EL EMBRIÓN HUMANO

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PRIMEROS SIGNOS DE DIFERENCIACIÓN
1. Eventos preimplantacionales
  1. 1. Transición del control de la expresión génica de madre a cigoto
  2. 2. Polarización apical-basal de los blastómeros (estadio de 8 células)
    1. Surge diversidad -> 2 tipos celulares: MASA CELULAR INTERNA y TROFOBLASTO
  3. 3. Formación del blastocisto y el eje embrionario-abembrionario
    1. ICM en embrionario, cavidad en abembrionario y todo rodeado de trofoblasto.
2. Establecimiento de la polaridad apical-basal
  1. Primeras células similares en apariencia, tamaño y moléculas
  2. Estadio de 8 células: redistribución del citoesqueleto y polarización
  3. Compactación
  4. 3 tipos de divisiones:
    1. simétrica
    2. asimétrica
    3. oblicua
3. Flexibilidad, equivalencia y compromiso
  1. Las c. de "fuera" (trofoblasto, polares) y las de "dentro" (ICM, apolares) siguen siendo flexibles
  2. Hasta el estadio de 16 células se pueden intercambiar
  3. En el estadio de 32 células ya están destinadas
  4. En el estadio de 2 células los blastómeros son totipotentes: pueden suplir la una a la otra y dar lugar a gemelos
  5. En el estadio de 4 células ya no son totipotentes pero son equivalentes (contribución en quimeras)
INFLUENCIA DEL POLO ANIMAL Y LA FORMA CELULAR EN LA PRIMERA DIVISIÓN
1. 2 elementos de asimetría que determinan la primera división: el SEGUNDO CUERPO POLAR y el CONO DE FERTILIZACIÓN, que produce un achatamiento y la aparición del eje corto.
2. Polo animal
  1. 1ª división es en el eje animal - vegetal, con el polo animal determinado por la posición del segundo cuerpo polar
  2. Realmente se da en las inmediaciones de la división meiótica anterior, a unos 30º del cuerpo polar
    1. La maquinaria de replicación ya se encuentra allí, es más sencillo
      1. EXPERIMENTO: duplicar el polo animal produce arresto celular. Demuestra relación entre eje y orientación de la división
  3. Las potenciales moléculas que interaccionan con el eje de la anterior división meiótica asimétrica son desconocidas. Posibilidad: familia PAR
3. Forma celular y SEP
  1. La posición por la que el espermatozoide entra a fertilizar el ovocito (SEP) es cualquiera menos el polo animal
  2. SEP marca el lugar de división porque la entrada del espermatozoide achata el ovocito, creando un eje corto
  3. La forma tiene una influencia dominante sobre otros factores
    1. EXPERIMENTO: manipulación (elongación y selección) de embriones cambiaba la forma y daba lugar a un nuevo eje corto artificial. Demuestra que la división siempre se da por el eje corto.
  4. De forma natural, la división se da en el plano de los pronúcleos y no entre ellos
    1. No hay reglas estrictas sobre la orientación de esta división
PATRÓN DE DIVISIONES CELULARES Y DESTINO DE LA CÉLULA:
1. Predicción del eje embrionario-abembrionario
  1. Mediante la orientación de la primera división
  2. Cuerpo polar marca la frontera entre parte embrionaria y abembrionaria
  3. Eje animal-vegetal del cigoto se conserva tras implantación, y se relaciona con la polaridad del blastocisto
  4. Tendencias no esperadas en un desarrollo casual que responde a señales ambientales
2. "Sugerencias", no órdenes; patrón puede ser alterado. Necesidad de usar técnicas no invasivas y modelos 3D.
3. Contribución de la segunda división
  1. Orientación variable: según el orden de división meridional (M) o ecuatorial (E)
4. Más allá del estadio de 2 células
  1. Importancia de la partición del córtex y del citoplasma: blastocisto de 4 células no se pueden separar
  2. Estudio de su equivalencia
    1. EXPERIMENTO: combinar cada célula individual con células equivalentes de otros embriones para producir quimeras de un solo tipo celular. Toman un embrión con divisiones tipo ME.
