Procesos básicos del Desarrollo embrionario

• El desarrollo embrionario es el proceso mediante el cual el cigoto, se transforma en un organismo multicelular complejo y multifuncional• Durante este proceso • Aumenta de tamaño• Incrementa su complejidad morfológica y funcional

• Procesos del desarrollo: mecanismos por lo que el cigoto forma un organismo multicelular con una anatomía particular• Estos procesos son: • Crecimiento• Diferenciación celular• Morfogénesis: formación de tejidos, órganos y restructuras dan la forma final

del organismo• Cambio en la Forma celular• Muerte celular• Movimiento celular• Afinidad celular diferencial

Crecimiento• Proceso por el que se incrementa el tamaño de un tejido, órgano o

estructura como resultado del aumento en:• Número de células: por proliferación celular mediante la división controlada• Tamaño de las células: se produce en la fase G1 del ciclo celular, incremento

de sus componentes (moléculas y organelos)• Componentes extracelulares, secretados por las células

Da lugar al aumento de tamaño, la configuración de la morfología y el cambio de proporciones anatómicas

Crecimiento• Crecimiento alométrico:las diferentes estructuras y regiones del cuerpo crecen a diferente velocidad• En la etapa fetal y postnatal el crecimiento continua siendo

alométrico.

Diferenciación celular• Proceso celular por e que se desarrollan diferentes tipo celulares,

como un eritrocito, neurona, hepatocito, etc; se efectúa mediante la expresión de genes específicos

Diferenciación celular• El inicio del desarrollo comienza con una única célula: cigoto• A partir del cigoto por la diferenciación, se van a originar todos los

distintos tipos celulares del organismo con diferente morfología y función.• En la diferenciación se expresan genes específicos que dan como

resultado proteínas especificas que originan un cambio en la forma y función de la célula

Diferenciación celularForma

Función

Especificación de la diferenciación Destino celular

(proceso que compromete a la

célula)

Cambios en forma y función

Diferenciación final

Regulación irreversible en la expresión de sus genes

Diferenciación celular• En los vertebrados el destino de la diferenciación esta especificado

por:• Las interacciones de las células• Sus posiciones relativas• Cantidad específicas de moléculas secretadas por otras células (Morfógenos)

Diferenciación celular• La especificación del destino es condicional, es decir el destino de una

célula depende de las condiciones en las que se encuentra. (células madre)• La especificación del destino es regulativa, ya que puede cambiar

para poder compensar perdidas

Células madre• Son aquellas que se dividen indefinidamente para generar más células

madre semejantes y también otras células que se pueden especializar• Tipos de células madre:• Células madre totipotenciales: son capaces de generar, todas las estructuras

de un embrión y sus anexos• Células madre pluripotenciales: son capaces e diferenciarse en ectodermo,

mesodermo y endodermo (células del embrión). Pero NO en anexos.• Células madre multipotenciales o comprometidas: son capaces de

diferenciarse en una determinada población celular, como la célula mesenquimática: fibroblasto, adipocito, condrocito, osteocito, etc.

Células madre• La restricción del potencial de diferenciación de las células madre es

progresiva y esta determinada por su entorno• Una vez comprometidas no cambian su destino final de

diferenciación.• Células progenitoras o precursoras: NO son células madre, ya que sus

divisiones no dan células progenitoras similares, si no células que continúan su diferenciación

Cambio en la forma celular

• La forma de las células es el resultado del equilibrio entre las fuerzas intrínsecas del citoplasma sobre la membrana celular y las fuerzas extrínsecas del medio extracelular

Cambio en la forma celular• Fuerzas intrínsecas se generan por• Presión osmótica• Disposición del citoesqueleto

• Fuerzas extrínsecas son consecuencia de:• Las uniones intercelulares • Las uniones de las células con la matriz extracelular.

Cambio en la forma celular• Los cambios en la forma están implicados en la migración de las

células de forma individual o en grupos• Individual: la células cambia su forma y emite filopodios o lamelopodios• Grupo: células permanecen unidas, por los cambios en la forma de las células

se desplazan o se forma surcos, vesículas o tubos.

Filopodios Lamelopodos

Muerte celular programada

• Dos formas de muerte celular programada• Apoptosis o muerte celular programada tipo I • Autofagia o muerte celular programada tipo II

Muerte celular programada tipo I (apoptosis)• Cambios morfológicos en la células• Disminución de tamaño• Condensación del citoplasma• Condensación marginal de la cromatina• Integridad de los organelos• Fragmentación celular sin desintegración de la membrana (fragmentos

apoptóticos)

• Fragmentos apoptóticos son eliminados por células fagocíticas• A nivel molecular se activan las caspasas (proteasas que degradan el

ADN, elementos de citoesqueleto y otros sustratos celulares)

