CURS I

ETAPELE DEZVOLTARII ORGANISMULUI UMAN:

I.Perioada preembrionara: Gametogeneza (Spermatogeneza, si ovogeneza)

II.Perioada prenatala: fecundatia, migratia si segmentatia nidatia (implantarea), blastulatia,

gastrulatia, organogenezaIII.Perioada fetala

DR. FLORENTINA POPA

Embriologia este o ramura a biologiei care se ocupa cu formarea si dezvoltarea organismelor vii, incepand cu constitruirea celulelor germinala primordiale si pana la formarea unui produs viabil, care, dupa expulzarea sa din organismul matern, se poate dezvolta prin propriile sale mijloace

Embrion = ceea ce se dezvolta in interior;Logos = stiinta

I. GAMETOGENEZA este procesul în urma căruia se formează, celule

haploide înalt diferenţiate denumite gameţi(celule sexuale) capabile de procreaţie. Gameţii (spermatozoidul la mascul şi ovocitul de ordinul II la femeie) produşi în organe specializate morfofuncţional, se formează prin procese de diviziune indirectă (meioză), citodiferenţiere şi maturare.

Structurile adaptate acestei funcţii sunt: foliculul ovarian (pentru ovocitul de ordinul II) şi tubul seminifer contort (pentru spermatozoid). Gameţii sunt celule haploide ce conţin 23 cromozomi (N cromozomi) din care 22 autozomi şi un cromozom sexual X sau Y, spre deosebire de celulele somatice care au garnitură diploidă ce conţin 46 cromozomi (2N) din care 44 autozomi şi 2 cromozomi sexuali (X sau Y).

Pentru înţelegerea procesului de gametogeneză sunt necesare precizarea anumitor noţiuni:

I. MITOZA Meioza (mitoza reductionala),este modul de inmultire a

celulelor sexuale, prin care informatia se transmite de la un organism la altul in succesiunea generatiilor. Ea consta din doua diviziuni succesive, in final rezultand patru celule, fiecare avand numarul de cromozomi redus la jumatate, fata de nucleul celulei intrata in diviziune. Prin urmare, celulele sexuale mature, apte pentru fecundatie, numite gameti, au numarul de cromozomi redus la jumatate sau haploid fata de garnitura cromozomiala normala, diploida.

Mitoza ecvationala este modul de inmultire al celulelor somatice cu garnitura cromozomiala diploida, rezultand celule noi identice intre ele si cu celula initiala din care au provenit

II. Cromozomul

In nucleu oricarei celule se gasesc structurile responsabile de pastrarea si transmiterea patrimoniului ereditar la urmasi. Aceste structuri sunt reprezentate de acizii nucleici (AND si ARN). O portiune (un segment) din macromolecula de AND care contine informatia genetica necesara sintezei unei catene polipeptidice sau unei alte biomolecule, se numeste gena.

Genele sunt localizate in cromozomi. La eucariote, cromozomii au o arhitectura moleculara foarte complexa, fiind alcatuiti din 13-15% AND, 12-13% ARN, 68-72% proteine, mici cantitati de lipide, Mg si Ca . Acest complex biochimic de substante la care se adauga o serie de enzime, reprezinta de fapt cromatina prin urmare cromozomii sunt alcatuiti din cromatina.

III.Ploidia şi numărul " N " Ploidia se referă la numărul de cromozomi într-

o celulă, iar numărul " N " la cantitatea de ADN din celulă. Astfel celulele somatice normale şi celulele germinale primordiale conţin 46 cromozomi şi o cantitate 2N de ADN. Cromozomii se găsesc în 23 perechi omologi, un membru (omolog) din fiecare pereche este de origine maternă şi alta de origine paternă. Termenul diploid este clasic utilizat pentru o celulă ce conţine 46 cromozomi. Perechea de cromozomi de la 1-22 sunt autozomi (non-sex), iar perechea de cromozomi 23 conţine cromozomul sexual ( XX pentru femeie şi XY pentru bărbat).

GAMETOGENEZAGameţii conţin 23 cromozomi (22 autozomi şi

un cromozom sexual ) şi o cantitate 1 N de ADN. Termenul de "haploid " este clasic utilizat ca referindu-se la o celulă ce conţine 23 de cromozomi.

