embriologia desarrollo del sistema musculo esqueletico
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GUÍA DE REFORZAMIENTO
DESARROLLO DEL SISTEMA MÚSCULO-ESQUELÉTICO
Define y describe los siguientes objetivos
1) Describir la relación del esclerotomo y mesoderma somático con el desarrollo
de estructuras esqueléticas.
2) Describir la formación de la columna vertebral y determinar el origen de la
configuración intersegmentaria de la columna.
3) Describir el proceso de desarrollo de las extremidades; definir cresta
ectodérmica apical, molde de cartílago hialino y placa epifisiaria.
4) ¿Qué genes y factores de crecimiento controlan el crecimiento próximo-distal y
antero-posterior de las extremidades y el modelamiento óseo?.
5) Describir los derivados corporales de los miotomos y mesoderma
esplacnopleural .
6) Describir el desarrollo molecular y morfogenético del músculo.
7) Describir las principales malformaciones asociadas al desarrollo de las
extremidades.
8) Definir los siguientes términos: Somitameros, somitas, cresta ectodermica apical.
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Respuesta
1. Poco después de formado el mesoderma y cerrándose el tubo neural, el
mesoderma se organiza en paraaxial más cercano al tubo neural y el más
alejado el mesoderma lateral. Una vez organizado el mesoderma, se forman estructuras epiteliales derivado del
mesoderma paraaxial, llamados somitas que
son estructuras bilaterales a ambos lados del
tubo neural. Un vez formado el somita, la
parte ventral del tubo neural y el notocorodo
inducen a la modificación el somita en su
parte ventromedial formando lo que
denominamos esclerotomo, que se extiende
desde la región cefálica a la región caudal.
La porción ventral del esclerotomo rodea
la notocorda y forma el esbozo del cuerpo
vertebral.
La porción dorsal del esclertomo rodea al
tubo neural y constituye al esbozo del arco vertebral. Además las costillas se
forman a partir de de procesos costales que se
desarrollan en las vertebras torácicas, las costillas
verdaderas se van a unir al esternón, mientras
que las flotante no se unen.
Además el esclerotomo forma la base del cráneo
y hueso occipital.
2. Como hemos visto en la pregunta anterior la
columna vertebral se forma a partir del esclerotomo
(origen mesodérmico paraaxial), gracias a la
interacción inductora del tubo neural y notocordo,
permitiendo el comienzo de la formación de la
columna vertebral. El esclerotomo formara
alrededor del tubo neural, en la región dorsal el arco
vertebral (lamina, pedículo, proceso espinoso y
transverso) y en la región ventral por inducción del
notocordo el cuerpo vertebral de cada vertebra.
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Aproximadamente hay 32 a 38 somitos bilaterales desde ordenado desde céfalo
a caudal, es por esto que una cantidad de somitos son los encargados de formar
las 33 vertebras del la columna, permitiendo de
alguna forma la intersegmentación de la columna y
estos son:
8 pares cervicales: parte del occipital, vértebras
cervicales.
12 pares dorsales: vértebras dorsales y huesos del
tórax (costillas).
5 pares lumbares: vértebras lumbares.
5 pares sacros: sacro.
3 pares coccígeos: cóccix.
Otro factor en la segmentación de las vertebras son los nervios raquídeos, ya que
previo a la formación final de las vertebras, emergen nervios raquídeos separando
los esclerotomos permitiendo la formación de las vertebras segmentadas.
3. Debemos saber primeramente que el origen de las extremidades es
mesodérmico y específicamente somatopleural (ectoderma mas mesoderma
lateral dorsal).
Alrededor de los 28 días de gestación, el embrión
muestra una aparición inicial de las yemas de las
extremidades, compuestas por condensaciones de
mesenquima.
En la parte apical de esta yema aparece un
reborde que se conoce como cresta ectodérmica
apical, esta última ejerce una influencia inductora
sobre el mesenquima de la yema de las
extremidades; promueve el crecimiento del
mesenquima y le confiere la capacidad de formar
elementos cartilaginoso específicos.
A los 33 días de gestación el embrión muestra el primordio mesenquimal de los
huesos de la extremidad, que son condensaciones mesenquimales que
codifican y que posteriormente se osificaran para formar los huesos de la mano.
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A la 6 semana de gestación los modelos óseos mesenquimales de las
extremidades se codifican y forman modelos
óseas de cartílago hialino.