Muerte celular programada tipo II (Autofagia)• Es importante para mantener a la célula saludable, eliminando

organelos dañados o envejecidos• Permite la supervivencia de la célula en condiciones adversas• Puede llevar a la célula de forma regulada, a la muerte.• Se forman autofagosomas (estructuras membranosas) que

envuelven a los organelos• El autofagosoma se fusiona con los lisosomas y las enzimas degradan

los organelos

Muerte celular programada tipo II (Autofagia)• Autofagia se regula por genes llamados ATG (genes relacionados con

la autofagia)• No se sabe como la autofagia puede llevar a la muerte una célula, se

piensa que es por la activación de los lisosomas + caspasas

Movimiento celular• El movimiento es fundamental para el crecimiento de la arquitectura

del embrión.• Durante la migración se dan dos tipos diferentes de movimiento

celular:• Migración celular en grupo• Migración celular individual

Migración celular individual• Requiere perdida de contacto célula-célula• La células migran a través de la matriz extracelular• Es un mecanismo que participa en diferentes eventos de la

morfogénesis• Ejem: migración de las células de la cresta neural, desde el tubo neural

Migración individual1. La migración se inicia cuando las células individuales reciben

señales de una maquinaria molecular2. Se induce a las células a reorganizarse internamente para

desplazarse y que este desplazamiento sea en la dirección correcta

• Por lo tanto en la migración hay que considerar• Locomoción celular• Dirección de migración celular

Migración celular individual• Locomoción celular (incluye 4 pasos)

1. Polarización: se determina los bordes de la célula, reorganizando su citoplasma, mediante el movimiento de organelos, así como la reorganización del citoesqueleto

Migración celular individual2. Protrusión: formación de proceso o prolongaciones celulares al frente de la célula. (lamelopodios o filopodios)

Migración celular individual3. Adhesión: una vez formada la prolongación celular, esta se adhiere al sustrato, matriz extracelular, para poderse impulsar. La unión se realiza a través de las integrinas, unidad en el citoplasma a la actina y en la matriz extracelular a la fibronectina o laminina

Migración celular individual4. Retracción del borde posterior: a medida que la célula se mueve hacia adelante, el borde posterior debe perder contacto con el sustrato y retraerse para que la célula pueda avanzar.La retracción se efectúa por la fuerza ejercida por la interacción de la actina con la miosina

Dirección de la migración celular• En la migración las células se desplazan siguiendo una trayectoria

determinada hasta llegar a su destino.• Se han descrito mecanismos• Quimiotaxis• Galvanotaxis• Guía-contacto• Inhibición por contacto• Afinidad diferencial por el sustrato

Afinidad celular diferencial• Es el reconocimiento y la unión especifica para formar tejidos,

construir órganos reconocer el destino final en la migración celular, coordinar el crecimiento, etcétera.

Afinidad celular diferencial• La morfogénesis implica la interacción entre diferentes tejidos, lo que

significa la interacción entre distintas células, ya que cada tipo celular tiene en su membrana diferentes proteínas que son responsables de la unión específica de las células, lo cual determina la formación de tejidos, estructuras y órganos.

Afinidad celular diferencial• La formación del contacto entre las células se inicia como puntos

individuales que se van extendiendo hasta alcanzar su configuración final. • La expansión del contacto implica cambios moleculares y estructurales

que determinan• Forma• Tamaño• Resistencia final

• La fuerza que mantiene a la células unidas depende del tamaño y la adhesividad , determinada por complejos moleculares de unión celular

Afinidad celular diferencial• Existen diferentes moléculas involucrados en los complejos

moleculares de unión celular• Cadherinas: proteínas transmembranales, que se une a otras proteínas

semejantes en la membrana de otra célula. Es dependiente de calcio y tiene lugar entre cadherinas semejantes, siendo una unión hemofílica. Para que la unión sea resistente, las cadherinas se unen a las cateninas situadas en el citoplasma y esa a su vez se unen a los filamentos de actina

Cadherina E Cateninas

Vinculinas

Microfilamentos de actina

Membrana plasmática

Membrana plasmática

Tipos de cadherinas• Los principales tipos de cadherinas que se han identificados en el

desarrollo de mamíferos• Cadherina E. localizada en uniones de las células epiteliales y se expresa en

embriones de mamíferos en etapas tempranas• Cadherina P. es denominada cadherina placentaria, por que se expresa en el

trofoblasto y células epiteliales de la superficie del útero, responsable de la unión del embrión al útero para su implantación y desarrollo de la placenta• Cadherina N. Cadherina neural, en la gastrulación las células del epiblasto

pierden la cadherina E y expresan la cadherina N cuando se transforman en mesodermo. Se expresa también en el SNC en desarrollo.

Bibliografía• Arteaga Martínez, et al. Embriologia humana y biología del

desarrollo. México. Editorial Panamericana.2013.

leer• Señalizacion molecular del desarrollo embrionario• Proteincinasa• Cascada de la fosforilación• Receptores tirosina-cinasa

Desarrollo embrionario

Mecanismos morfogenéticos

ProliferaciónDiferenciaciónMigraciónApoptosisetc