zona de desprendimiento de la placenta de la decidua basal. f) Aumento de lo ramificación y de la degeneración de las arborizaciones vellositarias. Depósito de fibrinoide bajo la placa canónica (fibrinoide de Langhans) y en la región de la zona de desprendimiento (fibrinoide de Nitabuch) (octavo a décimo mes). g) Regeneración del epitelio uterino a partir de los restos glandulares (flechas) de la zona esponjosa del endometrio.
Estructura y función de la placenta La placenta madura en definitiva posee 60-70 arborizaciones vellositarias (cotiledones) que se introducen en compartimientos de tipo cavitario. Estos se encuentran separados unos de otros en forma incompleta por tabiques que no alcanzan la placa coriónica (Figura 48). Algunas vellosidades están fijadas en la placa basal (vellosidades de anclaje) y así contribuyen a la estabilización del complicado sistema vellositario. La placa basal representa la superficie limítrofe con la mucosa materna (decidua basal), que ha establecido una conexión estrecha con el citotrofoblasto. El sincitiotrofoblasto que había aquí al principio y que además ha roto los troncos arteriales y en parte los ha canalizado desaparece tempranamente y es reemplazado por tejido citotrofoblástico. Las arterias se transforman en arterias espiraladas, que atraviesan la placa basal y envían su sangre hacia las cavidades llamadas espacios intervellosos, en donde esta es empujada con fuerza hacia la placa coriónica para luego drenar lentamente por las venas, también ubicadas en la placa basal, después de haberse deslizado sobre las vellosidades (Figura 48). La sangre fetal circula dentro de las vellosidades pero no entra en contacto con la sangre materna. En toda fase del desarrollo se impide cuidadosamente el contacto entre la sangre materna de circulación libre y el sistema cerrado de la circulación fetal, porque de otro modo podrían producirse reacciones peligrosas para la vida. La barrera uteroplacentaria está compuesta por el sincitiotrofoblasto, las células del citotrofoblasto y sus membranas basales, así como el tejido conjuntivo ST-03-03/1
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mesenquimático contiguo y, por última, la pared capilar. Es permeable (difusión) para muchas sustancias (gases respiratorios, agua) pero los aminoácidos, los electrolitos. etc., sólo pueden atravesar la barrera por procesos de transpone activo o procesos de pinocitosis. Con esto se plantea la cuestión relativa a la importancia funcional de la placenta. Muchos consideran que el trofoblasto y la placenta que surge de él constituyen un órgano que colabora en la nutrición del embrión en desarrollo, que no tiene nada que ver con el embrión mismo y que se elimina después del parto (en el llamado alumbramiento). Sin embargo, este es un punto de vista parcial porque no concuerda bien con las circunstancias reales. Si se considera el trofoblasto desde puntos de vista funcionales debe concluirse que en la cubierta que rodeará luego al embrión se cumplen todas las funciones características de un organismo vivo. Por ejemplo, allí se producen el intercambio de gases como en los pulmones, la excreción de productos finales del metabolismo y electrolitos como en los riñones, la absorción de sustancias nutritivas como en el tubo digestivo y los procesos metabólicos tan necesarios para el crecimiento y el desarrollo como en el hígado, los procesos de regulación endocrina como en el sistema endocrino y, por último, incluso la hematopoyesis (sólo en las etapas iniciales de la gestación) y, al principio, también regulación de la temperatura. El trofoblasto (y aquí sobre todo el sincitiotrofoblasto) cumple todas las funciones de un organismo sin poseer órganos especiales para ello. El citoplasma del sincitio, en el cual están distribuidos sin ningún orden los núcleos, posee microvellosidades para la absorción de sustancias nutritivas, orgánulos especiales para la síntesis o la degradación de las proteínas, mitocondrias y retículo endoplasmático, entre otras estructuras. Hasta ahora sólo se han encontrado indicios de diferenciaciones similares a órganos, regiones más o menos determinadas para los procesos de respiración, excreción y nutrición. Antes describimos el cigoto como un todo. También lo son el disco embrionario, la cavidad coriónica y el sistema trofoblástico, que en conjunto reciben el nombre de producto de la concepción. Aquí ya vive -funcionalmente- el organismo completo con todos sus procesos vitales ulteriores, desde luego no en órganos individuales sino, por así decirlo, en el entorno, exclusivamente en los transcursos procesuales del citoplasma vivo del sincitiotrofoblasto y no en diferenciaciones similares a órganos. Es casi increíble que todos los procesos vitales y reguladores que transcurren después dentro del cuerpo ya transcurran aquí en la esfera o placenta que rodea el disco embrionario o embrión. Desde este punto de vista la formación ulterior del embrión podría describirse como una gran invaginación o “inversión funcional” en un espacio corporal interno mediante la cual los procesos distribuidos en primer lugar en forma difusa en la “esfera” se traspasan luego a órganos individuales. En efecto, también se ve que cuanto más se degenera la placenta más órganos correspondientes se desarrollan y se tornan funcionales dentro del cuerpo del embrión. Entonces el parto, en consecuencia, debe parecer el momento en el que todos los procesos funcionales se han traspasado (se han invaginado, por así decirlo) principalmente al feto y de este modo han “abandonado” el entorno. Así, la placenta se ha tornado superflua como sitio de los procesos primarios del organismo. En efecto, en la segunda mitad de la gestación se observa una degeneración progresiva de la placenta y esta se torna obvia por la aparición de varios cambios morfológicos. El sincitio con sus núcleos y orgánulos comienza a “envejecer” sectorialmente. Mediante la fusión con las células del citotrofoblasto ciertamente aparecen nuevos orgánulos celulares (mitocondrias, retículo endoplasmático, núcleos, etc) en el sincitio y los núcleos sincitiales que se han tornado picnóticos se reúnen en nódulos de proliferación (Figura 46). La cantidad de células citotrofoblásticas (células de Langhans) necesarias para esta regeneración disminuye continuamente, de modo que al final surgen focos de degeneración epitelial que reciben el nombre de fibrinoide (infartos blancos). Hasta arborizaciones vellositarias enteras pueden transformarse en fibrinoide (fibrinoide de Rohr). Aunque en la segunda mitad del embarazo la superficie de las vellosidades canónicas se torna cada vez mayor a causa de las ramificaciones y los brotes en aumento, la capacidad especial de rendimiento, con excepción del intercambio de gases respiratorios que ocurre por difusión, disminuye en forma continua. La secreción de gonadotrofina corióniST-03-03/1
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ca se interrumpe en la segunda mitad del embarazo. La síntesis proteica ocurre cada vez más en el hígado del embrión mismo y la hematopoyesis, que al principio tiene lugar en el corion y en el saco vitelino, es decir fuera del embrión, se traspasa al hígado y al bazo, así como a la médula ósea, a partir de la mitad de la gestación. También la producción de hormonas y los procesos de excreción ocurren ahora parcialmente dentro del embrión, con lo cual los procesos de intercambio con la madre -si bien en su mayor parte en una proporción pequeña- pueden ocurrir a través de las membranas ovulares.
Resumen del desarrollo de la placenta Etapa lacunar. Proliferación infiltrante masiva del sincitiotrofoblasto en la mucosa uterina. Formación de lagunas anastomosadas irregulares a partir de los vasos maternos erosionados (días 7 a 9). Etapa de vellosidades primarias. Introducción de células citotrofoblásticas en la masa sincitial. Aparición de estructuras de tipo velloso. Regeneración del sincitio a partir del citotrofoblasto (días 11 a 13). Etapa de vellosidades secundarias. Proliferación del mesénquima coriónico en las vellosidades primarias, que por primera vez forman arborizaciones vellositarias (días 16 a 18). Etapa de vellosidades terciarias. Invasión de los vasos sanguíneos fetales en las vellosidades placentarias. Formación de un epitelio vellositario biestratificado (sincitiotrofoblasto externo, citotrofoblasto interno). En la estroma de las vellosidades hay células de Hofbauer (días 20 a 21). Desarrollo placentario temprano. Aumento de las ramificaciones vellositarias (corion frondoso). Reducción de la cantidad de vellosidades en dirección a la luz uterina (corion calvo). Formación de las membranas ovulares. Subdivisión del espacio intervelloso mediante tabiques, con lo cual se forman 15 a 25 compartimientos (cotiledones). Los procesos de proliferación desmesurados del sincitio conducen a la aparición de nódulos de proliferación que se desprenden y llegan a la sangre materna en la forma de células gigantes (semanas 3 a 5). Placenta totalmente funcional. Se ha completado la diferenciación estructural (meses 4 a 5). Involución inicial. Los vasos sanguíneos aumentan de calibre y la estroma se torna más gruesa y más densa (aumento de las fibras colágenas), con lo cual la cubierta celular se adelgaza cada vez más. El citotrofoblasto desaparece gradualmente. En algunos sitios se conservan algunas células aisladas (células de Langhans) (meses 5 a 7). Degradación gradual. Degeneración de las ramificaciones vellositarias periféricas. La cubierta de sincitio de las vellosidades se torna muy delgada. Aumento de la cantidad de focos degenerativos (infartos blancos o fibrinoide). Desarrollo de microtrombos en el espacio intervelloso (infartos rojos). Durante el parto, separación de la placenta de la decidua basal en la región de las bandas fibrinoides inferiores (meses 8 a 10). Fibrinoide de Rohr = focos degenerativos en la región de las vellosidades. Fibrinoide de Langhans = depósitos de fibrinoide debajo de la placa coriónica. Fibrinoide de Nitabuch = zonas de degeneración en la decidua basal (zona esponjosa del endometrio). Bandas fibrinoides superiores = depósitos de fibrinoide en el piso del espacio intervelloso, por arriba de la placa basal.
Funciones de la placenta Desde el principio la placenta realiza todas las funciones características de un organismo normal (nutrición, intercambio de gases [espiración] circulación, excreción y secreción endocrina). En la segunda mitad de la gestación el feto mismo se va haciendo cargo paulatinamente de algunas de estas funciones. El feto, la placenta y la madre funcionan como una unidad funcional superior. Aunque el embrión puede expresar en el trofoblasto genes paternos y de otro tipo, que podrían actuar como antígeST-03-03/1
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nos para el organismo materno, la placenta representa, por así decirlo, un alotrasplante y no desencadena reacciones inmunitarias. La causa de esta inmunosupresión se desconoce. Con todo, los anticuerpos de la madre pueden atravesar la barrera placentaria (p. ej.. IgG, transcobalamina II), mediante lo cual se logra una inmunidad pasiva, por ejemplo, contra la difteria y el sarampión. Determinados anticuerpos maternos (p. ej., factores Rh) también pueden causar enfermedades en el feto, como la eritroblastosis fetal (enfermedad hemolítica del recién nacido). Aquí desempeñan un papel importante los antígenos Rhesus D. La placenta secreta diversas proteínas gestacionales específicas y es un órgano endocrino importante. Las hormonas principales son: • Gonadotrofina coriónica (hCG) • Somatostatina • Hormonas esteroides • Mineralocorticoides • Lactógeno placentario (hPL) • Adrenocorticotrofina coriónica (ACTH) • Tirotrofina coriónica • Proteína liberada por parathormona • Hormona liberadora de tirotrofina (TRH) • Hormona liberadora de gonadotrofinas (GnRH) • Hormona liberadora de corticotrofina (CRH ) • Hormona liberadora de hormona del crecimiento Variaciones morfológicas de la placenta Placenta succenturiata (placenta accesoria). Una parte de la placenta está separada, unida sólo por un pedículo vascular, junto a la parte principal de la placenta. Después del nacimiento esta parte accesoria de la placenta puede permanecer en el útero y causar hemorragias o infecciones. Placenta previa. Esta se encuentra en la región inferior del útero y puede bloquear el orificio cervical interno durante el parto. Mosaicismo placentario (mosaicismo placentario confinado). La placenta exhibe un mosaicismo cromosómico mientras que el estado cromosómico del feto es normal. Abruptio placentae (desprendimiento prematuro de la placenta). Peligro de aborto. Datos de la placenta Peso: ~500 g Espesor: 2,5 - 3 cm Diámetro: 15-20 cm Espacio intervelloso: ~150 mL de sangre Volumen de sangre fetal: ~350 mL Cantidad de arterias espiraladas: 80-100 Malformaciones del desarrollo placentario Si no ocurre la “inversión procesual” descrita desde la periferia hacia el interior del cuerpo del embrión, pueden aparecer procesos patológicos. Un tumor maligno particularmente temido es el corioepitelioma, en el cual el tejido trofoblástico conserva su tendencia a la proliferación centrífuga infiltrante y, en consecuencia, pone en peligro la vida de la madre y del feto. Un aumento de la actividad normal del trofoblasto puede conducir a la formación de muchas vacuolas y vesículas de tamaños diversos, que entonces llenan la luz uterina (mola hidatiforme). El aumento patológico del líquido amniótico con agrandamiento de la cavidad amniótica se conoce como hidramnios (fre-cuente en las madres ST-03-03/1
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diabéticas). La disminución anormal del líquido amniótico (oligohidramnios) puede conducir a malformaciones del tronco y del cráneo. La función renal está reducida en la mayoría de los casos.
