Desarrollo de Extremidades

M. Angélica Montenegro
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Capítulo VI
DESARROLLO DE LAS EXTREMIDADES
Dra M. Angélica Montenegro R.
Laboratorio de Embriología Comparada
Programa de Morfología
Facultad de Medicina, ICBM Universidad de Chile.
Los esbozos de las extremidades aparecen a comienzos del período
prefetal (embriones de 1 mes de gestación), como engrosamientos en forma
de remo, ubicados lateralmente. Cada esbozo está constituido por tejido
mesenquimático, de origen mesodérmico, revestido por una capa de células
epiteliales ectodérmicas, la que en su extremo más distal, presenta un
engrosamiento llamado cresta apical.
Los esbozos de las extremidades experimentan cambios morfológicos
mediados por una serie de interacciones celulares. Los eventos son similares
para las extremidades superiores e inferiores, salvo que el desarrollo de los
brazos precede al de las piernas.
Los esbozos de las extremidades comienzan a crecer activamente,
alargándose considerablemente. Luego, su
extremo distal se aplana,
constituyendo una especie de paleta que corresponde a la mano o el pie y más
tarde, el mesénquima se condensa, constituyendo los rayos digitales,
núcleos mesenquimáticos que representan los esbozos de los dedos. Estos
rayos digitales están unidos por una membrana interdigital.
Al mismo tiempo que se diferencia el extremo distal de la extremidad, el
resto del esbozo se subdivide en dos porciones, correspondientes a brazo y a
antebrazo o a muslo y pierna, según se trate del esbozo superior o inferior.
Posteriormente, el extremo distal de cada esbozo experimenta apoptosis
del tejido mesenquimático interdigital, lo cual determina que, a fines de la
octava semana, la extremidad tenga los dedos separados, además de sus tres
regiones características.
La remoción de la cresta apical produce detención del desarrollo, por el
contrario, la presencia de una cresta apical adicional da como resultado la
formación de una extremidad supernumeraria.
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La cresta apical interactua con el mesoderma subyacente para promover
el crecimiento de la extremidad. La cresta apical estimula el crecimiento del
esbozo de miembro, pero su existencia está controlada por el mesoderma.
Para que la morfogénesis de las extremidades sea normal, cada célula
del esbozo debe poseer información posicional correcta, que le permita saber
cual es su ubicación dentro del esbozo y hacia qué tejido debe diferenciarse.
Esta organización espacial está en relación con 3 ejes: próximo-distal,
antero-posterior y dorso-ventral
Eje próximo-distal = del hombro a la punta de los dedos
Eje antero-posterior = del dedo pulgar al dedo meñique
Eje dorso-ventral = del dorso a la palma de la mano
El eje próximo-distal o eje longitudinal de la extremidad, está
determinado por la cresta apical a través de la expresión del FGF-8. Esta
estimula la proliferación de la células mesodérmicas subyacentes llamadas
zona de progreso, que está en continua multiplicación. Esto se hace a través
de FGF.
Las células que primero abandonan la zona de progreso, formarán fémur
o húmero y las últimas que la abandonan forman estructuras distales.
El eje antero-posterior se debe al efecto del mesoderma ubicado en la
zona posterior del esbozo llamada zona de actividad polarizante (ZAP).
Aquí las células mesenquimáticas expresan una proteína llamada sonic
hedgehog (shh) de modo en su presencia las células se diferenciarán hacia
tejidos posteriores (4° y 5° dedos por ejemplo) mientras que en el borde
anterior y por ausencia del shh se diferenciarán tejidos anteriores como el
primer dedo.
Además, la ZAP a través del shh, mantiene la integridad de la cresta
apical y en consecuencia el crecimiento longitudinal.
En ausencia de ZAP, la cresta involuciona y cuando se implanta ZAP en
la zona anterior de otra yema, se forma un miembro supernumerario, otra
cresta, que es imagen en espejo de la anterior.
El eje dorso-ventral está determinado por varios genes que se
expresan en el ectoderma dorsal y ventral y determinan la diferenciación de
estructuras dorsales y ventrales respectivamente.
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Sólo para que se entienda el problema, se detallará la información. El
ectoderma dorsal expresa Wnt-7a que induce expresión de Lmx-1 en el
mesoderma dorsal subyacente.
El ectoderma ventral expresa En-1 que inhibe la expresión de Wnt-7a en
la región ventral.
Wnt-7a es necesario para especificar el patrón dorsal. Donde no hay
porque es inhibido se desarrollan estructuras ventrales como las almohadillas
plantares en los animales o las palmas de mano y plantas de pie en el hombre.
Una vez establecido este mapa posicional se sucede la histogénesis. Los
huesos, cartílagos, tejido conectivo, vasos sanguíneos, derivan del mesoderma
lateral. El tejido muscular se forma a partir del mesoderma somítico.
Formación de los dedos.
La cresta apical que está en contacto con la zona interdigital, regresa,
con lo cual disminuye el FGF y aumenta la BMP en el tejido mesenquimático de
los rayos digitales iniciándose la apoptosis.
La BMP (proteína morfogenética de hueso), es un factor de crecimiento
perteneciente a los TGF- (factores de crecimento transformante ). Esta
actúa junto con el ácido retinoico.
Los macrófagos remueven los restos apoptóticos.
Si se agrega FGF al mesénquima interdigital se inhibe la apoptosis, lo
que da como resultado una alteración llamada sindactilia en la cual los dedos
permanecen unidos como sucede en los patos. En estas aves no hay BMP.
Eje
Próximo-distal
Antero-posterior
Centro de emisión de señales
cresta apical
ZAP
Molécula
FGF
shh
Dorso-ventral
ectoderma dorsal
Wnt-7
ectoderma ventral
En-1
____________________________________________________________________
Apoptosis
mesénquima interdigital
BMP