Gastrulação e Neurulação

Revisão do Desenvolvimento Inicial

Mórula, blastocisto e disco bilaminar

• Zigoto: célula diploide resultante da fusão de 2 gametas haploides
• Blastómeros: células individuais nos estágios de 2, 4 e 8 células
• Mórula: “bola de células” que se inicia no estágio de 16 células
• Blastocisto:
  • Amórula desenvolve uma cavidade chamada blastocelo.
  • “Sinais posicionais” (ou seja, sinais libertados por diferentes células com base na sua posição no blastocisto) estimulam as células a diferenciarem-se em:
    • Massa celular externa: camada celular externa
    • Massa celular interna: aglomerado de células mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome internas, ao lado do blastocelo
• Zona pelúcida:
  • Camada de matriz extracelular que envolve o embrião durante o estágio de blastocisto
  • Impede que o embrião se implante nas trompas de Falópio (onde normalmente ocorre a fertilização)
• Massa celular externa → trofoblasto (citotrofoblasto e sinciciotrofoblasto) → placenta Placenta A highly vascularized mammalian fetal-maternal organ and major site of transport of oxygen, nutrients, and fetal waste products. It includes a fetal portion (chorionic villi) derived from trophoblasts and a maternal portion (decidua) derived from the uterine endometrium. The placenta produces an array of steroid, protein and peptide hormones (placental hormones). Placenta, Umbilical Cord, and Amniotic Cavity e membranas
• Massa celular interna → embrioblasto → disco bilaminar:
  • Epiblasto: camada dorsal
  • Hipoblasto: camada ventral
• Saco amniótico: cavidade de fluido que se desenvolve “acima” do epiblasto (entre o epiblasto e o citotrofoblasto)
• Saco vitelino primário: cavidade que se forma “abaixo” do hipoblasto (entre o hipoblasto e o citotrofoblasto)

Implantação

• Ocorre por volta dos dias 7-9 após a fertilização
• Citotrofoblasto: camada externa de células do blastocisto
• Sinciciotrofoblasto:
  • Células trofoblásticas, em contacto com a parede uterina, que perderam as suas membranas externas → “núcleos” que simplesmente flutuam no citoplasma
  • À medida que as membranas celulares se rompem, as enzimas hidrolíticas são libertadas, permitindo que o embrião “crie o seu caminho” em direção ao interior da parede uterina.
• Uma camada de endométrio (decídua funcional) cobre o blastocisto invasor = implantação

Gastrulação

Visão geral da gastrulação

• A gastrulação é o processo pelo qual o disco bilaminar se desenvolve no disco trilaminar.
• Estabelece todas as 3 camadas germinativas primárias:
  • Ectoderme (dorsal)
  • Mesoderme (meio)
  • Endoderme (ventral)
• Ocorre durante a 3ª semana (truque de memorização: 3ª semana = 3 camadas)
• O processo começa com a formação da linha primitiva na superfície do epiblasto.

Linha primitiva e sulco primitivo

• Linha primitiva: área na linha média da camada do epiblasto que começa a espessar:
  • Forma-se por volta do dia 16 de desenvolvimento
  • Começa na extremidade caudal → estende-se até metade do embrião em direção à extremidade cranial
  • Estabelece o eixo principal do corpo:
    • Extremidades cranial e caudal
    • Esquerda e direita
  • Nó primitivo: área mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome proeminente na extremidade cranial da linha primitiva
• Sulco primitivo: aparece como uma pequena depressão na linha primitiva
• Fossa primitiva: depressão dentro do nó primitivo que se tornará a notocorda
• Fator de crescimento de fibroblastos 8 (FGF8):
  • Secretado pelas células da linha/sulco primitivo
  • Inibe a produção de moléculas de adesão que mantêm as células do epiblasto juntas
  • Sem proteínas de adesão → as células do epiblasto podem migrar
• Placa precordal: área compacta na extremidade cranial do embrião

Migração de epiblastos

• As células do epiblasto migram em direção à linha primitiva → descendo o sulco primitivo
• Estas células alongam-se inferiormente, criando espaço entre o epiblasto e o hipoblasto.
• Estas células desprendem-se do epiblasto e deslizam por baixo do mesmo (invaginação)
• As células epiblásticas destacadas substituem as células hipoblásticas → tornam-se a endoderme
• As células do epiblasto continuam a migrar → desprendem-se → invaginam → preenchem o espaço entre o epiblasto e a endoderme → tornam-se a mesoderme
• As células que permanecem na camada do epiblasto → tornam-se a ectoderme
• A migração está concluída no início da 4ª semana

O disco trilaminar

• Ectoderme: células que permanecem na camada do epiblasto (contínua com o âmnios)
• Mesoderme: células que invaginaram abaixo do epiblasto (camada média)
  • Mesoderme paraxial
  • Mesoderme intermediária
  • Mesoderme da placa lateral (LPM, pela sigla em inglês):
    • Camada somática
    • Camada esplâncnica
  • Mesoderme extraembrionária:
    • Circunda a cavidade amniótica → contínua com a LPM somática
    • Envolve o saco vitelino → contínuo com a LPM esplâncnica
• Endoderme: células que invaginaram abaixo do epiblasto e substituíram o hipoblasto:
  • Endoderme embrionária (geralmente denominada apenas de endoderme) → dá origem ao tubo intestinal primitivo
  • Endoderme extraembrionária → reveste o saco vitelínico secundário
• Saco vitelino secundário: cavidade entre a endoderme embrionária e a extraembrionária