Resumen Si bien con cada ciclo ovárico comienzan a crecer varios folículos, solamente uno alcanza la madurez total y un solo ovocito es expulsado durante la ovulación. En esta etapa, el ovocito se encuentra en la metafase de su segunda división meiótica y está rodeado por la zona pelúcida y algunas células de la granulosa (Figura 29). Por la acción de barrido de las fimbrias tubáricas, el ovocito es conducido hacia el interior de la trompa uterina. Antes de que los espermatozoides puedan fecundar a un ovocito deben experimentar ciertos cambios: a) un proceso de capacitación, durante el cual se eliminan de la cabeza del espermatozoide una cubierta glucoproteica y proteínas del plasma seminal, y b) la reacción acrosómica, momento en el que se liberan acrosina y sustancias del tipo de la tripsina para atravesar la zona pelúcida. Durante la fecundación el espermatozoide debe atravesar: a) la corona radiada; b) la zona pelúcida, y c) la membrana celular del ovocito (Figura 30). Tan pronto como el espermatozoide ha penetrado en el ovocito: a) éste completa su segunda división meiótica y forma el pronúcleo femenino; b) la zona pelúcida se torna impenetrable para otros espermatozoides, y (c) la cabeza del espermatozoide se separa de la cola, se hincha y forma el pronúcleo masculino (Figura 32 y Figura 31). Una vez que en ambos pronúcleos se ha replicado su DNA, se entremezclan los cromosomas paternos y maternos, se separan longitudinalmente y experimentan una división mitótica que da origen a la etapa bicelular. Los resultados de la fecundación son: a) restablecimiento del número diploide de cromosomas; b) determinación del sexo cromosómico y c) comienzo de la segmentación. La segmentación es una serie de divisiones mitóticas que causa un aumento en el número de células, denominadas blastómeros, que se tornan más pequeñas con cada división. Después de tres divisiones, los blastómeros entran en el proceso de compactación y forman un grupo apretado de células, con una capa interna y otra externa. Los blastómeros compactados se dividen para formar la mórula de 16 células. Cuando la mórula ingresa en la cavidad uterina, 3 o 4 días después de la fecundación comienza a formarse una cavidad, y se constituye el blastocisto. La masa celular interna, que se constituye en el momento de la compactación, se convertirá en el embrión propiamente dicho y se situará en un polo del blastocisto. La masa celular externa que rodea a las células internas y a la cavidad del blastocisto da lugar al trofoblasto. El útero en el momento de la implantación se encuentra en la fase secretoria y el blastocisto se implanta en el endometrio a lo largo de la pared anterior o posterior. Si no se produce la fecundación, dará comienzo la fase menstrual y se eliminan las capas esponjosa y compacta. La capa basal se mantiene para regenerar a las otras capas durante el próximo ciclo.
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Figura 50. Figura 2-3. Debido a la naturaleza invasiva del sincitiotrofoblasto, el blastocisto en ocasiones se implanta en sitios fuera del cuerpo principal del útero (A). Estos embarazos ectópicos por lo general se producen en la región de la ampolla de la trompa de Falopio (11) pero también pueden ocurrir en otras áreas, incluso en la cavidad peritoneal. En esta área el sitio más frecuente es el saco rectouterino (Douglas), entre el útero y el recto (C). Todos los embarazos ectópicos son peligrosos debido a que el tejido invasivo del blastocisto puede causar sangrado grave (Langman, 2006).
Bibliografía recomendada Gilbert, S. F. (2005a). Desarrollo temprano de invertebrados seleccionados. En Biología del desarrollo (Ed. Médica Panamericana), pp. 239-284. Gilbert, S. F. (2005b). Principios de la biología del desarrollo. En Biología del desarrollo (Ed. Médica ST-03-03/1
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Panamericana), pp. 1-26. Langman (2006). Desarrollo temprano: desde la fecundación hasta la gastrulación. En Langman fundamentos de embriología médica (Ed. Médica Panamericana), pp. 5-14. Moore, K. L., and Persaud, T. V. N. (2004). Introducción al desarrollo del ser humano. En Embriologia Clinica (Elsevier España), pp. 1-14. Rohen, J. W., and Lütjen-Drecoll, E. (2008). Desarrollo del trofoblasto y placentación. En Embriología funcional: una perspectiva desde la biología del desarrollo (Ed. Médica Panamericana), pp. 2838.
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Unidad 4. Segmentación gastrulación y adquisición del plan corporal Formación del disco embrionario bilaminar Hojas embrionarias Este capítulo presenta una descripción día por día de los principales acontecimientos que tienen lugar en la segunda semana del desarrollo. Sin embargo, los embriones con el mismo t iempo de fecundación no se desarrollan necesariamente con la misma rapidez. En realidad, hay diferencias importantes en el índice de crecimiento aun entre las primeras etapas del desarrollo (Figura 51y Figura 52).
Día 8 En el octavo día del desarrollo, el blastocisto está parcialmente incluido en la estroma endometrial. En la zona situada sobre la masa celular interna, el trofoblasto se ha diferenciado en dos capas: a) una capa interna de células mononucleadas, el citotrofoblasto, y b) una zona externa multinucleada sin límites celulares netos, el sincitiotrofoblasto (Figura 53 y Figura 54). Se observan figuras mitóticas en el citotrofoblasto, pero no en el sincitiotrofoblasto. Las células del citotrofoblasto se dividen y emigran hacia el sincitiotrofoblasto, donde se fusionan y pierden sus membranas celulares. Las células de la masa celular interna o embrioblasto también se diferencian en dos capas: a) una capa de células cúbicas pequeñas próxima a la cavidad del blastocisto, la capa hipoblástica; y b) una capa de células cilíndricas altas, adyacente a la cavidad amniótica, la capa epiblástica (Figura 53 y Figura 54). Estas capas forman en conjunto un disco plano. Al mismo tiempo, en el interior del epiblasto aparece una pequeña cavidad, que después se agranda para convenirse en la cavidad amniótica Las células epiblásticas adyacentes al citotrofoblasto se denominan amnioblastos, y junto con el resto del epiblasto forman el revestimiento de la cavidad amniótica (Figura 53 y Figura 55). La estroma endometrial contigua al sitio de implantación es edematosa y muy vascularizada Las glándulas, tortuosas y voluminosas, secretan glucógeno y moco en abundancia.
Día 9 El blastocisto se ha introducido más profundamente en el endometrio y un coágulo de fibrina cierra la solución de continuidad en el epitelio superficial (Figura 55). El trofoblasto muestra progresos importantes en su desarrollo, sobre todo en el polo embrionario, donde aparecen en el sincitio vacuolas aisladas. Cuando las vacuolas se fusionan forman grandes lagunas, por lo cual esta fase del desarrollo del trofoblasto se denomina período lacunar (Figura 55). Mientras tanto, en el polo abembrionario, células aplanadas que probablemente se originaron en el hipoblasto forman una delgada membrana, la membrana exocelómica (membrana de Heuser), que reviste la superficie interna del citotrofoblasto (Figura 55). Esta membrana, junto con el hipoblasto, constituyen el revestimiento de la cavidad exocelómica o saco vitelino primitivo.
Días 11 Y 12 Alrededor del undécimo a duodécimo día de desarrollo, el blastocisto está incluido por completo en la estroma endometrial, y el epitelio superficial cubre casi enteramente el defecto original de la pared uterina (Figura 56 y Figura 57). El blastocisto forma ahora una ligera protrusión en la luz del útero. El trofoblasto se caracteriza por espacios lacunares en el sincitio que dan lugar a una red intercomunicada. Esta red es particular-mente notable en el polo embrionario; sin embargo, en el polo abembrionario el trofoblasto aun está compuesto sobre todo por células citotrofoblásticas (Figura 56 y Figura 57). Al mismo tiempo las células del sincitiotrofoblasto se introducen más profundamente en la estroma y erosionan el revestimiento endotelial de los capilares matemos. Estos capilares, que se hallan conST-03-03/1
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gestionados y dilatados, reciben el nombre de sinusoides. Las lagunas sincitiales se tornan entonces continuas con los sinusoides y la sangre materna penetra en el sistema lacunar (Figura 56). A medida que el troblasto erosiona cada vez más sinusoides, la sangre materna comienza a fluir por el sistema trofoblástico estableciéndose la circulación uteroplacentaria. Entretanto, una nueva población celular aparece entre la superficie interna del citotrofoblasto y la superficie externa de la cavidad exocelómica. Estas células derivan de las células del saco vitelino y forman un tejido conectivo laxo y delicado, el mesodermo extraembrionario, que llega a ocupar todo el espacio entre el trofoblasto por fuera y el amnios y la membrana exocelómica por dentro (Figura 56 y Figura 57). Poco después se forman grandes cavidades en el mesodermo extraembrionario, las cuales, al confluir, dan lugar a un nuevo espacio que recibe el nombre de celoma extraembrionario o cavidad canónica (Figura 56). Este espacio rodea el saco vitelino primitivo y la cavidad amniótica, excepto donde el disco germinativo está unido al trofoblasto por el pedículo de fijación (Figura 58). El mesodermo extraembrionario que reviste al citotrofoblasto y al amnios se denomina hoja somatopleural del mesodermo extraembrionario; el que cubre el saco vitelino se conoce como hoja esplacnopleural del mesodermo extraembrionario (Figura 56). El crecimiento del disco germinativo bilaminar es relativamente lento en comparación con el del trofoblasto; por esta razón todavía es muy pequeño (0,1 a 0,2 mm). Mientras tanto, las células del endometrio se han tornado poliédricas y contienen abundantes lípidos y glucógeno; los espacios intercelulares están ocupados por el líquido extravasado y el tejido es edematoso. Estos cambios, llamados reacción decidual, se circunscriben al principio a la zona inmediata adyacente al sitio de implantación, pero pronto abarcan todo el endometrio.
Día 13 En el decimotercer día de desarrollo, la solución de continuidad en el endometrio generalmente ha desaparecido. Sin embargo, a veces hay hemorragia en el sitio de implantación como consecuencia del aumento del flujo sanguíneo hacia los espacios lacunares. Como esta hemorragia se produce alrededor de los 28 días del ciclo menstrual, puede confundirse con el sangrado menstrual normal y causar errores en la determinación de la fecha esperada del parto. El trofoblasto está caracterizado por la presencia de estructuras vellosas. Las células del citotrofoblasto proliferan localmente, se introducen en el sincitiotrofoblasto y forman columnas celulares rodeadas de sincitio. Las columnas celulares con revestimiento sincitial reciben el nombre de vellosidades primarias (Figura 58 y Figura 59). Entretanto, el hipoblasto produce otras células que emigran hacia el interior de la membrana exocelómica (Figura 56). Estas células proliferan y forman poco a poco una nueva cavidad dentro de la cavidad exocelómica, que se denomina saco vitelino secundario o saco vitelino definitivo (Figura 58 y Figura 59). Este saco vitelino es mucho menor que la cavidad exocelómica original o saco vitelino primitivo. Durante su formación quedan segregadas porciones apreciables de la cavidad exocelómica, las cuales están representadas por los llamados quistes exocelómicos, que se advierten a menudo en el celoma extraembrionario o cavidad coriónica (Figura 58 y Figura 59). El celoma extraembrionario, por su parte, se expande y forma una gran cavidad llamada cavidad coriónica. El mesoderrno extraembrionario que reviste el interior del citotrofoblasto se denomina, entonces, placa o lámina coriónica. El único sitio donde el mesoderrno extraembrionario atraviesa la cavidad coriónica es en el pedículo de fijación (Figura 58). Con el desarrollo de los vasos sanguíneos el pedículo se convierte en el cordón umbilical. →
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Tema clínicos Implantación anormal El sincitiotrofoblasto es responsable de la producción de hormonas, entre ellas la gonadotrofina coriónica humana (hCG). Al final de la segunda semana se ha producido una cantidad suficiente de esta hormona como para ser detectada por radioinmunoensayo, y sirve de base para las pruebas de embarazo. Como el 50% del genoma del embrión I que se está implantando corresponde al padre, representa un cuerpo extraño que potencialmente debería ser rechazado por el sistema inmunológico de la madre. Datos actuales sugieren que una combinación de factores protegen al producto de la concepción, entre ellas la producción de citocinas y proteínas inmunosupresoras y la expresión de una molécula, poco común, del complejo mayor de histocompatibilidad clase IB (HLA-G), que bloquea el reconocimiento del producto de la concepción como un tejido extraño. Si la madre ha tenido una enfermedad autoinmune, por ejemplo, lupus eritematoso sistémico, los anticuerpos generados por la enfermedad podrían atacar al producto de la concepción y producir el rechazo del embrión. A veces la implantación se produce en sitios anómalos dentro del útero. En condiciones normales, el blastocisto humano se implanta en la pared posterior o anterior del cuerpo uterino. En ocasiones lo hace cerca del orificio interno (Figura 60) del cuello, de modo que en etapas ulteriores del desarrollo la placenta se superpone al orificio (placenta previa) y causa una hemorragia grave, que puede poner en peligro la vida, en la segunda parte de la gestación y durante el parto. También puede ocurrir que la implantación tenga lugar fuera del útero, lo cual origina un embarazo extrauterino o embarazo ectópico. Los embarazos ectópicos pueden ocurrir en cualquier sitio de la cavidad abdominal, el ovario o la trompa uterina (Figura 60). No obstante, el 95% de los embarazos ectópicos se producen en la trompa uterina y en su mayor parte están localizados en la ampolla (Figura 61). En la cavidad abdominal, el blastocisto se fija más frecuentemente en el revestimiento peritoneal del fondo de saco rectouterino o (de Douglas) (Figura 62). El blastocisto también puede implantarse en el peritoneo intestinal o en el epiplón. En ocasiones, se desarrolla en el ovario y causa un embarazo ovárico primario. La mayor parte de los embarazos ectópicos termina con la muerte del embrión alrededor del segundo mes de la gestación, y ocasiona hemorragia grave y dolor abdominal en la madre. Los blastocistos anormales son comunes. Por ejemplo, en una serie de 26 blastocistos implantados de 7 y medio a 17 días de edad, recuperados en pacientes de fertilidad normal, 9 de ellos (34,6%) eran anormales. Algunos estaban formados únicamente por sincitio, mientras que otros presentaban diverso grado de hipoplasia trofoblástica. En 2 de ellos faltaba la masa celular interna y en otros el disco germinativo tenía una orientación anormal. Es probable que la mayor parte de los blastocistos anormales no hubiesen causado signo alguno de embarazo, ya que el trofoblasto era tan deficiente que el cuerpo lúteo no hubiera persistido. Estos embriones probablemente hubieran sido abortados al producirse el ciclo menstrual siguiente y, en consecuencia, no se habría detectado el embarazo. No obstante, en algunos casos se desarrolla el trofoblasto y forma membranas placentarias, a pesar de que exista escaso tejido embrionario o ninguno. Esto es lo que se conoce como mola hidatidiforme Las molas secretan grandes cantidades de hCG y pueden producir tumores benignos o malignos (mola invasiva, coriocarcinoma). El análisis genético de las molas hidatidiformes indica que, aun cuando los pronúcleos masculino y femenino sean genéticamente equivalentes, pueden diferir desde el punto de vista funcional. Esta evidencia se basa en el hecho de que mientras las células de las molas son diploides, todo su genoma deriva del padre. Por eso, la mayor parte de las molas proviene de la fecundación de un ovocito que carece de núcleo, seguido por la duplicación de los cromosomas masculinos para restablecer el número diploide. Los resultados sugieren también que los genes del padre regulan la mayor parte del desarrollo del trofoblasto, ya que en las molas este tejido se diferencia incluso en ausencia de pronúcleo femenino. La observación de que algunas enfermedades genéticas dependen de que el gen defectuoso o faltante sea heredado de la madre o el padre proporciona ST-03-03/1
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otros ejemplos de diferencias funcionales en los genes maternos y paternos. Uno de ellos es la herencia de una deleción en el cromosoma 15 paterno que causa el síndrome de Prader-Willi, mientras que la herencia del mismo defecto de la madre es causa del síndrome de Angelman. Este fenómeno, en el que existe una modificación o una expresión diferencial de alelos homólogos o regiones del cromosoma, según de cuál de los padres sea originario el material genético, recibe el nombre de impronta genómica. La impronta o impresión comprende tanto los autosomas como los cromosomas sexuales (en todos los mamíferos hembras un cromosoma X es inactivado en las células somáticas y forma un cuerpo de cromatina positivo o cuerpo de Barr) y es modulada por la metilación del ácido desoxirribonucleico (DNA). Algunas enfermedades, como la corea de Huntington, la neurofibromatosis, enfermedades cancerosas familiares (tumores de Wilms, retinoblastoma familiar) y la distrofia miotónica también tienen su origen en la impronta. El síndrome del X frágil, principal causa de retardo mental hereditario, es otro ejemplo de un trastorno basado en la impronta. Es frecuente la insuficiencia reproductiva preimplantación y postimplantación. Aun en mujeres fértiles en condiciones óptimas para el embarazo, el 15% de los ovocitos no son fecundados, y del 10 al 15% comienzan la segmentación pero no llegan a la implantación. De la cifra de 70 a 75% que se implantan, sólo el 58% sobrevive hasta la segunda semana y el 16% de ellos serán anormales. En consecuencia, para la fecha en la cual deja de presentarse la primera menstruación esperada, sólo el 42% de los ovocitos expuestos a espermatozoides sobrevivirán. De este porcentaje, cierto número experimentará aborto en las semanas siguientes y otros serán anormales en la fecha del nacimiento.