      1. Demuestran que los blastómeros están diferenciados:
      2. Teoría: aumento del nº de blastómeros en quimeras vegetales = desarrollo mejorado. Comprobado.
5. Parcialidad en el estadio de 2 células
  1. Ambas contribuyen a ambas líneas celulares (ICM y trofoblasto) pero una más a trofoblasto mural (parte abembrionaria) y otra al polar (parte embrionaria)
  2. División asincrónica: la primera en dividirse da más ICM
    1. . Teoría: los blastómeros divididos antes generan más contacto celular, se elongan antes, y el estadio de 8 células promueve asimetría
  3. Plano 1ª división = plano entre ambos blastómeros = frontera embrionaria-abembrionaria
    1. Difícil demostración
      1. distorsión (tetraedro)
      2. validez limitada de las medidas angulares
    2. Solución
      1. EXPERIMENTO: núcleos marcados con GFP facilitan cuantificación. Demuestran el nº de células de cada blastómero inicial: que hay parcialidad y que se determina por la 1ª división
6. Blastómeros individuales y sus vecinos
  1. EXPERIMENTO: blastómero vegetal está comprometido si se rodea de c. del mismo tipo, pero participa en todas las líneas celulares si se rodea de blastómeros de otro origen. Demuestra dependencia del entorno
  2. Mayor importancia de la "herencia" que de la posición en el estadio de 4 células
FORMACIÓN DE LA CAVIDAD DEL BLASTOCISTO
1. A. Cavitación y patrón de divisiones celulares
  1. Divisiones 4ª y 5ª: aparecen distintas poblaciones en la ICM
    1. Las c. generadas por divisiones de células internas
    2. Las c. generadas de novo de células externas, unidas con más fuerza a las c. hermanas externas por las conexiones residuales
  2. Las asociaciones entre células externas e internas varían en fuerza
    1. Permite formación de la cavidad donde sean más débiles: menor resistencia a la acumulación de líquido
  3. Mayor tendencia a formarse adyacente a regiones con c. externas que hayan sufrido divisiones simétricas: que no estén unidas a c. internas
  4. Patrón de divisiones simétricas/asimétricas desde estadio de 8 c. influye el posicionamiento de la cavidad
2. B. Cavitación en respuesta a la forma del espacio
  1. Se produce por la diferencia de presiones en el embrión impuesta por la asimetría de la zona pelúcida
  2. EXPERIMENTO: estrujaron embriones y vieron que la cavidad se forzaba en un extremo del eje largo. Explica la acumulación de fluido
    1. Crítica: no explica la acumulación en embriones normales, ni se concilia con la demostración de que la cavidad se forma junto a células que provienen de divisiones simétricas. Además no se puede seguir la línea celular (error en el estudio)
3. "Hipótesis mediada por escisión" para explicar que el patrón de divisiones preimplantacionales afecta al destino celular es la teoría más acertada
4. Polaridad celular y destino de la célula
  1. La simetría / asimetría de la división y por tanto la contribución de las células a ICM o trofoblasto está controlada por proteínas PAR3, aPKC y JAM1, distribuidas asimétricamente en el estadio de 8 células
  2. La orientación de la división celular se relaciona con el nivel de polarización
    1. Máxima polarización = divisiones simétricas = células externas
    2. Moderada polarización = divisiones asimétricas = c. externas e internas
    3. Mínima polarización = no permite externalización, quedan internas
  3. Los factores que tengan distinta distribución son potenciales reguladores, NO determinantes. El destino de la c. es flexible y el proceso, regulativo
5. 2 teorías
CONCLUSIÓN:
1. La estructuración del embrión es un proceso emergente fruto del acúmulo de asimetrías sucesivas tras la fertilización
2. El destino celular no está decidido por determinantes, sino que se decide progresivamente según las divisiones que ha sufrido cada célula: desarrollo regulativo
3. Nueva vía de investigación: identificar las pistas que llevan a las diferencias moleculares entre células. Patrones de expresión génica, y las diferencias en su dinámica espacial, cómo se comunican las células entre sí, cómo se regula un embrión que ha sido alterado...

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