Gametul feminin conţine numai cromozomul X, iar cel masculin fie cromozomul X sau Y, de aceea gametul masculin este cel care determină sexul genetic al individului.

Linia celulară care determină producerea de gameţi se numeşte linie gametogenă. Se desfăşoară în organe specializate denumite gonade. Dezvoltarea gonadelor se realizează în trei stadii succesive :

geneza primordiului gonadic primordiul gonadic în stadiu indiferent în

care nu există deosebiri morfologice între organele genitale ale celor două sexe

diferenţierea primordiului gonadic cu constituirea gonadelor caracteristice unui anumit sex.

Momentul producerii diferenţierii gametice este variabil în funcţie de sex. La sexul masculin celulele germinale primordiale rămîn în stare de repaus în intervalul 6 săptămîni-pubertate. La pubertate, tubii seminiferi ajung la maturitate şi celulele germinale primordiale se diferenţiază în spermatogonii iar acestea urmează etapele spermatogenezei. La sexul feminin celulele germinale primordiale suferă câteva diviziuni suplimentare şi apoi se diferenţiază în ovogonii, iar meioza debutează deja în luna a-5-a de viaţă fetală. Până la pubertate, aceste celule intră într-o perioadă de repaus, după care continuă ovocitogeneza.

Spermatogeneza începe la pubertate şi are o desfăşurare permanentă la om. Spermatozoizii se produc în tubii seminiferi contorţi prin diferenţierea şi maturarea spermatogoniilor. Fazele succesive ale spermatogenezei sunt vizibile în peretele tubilor seminiferi contorţi, din exterior către lumenul tubilor şi durează 64 zile la om. Testiculul - gonadă masculină cu dublă funcţie

secretorie: gametogenetică şi hormonală, este un organ pereche parenchimatos situat în scrot. Poziţia scrotală este o condiţie indispensabilă desfăşurării normale a spermatogenezei, datorită temperaturii cu 2-30 C mai scăzută decât în cavitatea abdominală. În ectopia abdominală şi criptorhidia inghinală când testiculul lipseşte din scrot, spermatogeneza este inhibată din cauza temperaturii mai ridicate, aceasta fiind o cauză de sterilitate masculină.

Spermatogeneza include 4 etape evolutive:

etapa de diferenţiere şi proliferare(înmulţire),

etapa de creştere a spermatocitelor de tip B,

etapa diviziunilor de maturaţie (meioza) etapa spermiogenezei

Etapa de diferenţiere şi proliferare(înmulţire) caracterizată prin tunelizarea cordoanelor medulare şi

formarea tubilor seminiferi contorţi alcătuiţi din celule germinale primordiale (spermatogonii), dar şi celule epiteliale celomice din care se vor diferenţia celule Sertoli.

Celule germinale primordiale apar de la începutul dezvoltării testiculului (săptămîna a-6-a), se găsesc adiacent membranei bazale tubului seminifer contort format, au garnitură cromozomială diploidă (46 cromozomi, 2N) şi se înmulţesc prin diviziuni mitotice repetate, generând noi generaţii de spermatogonii.

Spermatogoniile de tip A sunt celule stem care se înmulţesc prin diviziuni mitotice, jumătate din celulele fiice devin spermatogonii de tip A, restul devin spermatogonii de tip B. Acestea sunt celule mai diferenţiate care cresc numeric şi se vor diferenţia în spermatocite primare.

2. Etapa de creştere a spermatocitelor de tip B, ce are loc în perioada pubertăţii, conduce la formarea spermatocitelor primare, 46 cromozomi duplicaţi, 4N.

3. Etapa diviziunilor de maturaţie (meioza) caracterizată prin reducerea la jumătate a numărului iniţial de cromozomi prin meioză(reducţională) rezultând pentru fiecare spermatocit primar câte două spermatocite secundare, care au fiecare câte 23 cromozomi duplicaţi 2N , respectiv 22 autozomi+X şi 22 autozomi + Y, urmează a doua diviziune de maturaţie, meioza ecvaţională care duce la formarea pentru fiecare spermatocit de ordinul II a câte două spermatide (23 cromozomi, 1 N)

4. Etapa spermiogenezei constă în transformarea spermatidei într-un spermatozoid care pătrunde în lumenul tubului seminifer contort. Se formează două tipuri de spermatozoizi: cu cromozom X sau cu cromozom Y.

