Biología del Desarrollo

1. Biología del Desarrollo • Aves – Mamíferos • Biol 3019 - JA Cardé, PhD • Universidad de Puerto Rico - Aguadilla • Enero - Mayo 2014

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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. 

6. . • 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. 

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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)

12. 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

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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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)

20. 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

21. 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