La raya primitiva es una estructura que se forma en el embrión temprano en los amniotas . [1] En los anfibios , la estructura equivalente es el blastoporo . [2] Durante el desarrollo embrionario temprano , el disco embrionario adquiere forma ovalada y luego forma de pera con el extremo ancho hacia la parte anterior y la región más estrecha proyectada hacia la parte posterior. La raya primitiva forma una estructura de línea media longitudinal en la región posterior (caudal) más estrecha del embrión en desarrollo en su lado dorsal. [3] En la primera formación, la raya primitiva se extiende por la mitad de la longitud del embrión. En el embrión humano , esto aparece en la etapa 6 , aproximadamente a los 17 días. [4]
La raya primitiva establece simetría bilateral , determina el sitio de gastrulación e inicia la formación de la capa germinal . Para formar la línea primitiva, las células madre mesenquimales se disponen a lo largo de la posible línea media, estableciendo el segundo eje embrionario y el sitio donde las células ingresarán y migrarán durante el proceso de gastrulación y formación de la capa germinal. [5]
La raya primitiva se extiende a través de esta línea media y crea los ejes corporales izquierdo-derecho y craneo-caudal. [6] [7] La gastrulación implica la entrada de progenitores del mesodermo y su migración a su posición final, [6] [8] donde se diferenciarán en la capa germinal del mesodermo [5] que, junto con las capas germinales del endodermo y ectodermo, dan lugar a todos los tejidos del organismo adulto.
El epiblasto , una única capa epitelial del disco embrionario bilaminar , es la fuente de todo el material embrionario en los amniotas , y algunas de sus células darán lugar a la línea primitiva. [5] [8] En los anfibios , la estructura equivalente es el blastoporo . [2] La raya primitiva forma una estructura de línea media longitudinal en la región caudal (posterior) más estrecha del embrión en desarrollo en su lado dorsal. [3] En la primera formación, la raya primitiva se extiende por la mitad de la longitud del embrión. En el embrión humano, esto aparece en la etapa 6 de Carnegie , aproximadamente 17 días. [4]
Hacia el extremo craneal (anterior) del disco, la raya primitiva se expande hacia un área conocida como nódulo primitivo que es el organizador de la gastrulación . [9] En las aves, incluido el polluelo, este nodo organizador se llama nodo de Hensen . En los anfibios , donde fue identificado por primera vez, se le conoce como organizador Spemann-Mangold .
En el medio del nodo hay una depresión circular denominada pozo primitivo . La fosa primitiva se extiende hacia el extremo caudal en una depresión estrecha en la raya primitiva llamada surco primitivo [9] ( latín : sulcus primitivus ). El surco se crea mediante el plegamiento de las células epiblásticas . [10] [11]
Después de su aparición y formación del nódulo, hoyo y surco, la raya comienza a retroceder caudalmente. Alrededor del día 20 en el embrión humano, las partes restantes de la raya se agrandan para producir una masa de células caudales en la línea media denominada yema de la cola o eminencia caudal . [9] También en ese momento, la notocorda se desarrolla cranealmente a partir del nodo primitivo. Para el día 22, la línea primitiva ha retrocedido a entre el 10 y el 20% de la longitud del embrión, y para el día 26, aparentemente ha desaparecido. [9]
El embrión de pollo como organismo modelo ha proporcionado mucha información sobre la formación de la línea primitiva. En la blástula del pollo , su formación implica el movimiento coordinado y la reorganización de las células en el epiblasto. [12] Dos flujos de células que giran en sentido contrario se encuentran en el extremo posterior, donde se forma la raya. [12] Hay poco movimiento en el centro de estos flujos, mientras que el mayor movimiento se observa en la periferia de los vórtices. [7] Los movimientos de vórtice comparados con el movimiento de polonesa son clave para la formación de la racha primitiva. [13] Las células que se superponen a la hoz de Koller en el extremo posterior del embrión de pollo se mueven hacia la línea media, se encuentran y cambian de dirección hacia el centro del epiblasto. Las