Embriogênese humana

A embriogênese, as primeiras oito semanas de desenvolvimento após a fertilização, é um processo incrivelmente complicado. É fascinante como em oito semanas passamos de uma única célula para um organismo com um plano corporal de vários níveis. Os sistemas circulatório, excretor e neurológico começam a se desenvolver durante essa fase. Felizmente, como em diversos conceitos biológicos complexos, a fertilização pode ser dividida em ideias menores e mais simples. A grande ideia da embriogênese é passar de uma única célula para uma bola de células e para um conjunto de tubos.

A primeira prioridade do zigoto é dividir-se para formar diversas novas células, portanto seus primeiros dias são gastos em uma rápida divisão mitótica. A cada etapa de divisão, o número de células dobra, então o número de células aumenta com velocidade exponencial! Essa divisão acontece tão rapidamente que as células não têm tempo para crescer, portanto o estágio de 32 células conhecido como mórula tem o mesmo tamanho do zigoto. Nesse ponto, a zona pelúcida (uma membrana protetora das glicoproteínas que envolvia o óvulo) ainda está intacta, o que também limita o seu crescimento.

Por volta do dia 4, as células continuam a se dividir, mas elas também começam a se diferenciar e desenvolver formas e funções mais específicas. Quando uma célula se diferencia, ela percorre um caminho na direção de se tornar um tipo específico de célula (por exemplo, uma célula do ouvido ou dos rins), e esse processo só se dá em uma direção (em 99% das vezes). Duas camadas se desenvolvem: uma casca externa chamada de trofoblasto, e uma coleção interna de células chamadas de massa interna de células. Em vez de se organizar em uma esfera de células sólida, a massa interna de células é empurrada para um lado da esfera formada pelo trofoblasto. O restante da cavidade preenchida com fluido é chamado de blastocele, e o conjunto todo lembra um globo de neve. O trofoblasto externo vai se desenvolver e formar estruturas que ajudam o embrião em crescimento a se implantar no útero da mãe. A massa interna de células vai continuar a se diferenciar e partes dela vão, por fim, se tornar o embrião, portanto ela também é chamada de embrioblasto (o sufixo "blasto" significa "formar"). Esse também é o momento em que a zona pelúcida começa a desaparecer, permitindo que a bola de células, agora chamada de blastocisto, cresça e mude de forma. Em animais não mamíferos, o termo usado para essa etapa é "blástula", mas vamos continuar usando os termos que se aplicam ao desenvolvimento humano neste artigo.

Nesse ponto, as células da massa interna de células são totipotentes, o que significa que elas podem se transformar nas células de qualquer tecido do corpo (músculo, cérebro, ossos, etc.) Durante a segunda semana, essas células se diferenciam ainda mais para dar origem ao epiblasto e ao hipoblasto, que são as duas camadas do disco bilaminar. Esse disco é uma fatia plana de uma esfera em desenvolvimento e divide o ambiente em duas cavidades. O hipoblasto é a camada voltada para a blastocele, enquanto o epiblasto está do outro lado.

Vamos imaginar cada uma dessas camadas como um balão plano. Os balões se expandem para preencher o espaço e se tornam as duas novas cavidades: o saco vitelino primitivo do lado do hipoblasto e a cavidade amniótica do lado do epiblasto. A cavidade amniótica vai acabar envolvendo o feto.

Recapitulação: a camada mais externa da esfera é o trofoblasto. Dentro da esfera há dois espaços que estão delimitados pelo hipoblasto ou pelo epiblasto. O ponto onde o epiblasto e o hipoblasto se pressionam um contra o outro é chamado de disco bilaminar, e esse disco é o que divide a esfera para formar as duas cavidades.

O hipoblasto não contribui para o embrião, então agora vamos voltar nossa atenção inteiramente para o epiblasto.

A semana 3 do desenvolvimento é a semana da gastrulação nas camadas germinativas. Uma camada germinativa é uma camada de células que vão formar um de nossos tubos organizacionais. Nossa anatomia pode, de fato, ser reduzida a um tubo interno (nosso trato digestivo) e um conjunto de tubos que o envolvem. As três camadas germinativas que vão se transformar nesses tubos são o ectoderma, o mesoderma e o endoderma.

A primeira etapa da gastrulação é a formação da linha primitiva (~ 16º dia). Vamos imaginar o disco bilaminar como um bolo de duas camadas. Imagine que você pega uma faca e corta somente a camada superior (o epiblasto), como se você fosse cortar uma fatia.

