DERIVADOS DE LA CAPA GERMINAL ECTODÉRMICA

DERIVADOS DE LA CAPA GERMINAL ECTODÉRMICA Al inicio de la tercera semana del desarrollo la capa germinal ectodérmica tiene la configuración de un disco que es más ancho en su extremo cefálico que el caudal (Fig. 6-1). El desarrollo de la notocorda y el mesodermo precordal hace que el ectodermo suprayacente se engrose y constituya la placa neural (Fig. 6-2 A, B). Las células de la placa forman el neuroectodermo y su inducción representa el evento inicial en el proceso de la neurulación. Regulación molecular de la inducción neural La inducción de la señalización mediada por el factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), junto con la inhibición de la actividad de la proteína morfogenética ósea 4 (BMP4), un miembro de la familia del factor de crecimiento transformante beta (TGF-β) responsable de la ventralización del ectodermo y el mesodermo, induce la placa neural. La señalización de FGF probablemente promueve una vía neural mediante un mecanismo desconocido, mientras evita la transcripción del gen BMP y regula la expresión de cordina y noggina, que inhiben la acción de BMP. En presencia de BMP4, que invade el mesodermo y ectodermo del embrión en gastrulación, se induce al ectodermo a formar epidermis; y el mesodermo forma mesodermo de placa intermedia y lateral. Si se proteje al ectodermo de la exposición a BMP, su “estado por omisión” es convertirse en tejido neural. La secreción de otras tres moléculas: noggina, cordina y folistatina, inactiva a BMP. Estas tres proteínas están presentes en el organizador (nodo primitivo), en la notocorda y en el mesodermo precordal y neuralizan al ectodermo inhibiendo a BMP y ocasionando que el mesodermo se convierta en notocorda y mesodermo paraaxial (dorsaliza al mesodermo); sin embargo, estos inductores neurológicos inducen sólo los tipos de tejido del cerebro anterior y medio. La inducción de las estructuras de placa neural caudales (cerebro posterior y médula espinal) depende de dos proteínas secretadas, WNT3a y FGF. Además, el ácido retinóico (AR) podría participar en la organización del eje cráneo-caudal debido a que puede causar redefinición de los segmentos craneales en otros más cuadales al regular la expresión de los genes de homeosecuencia (p. 89). Neurulación La neurulación es el proceso por el cual la placa neural forma el tubo neural. Uno de los eventos clave de este proceso consiste en alargar la placa neural y el eje corporal por el fenómeno de extensión convergente (o conversión y extensión) en el que existe un desplazamiento lateral a medial de las células en el plano del ectodermo y el mesodermo. El proceso esta regulado por señales que se desplazan a través de la vía de la polaridad celular planar (v. el Cap. 1, p.10) y es fundamental para el desarrollo del tubo neural. Conforme la placa neural se alarga, sus bordes laterales se elevan para formar los pliegues neurales y la región medial hundida constituye el surco neural (Fig. 6.2). De manera gradual, los pliegues neurales se acercan uno a otro sobre la línea media, sitio en que se fusionan (Fig. 6-3 A, B). La fusión inicia en la región cervical (quinta somita) y procede en dirección cráneo-caudal (Fig. 6-3 C, D). Como consecuencia se forma el tubo neural. En tanto se completa la fusión, los extremos cefálico y caudal del tubo neural se comunican con la cavidad amniótica a través de los neuroporos anterior (craneal) y posterior (caudal), respectivamente (Figs. 6-3 C, D y 6-4 A). El cierre del neuroporo anterior ocurre cerca del día 25 (etapa de 18 a 20 somitas), en tanto que el neuroporo posterior se cierra el día 28 (etapa de 25 somitas) (Fig. 6-4 B). Con esto se completa la neurulación y el sistema nervioso central queda representado por una estructura tubular cerrada con una porción caudal estrecha, la médula espinal, y una porción cefálica mucho más ancha en la que se aprecia la vesícula cerebral (v. el Cap. 18). Células de las crestas neurales Al tiempo que los pliegues neurales se elevan y fusionan, las células en el borde lateral o cresta del neuroectodermo comienzan a separarse de las células vecinas. Esta población celular, las células de la cresta neural (CCN; Figs. 6.5 y 6.6), experimenta una transición epitelio-mesénquima mientras abandona, por migración activa y desplazamiento, el neuroectodermo para ingresar al mesodermo subyacente. El término