Formação da cavidade coriónica

• Cavidade coriónica:
  • Desenvolve-se dentro da mesoderme extraembrionária
  • Circunda o saco vitelino de 1º grau, o embrioblasto e a cavidade amniótica
• Haste do corpo: ancora o embrião na parede uterina → torna-se o cordão umbilical

Formação da notocorda

• Notocorda: estrutura semelhante a uma corda que corre ao longo do embrião
• Aparece na 3ª semana de desenvolvimento, durante a gastrulação
• Processo de formação da notocorda:
  • Células ectodérmicas invaginam na fosseta primitiva → células mesodérmicas
  • As células mesodérmicas movem-se cranialmente na linha média até atingirem a placa precordal
  • As células mesodérmicas criam uma estrutura semelhante a um tubo
• Função: induz a ectoderme sobrejacente a diferenciar-se na placa neural (início da neurulação)
• Persiste no período pós-natal como o núcleo polposo (porção central gelatinosa mole Mole Nevi (singular nevus), also known as “moles,” are benign neoplasms of the skin. Nevus is a non-specific medical term because it encompasses both congenital and acquired lesions, hyper- and hypopigmented lesions, and raised or flat lesions. Nevus/Nevi do disco intervertebral)

Neurulação

A neurulação é o processo pelo qual a ectoderme do embrião trilaminar se desenvolve no tubo neural. A partir da 3ª semana, um grupo de células ectodérmicas progride através das seguintes estruturas:

• Notocorda: induz a diferenciação das células ectodérmicas acima dela dando origem à placa neural
• Placa neural: espessamento da ectoderme ao longo da linha média
• Sulco neural: forma-se uma depressão no centro da placa neural
• Pregas neurais:
  • Consistem em células que formam as paredes laterais em redor do sulco neural e que se elevam ligeiramente acima do resto da ectoderme
  • As células “superiores” nas pregas neurais diferenciam-se em células da crista neural, que formam várias estruturas nervosas periféricas diferentes.
• Tubo neural:
  • As pregas neurais movem-se superiormente e encontram-se na linha média, formando um tubo
  • Este tubo é puxado para baixo da camada externa da ectoderme → passa a ser denominado tubo neural
  • As células da crista neural separam-se e localizam-se entre o tubo neural e a ectoderme.
  • Porção craniana do tubo neural: aumenta para se tornar o cérebro
  • Porção caudal do tubo neural: permanece tubular, torna-se a medula espinhal

O desenvolvimento requer folato; défice de folato → defeitos do tubo neural

Derivados do Embrião Trilaminar

Derivados da ectoderme

• Ectoderme de superfície (camada externa da ectoderme remanescente após a neurulação):
  • Pele, cabelo e unhas
  • Adeno-hipófise (hipófise anterior)
  • Cristalino do olho
  • Revestimentos epiteliais:
    • Cavidade oral
    • Canal anal abaixo da linha pectínea
    • Conduto auditivo externo
• Glândulas:
  • • Salivar
    • Sudoríparas
    • Mamários
• Tubo neural (CNS, pela sigla em inglês):
  • Cérebro
  • Medula espinhal
  • Retina Retina The ten-layered nervous tissue membrane of the eye. It is continuous with the optic nerve and receives images of external objects and transmits visual impulses to the brain. Its outer surface is in contact with the choroid and the inner surface with the vitreous body. The outermost layer is pigmented, whereas the inner nine layers are transparent. Eye: Anatomy
• Células da crista neural (PNS, pela sigla em inglês):
  • Sistema nervoso autónomo
  • Sistema nervoso entérico (no trato GI)
  • Nervos cranianos
  • Células de Schwann
  • Medula da suprarrenal
  • Melanócitos
  • Septo aorticopulmonar

Derivados da mesoderme

• Músculo (todos os 3 tipos):
  • Todos os músculos esqueléticos
  • Cardíaco: coração
  • Todo o músculo liso (e.g., da parede intestinal, paredes brônquicas, útero, paredes dos vasos)
• Osso, cartilagem e tecido conjuntivo
• Vasos sanguíneos e linfáticos
• Sangue
• Peritoneu, mesentério e ligamentos na cavidade abdominal
• Órgãos:
  • Rins e ureteres
  • Córtex adrenal
  • Baço
  • Gónadas (testículos e ovários)
  • Parte superior da vagina Vagina The vagina is the female genital canal, extending from the vulva externally to the cervix uteri internally. The structures have sexual, reproductive, and urinary functions and a rich blood supply, mainly arising from the internal iliac artery. Vagina, Vulva, and Pelvic Floor: Anatomy