Esse corte é a linha primitiva, e ela corta da extremidade caudal (ânus) na direção da extremidade que vai se tornar a cabeça (a extremidade rostral). Essa linha determina a linha mediana do corpo e separa os lados esquerdo e direito. Como todos os deuterostômios, os seres humanos têm simetria bilateral, o que significa que há uma única linha na qual podemos nos dividir para formar imagens espelhadas. O que, na verdade, estamos vendo quando olhamos para uma linha primitiva são células se movendo. Elas estão saindo do epiblasto e se movendo para baixo, então elas acabam ficando no meio da camada original do epiblasto e do hipoblasto. Eu sempre imaginei o movimento como água caindo de uma cachoeira. A primeira camada a invaginar mergulha mais fundo e acaba ficando mais perto do hipoblasto – essa camada é o endoderma. As próximas camadas se tornam o mesoderma, e as células do epiblasto que continuam a envolver a cavidade amniótica são o ectoderma. Agora temos três camadas germinativas, as quais contribuem para o desenvolvimento embrionário. Na figura abaixo, a extremidade do ânus está voltada para nós.

Diretamente abaixo da linha primitiva, o mesoderma (a camada germinativa do meio) forma uma fina haste de células chamada de notocorda. A notocorda ajuda a definir os eixos principais do nosso corpo e é importante na indução da próxima etapa da embriogênese, quando finalmente começamos a formar nossos tubos! A notocorda é uma característica de definição do filo dos Cordados e se torna nossos discos intervertebrais.

Já passamos por tudo isso e ainda não formamos tubos! Agora que formamos as camadas celulares com sucesso, temos que criar o produto 3D final. A primeira etapa para isso é a criação da notocorda. A notocorda faz o ectoderma acima dela formar uma placa espessa e plana de células chamada de placa neural. A placa neural estende o comprimento do eixo rostral-caudal. A placa neural, então, se dobra sobre si mesma e se sela em um tubo conhecido como tubo neural, que se encaixa sob o ectoderma. As bordas de onde a placa neural estava são puxadas para baixo com ela e se tornam a crista neural. O tubo neural se tornará o cérebro e a medula espinhal.

A crista neural, às vezes, é chamada de quarta camada germinativa por causa de suas células, que se tornam os sistemas nervosos simpático e parassimpático, os melanócitos, as células de Schwann e até mesmo alguns dos ossos e o tecido conjuntivo da face.

Enquanto isso, o mesoderma pode ser subdividido em mesoderma axial, paraxial, intermediário e lateral. A notocorda vem do mesoderma axial. O mesoderma paraxial dará origem aos somitos, os quais se diferenciarão em músculos, cartilagem, ossos e derme. Os derivados do somito criam um plano corporal segmentado (veja à direita). O mesoderma intermediário é a origem do nosso sistema urogenital – nossos rins, gônadas, glândulas suprarrenais e os ductos que os conectam. O mesoderma lateral dará origem ao coração (o primeiro órgão a se desenvolver!), aos vasos sanguíneos, à parede corporal e ao músculo dos nossos órgãos.

Ao mesmo tempo, o endoderma também se transforma em um tubo – o trato digestivo. O trato digestivo é subdividido em intestino anterior, intestino médio e intestino posterior. Cada subdivisão tem seu próprio nervo e fornecimento de sangue. Os órgãos relacionados ao trato gastrointestinal, na verdade, inicialmente são protuberâncias desse tubo. O intestino anterior dá origem ao esôfago, estômago, parte do duodeno e broto respiratório, que se desenvolverá e dará origem aos pulmões. A segunda metade do duodeno até o cólon transverso origina-se do intestino médio. O restante do trato gastrointestinal, incluindo o restante do cólon transverso, o cólon descendente, o cólon sigmoide e o reto são formados a partir do intestino posterior.

Isso é o que acontece com cada uma das três camadas. Enquanto isso, as camadas mesodérmicas estão circulando em torno do endoderma, e a parte do ectoderma que se tornará a pele está circulando em torno das outras duas camadas. Alguns tubos, como o tubo neural, estão se fechando, enquanto o tubo intestinal se conecta ao ectoderma para formar a boca e o ânus. Passadas oito semanas, todos os nossos tubos estão em ordem, o coração primitivo está batendo há quase cinco semanas e o desenvolvimento está a todo vapor!

O tubo intestinal é o único tubo de desenvolvimento que deve permanecer um cilindro aberto. Se o tubo neural não fechar, cria-se uma condição com risco de vida conhecida como espinha bífida. A espinha bífida pode ocorrer devido a fatores genéticos, mas também pode ser causada pela falta de ácido fólico durante a gravidez ou se a mãe tiver diabetes não controlada. A espinha bífida pode levar à fraqueza e paralisia das pernas, problemas de controle da bexiga e do intestino e outros problemas físicos. Crianças com espinha bífida muitas vezes têm problemas de aprendizagem, possivelmente devido a problemas no desenvolvimento do sistema nervoso central. Embora não haja cura conhecida para a espinha bífida, a introdução de ácido fólico em alimentos do dia a dia, como cereais e pão, reduz drasticamente a incidência de defeitos do tubo neural em recém-nascidos.