células de la zona marginal posterior lateral reemplazan a las células que abandonaron la hoz de Koller al reunirse en el centro de esta región, cambiar de dirección y extenderse anteriormente. [8] [14] A medida que estas células se mueven y se concentran en el extremo posterior del embrión, la raya sufre una transición de lámina epitelial de una a varias capas que la convierte en una estructura macroscópicamente visible. [8] Se han propuesto varios mecanismos, incluida la proliferación activa, la división celular orientada , la intercalación célula-célula y el movimiento celular quimiotáctico , para explicar la naturaleza de los movimientos celulares necesarios para formar la línea primitiva. [15] [8]
La zona marginal de un embrión de pollo contiene células que contribuirán a la racha. [8] Esta región tiene un gradiente anteroposterior definido en su capacidad para inducir la raya primitiva, siendo el extremo posterior el que tiene el mayor potencial. [16] Todas las células del epiblasto pueden responder a señales de la zona marginal, [5] pero una vez que una región determinada es inducida por estas señales y sufre la formación de rayas, las células restantes del epiblasto ya no responden a estas señales inductivas y evitar la formación de otra racha. [dieciséis]
Debajo del epiblasto se encuentra el hipoblasto , donde se origina el tejido extraembrionario. [8] En el polluelo, la ausencia del hipoblasto da como resultado múltiples rayas, [17] lo que sugiere que su presencia es importante para regular la formación de una única raya primitiva. En ratones y otros mamíferos, esta estructura se conoce como endodermo visceral anterior (AVE). [17] El AVE migra desde el endodermo visceral (hipoblasto). [18] El hipoblasto también juega un papel importante en la regulación de la formación de rayas. La eliminación del hipoblasto en el polluelo da como resultado rayas ectópicas con un patrón correcto , lo que sugiere que el hipoblasto sirve para inhibir la formación de la raya primitiva. [19]
La formación de la raya primitiva en el polluelo está altamente regulada por una compleja red de vías de señalización . Para este proceso se requiere la activación de varios factores secretados (Vg1, Nodal , Wnt8C , FGF8 y Chordin ) y factores de transcripción ( Brachyury y Goosecoid ) adyacentes al sitio de formación de la raya. [20] [21] [22] [23] [19]
De manera similar, la expresión errónea de Vg1 (un miembro de la familia beta del factor de crecimiento transformante (TGF-β)) y los injertos de la zona marginal posterior [16] en polluelos también pueden inducir estrías ectópicas, pero solo dentro de la zona marginal del embrión, [22] lo que indica una característica específica de esta región es su capacidad para inducir la formación de rayas. Varias líneas de evidencia apuntan a la expresión Wnt como determinante de esta capacidad. La eliminación de Wnt3 en embriones de ratón da como resultado la ausencia de formación de rayas, de manera similar al fenotipo de los embriones mutantes de B-catenina . [24] Además, la mutación del regulador negativo intracelular de la señalización Wnt, Axin , [25] y la expresión errónea del cWnt8C de pollo [26] producen múltiples rayas en embriones de ratón. La localización de Wnt y los componentes de su vía, Lef1 y B-catenina, respalda aún más el papel inductor de rayas en la zona marginal. [22] Además, se expresa como un gradiente que disminuye de posterior a anterior, [22] [23] correspondiente a la capacidad de inducción de rayas de la zona marginal. La expresión errónea de Vg1 o Wnt1 por sí solas no logró inducir una raya ectópica en el pollito, pero en conjunto su expresión errónea resultó en la formación de una raya ectópica, lo que confirma que la capacidad de inducción de rayas de la zona marginal posterior podría atribuirse a la señalización de Wnt [22] y que Vg1 y Wnt debe cooperar para inducir este proceso. La expresión errónea de Vg1 junto con antagonistas de Wnt, Crescent o Dkk-1 , previene la formación de vetas ectópicas, [22] lo que demuestra la importancia de la actividad de Wnt en la formación de vetas ectópicas inducidas por Vg1 y, por tanto, su implicación en la formación de vetas primitivas normales.
