EMBRIOLOGIA P1

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FECUNDAÇÃO O desenvolvimento embrionário se inicia a partir da fecundação, que ocorre no encontro do espermatozoide com o ovócito II na tuba uterina (mamíferos) ou oviduto, gerando um zigoto. A tuba uterina é onde ocorre a liberação dos ovócitos e a fecundação, se encontra próximo ao ovário e ligado ao útero. Possui cílios a fim de evitar atritos. O oviduto possui a glândula da casca, uma porção dilatada, semelhante ao útero, onde se produz a casca do ovo. Dependendo da espécie, apresenta especializações regionais para diferentes finalidades: • • •

Armazenamento de ovócitos antes da postura; Deposição da casca; Retenção do ovo durante o desenvolvimento embrionário.

Espécies de fecundação externa, como peixes e anfíbios tem seus ovócitos desovados através de poros genitais.

Anfíbios e peixes pulmonados possuem ovócitos com quantidade moderada de vitelo e oviduto primitivo com parede interna ciliada e células secretoras de muco/revestimento gelatinoso para os ovócitos. Fora do período de acasalamento o oviduto é pequeno e quase reto, entretanto com a ação hormonal tem seu diâmetro aumentado e se torna bastante convoluto. Répteis e aves possuem ovócitos grandes com vitelo abundante. Sua fecundação ocorre internamente antes da deposição de albumina e da casca.

Na maioria dos mamíferos, a primeira divisão meiótica ocorre pouco antes da ovocitação com exceção de cadelas e éguas que ocorre após. Apenas com a fecundação ocorre a 2º divisão. Animais de fecundação interna podem ser ovíparos, ovovivíparos e vivíparos • • •

Ovíparos: desenvolvimento fora do corpo da fêmea, em um ovo; Ovovivíparos: desenvolvimento dentro do corpo da fêmea, em um ovo; Vivíparos: desenvolvimento dentro do corpo da fêmea com a existência de um órgão placentário

GAMETOGÊNESE MASCULINA O processo de produção do gameta masculino se inicia nos testículos onde ocorrem divisões celulares por mitose e meiose a fim de formar células haploides. Ao final da segunda divisão meiótica são formadas as espermátides que, no epidídimo, sofrem maturação se diferenciando em espermatozoides e adquirindo motilidade. No processo de formação do espermatozoide são dispensadas a maior parte de suas organelas restando apenas as mitocôndrias, responsáveis por sintetizar a energia (ATP) utilizada na sua movimentação, o núcleo, que envolve e protege o material genético, o complexo de golgi, que forma a vesícula acrossômica, e os centríolos, importantes para a formação do fuso cromático e a consequente conclusão da meiose 2 do ovócito. A capacitação, processo final do desenvolvimento dos espermatozoides, ocorre após a ejaculação, dentro do sistema reprodutor feminino: glicoproteínas seminais e proteínas do plasma seminal da membrana são removidas, fazendo com que ocorra a hiperativação de sua motilidade, a ativação de enzimas hidrolíticas contidas no acrossoma e a exposição de sinalizadores de membrana que auxiliam no reconhecimento intergamético.

GAMETOGÊNESE FEMININA Ocorre o crescimento e a diferenciação do ovócito primário, a proliferação das células foliculares, formação da zona pelúcida e o desenvolvimento das tecas foliculares. O desenvolvimento folicular ocorre sob influência hormonal. Anterior a membrana plasmática existe uma fina camada de um citoplasma mais denso denominado córtex, onde são encontradas moléculas globulares de actina e grânulos corticais, que agirão impedindo a polispermia, e glicoproteínas adesivas e proteína hialina, responsáveis por envolver o embrião precoce providenciando apoio aos blastômeros do estágio de clivagem