Spermatozoidul matur este o celulă cu volum redus. Din punct de vedere morfologic este alcătuit din patru părţi: cap, gât, piesă intermediară şi coadă. Capul de formă ovoidală formează cea mai mare parte din spermatozoid, prezintă anterior acrozomul ce conţine enzime litice (10) ce prin acţiunea lor favorizează traversarea învelişurilor ovocitului de ordinul II. Colul (gâtul) este porţiunea îngustă care uneşte capul de piesa intermediară. Coada produce motilitatea spermiei şi ajută la deplasarea sa la locul fecundaţiei. Mişcarea este helicoidală, determinată de proteine contractile (tubulina), asemănătoare miozinei.

Spermatogeneza 2

Spermatozoizii maturi părăsesc celulele Sertoli, pe ale căror prelungiri citoplasmatice s-au sprijinit şi care i-au hrănit. Din lumenul tubilor seminiferi trec în rete testis, conurile eferente, canalul epididimar, canalul deferent, veziculele seminale, canalul ejaculator şi uretră. Sperma este produsul de secreţie a glandelor genitale (testicul) şi căilor genitale masculine, conţine celule sexuale masculine mature şi lichid seminal. Examenul spermei se face în vederea evaluării fertilităţii masculine, în special numărul lor şi motilitatea. Timpul total de diferenţiere şi maturare de la spermatogonie la spermatozoid este de 64 zile

Ovocitogeneza reprezintă un proces complex asemănător spermatogenezei

dar cu desfăşurare diferită în timp. Foliculii ovarieni sunt structuri complexe ce conţin gametul de tip feminin.

Ovocitogeneza debutează la embrionul de 11-12 săptămâni prin transformarea unora dintre ovogoniile din preajma zonei medulare în ovocite. Procesul implică iniţierea profazei meiozei şi este caracterizat de apariţia unor mase de cromatină nucleară.

Mecanismele care controlează proliferarea ovogoniilor şi debutul meiozei adică transformarea ovogoniilor în ovocite primare nu sunt precizate.

Odată iniţiată meioza, ea progresează spontan până în stadiul diploten al profazei fără să necesite alţi stimuli.

Ovocitogeneza 2 Structura în care se desfăşoară ovocitogeneza este

foliculul ovarian. Ovocitul şi celulele granuloase din jur sunt separate de

stroma înconjurătoare printr-o membrană bazală şi alcătuiesc împreună foliculul primordial care constituie markerul morfologic al diferenţierii ovarului fetal. Formarea foliculilor primordiali are rol esenţial în blocarea evoluţiei meiozei din ovocite la stadiul diploten al profazei. Meioza se reia mulţi ani mai tîrziu numai în foliculul care ajunge la stadiul preovulator, foliculul dominant, sub influenţa pic-ului preovulator de LH..

În dinamica ontogenetică şi funcţională a ovarului se găsesc stadii diferite de diferenţiere a foliculului ovarian ce formează ciclul folicular format din: folicul primordial, folicul primar, folicul secundar (cavitar) şi folicul dominant, toţi au însă o caracterictică comună şi anume aceea că conţin ovocite în diferite stadii de diferenţiere şi maturare, cu excepţia celui dominant care şi-a finalizat prima diviziune de maturaţie.

Ovocitogeneza 3

Foliculul dominant din punct de vedere structural este format din următoarele elemente dispuse de la periferie :

1) teacă externă bogată în fibroblaşti; 2) teacă internă cu funcţie secretorie endocrină; 3) membrana bazală;4) stratul celulelor granuloase; 5) antrul cu lichidul folicular; 6) ovocitul înconjurat de zona pellucida şi celule

granuloase ce formează corona radiata ataşate de stratul granulos prin discul proliger.

Ovocitogeneza 4

Sub raport funcţional în perioada de maturitate neuroendocrină, ovarul eliberează ciclic ovocite de ordinul II, apte de a fi fecundate şi secretă steroli sexuali.