La osificación de los huesos largos comienza en la
8 semana, en un principio ocurre la osificación de
los centros de osificación primarios, que la parte
del hueso que se osificara por este centro es la
diáfisis.
12 semanas han parecido el centro de
osificación primaria en todos los huesos de las
extremidades.
Alrededor de las 34 semanas aparecen los
centros de osificación secundaria, donde la
parte del hueso osificada es la epífisis.
Y por ultimo durante el crecimiento óseo, una placa de cartílago conocida
como placa de cartílago epifisiaria se sitúa entre la diáfisis y epífisis, lo cual
permite que siga creciendo el hueso.
Una vez osificada esta placa epifisaria se interrumpe el crecimiento óseo.
Anexo: los modelos óseos se desarrollan siguiendo una secuencia poximodistal.
4. Hox (gen homeocaja): regulan el patrón
de desarrollo de las extremidades, es
estimulado por el acido retinoico.
La formación del patrón segmentario
normal a lo largo del eje craneocaudal de
la columna está garantizada, porque la
mayoría de las vertebras quedan
determinadas por una única combinación
de genes Hox.
Myf-5 y Myf-6 estimulan la formación de factores de crecimiento, factor de
crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF) y FGF, que promueven el
crecimiento proximal de la costilla en el esclerotomo.
BMP: da señales para formar la porción distal de las costillas de a partir del
mesodermo somatopleural adyacente.
La expresión de las BMP en muchos lugares del cráneo embrionario estimula
extensamente la formación de hueso.
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Noggin: antagonista de las BMP, se expresa en todas las suturas de los hueso
del cráneo (coronaria, sagital, lambdoidea)
FGF-8: el ectoderma a medida que brota la yema, comienza a producir este
factor de crecimiento de fibroblasto 8 para formar la CEA.
FGF-2: CEA produce este factor de crecimiento en la toda la longitud de la
yema de la extremidad y FGF-4 en la mitad posterior.
El adelgazamiento de la membrana de CEA que cubre todos los interdigitales
parece ser una disminución de FGF (Factor crecimiento de fibroblasto), lo cual
puede ser un facto en la apoptosis de tal membrana.
FGF-10 estimula el ectodermo suprayacente que produce FGF-8. Poco después
se establece un sistema de retroalimentación que envuelve a FGF-10 y a FGF-8
y comienza el desarrollo del miembro.
5.
Mesodermo
Paraaxial Esplacnopleural
Somito Musculo
Cardíaco
Miotomo
Musculo Liso
Musculo
Esquelético
Anexo: “Después, en el ectodermo del dorso del miembro se desarrolla un centro
de señales morfogenéticas caracterizado por la expresión de Wnt-7a. El Wnt-7a
induce la expresión del Lmx I, un gen portador de homeobox en el mesodermo
dorsal subyacente y casi al mismo tiempo el ectodermo ventral comienza a
expresar En-1. Esta combinación de acontecimientos moleculares instruye al
mesodermo de la futura yema de la extremidad a que adopte una posición dorsal
bajo la influencia del Wni-7a o ventral bajo la influencia del En-E Éste último parece
inhibir la expresión del Wnt-7a en los tejidos ventrales.”
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Derivados corporales de los miotomos:
o Músculos epaxiales profundos de la espalda, como extensores de la
columna. o Músculos hipoaxiales de la pared lateral, ventral del tórax y el
abdomen como, lo músculos intercostales, oblicuo externo, oblicuo
interno y transverso y los músculos rectos del abdomen. En la región
cervical los músculos tensores del cuello. Finalmente músculos de las
extremidades superiores e inferiores.
o Musculo esquelético de la cara, mandíbula, garganta, y musculo
extrínseco del ojo y músculos de la lengua
Derivados corporales del mesoderma esplacnopleural: o Musculo liso, la pared del sistema digestivo y de las vías respiratorias o Musculo cardíaco
6. Para poder explicar el desarrollo molecular y morfogénico del músculo,
explicaremos el desarrollo del músculo esquelético.
Los precursores musculares (células miógenas) están en el miotomo del somito.
Además hay células mesenquimatosas que producen un proceso de restricción
que las compromete en la línea formadora de musculo.
Las células miógenas dedicadas a ello (formación de músculo) pasan por varias
divisiones mitóticas, las células miógenas se mantienen dentro del ciclo celular
gracias a la acción de factores de crecimiento, como el FGF.
