El blastocisto es una estructura que se forma en el desarrollo embrionario temprano de los mamíferos . Posee una masa celular interna (MCI) también conocida como embrioblasto que posteriormente forma el embrión , y una capa externa de células trofoblásticas llamada trofectodermo . [1] [2] Esta capa rodea la masa celular interna y una cavidad o lumen lleno de líquido conocido como blastocele . [3] En el blastocisto tardío, el trofectodermo se conoce como trofoblasto . [2] El trofoblasto da lugar al corion y al amnios , las dos membranas fetales que rodean al embrión. La placenta deriva del corion embrionario (la porción del corion que desarrolla vellosidades ) y del tejido uterino subyacente de la madre. [4] [5] La estructura correspondiente en animales no mamíferos es una bola indiferenciada de células llamada blástula .
En los seres humanos, la formación del blastocisto comienza aproximadamente cinco días después de la fertilización cuando se abre una cavidad llena de líquido en la mórula , la etapa embrionaria temprana de una bola de 16 células . El blastocisto tiene un diámetro de aproximadamente 0,1 a 0,2 mm y comprende de 100 a 200 células después de 7 a 8 rondas de división (división celular sin crecimiento celular). Aproximadamente siete días después de la fertilización, [6] el blastocisto sufre la implantación , incrustándose en el endometrio de la pared uterina donde experimentará más procesos de desarrollo, incluida la gastrulación . La incrustación del blastocisto en el endometrio requiere que eclosione de la zona pelúcida , la cubierta del huevo que evita la adherencia a la trompa de Falopio mientras el preembrión se dirige al útero.
El uso de blastocistos en la fertilización in vitro (FIV) implica el cultivo de un óvulo fertilizado durante cinco días antes de transferirlo al útero. Puede ser un método de tratamiento de fertilidad más viable que la FIV tradicional. La masa celular interna de los blastocistos es la fuente de células madre embrionarias , que son ampliamente aplicables en terapias con células madre, incluida la reparación, el reemplazo y la regeneración celular. La eclosión asistida de la zona también se puede utilizar en la FIV y otros tratamientos de fertilidad.
El nombre "blastocisto" surge del griego βλαστός blastós ("un brote") y κύστις kýstis ("vejiga, cápsula").
La etapa de blastocisto ocurre entre 5 y 9 días después de la concepción. Durante el desarrollo embrionario , después de la fertilización (aproximadamente 5-6 días en el ser humano), las células de la mórula comienzan a experimentar una diferenciación celular , y la mórula se transforma en blastocisto al bombear líquido para desarrollar un lumen . En el útero, la zona pelúcida que rodea al blastocisto se descompone, lo que le permite implantarse en la pared uterina. La implantación marca el final de la etapa germinal de la embriogénesis y el comienzo de la gestación . [ cita médica requerida ]
El cigoto sufre varias rondas de mitosis . Después de la tercera división de escisión , el embrión comienza el proceso de compactación, que, en humanos, solo se completa cuando el embrión consta de 8-16 células, [7] [8] entonces se conoce como mórula . La compactación resulta del aumento de la contractilidad de la corteza de actomiosina , que une las células en una configuración más apretada. [9] [10] El aumento de la contractilidad durante la compactación se observa tanto en embriones de ratón como humanos, [11] [12] pero es más fuerte en humanos, lo que podría contribuir a su fragmentación . [13] Hasta esta etapa de desarrollo, las células ( blastómeros ) no estaban especificadas en ningún linaje celular en particular pero, al llegar a la etapa de 16 células, las células en la superficie del embrión comienzan a diferenciarse en trofectodermo mientras que las células con posición interna inician su diferenciación en destino de masa celular interna . [14] La mórula se desarrolla luego por cavitación para convertirse en el blastocisto o, en muchos otros animales, en la blástula. La diferenciación celular luego compromete aún más las células de la mórula en dos tipos: células del trofectodermo que rodean el lumen y la masa celular interna (el embrioblasto). La masa celular interna es el origen de las células madre embrionarias . [15] El concepto se conoce entonces como blastocisto. [16]
Antes de que se produzca la diferenciación celular, hay dos factores de transcripción , Oct-4 y nanog , que se expresan uniformemente en todas las células, pero ambos factores de transcripción se desactivan en el trofoblasto una vez que se ha formado. [17] Las células externas del trofectodermo bombean iones de sodio al blastocisto, lo que hace que entre agua por ósmosis . La acumulación de agua entre los contactos célula-célula los abre mediante fractura hidráulica . [18] Luego, el líquido se acumula en un solo lumen en un proceso similar a la maduración de Ostwald para formar el blastocele , que determina el primer eje de simetría del embrión de mamífero. [19] El lado del blastocisto donde se forma la masa celular interna se llama polo embrionario, y el lado opuesto es el polo abembrionario. El blastocele , el trofectodermo y la masa celular interna son características del blastocisto. [20]
La implantación es fundamental para la supervivencia y el desarrollo del embrión humano en sus primeras etapas. Establece una conexión entre la madre y el embrión en sus primeras etapas que continuará durante el resto del embarazo. La implantación es posible gracias a cambios estructurales tanto en el blastocisto como en la pared endometrial. [21] La zona pelúcida que rodea al blastocisto se rompe, lo que se conoce como eclosión . Esto elimina la restricción del tamaño físico de la masa embrionaria y expone las células externas del blastocisto al interior del útero. Además, los cambios hormonales en la madre, específicamente un pico en la hormona luteinizante (LH), preparan el endometrio para recibir y envolver al blastocisto. El sistema inmunológico también se modula para permitir la invasión de células embrionarias extrañas. Una vez unidas a la matriz extracelular del endometrio, las células del trofoblasto secretan enzimas y otros factores para incrustar el blastocisto en la pared uterina. Las enzimas liberadas degradan el revestimiento endometrial, mientras que los factores de crecimiento autocrinos como la gonadotropina coriónica humana (hCG) y el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF) permiten que el blastocisto invada aún más el endometrio. [22]
La implantación en la pared uterina permite el siguiente paso en la embriogénesis, la gastrulación , que incluye la formación de la placenta a partir de células trofoblásticas y la diferenciación de la masa celular interna en el saco amniótico y el epiblasto .