Aborto espontáneo de embriones tempranos El aborto se define habitualmente como la interrupción del embarazo antes de las 20 semanas de gestación, período de viabilidad del embrión o feto. La mayoría de los abortos de embriones durante las primeras 3 semanas se produce de forma espontánea. Los abortos espontáneos esporádicos y recurrentes constituyen dos de los problemas ginecológicos más frecuentes. Resulta complicado determinar la frecuencia de los abortos tempranos, dado que con frecuencia tienen lugar antes que la mujer sepa que está embarazada. Un aborto en los días siguientes a la ausencia de la primera regla se confunde con facilidad con un retraso menstrual. La detección de un producto de la concepción en el flujo menstrual (hemorragia menstrual) es muy difícil como consecuencia de su pequeño tamaño (véase ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). El estudio de la mayor parte de los abortos espontáneos debidos a problemas médicos revela productos de la concepción anómalos. Más del 50% de todos los abortos espontáneos conocidos se debe a anomalías cromosómicas. La mayor incidencia de abortos en mujeres de mayor edad posiblemente proceda del aumento de la frecuencia de la no disyunción cromosómica durante la ovogénesis (véase Unidad 2). Se ha estimado que entre un tercio y una mitad de todos los cigotos no llega a desarrollarse para formar blastocistos ni se implanta. La falta de implantación de los blastocistos podría ser consecuencia del desarrollo deficiente del endometrio; no obstante, en muchos casos existen probablemente anomalías cromosómicas letales en el embrión que originan dicho aborto. Se ha registrado una incidencia mayor de abortos espontáneos de fetos con defectos del tubo neural, labio leporino y paladar hendido y otras anomalías que en recién nacidos.
Inhibición de la implantación La administración de dosis relativamente grandes de estrógenos (píldoras del día después) durante varios días, comenzando poco después del coito sin protección, no suele evitar la fecundación, pero sí la implantación del blastocisto. (Una dosis diaria elevada de dietilestilbestrol durante cinco o seis días también puede acelerar el paso del cigoto en división por la trompa uterina. Normalmente, el endometrio pasa a la fase secretoria del ciclo menstrual a medida que se forma el cigoto, sufre la segmentación ST-03-03/1
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y se introduce en el útero. La elevada cantidad de estrógenos altera el equilibrio normal entre estrógenos y progesterona necesario para la preparación del endometrio para la implantación. La administración de hormonal después de la concepción para evitar la implantación del blastocisto se emplea a veces en casos de agresión sexual o rotura de un preservativo, pero este tratamiento está contraindicado como anticonceptivo de uso habitual. La píldora abortiva RU486 también destruye el producto de la concepción al interrumpir la implantación debido a la interferencia con el ambiente hormonal normal del embrión en proceso de implantación. Un dispositivo intrauterino (DIU) que se inserta en el útero a través de la vagina y el cuello cervical interfiere generalmente en la implantación mediante la producción de una reacción inflamatoria local. Los DIU contienen progesterona que se libera de forma lenta y altera el desarrollo endometrial, de modo que no se suele producir la implantación.
Resumen Al comienzo de la segunda semana, el blastocisto está parcialmente incluido en la estroma endometrial. El trofoblasto se diferencia en: a) una capa interna, de proliferación activa, el citotrofoblasto y b) una capa externa, el sincitiotrofoblasto, que ocasiona la erosión de los tejidos maternos (Figura 53). Alrededor del noveno día se desarrollan lagunas en el sincitiotrofoblasto. Más adelante, cuando éste erosiona los sinusoides de la madre, la sangre materna pasa a la red lacunar y al término de la segunda semana se inicia la circulación uteroplacentaria primitiva (Figura 58). Entretanto, el citotrofoblasto forma columnas celulares que penetran en el sincitio y son rodeadas por éste. Esas columnas constituyen las vellosidades primarias. Al final de la segunda semana el blastocisto está incluido por completo y la solución de continuidad producida en la mucosa ha cicatrizado (Figura 58). Mientras tanto, la masa celular interna o embrioblasto se diferencia en: a) el epiblasto, y b) el hipoblasto, los cuales, en conjunto, forman el disco bilaminar (Figura 58). Las células epiblásticas dan origen a los amnioblastos que revisten la cavidad amniótica situada por arriba de la capa epiblástica. Las células endodérmicas se continúan con la membrana exocelómica y rodean al saco vitelino primitivo (Figura 56). Al término de la segunda semana el mesodermo extraembrionario llena el espacio entre el trofoblasto y el amnios y la membrana exocelómica por dentro. Cuando se desarrollan vacuolas en este tejido, se forma el celoma extraembrionario o la cavidad coriónica (Figura 58). El mesodermo extraembrionario que recubre al citotrofoblasto y al amnios es la hoja somatopleural del mesodcrmo extraembrionario y la que cubre el saco vitelino es la hoja esplacnopleural del mesodermo extraembrionario (Figura 58). La segunda semana de desarrollo es conocida como la semana del “dos”: el trofoblasto se diferencia en dos capas, el citotrofoblasto y el sincitiotrofoblasto. El embrioblasto forma dos capas, el epiblasto y el hipoblasto. El mesodermo extraembrionario se separa en dos capas, la somatopleura y la esplacnopleura. Finalmente, se forman dos cavidades, la amniótica y la del saco vitelino. La implantación tiene lugar al término de la primera semana. Las células trofoblásticas invaden entonces el epitelio y la estroma endometrial subyacente con la intervención de enzimas proteolíticas. También puede producirse la implantación fuera del útero, por ejemplo, en el fondo de saco rectouterino, en el mesenterio, en la trompa de Falopio o en el ovario (embarazos ectópicos).
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Figura 51. Origen de los tejidos en el Blastocisto
Figura 52. Origen de los tejidos en el embrión.
Figura 53. Blastocisto humano de 7 días y medio, parcialmente incluido en la estroma endometrial. El trofoblasto está formado por una capa interna de células mononucleares, el citotrofoblasto, y una capa externa sin limites celulares definidos, ST-03-03/1
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el sincitiotrofoblasto, la masa celular interna está formada por las hojas germinativas epiblástica e hipoblástica. Se advierte la cavidad amniótica en forma de una pequeña hendidura.
Figura 54. Corte de un blastocisto humano de siete dias y medio (100x).Obsérvese el aspecto ultinucleado del sincitiotrofoblasto, las células de gran tamaño del citotrofoblasto y la cavidad amniótica semejante a una hendidura.
Figura 55. Blastocisto humano de 9 días. El sincitiotrofoblasto presenta gran cantidad de lagunas. Células planas forman la membrana exocelómica. El disco germinativo bilaminar está constituido por una capa de células epiblásticas cilíndricas y una capa de células hipoblásticas cúbicas. La solución de continuidad de la superficie del endometrio está cerrada por un coágulo de fibrina.
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Figura 56. Blastocisto humano de aproximadamente 12 días. Las lagunas trofoblásticas en el polo embrionario se comunican ampliamente con los sinusoides maternos de la estroma endometrial. El mesodermo extraembrionario prolifera y ocupa el espacio entre la membrana exocelómica y la cara interna del trofoblasto.
Figura 57. Blastocisto humano de 12 días completamente implantado (100x). Obsérvense las células sanguíneas maternas en las lagunas, la membrana exocelómica que reviste el saco vitelino primitivo y el hipoblasto y el epiblasto. Figura 4.6 Blastocisto humano de 13 días. Las lagunas trofoblásticas se encuentran tanto en el polo embrionario como en el abembrionario y ha comenzado la circulación uteroplacentaria. Se observan las vellosidades primarias y el celoma extraembrionario o cavidad coriónica. El saco vitelino secundario está totalmente revestido de endodermo.
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Figura 58. Blastocisto humano de 13 días. Las lagunas trofoblasticas se encuentran tanto en el polo embrionario como en el abembrionario y ha comenzado la circulación uteroplacentaria. Se observan las vellosidades primarias y el celoma extraembrionarioo cavidad coriónica. El saco vitelino secundario está totalmente revestido de endodermo.
Figura 59. Corte a través del sitio de implantación de un embrión de 13 días. Se aprecian la cavidad amniótica, el saco vitelino y un quiste exocelómico en la cavidad coriónica. La mayor parte de las lagunas está ocupada por sangre.
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Figura 60. Sitios de implantación anormal del blastocisto. 1) Implantación en la cavidad abdominal. El blastocisto se implanta con mayor frecuencia en la cavidad rectouterina (fondo de saco rectouterino, véase Figura 62).pero puede hacerlo en cualquier sitio cubier-to por peritoneo. 2) Implantación en la región de la ampolla de la trompa uterina. 3) Implantación tubárica. 4) Implantación intersti-cial, es decir, en la porción estrecha de la trompa uterina. 5) Implantación en la región del orificio interno, lo cual provoca con fre-cuencia placenta previa. 6) Implantación ovárica.
Figura 61. Embarazo tubárico. El embrión tiene 2 meses de edad aproximadamente y está a punto de salir a través de una rotura en la pared de la trompa.
Figura 62. Figura 4.10 Corte sagital de la vejiga, el útero y el recto para mostrar un embarazo abdominal en la cavidad rectouterina (fondo de saco rectouterino).
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Figura 63. Figura 2-1. En condiciones normales la fecundación (fusión del espermatozoide con el ovocito II) se produce en la región de la ampolla de la trompa de Falopio dentro de las 24 horas de producida la ovulación (A). Una vez que el espermatozoide ingresa en el gameto femenino los pronúcleos masculino y femenino entran en contacto estrecho y replican su DNA: luego se produce la división celular, para crear un embrión de dos células. La división celular continúa a medida que el embrión avanza a lo largo de la trompa de Falopio hacia el útero (A). Tres días después de la fecundación el embrión es una esfera de células denominada mórula (mora) y se localiza en la abertura de la trompa hacia la cavidad uterina (A y B). Aproximadamente en este momento las células de la mórula experimentan compactación, un proceso por medio del cual se incrementan los contactos intercelulares mediante uniones estrechas, y las células internas se segregan de las externas (C). Como se producen divisiones celulares subsiguientes, un grupo pequeño de células internas (la masa celular interna, o embrioblasto) llegan a segregarse de las células externas (las células de la masa celular externa o trofoblasto. Durante los dos días siguientes se bombea líquido desde el exterior hacia el interior, y la mórula se transforma en un blastocisto hueco (D y El. La masa celular interna da origen a la totalidad del embrión y. se desplaza hacia un polo del blastocisto, el polo embrionario; la masa celular externa forma la capa externa del blastocisto y contribuye al desarrollo de la placenta. Alrededor del sexto día el blastocisto se implanta fijándose al epitelio uterino y luego, durante los días siguientes, invade este tejido (A y F). Para este momento el trofoblasto se ha diferenciado en dos capas: una masa citoplasmática multinucleada externa invasiva, denominada sincitiotrofoblasto, y una capa proliferativa interna que proporciona células trofoblásticas ST-03-03/1
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adicionales, el citotrofoblasto (F y G). La implantación se produce cuando el sincitiotrofoblasto que recubre el polo embrionario interactúa con las células del epitelio uterino para promover la adhesión, a lo que le sigue la invasión del blastocisto (F y G) (Langman, 2006).
Figura 64. La segunda semana de desarrollo se denomina "la semana de los dos". El trofoblasto se diferencia en dos capas, el sincitiotrofoblasto y el citotrofoblasto; el embrioblasto se reorganiza en dos capas, el epiblasto en la parte dorsal y el hipoblasto en la ventral; forman dos cavidades, la cavidad amniótica, dorsal al epiblasto, y la cavidad del saco vitelino, ventral al hipoblasto; y se forman dos capas de mesodermo extraembrionario entre el embrión y sus cavidades, y el citotrofoblasto (A y B). El epiblasto y el hipoblasto aparecen como un disco algo alargado (el disco germinativo bilaminar), como una galleta sin alcorza en el centro, y el primero da origen a todos los tejidos del embrión. Además, la proliferación de las células del epiblasto en los márgenes del disco forma amnioniblastos que revisten la cavidad amniótica. De modo similar, se crea un saco vitelino primitivo por proliferación de las células hipoblásticas en los márgenes del disco (A). Por lo tanto, el disco embrionario está dispuesto entre estas dos cavidades. Mientras tanto, las células del trofoblasto continúan invadiendo la pared uterina hasta que el tejido uterino rodea el producto de la concepción. Hacia los 12 a 14 días las células del sincitiotrofoblasto erosionan los vasos sanguíneos uterinos y la sangre materna llena los espacios (lagunas) que se forman en el sincitio: esto acerca nutrientes a las proximidades del embrión en desarrollo (B y C). Además, se forma el mesodermo extraembrionario por laminación de las células del saco vitelino y luego por migración de células a través de la línea primitiva durante la gastrulación (B y C). Al inicio este tejido se forma como una sola capa, pero se separa en dos capas con rapidez: una alrededor del saco vitelino, que es el mesodermo esplacnico extraembrionario, y otra sobre el ammios y la superficie interna del citotrofoblasto, que es el mesodermo somático extraembrionario (C). Las dos capas se ST-03-03/1
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mantienen unidas entre sí en el pedículo de fijación, que contribuirá con la formación del cordón umbilical (C). La cavidad entre las capas se denomina cavidad extraembrionaria. Hacia el comienzo de la tercera semana esta cavidad estará bien definida y formará la cavidad cariónica, mientras que la hoja somática del mesodermo extraembrionario formará el corion. Este mesodermo además formara el centro de las vellosidades primarias de la placenta (Langman, 2006).