FECUNDAÇÃO Para que ocorra a fecundação, caracterizada pelo contato da membrana do espermatozoide com a do óvulo, é necessário que o espermatozoide ultrapasse barreiras: a corona radiata e a zona pelúcida. Isso acontece por conta da reação acrossômica. • A atividade da hialuronidase, juntamente com o movimento do flagelo do espermatozoide, permitem um reagrupamento das células da corona radiata e sua passagem; • O espermatozoide se liga a zona pelúcida por meio de um receptor para a ZP3 presente em sua membrana; • As membranas plasmática e acrossômica do espermatozoide se fusionam, liberando enzimas por exocitose, dentre elas a acrosina, que provoca a lise da zona pelúcida; • O espermatozoide penetra a zona pelúcida, passa pelo espaço perivitelínico e se liga ao ovócito tangencialmente, rompendo sua membrana plasmática; • Há a fusão da membrana do espermatozoide com a membrana do ovócito; • Pró-núcleo e centríolo do espermatozoide entram no citoplasma feminino, fecundando-o e completando a segunda divisão meiótica que dá origem ao zigoto. A aproximação dos pró-núcleos é denominada singamia e a fusão anfimixia. O bloqueio a poliespermia se dá por meio de duas reações: uma rápida, iniciada pela entrada de sódio na célula que configura uma mudança elétrica na membrana plasmática do ovócito, e outra mais lenta denominada reação cortical, uma reação de liberação dos grânulos corticais presentes no citoplasma do ovócito que altera as propriedades físicas da zona pelúcida, deixando-a impermeável.

Em aves ocorre a poliespermia fisiológica, onde muitos espermatozoides penetram o ovócito, mas apenas um fornece o pró-núcleo. São de fecundação interna. Peixes cartilaginosos são de fecundação interna, possuem ovos ricos em vitelo e podem ser ovovivíparos ou ovíparos. Répteis são de fecundação interna, quase sempre são ovovivíparos, possuem ovos grandes e ricos em vitelo.

Animais de fecundação externa, como peixes e anfíbios, necessitam de mecanismos facilitadores para o reconhecimento dos gametas a distância, como por exemplo a liberação de pistas químicas que atraem os espermatozoides aos ovócitos da mesma espécie Em teleósteos o bloqueio a poliespermia se dá pela quebra dos alvéolos corticais, formação do espaço perivitelínico e formação do cone de fertilização.

CLIVAGEM Após a fecundação e formação do zigoto se inicia o processo de formação de um organismo multicelular por meio de clivagem, uma série de divisões mitóticas que geram numerosas células nucleadas denominadas blastômeros, sendo o padrão de clivagem determinado pela quantidade e distribuição do vitelo e por fatores citoplasmáticos que influenciam o ângulo do fuso mitótico e o tempo de sua formação. Célula-ovo do tipo oligolécito possui pouca quantidade de vitelo distribuído uniformemente pelo citoplasma, o que resulta em uma clivagem holoblástica (completa). Célula-ovo do tipo mesolécito possui quantidade moderada de vitelo concentrada em um polo denominado vegetativo. Aqui a clivagem também é holoblástica Célula-ovo do tipo megalécito possui grande quantidade de vitelo comprimindo a parte funcional da célula (polo animal) onde ocorre uma clivagem meroblástica (incompleta).

As divisões normalmente ocorrem em uma taxa mais alta no polo com menos vitelo (blastodisco), por conta disso no ovo mesolécito, ao final da terceira clivagem, se evidenciam blastômeros de diferentes tamanhos denominados micrômeros e macrômeros, sendo os micrômeros concentrados no polo animal e os macrômeros no polo vegetativo. Esse tipo de clivagem, comum a moluscos e anfíbios é denominada holoblástica desigual.

Ovos oligolécitos, por terem vitelo uniforme, possuem ao final da 3º clivagem oito células de tamanho semelhantes. Equinodermos e anfioxos possuem clivagem holoblástica subigual e mamíferos placentários holoblástica rotacional.

Ovos megalécitos, como é o caso de peixes, répteis, aves e ornitorrincos, possuem clivagem meroblástica discoidal. A concentração de vitelo na extremidade inferior é tão grande que se torna um obstáculo a formação do sulco de clivagem, fazendo com que a clivagem no polo animal crie um disco germinativo na superfície desta massa vitelínica.

