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, a known mesodermal inducer of the transforming growth factor beta superfamily (TGFB family),^[19] has been implicated in streak formation. Mouse embryos mutant for Nodal fail to gastrulate and lack most mesoderm,^[27] but more than playing a role in mesoderm induction, Nodal regulates the induction and/or maintenance of the primitive streak.^[27] In the presence of hypoblast, Nodal is unable to induce ectopic streaks in the chick embryo, while its removal, induces expression of Nodal, Chordin, and Brachyury,^[19] suggesting that the hypoblast must have a certain inhibitory effect on Nodal signaling. Indeed, the multifunctional antagonist of Nodal, Wnt, and BMP signaling, Cerberus (produced in the hypoblast) and Cerberus-Short (which inhibits only Nodal), through its effect on Nodal signaling, inhibits streak formation.^[19] Eventually, the hypoblast gets displaced anteriorly by the moving endoblast, allowing streak formation at the posterior end. At the anterior end, the presence of the hypoblast and the antagonists it secretes, such as Cerberus, inhibit the expression of Nodal and hence restrict streak formation to the posterior end only.^[19] Similarly to the hypoblast in chick, the AVE in the mouse secretes two antagonists of Nodal signaling, Cerberus-like, Cerl, and Lefty1.^[19][28] In mouse, Cer-/-; Lefty1-/- double mutants develop multiple streaks^[17] as indicated by ectopic expression of Brachyury and can be partially rescued by the removal of one copy of the Nodal gene.^[17] In the mouse, the AVE restricts streak formation through the redundant functions of Cer1 and Lefty1, which negatively regulate Nodal signaling.^[17] The role of the mouse's AVE in ensuring the formation of a single primitive streak is evolutionarily conserved in the hypoblast of the chick.^[17][19]

FGF signaling

Another important pathway in modulating formation of the primitive streak is FGF, which is thought to work together with Nodal to regulate this process.^[29] Inhibition of FGF signaling through expression of a dominant negative receptor, using a FGF receptor inhibitor (SU5402) or depletion of FGF ligands, inhibit mesoderm formation^[7] and this in turn, inhibits streak formation.^[8] Furthermore, ectopic streak formation induced by Vg1 required FGF signaling.^[29]

BMP signaling

Finally, BMP signaling is also important for regulating the process of streak formation in the chick embryo. The site of streak formation is characterized by low BMP signals, while the rest of the epiblast displays high levels of BMP activation.^[30] In addition, misexpression of either BMP4 or BMP7 prevents streak formation, while the BMP inhibitor Chordin induces ectopic streak formation in the chick,^[31] suggesting that streak formation is likely to require BMP inhibition.

The primitive streak is an important concept in bioethics, where some experts have argued that experimentation with human embryos is permissible, but only before the primitive streak develops, generally around the fourteenth day of existence. The development of the primitive streak is taken, by such bioethicists, to signify the existence of a unique human being.^[32] In some countries, it is illegal to develop a human embryo for more than 14 days outside a woman's body.^[33]

• Gastruloid

• 
  Human embryo—length, 2 mm. Dorsal view, with the amnion laid open. X 30.
• 
  Lateral section through the mammalian blastodisc.