Gastrulação e Neurulação

Temática: Gastrulação

A gastrulação ocorre durante a implantação do blastocisto no útero, e consiste na transformação da blástula em gástrula para a formação do próximo estágio, chamado de GÁSTRULA.

A gastrulação varia na dependência do tipo de segmentação da célula-ovo, mas há semelhança entre um caso e outro. Vamos ver como exemplo, a gastrulação em embriões que apresentam segmentação holoblástica, como o anfioxo. A gastrulação do anfioxo é bastante simples: em um dos pólos, há crescimento mais acelerado, e as células do outro pólo são empurradas para dentro, formando um tubo. Esse “crescimento para dentro” é uma invaginação (fig. 1). O tubo formado é chamado de arquêntero (ou intestino primitivo). O arquêntero possui uma abertura chamada blastóporo.

Fig. 1 – Redução do BLASTOCELE e formação do BLASTÓPORO de anfioxo (extraído e modificado de Gowdak & MATTOS, 1990).

O esquema acima, mostra a diminuição do volume do blastocele e a formação de um novo espaço, chamado de ARQUÊNTERO. A blastocele pode diminuir muito a ponto de praticamente desaparecer. O arquêntero mantém um orifício de comunicação com o exterior chamado de blastóporo.

Sendo o blastóporo um orifício que comunica o arquêntero (também chamado de intestino primitivo) com o exterior, ele tanto pode dar origem ao ânus quanto à boca, que são os dois orifícios que, no adulto, comunicam o sistema digestório com o exterior. De acordo com essas duas possibilidades os animais podem ser divididos em dois tipos:

Protostômios - aqueles nos quais o blastóporo origina a boca, ou a boca e ao ânus;

Deuterostômios  - aqueles nos quais o blastóporo dá origem somente ânus e nunca à boca.

Em alguns animais, na gastrulação, as células do embrião separam-se em duas camadas denominadas de folhetos embrionários ou germinativos: o hipoblasto (endoderme) e o epiblasto (ectoderme). O epiblasto é a camada interna formada pelos micrômeros e o hipoblasto é a camada externa que reveste o arquêntero, formada pelos macrômeros. Os animais que apresentam apenas esses dois folhetos germinativos são chamados diblásticos.

Os organismos mais inferiores na escala animal, como espongiários e celenterados, têm o seu desenvolvimento embrionário somente até essa etapa. Por isso, o seu corpo revela apenas duas camadas de células, sendo qualificados como animais diblásticos ou diploblásticos.

 

Fig. 2 - Diagrama da estrutura de um pólipo de cnidário (modificado de Soares, 1997).

Os cnidários desenvolvem-se a partir de dois folhetos embrionários, sendo, portanto, diblásticos. Com o transcorrer do desenvolvimento embrionário, o arquêntero origina a cavidade digestória do animal.

Em animais mais complexos, a gástrula evolui para um novo estágio e ocorre a diferenciação de um terceiro folheto germinativo que se dispõe entre a ectoderme e a endoderme, chamado mesoderme. Os animais que se desenvolvem com mais esse folheto embrionário são chamados de triblásticos ou triploblásticos.

Em mamíferos, por exemplo, na fase de gástrula ocorrem modificações no trofoblasto e no embrioblasto: As células do embrioblasto diferenciam-se, como nos demais animais, em duas camadas celulares, o epiblasto (ectoderme) e ohipoblasto (endoderme). Essas camadas apresentam-se sob a forma de disco, que constitui o disco embrionário. Posteriormente, as células da ectoderme se desenvolvem e delimitam uma cavidade surgida entre as células da massa celular interna, a cavidade amniótica. Abaixo da endoderme surge outra cavidade, o saco vitelínico (ou vitelino). A presença do disco embrionário e das cavidades que o cercam caracteriza o estágio de gástrula.

Depois de aproximadamente de 9 dias, o blastocisto já se encontra totalmente implantado no endométrio. O endométrio cicatriza e recobre o blastocisto que fica totalmente “enterrado” no endométrio formando um coágulo de fibrina.  

Temática: Gastrulação - Mesoderma e seus anexos

Nos mamíferos, a gástrula não ocorre por embolia, como nos anfíbios, mas sim por epibolia. Nesse processo, as células da ectoderme se dividem mais depressa que as células da endoderme, obrigando o disco embrionário a tomar a forma de um balão.