Na 4ª clivagem o embrião passa a ter 16 blastômeros que aumentam o contato entre si, vedando seu interior; a essa nova conformação celular dá-se o nome de mórula. Normalmente a mórula não possui cavidade, entretanto anfíbios durante sua primeira divisão tem seu sulco de clivagem alargado para criar uma pequena prega que origina uma cavidade (posteriormente esta cavidade irá expandir-se originando a blastocele). Quando a mórula entra na cavidade uterina, por volta do 4º dia após a fecundação, um flúido começa a penetrar os espaços intercelulares da massa celular interna através da zona pelúcida, o que resulta na convergência desses espaços e na cavitação, formação de

uma cavidade importante para a ocorrência dos movimentos migratórios da gastrulação: a blastocele. O embrião agora passa a ser denominado blastocisto. Entre o 4º e o 5º dia alguns blastômeros se deslocam para a superfície interna, formando o embrioblasto. Este embrioblasto é envolto por uma camada de outros blastômeros que se achatam formando o trofoblasto, uma espécie de parede epitelial do blastocisto com função de nutrir a massa celular interna. Neste mesmo período ocorre a degeneração da zona pelúcida, o que permite o rápido crescimento do blastocisto.

No 6º dia o blastocisto adere-se ao epitélio endometrial pela área do polo embrionário, o que provoca uma proliferação do trofoblasto e sua diferenciação em duas camadas: citotrofoblasto, mais interna, e sincíciotrofoblasto, externa. Sincíciotrofoblasto rapidamente se expande produzindo enzimas que provocam a erosão do endométrio para que o blastocisto possa se implantar. No 7º dia surge o hipoblasto, uma camada de células cuboides na superfície da massa celular interna voltada para a cavidade blastocística.

GASTRULAÇÃO É o processo de reorganização das células da blástula, levando ao início do processo de diferenciação celular que formará os folhetos embrionários (ectoderma, mesoderma e endoderma) e o estabelecimento do plano do corpo do organismo. Geralmente este processo envolve os seguintes tipos de movimento: Epibolia: gastrulação característica de anfíbios (vitelo armazenado no interior de células), caracterizada por mitoses rápidas de micrômeros e sua migração, passando a revestir os macrômeros. Característica de anfíbios e teleósteos.

Embolia: há a invaginação de um conjunto de blastômeros do polo vegetativo (macrômeros) para o interior da blastocele, formando uma abertura denominada blastóporo. A partir disso a cavidade interna passa a ser chamada de arquêntero. Característica de equinodermos e anfioxos

Migração: ocorre através da linha primitiva, que corresponde ao blastóporo dos anfíbios, um sulco por onde células superficiais migram para o interior formando endoderma e mesoderma

1 Migração em mamíferos

2 Migração em Répteis e Aves GASTRULAÇÃO DE TELEÓSTEO (ovo do tipo megalécito) O primeiro movimento celular é a epibolia, onde células blastodérmicas se movem sobre a superfície da célula de vitelo, recobrindo-a. Quando a célula de vitelo está aproximadamente metade recoberta ocorre, por um movimento de involução, um espessamento ao longo da margem formando o anel germinativo composto de duas camadas: epiblasto e hipoblasto. Movimentos de convergência e extensão levam estas camadas para o lado dorsal formando o escudo embrionário que futuramente dará origem a linha médio-dorsal. Quando a epibolia atinge 90% é possível visualizar no embrião o mesoderma e o mesentoderma, que dará origem ao endoderma e ao ectoderma. Após os movimentos de gastrulação se segue a formação da placa neural, a migração das células das cristas neurais para diferentes regiões do corpo do embrião, a formação dos somitos e as protuberâncias das vesículas óticas se tornam visíveis.

Neurulação: mesoderma se espessa formando a placa neural de onde forma-se uma estrutura compacta denominada quilha neural, sem pregas neurais obvias, que separa-se do restante do ectoderma não-neural formando um tubo celular compacto que, ao sofrer cavitação, dá origem ao canal neural.

