Racha primitiva

La línea primitiva es una estructura que se forma en el embrión temprano de los amniotas . ^{[ 1 ]} En los anfibios , la estructura equivalente es el blastoporo . ^{[ 2 ]} Durante el desarrollo embrionario temprano , el disco embrionario adquiere forma ovalada y luego piriforme, con el extremo más ancho hacia la parte anterior y la región más estrecha proyectada hacia la parte posterior. La línea primitiva forma una estructura longitudinal en la línea media de la región posterior (caudal) más estrecha del embrión en desarrollo, en su lado dorsal. ^{[ 3 ]} En su primera formación, la línea primitiva se extiende a lo largo de la mitad del embrión. En el embrión humano , esto aparece en la etapa 6 , aproximadamente a los 17 días. ^{[ 4 ]}

La estría primitiva establece la simetría bilateral , determina el sitio de gastrulación e inicia la formación de las capas germinales . Para formar la estría primitiva, las células madre mesenquimales se disponen a lo largo de la línea media prospectiva, estableciendo el segundo eje embrionario y el sitio por donde las células entrarán y migrarán durante el proceso de gastrulación y formación de las capas germinales. ^{[ 5 ]}

La estría primitiva se extiende a través de esta línea media y crea los ejes corporales izquierda-derecha y craneocaudal. ^{[ 6 ] [ 7 ]} La gastrulación implica la ingresión de progenitores del mesodermo y su migración a su posición final, ^{[ 6 ] [ 8 ]} donde se diferenciarán en la capa germinal del mesodermo ^{[ 5 ]} que, junto con las capas germinales del endodermo y el ectodermo, dará lugar a todos los tejidos del organismo adulto.

El epiblasto , una única capa epitelial del disco embrionario bilaminar , es la fuente de todo el material embrionario en los amniotas , y algunas de sus células darán origen a la línea primitiva. ^{[ 5 ] [ 8 ]} En los anfibios , la estructura equivalente es el blastoporo . ^{[ 2 ]} La línea primitiva forma una estructura longitudinal en la línea media en la región caudal (posterior) más estrecha del embrión en desarrollo , en su lado dorsal. ^{[ 3 ]} En su primera formación, la línea primitiva se extiende a lo largo de la mitad del embrión. En el embrión humano, esto aparece en la etapa 6 de Carnegie , aproximadamente a los 17 días. ^{[ 4 ]}

Hacia el extremo craneal (anterior) del disco, la estría primitiva se expande en un área conocida como el nodo primitivo , que es el organizador de la gastrulación . ^{[ 9 ]} En las aves, incluido el polluelo, este nodo organizador se llama nodo de Hensen . En los anfibios , donde se identificó por primera vez, se le conoce como el organizador de Spemann-Mangold .

En el centro del nódulo hay una depresión circular denominada fosa primitiva . La fosa primitiva se extiende hacia el extremo caudal en una estrecha depresión en la estría primitiva llamada surco primitivo ^{[ 9 ]} ( en latín : sulcus primitivus ). El surco se crea por el plegamiento de las células epiblásticas . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Tras su aparición y la formación del nódulo, la fosa y el surco, la estría primitiva comienza a retroceder caudalmente. Alrededor del día 20 en el embrión humano, las partes restantes de la estría se agrandan para producir una masa celular caudal en la línea media denominada yema caudal o eminencia caudal . ^{[ 9 ]} También en ese momento, la notocorda se desarrolla cranealmente a partir del nódulo primitivo. Para el día 22, la estría primitiva ha retrocedido a entre el 10 y el 20 % de la longitud del embrión, y para el día 26, aparentemente ha desaparecido. ^{[ 9 ]}

El embrión de pollo , como organismo modelo, ha proporcionado mucha información sobre la formación de la estría primitiva. En la blástula del pollo , su formación implica el movimiento coordinado y la reorganización de las células en el epiblasto. ^{[ 12 ]} Dos flujos de células que giran en sentido contrario se encuentran en el extremo posterior, donde se forma la estría. ^{[ 12 ]} Hay poco movimiento en el centro de estos flujos, mientras que el mayor movimiento se observa en la periferia de los vórtices. ^{[ 7 ]} Los movimientos de vórtice, similares al movimiento de la polonesa, son clave para la formación de la estría primitiva. ^{[ 13 ]} Las células que recubren la hoz de Koller en el extremo posterior del embrión de pollo se mueven hacia la línea media, se encuentran y cambian de dirección hacia el centro del epiblasto. Las células de la zona marginal posterior lateral reemplazan a las células que dejaron la hoz de Koller al encontrarse en el centro de esta región, cambiar de dirección y extenderse anteriormente. ^{[ 8 ] [ 14 ]} A medida que estas células se mueven y se concentran en el extremo posterior del embrión, la estría experimenta una transición de una sola capa a una lámina epitelial multicapa que la convierte en una estructura visible macroscópicamente. ^{[ 8 ]} Se han propuesto varios mecanismos, incluyendo la proliferación activa, la división celular orientada, la intercalación célula-célula y el movimiento celular quimiotáctico , para explicar la naturaleza de los movimientos celulares necesarios para formar la estría primitiva. ^{[ 15 ] [ 8 ]}