Já que o embrião de mamíferos cresce dentro do corpo da mãe, ele precisa de alguns anexos para fazer o contato físico com a mãe e receber nutrientes. A placenta, que surgirá do Trofoblasto, serve de conexão com o organismo materno. Entre o disco embrionário e o trofoblasto surge um pequeno espaço chamado vesícula amniótica que originará a bolsa amniótica ou âmnio. Abaixo do disco embrionário aparece, por prolongamento de células endodérmicas, a vesícula vitelínica (fig.1).

Fig. 1 – Blastocisto humano em início de gastrulação, o pedúnculo embrionário originará o cordão umbilical, as vilosidades coriais vão formar a placenta (modificado de SOARES, 1997).

Progressivamente, o disco embrionário vai se recurvando por sobre a vesícula vitelínica, começando a estrangulá-la. Assim, o disco assume a forma de um balão, com dois folhetos, e caracteriza a fase de gástrula didérmica, no qual a boca desse balão é o blastóporo.

Partindo do hipoblasto origina-se uma camada de células denominadas membrana de Heuser que revestirá a cavidade interna do blastocisto, que passa a se chamar cavidade vitelina primitiva. Entre a cavidade e o citotrofoblasto surge uma camada de material acelular, o retículo extra-embrionário.

Durante a gastrulação, em animais mais desenvolvidos, é formado mais um folheto embrionário, chamado de mesoderma. A origem do mesoderma é variável de acordo com o nível evolutivo da espécie em questão. Em muitas, ele se forma a partir de uma porção dorsal do endoderma denominada mesentoderma.

Nos animais mais complexos, o mesoderma forma-se a partir do epiblasto (ectoderme), por meio de um sulco, que aparece na parede dorsal do embrião na sua região mais posterior, chamado de linha primitiva ou sulco primitivo.

Por meio da  linha primitiva, as células da ectoderme “mergulham” interpondo-se entre os dois folhetos iniciais, levando ao surgimento do folheto intermediário, chamado mesoderma.

Alguns autores consideram que só a partir da produção das células mesenquimais que formará o mesoderma, é que a camada epiblástica passa a chamar-se ectoderma embrionário, e o hipoblasto, endoderma embrionário.

Enquanto isto, por volta do vigésimo dia, à cavidade celomática extra-embrionária aumenta consideravelmente, e o embrião apresenta-se preso ao trofoblasto apenas por um estreito pedúnculo, o pedúnculo embrionário. O pedúnculo embrionário é formado pelo mesoderma extra-embrionário e contínuo com aquele que reveste a superfície interna do trofoblasto. Este pedúnculo é preso pela extremidade caudal do embrião e futuramente se transformará cordão umbilical que ligará a placenta ao embrião.

No final da fase de gástrula, observam-se grandes mudanças. Além do mesoderma, começa a surgir o celoma (cavidade geral do corpo originada pela mesoderme) e o sistema nervoso.

Alguns animais, apesar de serem triploblásticos, não formam o celoma, sendo chamados de acelomados (todos os animais diblásticos são acelomados). A grande maioria dos animais triblásticos, entretanto, desenvolve o celoma (celomados).

Alguns ainda, como os nematelmintos, são triploblásticos, mas não possuem celoma verdadeiro. Neles o mesoderma, adere ao ectoderma e afasta-se do endoderma, surgindo entre o mesoderma e o endoderma um espaço que simula o celoma. Por isso, são chamados de pseudocelomados.

Quanto à estrutura corporal, os animais multicelulares (metazoários) triploblásticos podem ser classificados em:

ACELOMADOS - Não possuem celoma. A estrutura do corpo é maciça.

PSEUDOCELOMADOS - O mesoderma não reveste toda a cavidade do corpo, mas tão somente a face interna da parede corporal.

CELOMADOS - O mesoderma reveste integralmente a cavidade geral do corpo.

Fig. 2 – Corte transversal de acelomado (A); pseudocelomado (B) e celomado (C) – modificado de SOARES, 1997.