Hojas embrionarias despues de la segunda semana El siguiente texto se ha tomado casi por completo de la obra de Rohen & Lütjen-Drecoll (2008). Así como el desarrollo del trofoblasto es centrífugo, el del embrión es centrípeto. En efecto, el comienzo de la formación del cuerpo embrionario es un proceso de "inversión" o de invaginación que se inicia en el disco embrionario (es decir donde colindan el epiblasto y el hipoblasto planos) con la invasión de tejido en el espacio existente entre estas dos hojas embrionarias (Figura 65 y Figura 66). Al parecer este proceso es inducido por el hipoblasto, también conocido como endodermo primario ("extraembrionario"). El endodermo verdadero (secundario) se origina recién en el curso de los procesos de invaginación desde el epiblasto. El desarrollo del cuerpo embrionario propiamente dicho comienza el día 16-17 en la región del disco embrionario a través de movimientos y procesos de proliferación celulares en el centro del epiblasto que conducen a la formación de un surco alargado (línea primitiva, estría primitiva) en cuya región las células disuelven sus contactos celulares y se transforman en células alargadas móviles que se introducen con rapidez en ambos lados del espacio virtual entre el epiblasto y el hipoblasto (transformación epiteliomesenquimática). Aquí las moléculas de adhesión denominadas cadherinas E cumplen una función decisiva. Si estas moléculas se pierden, las adhesiones celulares se disuelven y las células epiteliales adoptan formas mesenquimátieas y realizan movimientos ameboides. Las células que entran en contacto con el saco vitelino empujan a las células hipoblásticas y forman el endodermo definitivo (secundario). Estas células, que a continuación migran hacia los lados, se organizan en asociaciones de tipo epitelial y forman una tercera hoja embrionaria, el mesodermo (Figura 65d). Después de la formación del mesodermo la hoja embrionaria que está por encima comienza a llamarse ectodermo. En el extremo anterior de la línea primitiva aparece entonces un engrosamiento abultado (nódulo primitivo, nódulo de Hensen) detrás del cual se forma una fosita desde la que proliferan células hacia adelante en la forma de un cordón o conducto alargado (prolongamiento notocordal, células prenotocordales) precursor de la notocorda o cuerda dorsal (Figura 65b). El piso de este conducto, si acaso se forma en los seres humanos, desaparece muy pronto, de modo que entre la cavidad amniótica y el saco vitelino se verifica una comunicación abierta temporal (conducto neuroentérico). Mediante la línea primitiva se establece el primer plano corporal y, en consecuencia, la ulterior simetría bilateral del cuerpo (dimensión derecha-izquierda). Es evidente que esto está determinado por el batido sincrónico de los cilios de las células del nódulo primitivo en una sola dirección, a saber, hacia la izquierda. El batido ciliar causa un movimiento de líquido a través del cual fluyen los factores inductores importantes para la determinación de la lateralidad, hacia la izquierda y no hacia la derecha del disco embrionario. Si se bloquea experimentalmente este movimiento ciliar la consecuencia es un situs inversus parcial o total. Como desde el nódulo primitivo cada vez más material celular es empujado hacia adelante y en profundidad el prolongamiento notocordal se desplaza caudal mente y la línea primitiva se acorta cada vez más. De esta forma se determina por primera vez el eje corporal, o sea la dimensión superiorinferior (extremos cefálico y caudal) (Figura 65c-e). El proceso de "inversión" o invaginación descrito
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también se conoce como gastrulación, aunque no conduce a la formación de un intestino primitivo corno en los anfibios. La notocorda es el eje primitivo del cuerpo embrionario en desarrollo (mesodermo axial). No se diferencia adicionalmente en órganos embrionarios específicos sino que induce en el ectodermo suprayacente el primer gran sistema orgánico del embrión, a saber el esbozo del sistema nervioso, mediante el comienzo de la formación del tubo neural (neurulación). Desencadenada por sustancias inductoras del prolongamiento notocordal, en el ectodermo suprayacente se diferencian la placa neural y a continuación dos pliegues neurales que crecen uno contra el otro y se cierran en un tubo (tubo neural) (Figura 68). Este tubo se separa del ectodermo y luego permanece debajo de él, es decir, de la futura piel del dorso. Este proceso de plegamiento comienza en la mitad del disco embrionario de modo que al principio el tubo neural está abierto por delante y por detrás (neuroporo anterior o superior y neuroporo posterior o inferior). Cuando los pliegues neurales se han fusionado en la región anterior se forma el esbozo del encéfalo; cuando se han cerrado en la región posterior se crea el fundamento para el desarrollo de la médula espinal. Sin embargo, en la región del brote de la cola la médula espinal surge más de un cordón macizo de crecimiento anterógrado que de un tubo neural producto de un plegamiento (neurulación secundaria). Lateralmente, junto al prolongamiento notocordal o a la notocorda (mesodermo axial), las células de tipo mesenquimático derivadas de la línea primitiva comienzan a epitelizarse y a formar una placa mesodérmica (mesodermo paraaxial). Alrededor del día 20 aparecen aquí de craneal a caudal estructuras abultadas unas junto a otras ("vértebras primitivas") que reciben el nombre de somitas y que reflejan desde el principio la ulterior organización segmentaria del tronco en la regularidad de su disposición par (Figura 67). El mesodermo emigrado desde más atrás y desde los bordes de la línea primitiva forma los denominados pedúnculos somíticos (mesodermo intermedio), que constituyen la conexión de los somitas con las láminas laterales (mesodermo lateral), de características aplanadas, sin segmentación y de ubicación totalmente lateral (Figura 68 y Figura 69). Así, a ambos lados de la notocorda el mesodermo se divide en tres porciones bien diferentes, a saber: 1) los somitas, contiguos a la notocorda (mesodermo paraaxial), 2) los pedúnculos somíticos adyacentes, más laterales (mesodermo intermedio) y 3) las láminas laterales (mesodermo lateral), en donde pueden distinguirse una hoja dorsal, que más tarde se denomina parietal (somatopleura), y una hoja ventral, que luego se llama visceral (esplacnopleura o visceropleura) (Figura 67). En este momento comienza el paso decisivo en la tridimensionalidad del desarrollo corporal, es decir, la transición desde una estructura plana (dos dimensiones) hasta una estructura con volumen (tres dimensiones) por la “adopción” o la aparición de la dimensión anteroposterior. Los somitas pierden su estructura epitelial y primero forman un mesénquima intraembrionario (Figura 69). La novedad decisiva consiste en que en este momento la estructura epitelial se pierde y se sintetiza sustancia intercelular, es decir que aparece una matriz intercelular que, por ejemplo, por medio de hialuronano y proteoglucanos puede fijar agua y también acumularse en las librillas y las sustancias intermedias. Así se forma la base de la sustancia corporal propia del organismo ulterior. El mesénquima intraembrionario es el tejido conjuntivo embrionario que da origen a todos los tejidos conjuntivos y de sostén (tejido conjuntivo, cartílago, hueso) pero también al músculo, la sangre y los vasos del cuerpo. En primer lugar se condensa alrededor de la notocorda y allí forma los primeros esbozos esqueléticos, es decir las vértebras y los discos intervertebrales (esclerotoma). Las porciones de los somitas cercanas a la piel proveen el mesénquima para los segmentos cutáneos ulteriores (dermatoma) Las porciones adyacentes internas entran en contacto con los nervios en crecimiento (véase más adelante) y se convierten en esbozos musculares esqueléticos (miotoma). Los pedúnculos segmentados primitivos (mesodermo intermedio) reciben el nombre de nefrotomas, porque más tarde suministran el material para las tres generaciones néfricas. ST-03-03/1
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Mediante el desarrollo masivo de sustancia corporal a través del mesénquinia intraembrionario en este momento el embrión se eleva del sustrato y se abomba cada vez más en la cavidad amniótica, la que entre tanto también ha aumentado mucho de tamaño. El amnios sigue esta formación del cuerpo y desarrolla por delante un pliegue cefálico, a ambos lados pliegues laterales correspondientes y por detrás un pliegue caudal, de manera que sólo ventralmente se mantiene la conexión con el saco vitelino y el trofoblasto (proceso de plegamiento) (Figura 69 y Figura 70). Aquí el mesénquima extraembrionario se ha condensado tempranamente para formar el pedículo de fijación. Ahora en esta región se desarrolla el cordón umbilical tapizado por epitelio amniótico. Sin embargo, si todo el espacio interno del cuerpo embrionario ya formado se llenara masivamente de derivados mesenquimáticos no sería posible el desarrollo adicional de los órganos intraembrionarios. Por ello, en la región del tronco el espacio tiene que ser “reconquistado”, es decir, deben aparecer cavidades corporales en las cuales puedan diferenciarse y moverse los órganos internos (intestino, hígado, corazón, pulmones, etc.) (formación del celoma). Esta tarea es cumplida por las láminas laterales, cuya hoja parietal (somatopleura) tapiza la pared del cuerpo y cuya hoja visceral (esplacnopleura o visceropleura) reviste los órganos (intestino, hígado, pulmones), por lo que también participan en la constitución de la pared visceral (p. ej., mediante el desarrollo del músculo y el tejido conjuntivo). Por el plegamiento del disco embrionario sobre el saco vitelino y por la aparición de la cavidad corporal nueva en este momento puede surgir un órgano que necesita en forma indispensable este espacio interno para su desarrollo, a saber, el tubo intestinal. Este tubo se separa del saco vitelino por el plegamiento y se incorpora progresivamente a la cavidad del cuerpo (Figura 71). Sólo en la región ventral queda un conducto de comunicación con el saco vitelino, el conducto onfalomesentérico o vitelino, que más tarde transcurre dentro del cordón umbilical e involuciona, de la misma manera que el saco vitelino mismo. La porción anterior del tubo intestinal situada en la región cefálica, el intestino faríngeo, termina en fondo de saco ciego (seno bucal endodérmico) y se pone en contacto membranoso directo, sin mesénquima interpuesto, con la convexidad (combadura) craneal del epitelio amniótico, el denominado seno bucal ectodérmico (estomodeo), con lo cual se origina la membrana bucofaríngea. En la región posterior el tubo intestinal, que también termina en fondo de saco ciego, forma de modo semejante la membrana cloacal (Figura 71). En la región anterior aparecen tempranamente 4-5 invaginaciones endodérmicas pequeñas (bolsas faríngeas), esbozos del “aparato branquial” embrionario al que también pertenecen los “arcos branquiales” (arcos faríngeos) y los "surcos branquiales” (surcos faríngeos) (véase más adelante). En el intestino anterior se forman ventralmente dos brotes epiteliales, los esbozos de la glándula tiroides y del aparato respiratorio (tráquea, pulmones, etc.). En la porción media del tubo intestinal (intestino medio) se desarrolla tempranamente -también en la forma de brotes epiteliales- un órgano muy importante para el crecimiento del cuerpo embrionario, el hígado, que al principio ocupa casi todo el espacio disponible en la cavidad abdominal. En el intestino posterior crece una vesícula pequeña, el alantoides, una especie de vejiga urinaria embrionaria que más tarde se transfiere al cordón umbilical junto con el saco vitelino, pero que en los seres humanos no alcanza a tener una importancia mayor e involuciona tempranamente. En los mamíferos ovíparos crece mucho y acumula los productos de excreción provenientes del metabolismo (ácido úrico, etcétera). Así, en principio, se han formado esbozos para todas las funciones elementales del organismo embrionario (Figura 70c). Por lo tanto, la división en tres hojas embrionarias no es casual sino que refleja la división funcional elemental del futuro organismo (“configuración corporal fundamental” de Seidel). El ectodermo provee los esbozos de todo lo que más tarde tendrá que ver con los procesos de información (sistema nervioso, órganos de los sentidos, etc.), el endodenno aporta el material para los órganos del metabolismo y el mesodermo suministra los primordios para los procesos de movimiento internos y externos (aparato circulatorio. sistema muscular, aparato locomotor, etc.). Estas son funciones elementales que ya estaban presentes en el trofoblasto pero que ahora se han trasladado al cuerST-03-03/1
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po del embrión y se han dividido en tres grandes campos, que luego también aparecen en el organismo en la forma de los grandes ámbitos funcionales (intercambio de información, metabolismo y procesos rítmicos circulatorios) (la llamada división funcional tripartita). La importancia de las hojas embrionarias y de los sistemas orgánicos derivados de ellas recién se torna obvia cuando se la considera desde un plano superior. En consecuencia, el desarrollo se produce desde el todo hacia las partes, y no a la inversa (véase el Cuadro 1 de la página 92).