mesodermo hace referencia a las células que derivan del epiblasto y de los tejidos extraembrionarios, mientras que mesénquima se refiere al tejido conectivo embrionario de organización laxa, independientemente de su origen. Una vez que ocurre el cierre del tubo neural, las células de las crestas neurales que provienen de la región del tronco migran a través de dos rutas: (1) una dorsal, a través de la dermis, mediante la cual ingresan al ectodermo a través de los orificios en la lámina basal para formar melanocitos en la piel y los folículos pilosos, y (2) una vía ventral por la mitad anterior de cada somita, para convertirse en ganglios sensitivos, neuronas simpáticas y entéricas, células de Schwann y células de la médula suprarrenal (Fig. 6-5). Las CCN también crean los pliegues neurales craneales y migran de ellos, alejándose del tubo neural antes del cierre de esta región (Fig. 6-6). Estas células contribuyen a la formación del esqueleto craneofacial y también de neuronas de los ganglios craneales, células de la glía, melanocitos y células de otros tipos (Cuadro 6-1, p. 78). Las CCN tienen una importancia a tal grado fundamental y contribuyen a tantos órganos y tejidos que en ocasiones se les denomina la cuarta capa germinal. También están implicadas en por lo menos una tercera parte de todos los defectos congénitos y en muchos tipos de cáncer, como melanomas, neuroblastomas y otros. Desde la perspectiva evolutiva, estas células aparecieron al inicio del desarrollo de los vertebrados y formaron la base de las características de estos, entre ellas los ganglios sensitivos y las estructuras craneofaciales que incrementaron el éxito de los vertebrados al permitirles perfeccionar su estilo de vida predador. Regulación molecular de la inducción de la cresta neural La inducción de las CCN requiere una interacción en el borde en que se unen la placa neural y el ectodermo superficial (o de superficie) (epidermis; Fig. 6-5 A). En esta región limítrofe existen concentraciones intermedias de BMP, si se les compara con aquéllas a las que se encuentran expuestas las células de la placa neural, muy bajas, y las células del ectodermo superficial, muy altas. Las proteínas NOG y CHRD regulan estas concentraciones al actuar como inhibidoras de la BMP. Las concentraciones intermedias de BMP, junto con el FGF y las proteínas WNT, inducen al gen PAX3 y a otros factores de transcripción que “determinan” el borde de la placa neural (Fig. 6-5 A). A su vez, estos factores de transcripción inducen una segunda ola de factores de transcripción, entre ellos SNAIL y FOXD3, que especifican a las células de la cresta neural, así como SLUG, que promueve la migración de las células de la cresta desde el neuroectodermo. Así, el destino de toda la capa germinal ectodérmica depende de las concentraciones de las BMP. Las concentraciones altas inducen la formación de la epidermis; los niveles intermedios, en el borde de la placa neural y el ectodermo superficial, inducen a la cresta neural; las concentraciones muy bajas determinan la constitución del ectodermo neural. Las BMP, otros miembros de la familia del TGF-β, y los FGF regulan la migración de las CCN, su proliferación y diferenciación, y las concentraciones anómalas de estas proteínas se han vinculado con defectos de la cresta neural en la región craneofacial de animales de laboratorio (v. el Cap. 17). En el periodo en que el tubo neural se cierra dos engrosamientos ectodérmicos bilaterales, las placodas óticas y las placodas del cristalino, se hacen visibles en la región cefálica del embrión (Fig. 6-4 B). Al continuar el desarrollo, las placodas óticas se invaginan y forman las vesículas óticas, que se convertirán en las estructuras necesarias para la audición y el mantenimiento del equilibrio (v. el Cap. 19). Casi al mismo tiempo aparecen las placodas del cristalino. Estas placodas también se invaginan y durante la quinta semana constituyen el cristalino (v. el Cap. 20). En términos generales, la capa germinal ectodérmica da origen a los órganos y las estructuras que mantienen el contacto con el mundo exterior: El sistema nervioso central El sistema nervioso periférico El epitelio sensitivo del oído, la nariz y el ojo La epidermis, incluidos el pelo y las uñas Además, da origen a las estructuras siguientes: Las glándulas subcutáneas Las glándulas mamarias La glándula hipófisis El esmalte de los dientes