Temática: Gastrulação – A Formação do Celoma

Nas temáticas anteriores vimos como a gastrulação ocorre durante a implantação do blastocisto no útero, em um processo chamado de nidação. Neste processo, o blastocisto “cava” o endométrio e se instala ali. Essa mucosa uterina escavada cicatriza e recobre o blastocisto. Nessa fase ocorre a diferenciação em duas camadas celulares, a partir do embrioblasto: ectoderme e a endoderme que se apresentam sob a forma de disco e, juntas, constituem o disco embrionário. Posteriormente, as células da ectoderme “mergulham” entre a endoderme e a ectoderme, dando origem a terceira camada do folheto embrionário conhecido como mesoderme.

Por volta do 12º dia surgem células que revestem o retículo extra-embrionário (mesoderma extra-embrionário) que passarão a formar cavidades preenchidas por fluido e que posteriormente serão unidas formando a cavidade coriônica. Ao mesmo tempo, o disco germinativo, consiste das camadas germinativas ectodérmica e endodérmica, sobrepostas. Na ectoderme, em frente à cavidade amniótica, começa a aparecer um sulco na superfície do ectoderma, que fica bem visível a partir do 150 dia após a fecundação, e  passa a ser conhecido como linha primitiva.

A extremidade cefálica da linha primitiva, conhecida como nó de Hensen, consiste de uma pequena marca cercada por área ligeiramente elevada. Células ectodérmicas modificadas invaginam pela região do sulco primitivo, num processo contínuo. Perto do 16º dia as células do epiblasto continuam a proliferar e migrar em direção ao sulco primitivo, no qual se invaginam entre o epiblasto e o hipoblasto, originando o mesoderma intra-embrionário, que é o terceiro folheto embrionário.

À medida que mais células da camada superficial (ectoderma) invaginam, forma-se o mesoderma intra-embrionário, até tornar-se contínuo com o mesoderma extra-embrionário que cobre o âmnio e o saco vitelino definitivo. As células da mesoderme preenchem todo espaço entre a ectoderme e a endoderme, exceto na região da membrana bucofaríngea e membrana cloacal (fig. 1).

O mesoderma extra-embrionário. É representado por uma camada de tecido frouxo, formado ainda na fase de blástula pelo trofoblasto (fig.1).

As células da mesoderme preenchem todo espaço entre a ectoderme e a endoderme, exceto na região da membrana bucofaríngea e membrana cloacal.

Observa-se, lá pelo vigésimo dia, o pedúnculo embrionário, prendendo o embrião ao trofoblasto pela sua extremidade caudal. Este pedúnculo dará origem ao cordão umbilical.

A medida em que a cavidade coriônica se expande, ocorre a separação do âmnio e do citotrofoblasto. Na vesícula vitelínica ocorre à proliferação do hipoblasto (endoderme) seguida de constrição de parte da cavidade, que vai formar vesículas exocelômicas que se destacam e são degeneradas. A porção da cavidade remanescente denomina-se agora cavidade vitelina definitiva.

 

Fig.1– Esquema do embrião e seu trofoblasto ao fim de 3 semanas. Observa-se o mesoderma interposto ao ectoderma e ao endoderma; o saco vitelino, a cavidade amniótica, o pedúnculo embrionário e o celoma extra-embrionário. As vilosidades dão ao trofoblasto um aspecto radiado característico. Os espaços intervilosos encontram-se em todo o trofoblasto revestidos por sincícios - as células do citotrofoblasto envolvem completamente esta estrutura e estão em contato direto com o endométrio. O embrião encontra-se flutuando no celoma extra-embrionário, suspenso apenas pelo pedúnculo embrionário (modificado de Langman, 1970).

A formação do celoma se dá após a formação do mesoderma, quando um grupamento de células laterais do mesentoderma se expandem, formando duas bolsas que se insinuam entre o ectoderma e o endoderma, separando-os.

Progressivamente, as bolsas mesodérmicas se alargam, afastando bastante o ectoderma do endoderma. O mesoderma que fica encostado ao ectoderma, juntamente com ele, constitui a somatopleura. As partes do mesoderma que fica encostado ao endoderma, formam juntos a esplancnopleura. Entre somatopleura e esplancnopleura aparece, então, urna cavidade ampla, que é o celoma (fig. 2).