Ambele activităţi, ciclul ovogenetic şi ciclul folicular sunt legate de maturarea ovocitului, de dezvoltarea foliculului capabil de a elibera ovocitul matur în urma procesului de ovulaţie, formarea şi regresia corpului luteal. Din acest motiv ovarul trebuie considerat ca un ţesut heterogen ce se modifică ciclic şi conţine subunităţi cu proprietăţi biologice diferite. În cursul unei perioade de dominanţă, o singură unitate defineşte funcţia întregului organ.

II. PERIOADA PRENATALA

1. FECUNDATIAFecundaţia este un proces complex prin care două

celule sexuale, gameţii, fuzionează pentru a forma un nou organism cu garnitură cromozomială completă, înzestrat cu potenţialităţi genetice provenite de la cei doi părinţi. Durează 24 ore şi are loc în treimea laterală a trompei, la 10 ore după însămânţarea spermatozoidului.

Gametul feminin, rezultat prin ovulaţie, trebuie fecundat în cel mult 24 ore după care suferă procesul de apoptoză. Prin procesul fecundării se împlinesc două activităţi distincte:

- sexualitatea, adică combinarea genelor derivate de la cei doi părinţi;

- procreerea, adică formarea noului organism.

Fecundaţia

Este interesant de remarcat cum organismul îşi protejează gameţii proveniţi de la cei doi părinţi: cel de tip feminin este înconjurat de zona pellucida şi corona radiata, iar cel de tip masculin este "protejat" prin numărul mare care ajunge în apropierea celui feminin, câteva sute din cele 170-300 milioane introduse prin procesul ejaculării. În urma acestui proces se formează oul sau zigotul. Mecanismul intim, foarte complex, nu este pe deplin elucidat în prezent.

Fecundarea cuprinde mai multe etape: a. capacitaţia - procesul de activare a spermiilor în vederea pătrunderii

în ovocitul de ordinul II.; este un proces care nu implică modificări morfologice

b. penetrarea zonei pellucida, strat acelular cu numeroase componente organice ce aparţin matrixului extracelular . Penetrarea acestei structuri complexe se realizează prin intermediul enzimelor din acrozom, în special hialuronidaza, cu modificarea permeabilităţii zonei pellucida prin modificarea matrixului extracelular.

c. formarea pronucleilor masculin şi femininPătrunderea spermiei în citoplasma ovocitului determină instantaneu activarea acestuia care îşi terminaă cea de-a doua diviziune de maturaţie, formând ovulul matur şi al doilea globul polar. Nucleul ovulului matur este numit pronucleu feminin. Coada spermatozoidului degenerează, iar nucleul său este numit acum pronucleu masculin. Pronucleul masculin se apropie de pronucleul feminin, amândoi ajungând ulterior în poziţie centrală. La nivelul lor are acum loc replicarea ADN-ului. Contopirea celor doi pronuclei se numeşte amfimixie. Între cei doi centrioli se formează fusul de diviziune pe care se aşează cromozomii al căror număr a devenit diploid 46 cromozomi, 2N.

d. formarea oului sau zigotului este actul final al fecundaţiei

Fecundaţia odată realizată este urmată de procesele de embriogeneză

FecundaţiaUn spermatozoid – si numai unul – va

reusi sa patrunda in celula sexuala feminina. Capul penetreaza in ovul, coada ramane la exterior si se elimina.

Din momentul in care aceasta penetrare a avut loc, nici un alt spermatozoid nu va mai putea penetra ovulul.

2.MIGRATIA SI SEGMENTATIAoul fecundat in 1/3 externa a trompei ajunge

in uter  - aceasta reprezinta migratia. migratia dureaza 3-4 zile si este asigurata de

miscarile peristaltice ale trompei, miscarile cililor epiteliului tubar si curentul serozitatii peritoneale catre cavitatea uterina.

in aceasta perioada nutritia este asigurata de secretiile tubare. Imediat dupa fecundatie oul se divide in doua celule egale (blastomere), care apoi,    prin diviziune, dau nastere la 4 celule si respectiv 8 celule egale.