Nodal , un conocido inductor mesodérmico de la familia beta del factor de crecimiento transformante (familia TGFB), [19] ha sido implicado en la formación de rayas. Los embriones de ratón mutantes para Nodal no logran gastrularse y carecen de la mayor parte del mesodermo, [27] pero más que desempeñar un papel en la inducción del mesodermo, Nodal regula la inducción y/o el mantenimiento de la línea primitiva. [27] En presencia de hipoblasto, Nodal es incapaz de inducir rayas ectópicas en el embrión de pollo, mientras que su eliminación induce la expresión de Nodal, Chordin y Brachyury, [19] lo que sugiere que el hipoblasto debe tener un cierto efecto inhibidor sobre la señalización de Nodal. . De hecho, el antagonista multifuncional de la señalización Nodal, Wnt y BMP, Cerberus (producido en el hipoblasto) y Cerberus-Short (que inhibe sólo a Nodal), a través de su efecto sobre la señalización Nodal, inhibe la formación de rayas. [19] Finalmente, el hipoblasto es desplazado anteriormente por el endoblasto en movimiento, lo que permite la formación de rayas en el extremo posterior. En el extremo anterior, la presencia del hipoblasto y los antagonistas que secreta, como Cerberus, inhiben la expresión de Nodal y, por tanto, restringen la formación de rayas únicamente al extremo posterior. [19] De manera similar al hipoblasto en los pollos, el AVE en el ratón secreta dos antagonistas de la señalización nodal, Cerberus-like, Cerl y Lefty1 . [19] [28] En ratón, Cer-/-; Los mutantes dobles Lefty1-/- desarrollan múltiples rayas [17] como lo indica la expresión ectópica de Brachyury y pueden rescatarse parcialmente mediante la eliminación de una copia del gen Nodal. [17] En el ratón, el AVE restringe la formación de rayas a través de las funciones redundantes de Cer1 y Lefty1, que regulan negativamente la señalización nodal. [17] El papel del AVE del ratón para asegurar la formación de una única raya primitiva se conserva evolutivamente en el hipoblasto del polluelo. [17] [19]
Otra vía importante en la modulación de la formación de la raya primitiva es el FGF , que se cree que trabaja junto con Nodal para regular este proceso. [29] La inhibición de la señalización de FGF mediante la expresión de un receptor negativo dominante, utilizando un inhibidor del receptor de FGF (SU5402) o el agotamiento de los ligandos de FGF, inhibe la formación de mesodermo [7] y esto, a su vez, inhibe la formación de rayas. [8] Además, la formación de rayas ectópicas inducida por Vg1 requirió señalización de FGF. [29]
Finalmente, la señalización de BMP también es importante para regular el proceso de formación de rayas en el embrión de pollo. El sitio de formación de la raya se caracteriza por señales bajas de BMP, mientras que el resto del epiblasto muestra altos niveles de activación de BMP. [30] Además, la expresión errónea de BMP4 o BMP7 previene la formación de rayas, mientras que el inhibidor de BMP Chordin induce la formación de rayas ectópicas en el polluelo, [31] lo que sugiere que es probable que la formación de rayas requiera la inhibición de BMP.
La racha primitiva es un concepto importante en bioética , donde algunos expertos han argumentado que la experimentación con embriones humanos está permitida, pero sólo antes de que se desarrolle la racha primitiva, generalmente alrededor del decimocuarto día de existencia. Estos bioéticos interpretan que el desarrollo de la línea primitiva significa la creación de un ser humano único. [32] En algunos países, es ilegal desarrollar un embrión humano durante más de 14 días fuera del cuerpo de una mujer. [33]
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