La zona marginal de un embrión de pollo contiene células que contribuirán a la formación de la estría primitiva. ^{[ 8 ]} Esta región presenta un gradiente anteroposterior definido en su capacidad para inducir la estría primitiva, siendo el extremo posterior el de mayor potencial. ^{[ 16 ]} Todas las células del epiblasto pueden responder a las señales de la zona marginal, ^{[ 5 ]} pero una vez que una región determinada es inducida por estas señales y se produce la formación de la estría, las células restantes del epiblasto dejan de responder a estas señales inductoras e impiden la formación de otra estría. ^{[ 16 ]}

Debajo del epiblasto se encuentra el hipoblasto , donde se origina el tejido extraembrionario . ^{[ 8 ]} En el pollo, la ausencia del hipoblasto da como resultado múltiples estrías, ^{[ 17 ]} lo que sugiere que su presencia es importante para regular la formación de una única estría primitiva. En ratones y otros mamíferos, esta estructura se conoce como endodermo visceral anterior (AVE). ^{[ 17 ]} El AVE migra desde el endodermo visceral (hipoblasto). ^{[ 18 ]} El hipoblasto también juega un papel importante en la regulación de la formación de la estría. La eliminación del hipoblasto en el pollo da como resultado estrías ectópicas con el patrón correcto , lo que sugiere que el hipoblasto sirve para inhibir la formación de la estría primitiva. ^{[ 19 ]}

Vías de señalización

La formación de la estría primitiva en el pollo está altamente regulada por una compleja red de vías de señalización . La activación de varios factores secretados (Vg1, Nodal , Wnt8C , FGF8 y Chordin ) y factores de transcripción ( Brachyury y Goosecoid ) adyacentes al sitio de formación de la estría es necesaria para este proceso. ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 19 ]}

Vg1 y señalización Wnt

De manera similar, la sobreexpresión de Vg1 (un miembro de la superfamilia del factor de crecimiento transformante beta (TGF-β)) y los injertos de la zona marginal posterior ^{[ 16 ]} en pollos también pueden inducir estrías ectópicas, pero solo dentro de la zona marginal del embrión, ^{[ 22 ]} lo que indica una característica específica de esta región en su capacidad para inducir la formación de estrías. Varias líneas de evidencia apuntan a la expresión de Wnt como determinante de esta capacidad. La deleción de Wnt3 en embriones de ratón resulta en la ausencia de formación de estrías, de manera similar al fenotipo de los embriones mutantes de B-catenina . ^{[ 24 ]} Además, la mutación del regulador negativo intracelular de la señalización de Wnt, Axin , ^{[ 25 ]} y la sobreexpresión del cWnt8C de pollo ^{[ 26 ]} producen múltiples estrías en embriones de ratón. La localización de Wnt y los componentes de su vía, Lef1 y B-catenina, respalda aún más el papel inductor de estrías en la zona marginal. ^{[ 22 ]} Además, se expresa como un gradiente que disminuye de posterior a anterior, ^{[ 22 ] [ 23 ]} correspondiente a la capacidad de inducción de estrías de la zona marginal. La sobreexpresión de Vg1 o Wnt1 por sí sola no logró inducir una estría ectópica en el pollo, pero su sobreexpresión conjunta resultó en la formación de estrías ectópicas, lo que confirma que la capacidad de inducción de estrías de la zona marginal posterior podría atribuirse a la señalización de Wnt ^{[ 22 ]} y que Vg1 y Wnt deben cooperar para inducir este proceso. La sobreexpresión de Vg1 junto con los antagonistas de Wnt, Crescent o Dkk-1 , previene la formación de estrías ectópicas, ^{[ 22 ]} demostrando la importancia de la actividad de Wnt en la formación de estrías ectópicas inducidas por Vg1 y, por lo tanto, su implicación en la formación normal de la estría primitiva.