Segmentatia

Din acest moment, care se produce a patra zi de la fecundatie, diviziunea devine inegala: pe de o parte rezulta celule mici, clare (micromere), care se divid mai rapid, si celule mari, intunecate (macromere) care se divid mai lent.micromerele sunt dispuse la periferie si din ele se

dezvolta trofoblastul; macromerele sunt dispuse central si din ele se va forma embrionul.

acest stadiu in care celulele formeaza o ingramadire sferica se numeste morula.

apoi, datorita dezvoltarii rapide a trofoblastului, apare o cavitate intre celulele lui si cele ale embrionului, cavitate care se umple cu lichid.

macromerele se grupeaza la un pol al oului formand butonul embrionar.

stadiul acesta poarta numele de blastocist si este stadiul in care oul ajunge in cavitatea uterina.

3. IMPLANTATIA (NIDATIA)

oul ajuns in cavitatea uterina penetreaza in mucoasa uterina transformata secretor in a doua  jumatate a ciclului menstrual.

fenomenul poarta numele de implantare sau nidatie. Implantarea are loc datorita echipamentului enzimatic proteolitic al trofoblastului si miscarilor sale.Mucoasa uterina, pregatita secretor, reactioneaza prin vasodilatatie.

4. BLASTULATIA - sapt.a doua

in saptamana a 2-a, butonul embrionar se diferentiaza in doua straturi:

endoblast, profund. ectoblast, periferic. intre butonul embrionar si trofoblast se afla

mezenchimul extraembrionar in care apare o  cavitate, celomul extraembrionar, care inconjura butonul embrionar, cu exceptia zonei unde se ataseaza la trofoblast, zona numita si pedicul embrionar.

intre ectoblast si trofoblast apare o cavitate, care va forma cavitatea amniotica

Blastulatia

5. Gastrularea

la inceputul saptamanii a 3-a se produce gastrularea cand intre endoblast si ectoblast se plaseaza si a treia foita, mezoblastul, si embrionul devine tridermic.

discul embrionar se incurbeaza si se transforma in tub, care este legat de anexele embrionare printr-un pedicul din care va rezulta cordonul ombilical.

in portiunea caudala a embrionului apare un diverticul endoblastic, alantoida.

GASTRULATIA

6. Organogeneza

in saptamana a 4-a cavitatea amniotica creste, inconjurand embrionul. Vezicula vitelina se imparte  in doua parti: vezicula ombilicala si intestinul primitiv,unite intre ele prin canalul vitelin.

alantoida inainteaza in pediculul embrionar impreuna cu o prelungire mezenchimatoasa, din care vor proveni vasele alantoidiene care se vor anastomoza cu reteaua vasculara vilozitara formand astfel circulatia feto-placentara.

Organogenezaintre saptamanile a 4-a si a 8-a, fiecare foita

embrionara incepe diferentierea proprie in tesuturi si organe.

din ectoblast vor lua nastere tesutul nervos ; din endoblast aparatul digestiv si  glandele sale anexe, aparatul respirator, gonadele; din mezoblast scheletul, muschii, tesutul conjunctiv, aparatul renal, aparatul vascular si tractul genital

Organogeneza

ectoblastul  – SNC

mezoblastul – schelet, tesut conjunctiv, musc., ap. renal, circulator.

endoblastul – aparat digestiv, respirator,

sacul ovular – vizibil ecografic, miscari cardiace (saptamana 6).

Organogeneza

de la 16 saptamani : fata umana, par, activitate musculara spontana (MF). organele complet formate pot fi bine individualizate ecografic (Lungime - 112 mm; Greutate – 100 gr 16 saptamani)..

III. PERIOADA FETALA

in timpul lunii a II-a de evolutie, dezvoltarea  morfologica a embrionului se definitiveaza.

perioada cuprinsa intre saptamanile a 4-a si a 8-a este perioada embrionara in care se formeaza diferite organe (organogeneza) si este caracterizata prin predominanta proceselor de diferentiere tisulara.

perioada cuprinsa intre luna a IlI-a si nastere este perioada fetala, in care predomina procesul de crestere.

oul constituit cuprinde fatul si anexele fetale reprezentate de: placenta, membranele amniotice, lichidul amniotic si cordonul ombilical.

   

FETUS LA 7 LUNI NOU NASCUT