Desarrollo del cuerpo del embrión El desarrollo del cuerpo del embrión parte del tronco, del que después de la inducción del surgimiento del tubo neural desde el ectodermo y de la formación de las vértebras y de los músculos dorsales a partir del mesénquima de los somitas por la notocorda se constituye en primer lugar el dorso. Al desarrollo del dorso le sigue el desarrollo de las paredes torácica y abdominal y, en consecuencia, de las cavidades corporales que proveen el espacio para los grandes sistemas orgánicos (aparato digestivo, pulmones, aparato urogenital, etc.). Por último se desarrollan los miembros en la pared ventral del cuerpo. Por ende, el desarrollo del cuerpo embrionario después del comienzo de la formación del mesénquima que conduce a la corporalidad representa un proceso de formación dividido en tres etapas que parte de los órganos axiales dorsales hacia la pared del cuerpo y los miembros, situados ventralmente (Figura 72). El principio de configuración del tronco es la metamería, o sea la repetición ordenada de elementos estructurales iguales (segmentos) y, a decir verdad, no sólo para los huesos y los músculos sino también para los vasos y los nervios correspondientes. En el embrión la segmentación ya aparece en la organización del mesodermo paraaxial en la forma de somitas y hasta cuando los somitas se disuelven y forman mesénquima la organización segmentaria se mantiene porque las estructuras derivadas del mesénquima (esclerotoma, dermatoma y miotoma) después de todo también vuelven a ordenarse segmentariamente. En primer término los esclerotomas forman alrededor de la notocorda los esbozos de las vértebras, con lo cual el tronco adquiere por primera vez un fundamento estructural. Los materiales miotómico y dermatómico al principio están unidos (dermato-miotoma) pero después proveen el mesénquima para los músculos genuinos del dorso, así como para los músculos de la pared del tórax y del abdomen, que en una gran parte exhibe una organización segmentaria regular particularmente obvia en los músculos intercostales. El tejido conjuntivo de las paredes torácica y abdominal así como el esternón (pero no las costillas) tienen su origen en la somatopleura, que también provee el tejido conjuntivo y los huesos de los esbozos de los miembros. Los miembros se desarrollan en la pared ventral del cuerpo, de la que surgen en forma de brotes epiteliales que primero forman los órganos terminales (mano y pie) y luego son invadidos, con un gradiente de crecimiento proximodistal, por mesénquima, músculo (mioblastos) y nervios de los segmentos contiguos. Dado que los miembros crecen cada vez más en longitud, el principio de la segmentación se transforma progresivamente en un principio de formación radial. La médula espinal, que en la región del tronco forma un par de nervios espinales para cada segmento, también provee nervios segmentarios para los segmentos cutáneos y musculares de los miembros; estos se anastomosan de un modo tan considerable en las raíces de las extremidades que forman plexos nerviosos y predomina el principio radial. En la región del tronco el tubo neural no tiene una organización segmentaria primaria. La segmentación, que se expresa en el ordenamiento regular de las raíces de los nervios espinales y de los segmentos de las crestas neurales, es inducida por el mesodermo paraaxial (somitas y derivados somíticos). Si se modifica la organización segmentaria en la periferia también se modifica la organización de los segmentos correspondientes de los nervios espinales y la médula espinal.
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Columna vertebral El desarrollo de la columna vertebral comienza, inducido por la notocorda, con la separación de las porciones esclerotómicas de los somitas y la formación de células mesenquimáticas que se condensan en esbozos vertebrales alrededor de la notocorda (Figura 73). Estos blastemas mesenquimáticos primero se configuran en segmentos cuboides (los cuerpos vertebrales ulteriores), en cuyo centro está el eje conector universal de la notocorda. Luego, en dirección lateral y dorsal crecen segmentariamente proyecciones que rodean el tubo neural (arcos vertebrales) o entran en contacto con los esbozos musculares (miotomas) hacia la zona lateral (apófisis transversas y costillas). Sin embargo, la organización segmentaria elemental sólo se mantiene dorsalmente en la región de los arcos vertebrales y las apófisis vertebrales. Con el comienzo de la osificación de los cuernos vertebrales se produce una organización nueva de los segmentos vertebrales. La mitad craneal de un segmento se fusiona con la mitad caudal del segmento inmediato superior para formar un cuerpo vertebral, en cuya región se degenera la notocorda. Entre los cuerpos vertebrales neoformados el mesénquima se diferencia en los discos intervertebrales y el resto de la notocorda se convierte en los núcleos pulposos (Figura 73b y d). La osificación del esbozo vertebral hasta entonces cartilaginoso parte de tres centros (primarios) de osificación. En la región de los cuerpos vertebrales la osificación sigue el modelo endocondral mientras que en la región de los arcos vertebrales se verifica la osificación perióstica. En las porciones craneal y caudal de los cuerpos vertebrales persiste un disco cartilaginoso que cumple la función de un disco epifisario y así permite el crecimiento del largo de la columna vertebral hasta los 20-25 años. El proceso de osificación comienza en la región media de la columna vertebral (zona de transición entre la columna torácica y la columna lumbar) y avanza desde allí hacia las zonas craneal y caudal. Dado que los segmentos musculares en la organización nueva de la división segmentaria de los cuerpos vertebrales conservan su organización segmentaria original y de esta forma quedan ubicados entre dos vértebras, pueden unirse a los elementos óseos y así explotar posibilidades de movimiento. Por lo tanto, el sentido funcional de la organización nueva de la segmentación vertebral consiste en la creación de posibilidades de movimiento entre las vértebras, mientras que dos vértebras contiguas con los segmentos musculares correspondientes y el disco intervertebral con su núcleo pulposo se reúnen en una unidad funcional (denominada segmento de movimiento por los clínicos) (Figura 73).
Pared del tórax y del abdomen Con el plegamiento del disco embrionario sobre el saco vitelino el ectodermo y las láminas laterales (mesodermo lateral) alcanzan el plano sagital desde el frontal y por último se fusionan ventralmente (excepto en la región del cordón umbilical) (Figura 74). Con esto se forma la pared ventrolateral del cuerpo, desde la cual también ocurre el desarrollo de los miembros. El espacio interno recién formado está revestido por la somatopleura, la hoja parietal del mesodermo lateral, que también provee el material primordial para el esternón y la porción anterior de las costillas. El esternón tiene su origen en dos crestas esternales que se desplazan una hacia la otra y al final se fusionan entre sí en la línea media (Figura 75). Por lo tanto, la somatopleura no sólo crea un espacio interno cerrado para el desarrollo de las vísceras sino que también suministra el mesénquima para la pared corporal misma que — como hoy se sabe— no sólo da origen a tejido conjuntivo tendones y aponeurosis sino que también participa de manera decisiva en la formación de los esbozos esqueléticos y musculares. Las costillas surgen de material esclerotómico en crecimiento, mientras que los esbozos musculares (músculos intercostales, etc.) lo hacen de los miotomas de los somitas. La arquitectura segmentaria y la estructuración de estos elementos están determinadas en última instancia por el mesénquima de la somatopleura a través de la expresión de factores inductores específicos. ST-03-03/1
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Finalmente, a través de las costillas y el esternón derivados de la somatopleura también se forma un órgano de movimiento con actividad rítmica que posibilita la función de las vísceras encerradas (pulmones, etc.), sobre todo la respiración. Que la somatopleura (y no los somitas) forme el esternón como el cierre ventral de la pared torácica, es decir, como abrazadera de unión de los esbozos costales que crecen desde atrás, es un ejemplo claro de la importancia funcional de los procesos de desarrollo relacionados con la formación de cavidades o celomas que parten de las láminas laterales. También en la pared abdominal el modelo de organización de los esbozos musculares, incluidas las aponeurosis correspondientes, está determina-do por el mesénquima de la somatopleura. Sin duda aquí también se mezcla mesénquima de los somitas. Los fundamentos de los procesos que se producen aquí son los mismos que los de los que se producen en el desarrollo de la pared torácica pero los esbozos costales en la región lumbar sólo persisten en la forma de apófisis costales en las vértebras lumbares y la segmentación estricta se abandona en favor de grandes láminas musculares anchas.
Desarrollo de la médula espinal y del sistema nervioso autónomo El tubo neural contiene el material primordial de los sistemas nerviosos central y periférico en su totalidad. Diversos factores provenientes de la epidermis dorsalmente y de la notocorda ventralmente inducen el tubo neural. El gradiente de inductores que surge así suscita dentro del tubo neural una diferenciación desigual de las neuronas, que adquieren funciones más motoras en la región ventral y más sensitivas en la región dorsal. En la formación del tubo neural desde el ectodermo ocurre además un proceso notable en muchos aspectos, a saber la formación de la cresta neural. En la región de fusión de los pliegues neurales las células comienzan a ser móviles y a migrar hacia los lados (Figura 76a). Por ende, junto a la región dorsal del tubo neural se origina en seguida una placa o lámina anexa que pronto —inducida por los dermatomiotomas— se divide en segmentos (Figura 76a). Los neuroblastos emigrados se reúnen segmentariamente en engrosamientos bulbosos que luego se convierten en los ganglios espinales. Las neuronas embrionarias envían una prolongación retrógrada hacia el tubo neural y una prolongación anterograda hacia la periferia dentro de los nervios espinales en formación, de modo que se tornan bipolares (Figura 76c). Estas células establecen conexión con los segmentos cutáneos de los dermatomas así como con los esbozos musculares de los miotomas y se convierten de esta forma en las neuronas de conducción aferente (sensitivas) más importantes del sistema nervioso periférico. Mientras tanto en el tubo neural —a partir de la zona cercana al ventrículo (zona ventricular, zona de matriz con mitosis abundantes)— se ha producido primero un gran aumento de los neuroblastos y más tarde también de los glioblastos (espongioblastos) en una segunda onda mitótica. En la región de la médula espinal las células neoformadas permanecen en las cercanías del ventrículo, que está tapizado por un epéndimo de tipo epitelial y más tarde formará el conducto central. Las células constituyen una zona de abundancia celular (capa o zona del manto, zona nuclear o zona intermedia) que representa el esbozo de la sustancia gris. Las prolongaciones de estas células crecen lateralmente y así forman alrededor de la zona del manto y mediante conexiones asociativas múltiples entre los segmentos o también mediante haces largos ascendentes y descendentes, una zona acelular compuesta sobre todo por fibras nerviosas (velo o zona marginal). Después del comienzo de la mielinización (en esencia, recién después del cuarto mes de gestación), la zona marginal se convierte en la sustancia blanca de la médula espinal. Por fuera la médula espinal embrionaria está rodeada por una capa fibrosa glial, la membrana limitante externa, que por de pronto sólo está formada por las prolongaciones de las células ependimarias.
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Los neuroblastos que se hallan en la porción ventral de la zona del manto o la zona intermedia no sólo forman prolongaciones (dendritas) que quedan en la médula espinal misma sino que también envían prolongaciones hacia la periferia (axones) que abandonan la médula por su cara ventral y entran en contacto con las células musculares embrionarias de los miotomas vecinos. Se diferencian en las neuronas motoras del asta ventral (motoneuronas). Sus axones en crecimiento se reúnen con los axones de las neuronas de los ganglios espinales, provenientes de la región dorsal, para formar los nervios espinales (Figura 76c y d). Bajo el efecto de los mencionados gradientes de factores provenientes de las regiones dorsal (epidermis) y ventral (notocorda) en la médula espinal embrionaria se produce una división funcional fundamental, es decir, la división en una placa basal (motora) ventral y una placa alar (sensitiva) dorsal. El surco limitante del espacio ventricular señala el límite entre ambas placas (Figura 76b). Las placas basales y las placas alares están unidas entre sí por una placa del piso (ventral) y una placa del techo (dorsal), que empero no tienen importancia funcional. Las células emigradas desde la cresta neural no sólo permanecen en los ganglios espinales sino que además continúan migrando hacia la periferia y se transforman en células madre para todo el sistema nervioso autónomo o vegetativo, cuyos derivados no sólo inervan los órganos alojados en las cavidades corporales y sus cubiertas (pleura, peritoneo, etc.) sino que también forman paraganglios (p. ej., médula suprarrenal), melanocitos y células especiales diversas. Así, la cresta neural se convierte en un órgano neurofonnador muy poderoso y de una importancia extraordinaria (Figura 76e). Las células de las crestas neurales que han migrado hacia la periferia desde los ganglios espinales en primer término se moldean en una cadena bilateral junto a la columna vertebral embrionaria, la cadena ganglionar simpática (tronco simpático), que luego, al igual que los ganglios espinales, se subdivide segmentariamente en ganglios y cordones nerviosos conectores (Figura 77). Desde aquí migran después más células que ya no se organizan en segmentos bilaterales simétricos sino en centros reguladores ubicados en la línea media, es decir, en los ganglios prevertebrales, por ejemplo, en la base del corazón (plexo cardíaco) o delante de la aorta alrededor del tronco celíaco (ganglio celíaco, ganglios mesentérico superior y aorticorrenal, que en conjunto también se conocen como plexo solar) o en la raíz de la arteria mesentérica inferior (ganglio mesentérico inferior) o en la pelvis menor (plexo hipogástrico inferior) (Figura 77). Desde los plexos prevertebrales migran los neuroblastos con las células neuróglicas respectivas hacia el interior de los órganos y allí se diferencian en los plexos intramurales, de los cuales parte la inervación no sólo del parénquima de los órganos, de las mucosas o de los estratos celulares epiteliales sino también de las glándulas, las capas musculares y los vasos sanguíneos correspondientes. En el intestino los plexos intramurales forman, por ejemplo, el sistema nervioso entérico. Las células de las crestas neurales, que alcanzan los esbozos de las suprarrenales en la pared dorsal del abdomen, se diferencian en médula suprarrenal y forman junto con esta la glándula suprarrenal. Durante la vida embrionaria también se forman paraganglios semejantes, como se denominan los derivados de las crestas neurales por delante de la aorta (paraganglio aorticoabdominal, órgano de Zuckerkandl) o en la base del corazón (paraganglio aórtico). Las células paraganglionares expresan neurotransmisores diversos (adrenalina, noradrenalina, acetilcolina) que son importantes sobre todo para la regulación vascular. En esencia la cadena ganglionar simpática recibe sus aferencias sólo de los segmentos torácicos y lumbares de la médula espinal. La inervación autónoma de los segmentos craneales y pelvianos del tronco se completa con el componente parasimpático, es decir con las ramas de algunos nervios craneales, sobre todo el nervio vago, que crece caudalmente hasta el esbozo del estómago e inerva los ganglios prevertebrales (plexo solar, plexos cardiopulmonares, etc.) con nervios parasimpátiST-03-03/1
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cos. En la región pelviana se forma una región funcional parasimpática sacra propia, que parte de la médula espinal (Fig. 30). Los plexos y ganglios intramurales, a los cuales en esencia se anteponen los centros antagónicos del simpático y el parasimpático, forman el fundamento morfológico de las regulaciones autónomas de los acontecimientos funcionales de los órganos alojados en las cavidades corporales.
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Figuras
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Figura 65. Formación del mesodermo por invaginación del ectodermo en la línea primitiva (flechas). Formación del prolongamiento notocordal (células prenotocordoles) desde la línea primitiva (flecha). a) Vista superolateral del disco embrionario con lo línea primitiva, la fosita primitiva, el nódulo de Hensen y el prolongamiento notocordal. b) Corte sagital del disco embrionario. El piso del prolongamiento notocordal se desintegra. El resto forma la notocorda (rojo). c) Vista superior del disco embrionario. El mesodermo (superficie roja), originado en la lineo primitiva, se ha introducido entre el ectodermo y el endodermo (flechas). d) y e) El nódulo de Hensen se desplazo continuamente hacia atrás, de modo que la línea primitiva se acorta y el prolongamiento notocordal, la notocorda futura, se alargo. f) Corte transversal del disco embrionario a la altura de la línea primitiva, las células ectodérmicas migran hacia adentro (flechas rojas) y dan origen a células de tipo mesenquimático entre el ectodermo y el endodermo primario (esbozo del mesodermo).