Hay dos tipos de células blastómeras: [23]
La cavidad del líquido del blastocele contiene aminoácidos , factores de crecimiento y otras moléculas necesarias para la diferenciación celular . [27]
Existen múltiples procesos que controlan la especificación del linaje celular en el blastocisto para producir el trofoblasto, el epiblasto y el endodermo primitivo. Estos procesos incluyen la expresión génica, la señalización celular, el contacto entre células y las relaciones posicionales, y la epigenética .
Una vez que la masa celular interna se ha establecido dentro del blastocisto, se prepara para una mayor especificación en el epiblasto y el endodermo primitivo. Este proceso de especificación conocido como determinación del destino celular se lleva a cabo en parte por la señalización del factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) que genera una vía de MAP quinasa para alterar los genomas celulares. [28] La segregación adicional de blastómeros en el trofectodermo y la masa celular interna está regulada por la proteína homeodominio , Cdx2 . Este factor de transcripción reprime la expresión de los factores de transcripción Oct4 y Nanog en el trofoblasto . [29] Estas alteraciones genómicas permiten la especificación progresiva de los linajes del epiblasto y del endodermo primitivo al final de la fase de desarrollo del blastocisto que precede a la gastrulación. Gran parte de la investigación realizada en estas primeras etapas embrionarias se realiza en embriones de ratón y los factores específicos pueden diferir entre mamíferos.
Durante la implantación, el trofoblasto da lugar a membranas extraembrionarias y tipos de células que eventualmente formarán la mayor parte de la placenta fetal, el órgano especializado a través del cual el embrión obtiene la nutrición materna necesaria para el crecimiento exponencial posterior. [30] La especificación del trofoblasto está controlada por la combinación de señales morfológicas que surgen de la polaridad celular con la actividad diferencial de las vías de señalización como Hippo y Notch, y la restricción a las células externas de especificadores de linaje como CDX2. [31]
En el ratón, las células germinales primordiales se especifican a partir de células del epiblasto , un proceso que va acompañado de una reprogramación epigenética extensa de todo el genoma . [32] La reprogramación implica la desmetilación global del ADN y la reorganización de la cromatina , lo que da como resultado la totipotencia celular . [32] El proceso de desmetilación de todo el genoma involucra la vía de reparación por escisión de bases de ADN . [33]
Los trofoblastos expresan integrinas en sus superficies celulares, lo que permite la adhesión a la matriz extracelular de la pared uterina. Esta interacción permite la implantación y desencadena una mayor especificación en los tres tipos celulares diferentes, preparando al blastocisto para la gastrulación. [34]
El nivel de gonadotropina coriónica humana (hCG) secretada por el blastocisto durante la implantación es el factor que se mide en una prueba de embarazo . La hCG se puede medir tanto en sangre como en orina para determinar si una mujer está embarazada. En un embarazo múltiple se secreta más hCG. Los análisis de sangre de hCG también se pueden utilizar para detectar embarazos anormales.
La fertilización in vitro (FIV) es una alternativa a la fertilización in vivo tradicional que consiste en fecundar un óvulo con un espermatozoide e implantar el embrión en el útero de una mujer. Durante muchos años, el embrión se insertaba en el útero dos o tres días después de la fertilización. Sin embargo, en esta etapa del desarrollo es muy difícil predecir qué embriones se desarrollarán mejor, y normalmente se implantaban varios embriones. La implantación de varios embriones aumentaba la probabilidad de que se desarrollara un feto, pero también conducía al desarrollo de fetos múltiples. Este era un problema importante y un inconveniente para el uso de embriones en la FIV.
El uso de blastocistos para la FIV humana ha demostrado ser un éxito. Un blastocisto se implanta cinco o seis días después de que los óvulos hayan sido fertilizados. [35] Después de cinco o seis días es mucho más fácil determinar qué embriones darán lugar a nacimientos vivos y sanos. Saber qué embriones tendrán éxito permite implantar un solo blastocisto, lo que reduce drásticamente el riesgo para la salud y los gastos de los nacimientos múltiples. Ahora que se han determinado los requisitos nutricionales para el desarrollo embrionario y del blastocisto, es mucho más fácil dar a los embriones los nutrientes correctos para mantenerlos en la fase de blastocisto.
La transferencia de embriones después de la fertilización in vitro es un procedimiento en el que se inserta un catéter en la vagina, guiado a través del cuello uterino mediante ecografía, hasta la cavidad uterina, donde se insertan los blastocistos en el útero.
Los blastocistos también ofrecen una ventaja, ya que se pueden utilizar para realizar pruebas genéticas a las células para detectar problemas genéticos. Hay suficientes células en un blastocisto como para que se puedan extraer algunas células del trofectodermo sin alterar el blastocisto en desarrollo. Estas células se pueden analizar para detectar aneuploidía cromosómica mediante el cribado genético preimplantacional (PGS), o condiciones específicas como la fibrosis quística , a menudo conocida como diagnóstico genético preimplantacional (PGD). [36]
En un procedimiento de transferencia de embriones , después de una ecografía inicial , se utiliza un espéculo para abrir las paredes de la vagina y, utilizando un catéter, se pasa un embrión a través del tubo para colocarlo en el útero .
Este artículo incorpora texto de dominio público de la 20.ª edición de Anatomía de Gray (1918).
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