Biología del Desarrollo Desarrollo: proceso lento de cambios por el cual se origina un organismo multicelular a partir de una sola celula (huevo, ovulo fecundado) o cigoto. Aves – Mamíferos Biol 3019 - JA Cardé, PhD Universidad de Puerto Rico - Aguadilla Enero - Mayo 2014

Objetivos Al terminar la conferencia los estudiantes estarán capacitados para: Describir eventos principales del desarrollo de aves y mamiferos Definir estructuras y genes principales que controlan desarrollo en aves y mamiferos

Introducción Huevo es grande, mucho vitelo: telolecito. Citoplasma localizado en una pequeña isla en el top de la masa vitelina Desarrollo se puede observar cortando una ventana en el cascaron Amniotes: saco de agua (reptiles, aves y mamiferos), membranas Amnios – permite flotar al embrion, evita la deshidratación Saco vitelino – nutrientes, angiotenesis sistema circulatorio Alantoides – almacena desechos Corion – vascularizacion para respiración externa Cascaron – reptiles y aves, desrrollo externo Estructuras organizadas: apendices organos etc Hueso cartilago, sangre, neuronas, etc

Fecundación interna, en el oviducto antes del huevo estar cubierto por albumina, y el cascarón Huevo telolecito; con pequeño disco de citoplasma (blastodisco) Segmentación:  discoidal meroblastics.  Divisiones celulares no penetran el vitelo, solo en el disco en el plo animal Blastodermo de una capa, mas divisiones forman blastodermo de 5-6 capas unidos por tight junctions

Blástula: el epiblasto se forma sobre la masa de vitelo como un disco de dos capas de celulas  50,000 células al ponerlo Células del epiblasto formar´n el mesodermo y ectodermo Células del hipoblasto formarán el endodermo. 

. Blastula:  el epiblasto se forma sobre la masa de vitelo como un disco de dos capas de células   Células del epiblasto formarán las tres capas germinales y las membranas embrionarias Células del hipoblasto formarán el saco vitelino. 

Ocurre en la línea primitiva Gastrulación:  Ocurre en la línea primitiva Células del epiblasto migran dentro del espacio entre capas de células a traves del nodo de Hensen En el extremo anterior del epiblasto, y de la linea primitiva que se extiene posterior desde el nodo La epidermis presuntiva rodea al mesodermo

Linea primitiva: en aves, reptiles y mamiferos equivale al labio del blastoporo Por donde ocurre gastrulación Las celulas convergen en ella y forma en zurco primitivo(blastoporo) Define los ejes principales Se extiende AntPost Células entran por su lado dorsal y migran a su lado ventral

Linea primitiva: separa lados derecho/izquierdo Su eje es equivalente al dorso ventral Nodo es anterior (notocordio) Células que entran dan lugar a corazon y riñones

Neurulación: En gastrula tardia Células anterior a Handens, se aplanan Se forma plato neural Bordes crecen y se funden en tubo neural. Organogenesis:  Organos internos y extremidades se forman  

Simetria Bilateral Ej: como el corazon gira a la derecha? Expresion temporera de moleculas a un lado del embrionL ActRII – activin receptor en el lado derecho luego de comenzar gastrula Shh-Sonic hedgehog y nodal expresados 1 hr luego de gastrula en el lado izquierdo del nodo Nodal 5 hrs luego de gastrula en el plato mesodermico izquierdo cSnR – snail related- expresado en el plato mesodermico derecho (suprimirlo, ubica al corazon al azar)

Mecanismos moleculares Formación de linea primitiva y migraciones Wnt: activado por FGF, Huevo rota por el oviducto, gravedad determina posición de la linea primitiva Eje izq dere determinado por la expresion de Nodal, Pitx2 Chordin, Noggin, Nodal FGF, Hox, Sonic hedgehog

Mamíferos Huevos mas pequeños Dificiles de manipular y observar Fecundacion interna Se pueden cultivar despues

Mamíferos Sistema modelo : Ratones Se ovula un ovocito rodeado por cumulus Se fecunda en la ampulla del oviducto 1ra división depende de lugar de entrada del espermatozoide 1ra división dependiente de miRNA34

Mamíferos Segmentación: holoblastica rotacional Lenta, mientras los cilios lo mueven Orientación única de blastomeros: 1ra división meridional 2da división unas meridionales y otras ecuatoriales Asincronía marcada entre blastomeros (números impares) Activación cigótica temprana Compactación marcada: E caderina Mórula: 16 células

Mamíferos Mórula: masa interna de células rodeada por capa externa de células Externas: trofoblasto o trofoectodermo corion y placenta ICM: masa interna de celulas embrión Cavitación por bombas de Na+/K+ y Na+/H+ (estimuladas por oviducto) Acumulación de Na+ y agua:Blastocele Blastodisco: ICM a un lado del anillo del trofoblasto Celulas de attach al utero? Etapa 2 celulas: totipotentes da lugar Trofoblasto y pre ICM Pluripotentes : ICM ICM estimula al trofoblasto a dividirse Ninguno aporta ceulas al otro

Mamíferos Segmentación: Zona pellucida: facilita unión entre espermatozoide ovocito Cigoto se expande dentro de ella luego de fecundado ZP evita que se adhiera al útero Proteasa tipo tripsina digiere un hueco en la ZP Utero (endometrio) modificado por hormonas (estr/progest) Interacción entre proteínas de MEC uterina y yMEC del huevo Cigoto digiere pared del utero y se entierra

Mamíferos Gastrulación: No hay vitelo en el huevo, porque? Adaptaciones: extender oviducto hasta útero y capacidad del cigoto de extraer nutrientes de la madre Decidua: parte maternal de la placenta Inducida en la madre por el trofoblasto ICM da lugar al hipoblasto o endodermo primitivo saco vitelino Epiblastoembrión Endodermo primitivo en contacto con el epiblasto endodermo visceral Endodermo primitivo en contacto con el trofoblasto endodermo parietal Amnios formado por celulas del epiblasto

Mamíferos Gastrulación: Comienza en el lado posterior del embrion con el surgimiento del nodo (equivale al Hensen) Celulas de mesodermo y endodermo se originan del epiblasto, pierden E caderina y migran por linea primitiva Migracion controlada por FGF, snail Brachyury y Tbx6 Corion parte fetal de la placenta: respira, nutre y protége al embrión Grastrulación resulta en 2 centros de señales eje antero-posterior en el nodo: critico para sistema nervioso y eje axial caudal en el endodermo anterior visceral, AVE,(cefalización)

Mamíferos Genes Involucrados BMP4, Wnt3, Nodal anterior Lefty 1, Cerberus antagonistas posterior PLT Brachyury posterior pero no anterior Chordin y Noggin anterior Dickkopf en todo el embrion pero critico solo en cefalización Posterior: Wnt, FGF, Nodal y acido retinoico HOX en mamiferos equivalen a Hox de Drosophila:patrón antero-posterior igual que Drosophila, PLT? HOX/Hox genes Drosophila Mamiferos Humanos

Mamíferos Genes Involucrados Dorso ventral – se sabe muy poco Bilateralidad; Nodal, Lefty Nodal y Pitx 2 en el lado izquierdo Cerberus inhibe a nodal en el derecho Cilios en el nodo mueven fluido a favor del reloj (derecha a izquierda, vista ventral) Pkd detecta movimiento Defectos en dineina, cilios no se mueven, organos al azar Flujo artificial en direccion opuesta, revierte la bilateralidad