Figura 66. Origen celular de las estructuras del embrión
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Figura 67. Vista superior del disco embrionario (ectodermo (celeste) seccionado y rebatido). División del mesodermo (rojo) en cuatro estructuras con funciones diferentes (1-4). La masa del mesodermo paraaxial (*), que al principio todavía es continuo, se subdivide de craneal a caudal en segmentos (somitas, mesodermo paraaxial) (2) y se mantiene en conexión con las láminas laterales (mesodermo lateral) (4) a través de los pedúnculos somíticos (mesodermo intermedio) (3). 4a = hoja visceral (esplacnopleural; 4b = hoja parietal (somatopleura).
Figura 68. Desarrollo del tubo neural por plegamiento (flechas) y fusión de los pliegues neurales. a) y b) Día 20. Los planos de corte están indicados por las líneas transversales en a) y c). c) y d) Día 22.
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Figura 69. Transición desde el disco embrionario epitelial(plano) hacia la corporalidad tridimensional mediante la formación de un mesénquima intraembrionario que aparece por la desintegración de los somitas. Mediante el aumento masivo del tejido conjuntivo embrionario (mesénquima) y la formación de una sustancio intercelular (matriz) fijadora de líquido el disco embrionario adquiere una estructura tridimensional y se eleva del saco vitelino (flechas), de modo que por primera vez se origina un cuerpo embrionario.
Figura 70. Formación del cuerpo del embrión por plegamiento y desarrollo de un mesenquima intraembrionario desde los somitas. a) Los somitas comienzan a desintegrarse y a formar mesénquima (flechas finas). El disco embrionario, en el cual ocurre la formación del tubo neural (flechas gruesas), se torna más voluminoso (transición hacia una estructura tridimensional) (día 22). b) El cuerpo del embrión comienza a elevarse del saco vitelino (flechas) y a desarrollar un celoma intraembrionario (día 23). c) El cuerpo embrionario se ha independizado por completo hasta el cordón umbilical. Se ha constituido la “forma corporal fundamental” (día 24).
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Cuadro 1. Restricción progresiva de las potencias de desarrollo desde los ámbitos funcionales amplios hasta las células especializadas
Figura 71. Plegamiento del disco embrionario sobre el saco vitelino y formación del cuerpo embrionario (vista lateral, alrededor del día 23). Se indica el aumento continuo del tamaño de lo cavidad amniótico (flechas). A causa del plegamiento se origina un tubo intestinal con extremos ciegos anterior y posterior, las membranas de cierre (membrana bucofaríngea, membrana cloacal) más tarde se rompen.
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Figura 72. División del cuerpo embrionario temprano en los esbozos de los tres grandes sistemas funcionales elementales: 1. Sistema nervioso (azul) (derivado del ectodermo). 2. Aparato digestivo, con el saco vitelino y la alantoides (verde) (derivados del endodermo). 3. Órganos de la motricidad y aparato circulatorio (columna vertebral, músculos, corazón y vasos). H= esbozo cardíaco.
Figura 73. Desarrollo de la columna vertebral a partir de los esclerotomas de los somitas. a) Condensación del material esclerotómico alrededor de la notocorda (flechas). b) Organización nueva de los segmentos en lo osificación de las vértebras. Aquí, dos mitades de segmentos somíticos contiguos se reúnen para formar cada cuerpo vertebral (rojo). Dado que los miotomas no se desplazan, surgen inserciones musculares que se extienden entre los segmentos y, en consecuencia, posibilitan el movimiento; estos son los llamados segmentos de movimiento. La notocorda persiste sólo en la región de los discos intervertebrales (azul) en lo forma de núcleos pulposos. c) y d) Desde los esbozos de los cuerpos vertebrales crecen proyecciones que rodean el conducto vertebral con su médula espinal y meninges (flecha). Los arcos vertebrales se osifican en forma pericondral, mientras que los cuerpos ST-03-03/1
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vertebrales lo hacen en forma endocondral desde núcleos de osificación centrales y así sustentan el crecimiento en largo (flechas). La figura c) corresponde a una vista superior; la figura d) muestro un corte longitudinal con los núcleos pulposos (restos de la notocorda) y las epaisis de los cuerpos vertebrales (azul).
Figura 74. Desarrollo de lo pared del tronco a partir del mesénquima de la somatopleura (azul), así como de los esclerotomas y los dermatomiotomas (rojo). Ambos grupos de tejidos también migran hacia el interior de los esbozos de los miembros, que surgen de la pared ventral del cuerpo. Con el plegamiento del cuerpo embrionario (flechas), las láminas laterales se desplazan hacia la zona ventral y así forman la pared y la cavidad del cuerpo (celoma).
Figura 75. Desarrollo del esternón a partir de dos crestas esternales que crecen una hacia la otra (rojo). a) Alrededor del día 43. b) Alrededor del segundo mes. Rojo claro = esternón del neonato con centros de osificación (azul) de distribución par.
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Figura 76. Desarrollo de la médula espinal, las crestas neurales y los nervios espinales. a) Plegamiento del tubo neural desde el ectodermo (flechas), bajo el efecto inductor de la notocorda (flechas rojas). b) Crecimiento de la cresta neural (flechas negras) y proliferación celular en las cercanías del ventrículo (flechas rojas) (alrededor del día 40). A = región de las placas alares; B = región de las placas basales. c) Establecimiento de una organización en zonas alrededor del ventrículo (zona intermedia = más tarde sustancia gris; zona marginal = más tarde sustancia blanca), así como desarrollo de los ganglios espinales y los nervios espinales. En la región ventral aparecen motoneuronas multipolares (rojo); en la región dorsal, en cambio, se forman neuronas seudounipolares (azul) a partir de las neuronas bipolares de los ganglios espinales (alrededor del día 43). d) Organización funcional de la médula espinal en placa alar (sensitiva) (A) y placa basal (motora) (B) (alrededor del segundo mes). C=sustancia blanca; D= sustancia gris de la médula espinal. e) Crecimiento de la cresta neural (negro) desde el tubo neural (flechas rojas).
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Figura 77. Grupos gonglionares del sistema nervioso autónomo (rojo) que, provenientes de la cresta neural de la médula espinal, invaden los órganos periféricos. Los esbozos musculares aparecen en color pardo claro.
Figura 78. Vista general de la organización del sistema nervioso autónomo y de la ubicación de los ganglios prevertebrales en un embrión de alrededor de 44 días. Verde = tubo digestivo; rojo = corazón y vasos.
Bibliografía recomendada 1. Rohen, J. W., & Lütjen-Drecoll, E. (2008). Embriología funcional: una perspectiva desde la biología del desarrollo. Ed. Médica Panamericana. Disponible en http://bit.ly/gx4FoC 2. Langman. (2006). Langman fundamentos de embriología médica. Ed. Médica Panamericana. 3. Moore, K. L., & Persaud, T. V. N. (2004). Embriologia Clinica. Elsevier España. Sadler, T. W., & Langman, J. (2007). Embriologia medica: Con orientacion clinica. Ed. Médica Panamericana. ST-03-03/1
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Glosario Los términos siguientes se utilizan habitualmente en los debates acerca del desarrollo del ser humano; varios de ellos se utilizan en el calendario del desarrollo prenatal humano. La mayoría de las palabras son de origen latino (L.) o griego (Gr.). El conocimiento del origen de los términos embriológicos añade claridad y suele ayudar a recordarlos. Ovocito (L. ovum, huevo) La célula germinativa o sexual femenina producida en los ovarios. Cuando está maduro, el ovocito se denomina ovocito secundario o maduro. Espermatozoide (Gr. sperma, semilla). El término latino espermatozoo tiene origen griego (spermatos, semilla + zoon, animal). El espermatozoide se refiere a la célula germinal masculina producida en los testículos. Durante la eyaculación se expulsan numerosos espermatozoides de la uretra masculina. Cigoto (Gr. zygotos, unidos entre sí). Esta célula procede de la unión de un ovocito y un espermatozoide durante la fertilización. Un cigoto es el comienzo de un nuevo ser humano (es decir, un embrión). Edad de la fecundación. Resulta difícil determinar con exactitud cuándo se produce la fecundación (concepción) debido a la imposibilidad de observar el proceso En vivo (dentro del cuerpo vivo). Los médicos calculan la edad del embrión o el feto a partir del primer día del último período menstrual normal (UPMN). Ésta es la edad de la gestación, unas dos semanas mayor que la edad de la fecundación puesto que el ovocito no es fecundado hasta alrededor de dos semanas después de la menstruación anterior (véase Figura 2). Por consiguiente, cuando un médico indica la edad de un embrión o feto, se deben restar dos semanas para determinar la edad real o de fertilización del ser humano en desarrollo. Segmentación. Se trata de la serie de divisiones celulares mitóticas del cigoto que origina las células embrionarias iniciales: los blastómeros. El tamaño del cigoto en segmentación no cambia porque en cada división de segmentación sucesiva los blastómeros se hacen más pequeños. Mórula (L. morus, mora). Esta masa sólida formada por entre 12 y 32 blastómeros se forma por la segmentación del cigoto. Los blastómeros cambian de forma y se alinean estrechamente entre sí para formar una pelota compacta de células. Este fenómeno -compactación- se media probablemente por glicoproteínas de adhesión de la superficie celular. La mórula recibió tal nombre debido a su parecido con el fruto de la morera o de la zarzamora. La etapa de mórula ocurre de tres a cuatro días después de la fecundación, cuando el embrión temprano se introduce en el útero. Blastocisto (Gr. blastos, germen + kystis, vejiga). Cuando la mórula ha penetrado en el útero desde la trompa de Falopio, en su interior se forma una cavidad llena de líquido: el blastocele. Esta modificación convierte a la mórula en un blastocisto. Las células centrales -masa celular interna o embrioblasto- constituyen el primordio o comienzo del embrión. Implantación. Es el proceso durante el cual el blastocisto se fija al endometrio -la membrana mucosa o revestimiento del útero- y posteriormente se incluye en ella. El período preimplantación del desarrollo embrionario es la fase comprendida entre la fecundación y el inicio de la implantación, que dura unos seis días. ST-03-03/1
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Gástrula (Gr. gaster, estómago). Durante la gastrulación (transformación de un blastocisto en una gástrula) se forma un disco embrionario de tres capas o trilaminar (tercera semana). Las tres capas germinales de la gástrula (ectodermo, mesodermo y endodermo) se diferencian ulteriormente en todos los tejidos y órganos del embrión (p. ej., tejido muscular y estómago). Néurula (Gr. neuron, nervio). El embrión inicial durante la tercera y cuarta semanas en las cuales se desarrolla el tubo neural a partir de la placa neural (véase Figura 2). Se trata de la primera manifestación del sistema nervioso y de la etapa siguiente a la gástrula. Embrión (Gr. embryon). El ser humano en desarrollo en sus etapas iniciales. El periodo embrionario se prolonga hasta el final de la octava semana (56 días), momento en el cual están presentes los inicios de todas las estructuras principales. El tamaño de los embriones se indica como la longitud coronilla-rabadilla (LCR), medida desde el vértice del cráneo (corona de la cabeza) hasta el cóccix (glúteos). Etapas del desarrollo prenatal. El desarrollo embrionario inicial se describe por medio de etapas como consecuencia del periodo variable que requieren los embriones para desarrollar determinadas características morfológicas (véase Figura 2). La etapa I del desarrollo comienza con la fecundación y el desarrollo embrionario finaliza en la etapa 23, que ocurre el día 56. El período fetal se inicia el día 57 y termina cuando el feto se encuentra completamente fuera de la madre. Se pueden estimar las etapas del desarrollo embrionario mediante ceografia. Producto de la concepción (L. conceptio, los derivados de un cigoto). El embrión y sus anexos (L. apéndices o partes adjuntas) o membranas asociadas. El producto de la concepción incluye todas las estructuras que se forman a partir del cigoto, tanto embrionarias como extraembrionarias. Por tanto, se refiere al embrión y a la parte embrionaria de la placenta y sus membranas asociadas: amnios, saco coriónico (gestacional) y saco vitelino. Primordio (L. primus, primero + ordior, comenzar). Comienzo o primera indicación apreciable de un órgano o estructura. Los vocablos anlage o rudimento tienen significados semejantes. El primordio de la extremidad superior aparece como una yema el día 26 (véase Figura 2). Feto (L., descendiente no nacido). Tras el período embrionario (ocho semanas), el ser humano en desarrollo se denomina feto. Durante el período fetal (novena semana hasta el nacimiento) tiene lugar la diferenciación y crecimiento de los tejidos y órganos formados durante el periodo embrionario. A pesar de que los cambios del desarrollo no son tan espectaculares como los que suceden durante dicho período, son muy importantes debido a que posibilitan el funcionamiento de esos tejidos y órganos. El ritmo de crecimiento corporal es llamativo, especialmente durante el tercer y cuarto mes (véase Figura 3), y el aumento de peso es asombroso en los últimos meses. Aborto (L. aboriri, fracasar). Una interrupción prematura del desarrollo y expulsión del producto de la concepción del útero o expulsión de un embrión o feto cuando aún no es viable (o capaz de vivir fuera del útero). Existen distintos tipos de aborto: • La amenaza de aborto (sangrado con posibilidad de abortar) es una complicación frecuente en el 25% de los embarazos clínicamente aparentes. A pesar de todos los esfuerzos para evitarlo, alrededor de la mitad de estos embriones se abortan finalmente. • Un aborto accidental es el que ocurre debido a un accidente (p. ej., en una caída por las escaleras). ST-03-03/1
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• Un aborto espontáneo) se produce de forma natural y es más común durante la tercera semana después de la fecundación. Cerca del 15% de todos los embarazos identificados termina en un aborto espontáneo, habitualmente durante las primeras 12 semanas. • Un aborto habitual es la expulsión espontánea de un embrión o feto muerto o no viable en tres o más embarazos consecutivos. • Un aborto inducido es el nacimiento provocado antes de las 20 semanas (es decir, antes que el feto sea viable). Este tipo de aborto se refiere a la expulsión de un embrión o feto intencionadamente mediante fármacos o medios mecánicos (p. ej., por medio de legrado por vacío: extracción del producto de la concepción mediante una legra hueca introducida en el útero a través de la cual se aspira). • Un aborto completo es aquel en el cual se expulsan del útero todos los productos de la concepción. • Un aborto criminal es el que se lleva a cabo de forma ilegal. • Un aborto inducido legalmente (abortos programados, justificables o terapéuticos) se produce por lo general mediante fármacos o legrado por aspiración. Estos abortos se inducen debido a la mala salud materna (física o mental) o para prevenir el nacimiento de un niño con malformaciones graves (p. ej.. sin la mayor parte del cerebro). • Un aborto retenido es la retención de un concepto en el útero después de la muerte del embrión o del feto. • Un malogro se refiere al aborto espontáneo de un feto y sus membranas antes de la mitad del segundo trimestre (alrededor de 135 días). • El término aborto alude a los productos del aborto (es decir, el embrión/feto y sus membranas). Trimestre. Es un periodo de tres meses del calendario durante un embarazo. Los obstetras suelen dividir el periodo de gestación de nueve meses en tres trimestres. Las etapas más críticas del desarrollo se producen durante el primer trimestre (13 semanas), en el que tiene lugar el desarrollo embrionario y fetal inicial. Anomalías congénitas o defectos de nacimiento. Se trata de las anomalías del desarrollo presentes en el nacimiento (L. congeninis, nacido con), como el labio leporino. En algunos usos, tales anomalías no se detectan hasta la infancia o incluso la etapa adulta; por ejemplo, tres riñones en lugar de dos. Período posnatal. Los cambios que suceden después del nacimiento -el desarrollo de los dientes y las mamas, por ejemplo- resultan más o menos familiares a la mayoría de las personas.