Derivados da endoderme

• Revestimento endotelial da árvore respiratória
• Revestimento endotelial e glândulas mucosas de todo o trato GI até a linha pectínea no canal anal (truque para memorização: a endoderme é a camada entérica)
• Fígado
• Vesícula biliar e árvore biliar
• Pâncreas
• Bexiga e uretra
• Parte inferior da vagina Vagina The vagina is the female genital canal, extending from the vulva externally to the cervix uteri internally. The structures have sexual, reproductive, and urinary functions and a rich blood supply, mainly arising from the internal iliac artery. Vagina, Vulva, and Pelvic Floor: Anatomy
• Timo

Relevância Clínica

Gastrulação anormal

Aborto espontâneo (aborto): anomalias da gastrulação geralmente resultam em múltiplas anomalias congénitas. Estes embriões são tipicamente incompatíveis com a vida, e o resultado é uma perda espontânea da gravidez, geralmente no 1º trimestre.

Defeitos do tubo neural

Defeitos do tubo neural (DTNs, pela sigla em inglês): causados pela falência do tubo neural em encerrar adequadamente durante o desenvolvimento embriológico, potencialmente resultando em protrusão do tecido neuronal. Os defeitos do tubo neural podem envolver a medula espinhal e/ou o crânio e podem ser abertos (envolvendo as meninges Meninges The brain and the spinal cord are enveloped by 3 overlapping layers of connective tissue called the meninges. The layers are, from the most external layer to the most internal layer, the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Between these layers are 3 potential spaces called the epidural, subdural, and subarachnoid spaces. Meninges: Anatomy e/ou tecido neural) ou fechados (envolvendo a coluna vertebral óssea). É comum o diagnóstico de forma pré-natal por ultrassonografia associada à medição dos níveis de α-fetoproteína materna. O tratamento dos DTNs abertos é principalmente cirúrgico.

• NTDs NTDs Neural tube defects (NTDs) are the 2nd-most common type of congenital birth defects. Neural tube defects can range from asymptomatic (closed ntd) to very severe malformations of the spine or brain (open ntd). Neural tube defects are caused by the failure of the neural tube to close properly during the 3rd and 4th week of embryological development. Neural Tube Defects abertos da medula espinhal:
  • Meningocelo: apenas as meninges Meninges The brain and the spinal cord are enveloped by 3 overlapping layers of connective tissue called the meninges. The layers are, from the most external layer to the most internal layer, the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Between these layers are 3 potential spaces called the epidural, subdural, and subarachnoid spaces. Meninges: Anatomy se projetam
  • Meningomielocelo: tanto as meninges Meninges The brain and the spinal cord are enveloped by 3 overlapping layers of connective tissue called the meninges. The layers are, from the most external layer to the most internal layer, the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Between these layers are 3 potential spaces called the epidural, subdural, and subarachnoid spaces. Meninges: Anatomy como a medula espinhal se projetam (DTN mais MAIS Androgen Insensitivity Syndrome comum)
• NTDs NTDs Neural tube defects (NTDs) are the 2nd-most common type of congenital birth defects. Neural tube defects can range from asymptomatic (closed ntd) to very severe malformations of the spine or brain (open ntd). Neural tube defects are caused by the failure of the neural tube to close properly during the 3rd and 4th week of embryological development. Neural Tube Defects abertos do crânio:
  • Meningocelo craniano: apenas as meninges Meninges The brain and the spinal cord are enveloped by 3 overlapping layers of connective tissue called the meninges. The layers are, from the most external layer to the most internal layer, the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Between these layers are 3 potential spaces called the epidural, subdural, and subarachnoid spaces. Meninges: Anatomy se projetam
  • Encefalocelo craniano: tanto as meninges Meninges The brain and the spinal cord are enveloped by 3 overlapping layers of connective tissue called the meninges. The layers are, from the most external layer to the most internal layer, the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Between these layers are 3 potential spaces called the epidural, subdural, and subarachnoid spaces. Meninges: Anatomy como o tronco cerebral/cerebelo/córtex cerebral se projetam
  • Anencefalia: falência completa no encerramento do tubo neural cefálico, resultando num cérebro fetal totalmente exposto (não compatível com a vida)
• NTDs NTDs Neural tube defects (NTDs) are the 2nd-most common type of congenital birth defects. Neural tube defects can range from asymptomatic (closed ntd) to very severe malformations of the spine or brain (open ntd). Neural tube defects are caused by the failure of the neural tube to close properly during the 3rd and 4th week of embryological development. Neural Tube Defects fechados: defeito nos corpos vertebrais, na linha média, sem protrusão das meninges Meninges The brain and the spinal cord are enveloped by 3 overlapping layers of connective tissue called the meninges. The layers are, from the most external layer to the most internal layer, the dura mater, arachnoid mater, and pia mater. Between these layers are 3 potential spaces called the epidural, subdural, and subarachnoid spaces. Meninges: Anatomy ou tecido neural:
  • Espinha bífida oculta: sem massa subcutânea
  • Lipomeningocelo ou lipomielomeningocelo: com massa subcutânea