Señalización nodal

Nodal , un conocido inductor mesodérmico de la superfamilia del factor de crecimiento transformante beta (familia TGFB), ^{[ 19 ]} ha sido implicado en la formación de la estría. Los embriones de ratón mutantes para Nodal no logran gastrular y carecen de la mayor parte del mesodermo, ^{[ 27 ]} pero más allá de desempeñar un papel en la inducción del mesodermo, Nodal regula la inducción y/o el mantenimiento de la estría primitiva. ^{[ 27 ]} En presencia de hipoblasto, Nodal es incapaz de inducir estrías ectópicas en el embrión de pollo, mientras que su eliminación induce la expresión de Nodal, Chordin y Brachyury, ^{[ 19 ]} lo que sugiere que el hipoblasto debe tener cierto efecto inhibitorio sobre la señalización de Nodal. De hecho, el antagonista multifuncional de la señalización de Nodal, Wnt y BMP, Cerberus (producido en el hipoblasto) y Cerberus-Short (que inhibe solo a Nodal), a través de su efecto sobre la señalización de Nodal, inhibe la formación de la estría. ^{[ 19 ]} Finalmente, el hipoblasto es desplazado anteriormente por el endoblasto en movimiento, permitiendo la formación de estrías en el extremo posterior. En el extremo anterior, la presencia del hipoblasto y los antagonistas que secreta, como Cerberus, inhiben la expresión de Nodal y, por lo tanto, restringen la formación de estrías solo al extremo posterior. ^{[ 19 ]} De manera similar al hipoblasto en el pollo, el AVE en el ratón secreta dos antagonistas de la señalización de Nodal, Cerberus-like, Cerl y Lefty1 . ^{[ 19 ] [ 28 ]} En el ratón, los mutantes dobles Cer-/-; Lefty1-/- desarrollan múltiples estrías ^{[ 17 ]} como lo indica la expresión ectópica de Brachyury y pueden ser rescatados parcialmente por la eliminación de una copia del gen Nodal. ^{[ 17 ]} En el ratón, el AVE restringe la formación de estrías a través de las funciones redundantes de Cer1 y Lefty1, que regulan negativamente la señalización de Nodal. ^{[ 17 ]} El papel del AVE del ratón en asegurar la formación de una única estría primitiva se conserva evolutivamente en el hipoblasto del pollo. ^{[ 17 ] [ 19 ]}

señalización de FGF

Otra vía importante en la modulación de la formación de la estría primitiva es el FGF , que se cree que actúa junto con Nodal para regular este proceso. ^{[ 29 ]} La inhibición de la señalización del FGF mediante la expresión de un receptor dominante negativo, utilizando un inhibidor del receptor de FGF (SU5402) o el agotamiento de los ligandos de FGF, inhibe la formación del mesodermo ^{[ 7 ]} y esto, a su vez, inhibe la formación de la estría. ^{[ 8 ]} Además, la formación ectópica de la estría inducida por Vg1 requirió la señalización del FGF. ^{[ 29 ]}

señalización de BMP

Finalmente, la señalización de BMP también es importante para regular el proceso de formación de la estría en el embrión de pollo. El sitio de formación de la estría se caracteriza por señales bajas de BMP, mientras que el resto del epiblasto muestra altos niveles de activación de BMP. ^{[ 30 ]} Además, la expresión errónea de BMP4 o BMP7 previene la formación de la estría, mientras que el inhibidor de BMP Chordin induce la formación ectópica de la estría en el pollo, ^{[ 31 ]} lo que sugiere que la formación de la estría probablemente requiera la inhibición de BMP.

La línea primitiva es un concepto importante en bioética , donde algunos expertos han argumentado que la experimentación con embriones humanos es permisible, pero solo antes de que se desarrolle la línea primitiva, generalmente alrededor del decimocuarto día de existencia. El desarrollo de la línea primitiva es considerado por estos bioeticistas como un signo de la existencia de un ser humano único . ^{[ 32 ]} En algunos países, es ilegal desarrollar un embrión humano durante más de 14 días fuera del cuerpo de una mujer. ^{[ 33 ]}

• Gastruloide

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  Embrión humano: longitud, 2  mm. Vista dorsal, con el amnios abierto. 30 aumentos.
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  Sección lateral del blastodisco de un mamífero .