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Apendice 1. Preguntas de autorreflexión sobe mi proceso de aprendizaje. Autorreflexiones sobre los contenidos ¿Qué relación identifiqué de los contenidos de esta unidad, con los de otros cursos (u otras unidades) que he tomado? ¿Por qué? ¿Qué relevancia tienen los contenidos para enriquecer mi capital como se humano? ¿Por qué? ¿Qué contenidos me fueron más significativos? ¿Por qué?
Autorreflexiones sobre las actiAutorreflexiones sobre su vidades o evidencias aprendizaje ¿Qué aportó la elaboración de la ¿Qué aprendí en esta unidad? actividad o evidencia a mi aprendizaje? ¿Por qué?
¿Qué otros elementos necesitaría para la toma de otras decisiones? ¿Por qué? ¿Qué otra información requiero para justificar las acciones realizadas en la actividad? ¿Por qué?
¿Cómo fue mi eprendizaje?
¿Para que me sirve lo que aprendí en esta unidad?
¿Dónde puedo aplicar lo aprendido en esta unidad?
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Apendice 2. Rubrica para calificar los ensayos de cada unidad Nombre del docente: Fta. Xavier Rivera Hernández Curso: Embriología I Nombre del estudiante: ________________________________________
CRITERIO
4Sobre el estándar
3Cumple el estándar
21Se aproxima al están Debadar jo del estándar
Peso
Enunciado del Propósito Específico (EPE)
EL EPE nombra el El EPE nombra el tema tema del ensayo y del ensayo. esquematiza los puntos principales a discutir.
El EPE esquematiza algunos o El EPE no resume ni todos los puntos a discutir, pero define el tema ni los punno menciona el tema. tos a discutir.
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Evidencia y ejemplos
Toda la evidencia y los ejemplos son específicos, relevantes y las explicaciones dadas muestran cómo cada elemento apoya la opinión del autor.
La mayoría de la evidencia y de los ejemplos son específicos, relevantes y las explicaciones dadas muestran cómo cada elemento apoya la opinión del autor.
Por lo menos un elemento de La evidencia y los ejemx3 evidencia y alguno de los ejem- plos No son relevantes y/o plos es relevante y hay alguna no están explicados. explicación que muestra cómo ese elemento apoya la opinión del autor.
Precisión
Todas las ideas secundarias y las estadísticas están presentadas con precisión.
Casi todas las ideas secundarias y las estadísticas están presentadas con precisión.
La mayoría de las ideas secun- La mayoría de las ideas x2 darias y las estadísticas están secundarias y las estadíspresentadas con precisión. ticas son erróneas.
Seguimiento de la táctica del formato5x5
Los argumentos e ideas secundarias están presentadas en un orden lógico que hace las ideas del autor sean fáciles e interesantes a seguir.
Los argumentos e ideas secundarias están presentados en un orden más o menos lógico que hace razonablemente fácil seguir las ideas del autor.
Algunas de las ideas secundarias o argumentos no están presentados en el orden lógico esperado, lo que distrae al lector y hace que el ensayo sea confuso.
Frases de transición y conectores
Una variedad bien pensada de transiciones fue usada. Estas muestran claramente cómo están las ideas conectadas.
Las transiciones muesAlgunas transiciones funcionan Las transiciones entre las tran cómo están las ideas bien, pero la conexión entre las ideas no son claras o no conectadas, pero hay ideas no es clara. existe. muy poca variedad.
x3
Audiencia
Demuestra un entendimiento claro del lector potencial y usa un vocabulario y unos argumentos apropiados. Anticipa las preguntas del lector y ofrece respuestas detalladas adecuadas para la audiencia.
Demuestra un entendimiento claro del lector potencial y usa un vocabulario y unos argumentos apropiados para la audiencia.
x2
Muchas de las ideas sex2 cundarias o argumentos no están en el orden lógico esperado lo que distrae al lector y hace que el ensayo sea muy confuso.
Demuestra cierto entendimiento No está claro a quién se del lector potencial y usa unos dirige el autor. argumentos apropiados para la audiencia.
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4Sobre el estándar
3Cumple el estándar
Estructura de las oraciones
Todas las oraciones están bien estructuradas y hay variedad.
La mayoría de las oracio- La mayoría de las oraciones Muchas de las oraciones nes está bien estructura- está bien estructurada, pero no no están bien estructurada. Hay variedad. hay variedad. das y no son variadas.
Gramática y ortografía
El autor no comete errores de gramática ni de ortografía que distraen al lector del contenido del ensayo.
El autor comete 1 ó 2 errores gramaticales u ortográficos que distraen al lector del contenido del ensayo.
El autor comete 3 ó 4 errores gramaticales u ortográficos que distraen al lector del contenido del ensayo.
El autor comete más de 4 x1 errores gramaticales u ortográficos que distraen al lector del contenido del ensayo.
Uso de mayúsculas y puntuación
El autor no comete errores con las mayúsculas o con la puntuación lo que hace que el ensayo sea excepcionalmente fácil de leer.
El autor comete 1 ó 2 errores con las mayúsculas o con la puntuación, pero el ensayo es todavía fácil de leer.
El autor comete varios errores con las mayúsculas y/o con la puntuación que son obvios y que distraen al lector.
El autor comete varios errores con el uso de las mayúsculas y/o con la puntuación que son obvios y distraen al lector.
x1
Conclusión
La conclusión es fuerte y deja al lector con una idea absolutamente clara de la posición del autor. Un parafraseo efectivo de la idea principal empieza la conclusión.
La conclusión es eviden- La posición del autor es paraNo hay conclusión. El te. La posición del autor fraseada en la conclusión, pero trabajo simplemente teres parafraseada en las no al principio de la misma. mina. primeras dos oraciones de la conclusión.
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Referencias bibliográficas
Todas las fuentes usadas para las citas, las estadísticas y los hechos son creíbles y están citadas correctamente siguiendo las reglas del estilo APA.
Todas las fuentes usadas para las citas, las estadísticas y los hechos son creíbles y la mayoría está citada correctamente.
La mayoría de las fuentes usa- Muchas fuentes son sosdas para las citas, las estadísti- pechosas Y/O no están cas y los hechos es creíble y citadas correctamente. está citada correctamente.
x5
Formato de redacción del estilo APA
El archivo fue creado en Microsoft Word siguiendo el formato de estilo APA
El archivo fue creado en Microsoft Word pero no sigue cabalmente el formato de estilo APA
El archivo fue creado en Word, pero se reconocen muy pocos criterios del formato de estilo APA.
CRITERIO
21Se aproxima al están Debadar jo del estándar
Peso x1
El archivo fue creado en x5 Word, pero no se reconoce en él ningún criterio del formato de estilo APA.
Para poder cumplir cabalmente con los criterios que se solicitan en la rúbrica anterior sugerimos a los alumnos leer los siguientes archivos: ► Guía para elaborar ensayos de 5 párrafos. Disponible en: http://goo.gl/9ZLcO ► Guía para aplicar el estilo editorial de la APA en la elaboración de ensayos. Disponible en: http://goo.gl/fybpR ► La lectura comprensiva y sus implicaciones http://goo.gl/TSJnh
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I.
Presentación: El objetivo de este curso es proporcionarte los conocimientos necesarios para que utilices de forma provechosa esta técnica, tanto en tu vida personal como escolar. A lo largo del curso, te mostraremos en detalle todo lo referente a este eficaz método, cada vez más utilizado de manera exitosa por niños de todo el mundo. Aprenderás qué son los mapas mentales y porqué decimos que su funcionamiento es un reflejo del de nuestro propio cerebro. Sabrás para qué sirven los mapas mentales. Es decir, qué uso práctico puedes hacer de ellos en tu vida cotidiana para sacar el máximo partido a tus capacidades mentales. Aprenderás a crear mapas mentales y las siete reglas básicas que deben cumplir para que sean realmente eficaces. Conocerás las herramientas de que dispones para realizarlos Todo ello, ilustrado con ejemplos y acompañado de actividades prácticas para que domines la técnica de los mapas mentales y le saques el mayor provecho posible.
II.
Cómo se hacen los mapas Vamos a ver un ejemplo detallado de “uso personal” de un Mapa Mental: ORGANIZAR UN VIAJE A VENECIA
III.
Por donde empezamos Éstas son las herramientas que vas a necesitar: Una hoja de papel en blanco, rotuladores o lápices de colores, tu cerebro irradiante y ¡cómo no! un poco de imaginación. En primer lugar, debemos empezar por identificar una idea principal. En este caso, utilizaremos como ejemplo las próximas vacaciones.
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Una vez que tengamos esta idea principal, buscamos una imagen que la represente y la dibujamos en el centro de la hoja. Escribimos, también en el centro, la palabra: VACACIONES.
Partiendo de esta idea principal, identificaremos también los aspectos principales que nos interesen y que creemos que tienen relación con esa idea principal”. Cada palabra clave se escribirá en mayúsculas al final de la línea de la que emana y cada una de estas líneas será de diferente color. Ahora, si añadimos dibujos de colores a estas Ideas Básicas, conseguiremos que nuestro mapa sea mucho más atractivo y eficaz.
Para ampliar tu mapa, sigue preguntándote qué aspectos más concretos tienen relación con los anteriores y sigue así creando nuevas ramificaciones con palabras que las sinteticen”. Por ejemplo, de la palabra ALOJAMIENTO, podrían salir, a su vez, varias ramas con las palabras hotel, camping, casa rural… El número de posibles ramas secundarias es infinito. Depende de las asociaciones que establezcas. En el ejemplo, hemos llegado a un tercer nivel pero podrías seguir hasta donde tu cerebro sea capaz de irradiar. Ahora que ya sabes, no sólo por dónde empezar, sino cómo elaborar un mapa mental, en el siguiente apartado conocerás con más detalle los siete pasos básicos para su correcto desarrollo.
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IV.
Las siete reglas básicas Si has llegado hasta aquí es que ya sabes mucho sobre Mapas Mentales. Pero te falta conocer algo fundamental: las siete reglas básicas para desarrollar con éxito un mapa mental. Para visualizar mejor estas reglas utilizaremos el ejemplo del capítulo anterior: planificar las vacaciones. Primera regla: Empieza en el CENTRO de la hoja en blanco. De esta forma las ideas podrán moverse en todas las direcciones. Segunda regla: Dibuja en ese centro una imagen que simbolice la idea principal. Así, establecerás un núcleo de atención. Porque ya conoces el dicho: una imagen vale más que mil palabras. Tercera regla: Utiliza muchos colores. Los colores despiertan tu creatividad. Aportan vitalidad y energía positiva. Cuarta regla: Partiendo de la idea central traza ramas de distintos colores hacia el exterior con las palabras clave e ideas más importantes. Haz las líneas más finas a medida que te vayas alejando del centro. De esta forma crearás una estructura ordenada de ideas asociadas. Quinta regla: Traza líneas curvas en lugar de rectas. Las líneas curvas son menos aburridas y despiertan mayor interés. Sexta regla: Trata de utilizar una o dos palabras clave por cada línea. Es más fácil recordar una palabra que una frase. Además, cada una de estas palabras clave puede seguir generando por sí misma nuevas ramificaciones.
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Celular: 233 108 4261 Séptima regla: Utiliza todas las imágenes que puedas. Cuantas más uses más elocuente será tu mapa. Recuerda lo que decíamos en la segunda regla, si una imagen vale más que mil palabras, imagina todo lo que puedes transmitir con diez imágenes.
V.
Usos de los mapas mentales Ahora que conoces los principios básicos, estás listo para utilizar el amplio abanico de aplicaciones prácticas de los Mapas Mentales en tu vida diaria. Las ventajas de los Mapas Mentales son infinitas, entre ellas cabe destacar: Ahorrarse tiempo Ayudan a organizarse y aclarar los pensamientos Generan nuevas ideas Ayudan a recordar datos y eventos Potencia la memoria y la capacidad de concentración Estimulan el cerebro Amplia horizontes y… ¡hacerlos resulta divertido! En fin, use los Mapas para poner las cosas en perspectiva, analizar relaciones, y priorizar.
VI.
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¿Cuándo hacer el mapa? Para organizar un tema
Lograr un aprendizaje más profundo
Integrar viejo y nuevo conocimiento
Repasar y prepararse para exámenes
Tomar apuntes Ubicar nuevas ideas en una estructura
Torbellino de ideas (brainstorming)
Comunicar ideas complejas
Actividad 1 Mapa mental sobre mí: 1.- Comience por seleccionar el icono que mejor te representa: (Coloque ese dibujo en el centro de la hoja y escribe tu nombre en su parte inferior)
2.- Vamos a aprender más acerca de usted. Elija el icono que representa su comida favorita; y en su mapa mental represente a través de una rama (ideas o temas)
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3.- Con los mapas mentales no hay límite para el número de ramas. Vamos a responder a otra pregunta. ¿Cuál de los siguientes representa su bebida favorita? Y en su mapa represente esa idea con una nueva rama.