GASTRULAÇÃO DE ANFÍBIOS (ovo do tipo mesolécito) Anfíbios possuem em seu polo animal, além do núcleo e das organelas, melanina que exercerá a função de proteger o DNA contra a radiação. Ocorre, antes mesmo da primeira clivagem, uma rotação de simetria fazendo com que a melanina sofra uma oscilação de 30º gerando o crescente cinzento, região despigmentada no polo animal.

Os macrômeros armazenam grânulos de vitelo, o que faz com que a gastrulação ocorra apenas no polo animal. A gastrulação se inicia logo abaixo do crescente cinzento por uma combinação de movimentos de epibolia e embolia dando origem a uma fenda blastoporal e a um sulco que será o arquêntero. Na próxima fase, ao mesmo tempo que ocorre a epibolia das células do polo animal, ocorre a involução das células da zona marginal que, ao chegarem ao lábio dorsal do blastóporo, se dirigem para dentro migrando ao longo da superfície interna, o que faz com que as células constituintes do lábio dorsal do blastóporo estejam em constante mudança. As primeiras células são as células garrafa que invaginam para formar o arquêntero, as próximas são células precursoras do mesoderma da cabeça que involuem para dentro do embrião, após, ainda por movimentos de involução, passam pelo lábio dorsal do blastóporo células cordomesodérmicas, responsáveis por formar a notocorda. À medida que as novas células migram para dentro do embrião, a blastocele é deslocada para o lado oposto ao lábio dorsal do blastóporo que, por sua vez, se expande lateral e ventralmente desenvolvem lábios laterais e um lábio ventral sobre o qual passam células precursoras adicionais, mesodérmicas e endodérmicas. Com a formação do lábio ventral o blastóporo forma um anel ao redor de células endodérmicas remanescentes denominado tampão vitelínico que também é internalizado após sua formação.

Neurulação: o mesoderma forma a notocorda que estimula o espessamento do ectoderma dorsal formando a placa neural, das quais partem pregas neurais que se fundem na região superior do embrião, constituindo o tubo neural. Após, a placa neural se aprofunda, fazendo com que o tubo neural fique interiorizado e recoberto por ectoderma. A parte anterior do tubo neural forma o cérebro e a posterior a medula. O mesoderma lateral não se segmenta, apenas delamina-se formando duas camadas onde, em seu interior, está compreendido o celoma. O mesoderma paraxial organiza-se em seguimentos denominados somitos.

GASTRULAÇÃO EM AVES E REPTEIS: (ovo do tipo megalécito) Tem como principais componentes do ovo: Casca: formada por camadas de cálcio sobrepostas, recoberta exteriormente por uma película com função de impedir a entrada de partículas e microorganismos, revestida interiormente por duas membranas da casca com função de controlar a evaporação do conteúdo hídrico do interior do ovo. Clara ou Albúmen: formada por material gelatinoso com função de proteger o embrião de choques e fornecer uma reserva de água e nutrientes. Gema: corresponde ao óvulo com grande quantidade de vitelo disposto em camadas concêntricas e envolto por membrana vitelínica. Ovos de aves e répteis possuem uma área pelúcida, correspondente ao crescente cinzento dos anfíbios, que separa o blastodisco do vitelo. O blastocisto é formado acima de uma grande quantidade de vitelo, o que implica em uma série de restrições de movimentos celulares. O fato da gastrulação ocorrer apenas na área sem vitelo faz com que este processo seja extremamente similar ao de mamíferos placentários (ovos oligolécitos). O blastoderma possui duas camadas: epiblasto e hipoblasto, separadas pela blastocele porém unidas nas margens da área opaca. Hipoblasto tem função de produzir o saco vitelínico e o pedúnculo do embrião (no caso de aves e repteis liga o vitelo ao tubo digestivo e no caso de mamíferos auxilia na formação do cordão umbilical) epiblasto tem extrema importância para a formação dos folhetos embrionários. Logo antes ao início do processo de gastrulação, se forma na zona marginal posterior do epiblasto um agrupamento de células denominado Foice de Koller, possuindo a função de induzir a formação da linha primitiva na superfície do epiblasto (invaginação de células). Essa linha primitiva marca o eixo ântero-posterior do embrião. Na linha primitiva se forma uma fenda por meio da qual ocorrerá a migração celular de células do epiblasto para dentro da blastocele. A primeira corrente de células migratórias é de movimentação mais profunda, indo de encontro ao hipoblasto e deslocando suas células para os lados (endoderma); a segunda corrente se espalha através da blastocele entre o epiblasto e o hipoblasto (mesoderma). Na ponta anterior da linha primitiva há um espessamento regional de células denominado nó de Hensen, importante para o estabelecimento da notocorda. Conforme a migração vai sendo finalizada a linha primitiva começa a regredir, desaparecendo ao final da 4º semana e originando em seu lugar o ectoderma. Após a formação dos 3 folhetos embrionários se inicia o processo de neurulação: notocorda induz a formação da placa neural, há um dobramento da placa neural, as dobras neurais sofrem elevação, ocorre a convergência do tubo neural e, por último, a migração da crista neural e o fechamento do tubo