Convirtiéndose en mioblastos posmitóticos en una división mitótica terminal.
Con la acumulación de factores reguladores miógenos, las células miógenas
estimulan la síntesis de la proteína del ciclo celular p21, que las saca de forma
irreversible de este ciclo, produciendo una acumulación en los mioblastos y así
poder detener el ciclo.
El acontecimiento fundamental en el ciclo vital del mioblasto posmitótico es su
fusión con otras células semejantes en un miotubo multinucleado.
La fusión de los mioblastos con el miotubo es un proceso importante, ya que
posteriormente permitirá la formación de fibras musculares y el conjunto de fibras
musculares formaran el musculo con todas sus estructuras.
La disposición de los musculo depende de que el miotomos al momento de
empezar a desarrollar el musculo, se encuentra con la condensación
mesenquimatica de la formación de extremidades, por ende deben pasar por
debajo y por arriba, permitiendo la disposición de cada musculo.
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7. Malformaciones asociada al desarrollo de las extremidades
Defecto por reducción
o Meromelia: pierde una parte de la extremidad.
o Amelia: se pierde la totalidad de la extremidad.
Defecto por duplicación (existen elementos supernumerario de la extremidad)
o Polidactilia: se caracteriza por la existencia de dedos supernumerarios.
o Sindactilia: anomlia donde se presencia la membrana interdigital, lo
cual permite la unión de los dedos unos con otros sin espacio
interdigital.
Autosomica domiante, recesiva o ligada al X: algunas malformaciones de las
extremidades tales como la mano y pie en pinza, se heredan a veces como
un carácter dominante autosomico dominante.
Algunos teratogenos ambientales producen defectos de las extremidades
o Alguno teratogenos son: acetazolamida, trietileno melanina, cadmio,
hipertermia, acido valproico, talidomida, ácido retinoico.
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Termino Descripción
Amelia (ectromelia) Ausencia de todo un miembro
Aqueiria, apodia Ausencia de manos o de pies
Focomelia Ausencia o acortamiento de los segmentos proximales de
un miembro
Hemimelia Ausencia de partes preaxiales o postaxiales de un miembro
Meromelia Término general para la ausencia de parte de un miembro
Ectrodactilia Ausencia de un número cualquiera de dedos
Polidactilia Número excesivo de dedos
Sindactilia Presencia de membrana interdigital
Braquidactilia Acortamiento de los dedos
Mano o pie hendidos Ausencia de los componentes
Focomelia
Sindactilia Polidactilia
Amelia Meromelia
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8. –Somitomeros: son segmentos que derivan del mesoderma paraaxial. Los
primeros 7 pares de somitomeros en la región craneal no experimentan una
separación o segmentación mayor. Los somitameros forman solo miotomo y
dermatomo. Las células de estos somitomeros (mesodermo craneal) formaran la
mayor parte de la musculatura estriada
de la cara la mandíbula y la garganta y
junto a la cresta neural forman los huesos
del cráneo.
-Somitas: segmento que derivan del
mesoderma paraxial y que se encuentran
en ambos lados del tubo neural. El primer
par de somitos (masas de mesodermo
paraaxial en forma de ladrillos) no
aparece por detrás del séptimo par de
somitomeros. En el desarrollo la parte
ventral del somita se denomina
esclerotomo (formara las vertebras, costillas y el occipital) y la mitad dorsal se
denomina dermomiotomo (formara la musculatura del cuerpo y la dermis). Existen
entre 36 y 38 pares de somitas, con progresión céfalo-caudal y que
posteriormente formaran diversa estructuras.
Carácter autosmico domiante
Hemimelia
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-Cresta ectodérmica apical (CEA): La yema inicial del miembro comienza a
formarse antes de que aparezca la CEA, aunque
enseguida se observa una CEA gruesa a lo largo
del borde que separa los ectodermos dorsal y
ventral de la extremidad, y es estimulada por el
mesoderma somatopleural y viceversa.
El mesenquima que está cerca del CEA se
mantiene diferenciado, lo cual permite la
proliferación de este, pero el mesenquima que
está distante del CEA se diferencia en cartílago,
permitiendo la diferencia de proximal a distal. A
la 8 semana las extremidades están desarrolladas, por la apoptosis del CEA.