4.- En un mapa mental se pueden crear ramas no solo de la idea principal. Vamos a aprender más acerca de la comida que eligió en la pregunta 2, para ello elije el icono que mejor representa la hora a la que te gusta comer la comida.
5.- Vamos a crear otra rama para la idea de su comida favorita. Seleccione el icono de abajo que mejor representa lo que se utiliza para comer el alimento:
6.- Hemos agregado diversas ramas a la idea de su comida favorita, así que ahora vamos a la rama de su bebida favorita. Seleccione el icono que mejor representa la temperatura a la que usted prefiere la bebida:
7.- Por último, vamos a crear otra rama a su mapa mental. Elija el icono que mejor representa la cantidad de su bebida favorita.
8.- ¿Este fue tu primer mapa mental? Ahora ya tiene un mapa mental sobre ti, y sobre lo que te gusta comer y beber. Ahora explícalo a tu compañero de al lado con ayuda de tu mapa, lo que te gusta comer y beber.
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9.- Muchos de los mapas mentales tienen docenas o incluso cientos de ramas. La próxima vez que busques organizar información, considera el uso de la técnica de mapas mentales que acabas de aprender.
Actividad 2. Crea un mapa sobre las frutas Crea tu primer Mapa Mental. Utiliza tus poderes de Imaginación y Asociación para crear tu primer Mapa Mental. Encontrarás un ejemplo de Mapa Mental en la lámina 1, pero antes de mirar el mío intenta crear el tuyo. Primer paso: Toma una gran hoja de papel en blanco y unos rotuladores de colores brillantes. Coloca la hoja en forma horizontal y dibuja en su centro una imagen que simbolice tu idea de la “Fruta”. Utiliza todos los colores e intenta ser lo más creativo posible. Acto seguido, escribe la palabra «Fruta» en el centro de tu dibujo. Segundo paso: partiendo de la imagen central irradia hacia afuera las palabras clave, cada una de ellas en una línea separada y de diferentes colores. Estas líneas representan tus pensamientos principales sobre la «Fruta». Como ya sabes, puedes trazar el número que quieras de líneas, pero para este ejercicio nos limitaremos a cinco (véase la ilustración de abajo).
Ilustración 1. Modelo para traza tu mapa mental de “fruta” Escoge las cinco palabras clave que asocias a la idea de “fruta” y escríbelas claramente y en mayúsculas en cada una de las líneas. Como te habrás dado cuenta, tu Mapa mental de momento consiste sólo en líneas y palabras. ¿Cómo podemos mejorarlo? Para mejorar este primer Mapa Mental podemos añadir algunos ingredientes importantes como las imágenes, frutos de tu poderosa MIAGINACION. Dado que una imagen vale más que mil palabras, utilizar dibujos te ahorrará muchísimo tiempo y energía (¡no tendrás que escribir tantas palabras!) Y las imágenes se recuerdan más fácilmente.
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Asocia a cada palabra clave una imagen que la simbolice y le añada fuerza. Utiliza tus rotuladores y tu imaginación. No tienes que realizar una obra de arte. Un Mapa Mental no es un examen que mide tus habilidades artísticas! Tercera etapa Ahora utiliza la ASOCIACIÓN para expandir tu primer Mapa Mental. Considerando las cinco palabras clave escritas en las cinco ramas que irradian del centro, piensa en otros conceptos que se asocian fácilmente a ellas. Por ejemplo, si una de éstas es (Naranja) puedes pensar en el zumo de naranja, en el color naranja, en la vitamina C y así sucesivamente. Partiendo de las cinco palabras clave dibuja unas ramas más finas y escribe claramente en cada una de ellas estas asociaciones secundarias. Te recuerdo otra vez que el número de estas líneas o ramas secundarias puede ser infinito dependiendo del número de asociaciones que eres capaz de realizar-, pero en este ejercicio nos limitaremos a dibujar sólo tres. Además de las palabras en mayúsculas, usa imágenes para representar estas ideas secundarias. Una vez más, formas y colores serán elementos imprescindibles para tu memoria.
Ilustración 2. Modelo para trazar tu mapa mental. iEnhorabuena! Acabas de completar tu Mapa Mental. Te habrás dado cuenta de que, a pesar de ser un Mapa mental básico, comprende todos los elementos -símbolos, códigos, líneas, palabras e imágenesnecesarios para que tu cerebro trabaje más eficientemente, aprovechando al máximo tus capacidades mentales Para tener una idea del alcance de este primer ejercicio, consulta el Mapa Mental de la Ilustración 3. Ya estás listo para explorar todas las aplicaciones del método de los Mapas Mentales y disfrutar de sus ventajas tanto en tu vida escolar como personal.
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Ilustración 3. Mapa mental : Las frutas.
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Ilustración 7. Esta imagen es un mapa mental porque reúne todas las condiciones para serlo: uso de colores, ramificaciones, imágenes, etc.
VIII.
PRIMERO: El mapa mental se desarrolla desde el centro hacia afuera y permite una visión global de la información.
SEGUNDO: Para crear un mapa mental debemos partir de una idea principal.
TERCERO: Las ideas secundarias son irradiadas desde la idea central.
QUE NECESITAS: una hoja de papel en blanco rotuladores lápices de colores DONDE LO APLICO: En entornos educativos, aprendizaje, formación y para la gestión de conocimiento
tu pensamiento irradiante un poco de imaginación
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Aceptar Aplicar Adaptar
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Sigue las leyes, imitando con precisión los modelos, sus leyes y susu consignas Una vez que ya has asimilado las consignas y principios aplicalos tan feacientemente como puedas, pero ya aplicando tu estilo personal y adaptándolo a tus necesidades para que sea una manera natural de organizar tus pensamientos Ya que has practicado con centenares de mapas mentales puros, ahora adaptalos experimenando otras formas
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Aprende matemáticas y comprende tus lecturas empleando el
Método visual
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Semana No. 1 “Mapas mentales” Hoja No. 1
Prof. Xavier Rivera Hernández Celular: 233 108 4261
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Semana No. 2 “Mapas conceptuales”
Aprende matemáticas y comprende tus lecturas empleando el
Prof. Xavier Rivera Hernández
Método visual
Celular: 233 108 4261 I.
Presentación: Los mapas conceptuales son esenciales para promover el aprendizaje significativo ya que contribuyen en la organización de la información de forma jerárquica en la que se relacionan conceptos principales enlazados por medio de palabras de enlace para formar proposiciones con una lógica semántica y sintáctica. Esta forma de organizar la información se relaciona con una de las formas en que los seres humanos almacenamos y organizamos la información en el cerebro para facilitar la recuperación de la misma. El propósito principal de esta unidad es que los estudiantes que la terminen, sean capaces de elaborar mapas conceptuales con un impacto visual correcto. En cada actividad los estudiantes adquirirán habilidades que les permitan seguir los pasos necesarios para elaborar y evaluar mapas conceptuales a partir de cualquier lectura. Para trabajar con éxito los mapas conceptuales, el alumno deberá contar con conocimientos teóricos y prácticos sobre elaboración de otros esquemas más sencillos como son los mapas mentales, esquemas y cuadros de doble entrada.
Lectura Organización Información Priorizar Reelevente
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Habilidades a desarrollar en el curso: 1. Identificar los mapas conceptuales Definir que es un mapa conceptual. Describir las características de un mapa conceptual. Discriminar ejemplos y contraejemplos de mapas conceptuales. 2. Formular un inventario de conceptos. Identificar ideas principales. Discriminar y escribir conceptos clave. 3. Jerarquizar los Conceptos. Identificar el concepto nuclear. Identificar los conceptos primarios y secundarios. Organizar los niveles de inclusión. Relacionar el concepto nuclear, los conceptos primarios y secundarios. Discriminar entre ejemplos y contraejemplos de proposiciones. Formar las proposiciones con palabras de enlace.
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4. Elaborar un mapa conceptual Elaborar la pregunta de enfoque Elaborar el inventario de conceptos y organizarlos jerárquicamente. Escribir el concepto nuclear. Formar proposiciones.
Qué es un mapa conceptual Los mapas son una forma de organizar y representar el conocimiento. Se basan en: ► Los conceptos: las ideas o palabras claves ► Las proposiciones o frases establecidas mediante relaciones entre los conceptos ► Las conexiones que son las líneas trazadas entre los conceptos asociadas a palabras-conector que dan sentido a las proposiciones, y explican los conceptos. Un mapa conceptual sencillo puede estar compuesto por dos o tres palabras, unidas por un conector para generar una proposición, como la siguiente:
Ilustración 1. Proposición = El cielo es azul. Encuentra otros palabras de enlace para relacionar los conceptos cielo y azul
Son una técnica de enseñanza y de estudio, que se utiliza en los diferentes niveles educativos, desde la educación infantil hasta la universidad: ► ya sea de manera sencilla en las pizarras para explicar un tema al alumnado mediante unos garabatos que relacionan los conceptos a remarcar para explicar lo que deben aprender ► como en una tesis doctoral o en una clase especializada de la universidad para relacionar los distintos aspectos de un complejísimo tema abstracto a exponer. Pero desde la sencillez de un mapa elaborado por un@ niñ@ de primaria, podemos pasar a complejos modelos usados por la NASA o profesores de universidad sobre temas como la cardiología isquémica o las fisiones termonucleares.
Ilustración 3. Mapa conceptual que responde a la pregunta de enfoque: ¿qué es un mapa conceptual? El mapa conceptual es una red de conceptos ordenados jerárquicamente, esto quiere decir, que los conceptos de mayor jerarquía ocuparan los espacios superiores.
Ilustración 2. Detalle de la forma de leer un mapa conceptual. Concepto #1 + frase de enlace + Concepto #2 = Proposición #1 proposiciones + formados por + conectores = “Las proposiciones están formadas por conectores”
Actividad. Identifica la siguiente proposición: El mapa conceptual tiene por objeto representar las ¿Puedes identificar cuantos niveles de jerarquía tienen relaciones significativas. este mapa conceptual? Pág.: 2
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¿Quién los invento? Su creador es Joseph D. Novak, que en los años 70 perfilo el "mapeo o representación gráfica de los conceptos", y en el año 1988 junto a D.B. Gowin escribe el libro "Aprendiendo a Aprender" basándose en las teorías del aprendizaje significativo de David Ausbel. En sus escritos se aprecia la importancia del conocimiento previo para ser capaz de aprender cosas nuevas, ya que según Novak "el aprendizaje significativo implica la asimilación de nuevos conceptos y proposiciones en las estructuras cognitivas existentes".
¿Para qué sirven? 1. Los mapas facilitan tanto al profesorado como al alumnado. una rápida visualización de los contenidos que se quieren enseñar y se han de aprender, así como una visión global del tema a exponer 2. Favorecen el recuerdo. añadiendo la potencialidad de la memoria visual a la explicación oral o al texto escrito 3. Permiten una detección rápida de los conceptos claves, los menos importante y las relaciones existentes entre todos ellos 4. Posibilitan la investigación y la plasmación de los "previos" o conocimientos ya sabidos, y la posibilidad de integrar las nuevas adquisiciones y la información suministrada en un "marco existente" 5. Sirven como modelo para aprender a elaborar los mapas propios de cada alumn@, tanto a la hora de aprender como de evaluar.
¿Cómo elaborar un mapa conceptual? Cuando trabajemos un texto o tema del que queremos elaborar un mapa, podemos seguir un protocolo con los siguientes pasos: 1. Subrayar los conceptos o palabras clave del tema que estamos estudiando o que vamos a explicar al alumnado 2. Hacer una lista o inventario de los conceptos a incluir en el mapa, así como de los recursos explicativos a añadir en el entorno "multimedia": fotos o gráficos, sonidos o videos, enlaces a páginas web etc. 3. Agrupar los conceptos por niveles de generalidad / inclusividad y clasificarlos según sean más genéricos o sean más específicos y estén incluidos y subordinados a los primeros. 4. Seleccionar el tema más inclusivo y específico del mapa conceptual y escribirlo en la parte superior, a modo de "madre de todos los conceptos" 5. Escribir los demás conceptos jerarquizándolos por sus diferentes niveles de inclusión descendiendo verticalmente en el gráfico 6. Escribir las palabras enlace entre los conceptos y representarlas a través de líneas, elaborando mediante ellas proposiciones o frases con sentido. 7. Revisar el mapa para identificar nuevas relaciones o incluir otras referencias cruzadas que no haya establecido anteriormente: enlaces cruzados. 8. Escribir un título del mapa y un subtítulo, que sirva como una breve explicación de lo que pretende representar. 9. Pensar en el mapa como la respuesta a una pregunta, y redactarlo de manera que se tenga una pregunta de enfoque.
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Ilustración 4. Niveles jerárquicos en un mapa conceptual. La pregunta de enfoque de este mapa conceptual es: ¿Por qué razones puede tener una persona discapacidad?. Es por esta razón que el concepto de mayor jerarquía es persona y no discapacidad, no en todos los casos los contenidos de los mapas conceptuales son descritos totalmente por el concepto de mayor jerarquía, de ahí la importancia de la pregunta de enfoque.
Actividad 1. Identifica los elementos del siguiente mapa conceptual:
Elementos que debes identificar: ►Conceptos ►Frases de enlace ►Proposiciones ►Inventario de conceptos ►enlaces cruzados ►pregunta de enfoque ►titulo
Clasificación de los relojes
Relojes Eléctricos Reloj despertador De cuerda Redondos Altos Reloj de arena Antigüedad Plástico Electricidad Reloj de pulsera Madera Relojes de auto Reloj de bolsillo Calendario Reloj de péndulo Pág.: 4
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Actividad 2. Mi primer mapa conceptual Usted necesitará: • • • • • •
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un lápiz (¡tendrá que borrar!) y una hoja grande de papel en blanco (no rayado). Lápices de colores Notas “adhesivas” (Post-it) Elabore el inventario de conceptos Vamos a realizar los malabares de conceptos, para ello vamos a emplear los post-it. Deje espacio en blanco para desarrollar su mapa debido a o posteriores desarrollos o explicaciones o interacciones entre conceptos Trabaje en forma rápida sin detenerse a analizar su trabajo Revise y corrija esta primera fase, y más tarde puede volver a trabajar.
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