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RESUMO GERAL Na gastrulação a blastoderme é substituída pelo arquêntero, um intestino primitivo que é revestido por endoderma Mesoderma é o precursor da notocorda. A crista neural é importante pois ela se espalha para formar as terminações nervosas na ectoderme de revestimento, localizada logo acima dela

2º SEMANA DE DESENVOLVIMENTO Blastocele -> cavidade exocelômica -> saco vitelínico primitivo. Ainda na primeira semana, as células do embrioblasto formam o hipoblasto, responsável por formar a cavidade exocelômica (2º semana). Essa cavidade é revestida por uma membrana, de onde são liberadas células para constituir o mesoderma extraembrionário. Conforme as células do mesoderma extraembrionário vão crescendo, há um estrangulamento da cavidade exocelômica e a formação do saco vitelino primitivo (reserva de nutrientes em aves, peixes e répteis e produtor de hemácias em mamíferos). Esse mesoderma também forma um canal de comunicação entre mãe-feto, denominado pedículo do embrião que futuramente será o cordão umbilical. Concomitante a estes processos, o embrioblasto também sofre diferenciações: deposição de líquido amniótico provocando um pequeno espessamento entre as células do

embrioblasto forma a cavidade amniótica, também revestida por uma membrana denominada âmnio. As células do assoalho dessa cavidade se diferenciam em epiblasto. (primeira semana 1 epitélio: hipoblasto; segunda semana 2 epitélios: hipoblasto e epiblasto). Mesoderma embrionário, citotrofoblasto e sincíciotrofoblasto constituem o córion, responsável por formar a cavidade coriônica. Em mamíferos o córion se une ao alantoide formando a placenta; em repteis e aves não há nem citotrofoblasto e nem sinsíciotrofoblasto, por conta disso é conhecido como serosa, se encontra em contato direto com as membranas da casca e sua união com o alantoide fornece proteção e realiza trocas gasosas entre o embrião e o meio externo. A cavidade coriônica, em mamíferos, impede o contato direto entre a parede do útero e o embrião, evitando que o mesmo seja tido como um corpo estranho e rejeitado

Algumas células do hipoblasto sofrem um aumento de tamanho formando a placa pré-cordal, importante para definição do plano do corpo.

3º SEMANA DE DESENVOLVIMENTO Apenas na terceira semana surge a linha primitiva no epiblasto, um sulco por onde ocorrerá a migração celular. O saco vitelínico sofre duas reduções: a primeira por ação do mesoderma externo e a segunda por um dobramento do embrião e formação de um intestino primitivo. De uma saliência desse intestino origina-se o alantoide, um anexo embrionário que orienta a formação dos vasos sanguíneos no pedículo, formando o cordão umbilical.