 

Fig. 2 – Aspectos da formação do celoma (cavidade geral do corpo): corte transversal de embrião, mostrando a diferenciação e evolução do mesoderma nas suas porções para-axial intermediário e lateral e a formação do celoma em diferentes fases embrionárias. Verificam-se as primeiras cavidades intercelulares no esquema (A). Note em (B) o início da formação do celoma intra-embrionário, em (C) verifica-se a expansão do celoma (cavidade celomática intra-embrionário comunica-se com aquela extra-em­brionária) e a formação do saco vitelino pelo endoderma. Em (D) observa-se que os folhetos mesodérmicos esplâncnicos se fundiram na linha média formando uma membrana dupla separando o celoma intra-embrionário direito e esquerdo (em embrião de aproximadamente 21 dias).

A gastrulação é um evento marcante no processo de desenvolvimento embriológico, pois converte a blástula em um embrião bilateral que possui o plano básico do adulto. A conversão ocorre por meio de movimentos morfogenéticos das células embrionárias. Como na clivagem, o modelo da gastrulação é muito afetado pela quantidade e distribuição do vitelo. Os folhetos germinativos, ectoderma, mesoderma e endoderma tornaram-se evidentes durante a gastrulação.

Com a formação do celoma, terminamos o assunto gastrulação, mas daremos continuidade à embriologia com o tema neurulação.

Temática: Neurulação  

Já vimos que, durante a gastrulação, na região mediana dorsal do disco germinativo aparece uma leve depressão que se inicia com o aparecimento de uma quase imperceptível estrutura na linha média do disco bilaminar, chamada linha primitiva. Esse fato é um dos eventos mais importantes da terceira semana de desenvolvimento humano. A partir daí, são estabelecidos os eixos crânio-caudal, dorso-ventral e direito-esquerdo.

A linha primitiva consiste em células do epiblasto (ectodérmicas) que se invaginam e se expandem entre os dois folhetos germinativos (epiblasto e hipoblasto), no qual formará o terceiro folheto germinativo, o mesoderme. As células da mesoderme preenchem todo espaço entre a ectoderme e a endoderme, exceto na região da membrana bucofaríngea e membrana cloacal (fig. 1).

 

Fig. 1 – Mesoderma se fechando na porção cefálica, mas não encobrirá a membrana bucofaríngea e nem a membrana cloacal.

A membrana bucofaríngea e membrana cloacal são bilaminares e se formam a partir da junção do epiblasto com o endoblasto, antes da penetração do mesoderma.

Na porção mediana da linha primitiva surge o sulco primitivo que termina em uma condensação celular chamada da nó de Hensen ou nó primitivo, em cujo centro surge a fosseta primitiva (fig.2).

 

Fig. 1 – Mesoderma se fechando na porção cefálica, mas não encobrirá a membrana bucofaríngea e nem a membrana cloacal.

Ainda no começo da terceira semana, por volta do décimo-sexto dia de desenvolvimento, células do epiblasto começam a se proliferar ao longo da linha primitiva, achatam-se e se colocam entre o epiblasto e o hipoblasto. À medida que se invaginam pela fosseta primitiva (conduto que fica no meio do nó de Hensen), as células migram ao longo da linha média no sentido a região cefálica. As células que permanecem na região cefálica formam duas estruturas: uma massa compacta de mesoderma cranial (mesoderma da região cefálica) denominada placa precordal e um denso tubo situado na linha média do disco germinativo, o processo notocordal (fig. 3).

 

Fig. 3 – (A): Corte longitudinal (cefalocaudal) de um embrião de 17 dias, mostrando o processo notocordal e o canal central estendendo-se desde a fosseta primitiva em direção cefálica, note também o alantóide. (B): corte transversal passando pela porção cefálica de embrião de 17 dias. Observar o processo notocordal e o canal central; o mesoderma intra-embrionário está em contato com o mesoderma extra-embrionário, o qual cobre o saco vitelino e o âmnio.

O processo notocordal é um tubo oco derivado de células epiblásticas (do ectoderma) que penetraram diretamente pelo nó primitivo (nó de Hensen) e estendem-se em direção a região cefálica do disco germinativo, entre o ectoderma e o endoderma, mas que não fazem parte do mesoderma. O processo notocordal quando totalmente formado vai do nó primitivo à placa précordal e induzirá a formação da placa neural, primeira etapa na formação do sistema nervoso. Assim, como se observa na figura 3, a linha média que vai da fosseta primitiva até a placa précordal, não é ocupada pelo mesoderma e sim pelo processo notocordal.

Entre o meio e fim da terceira semana do desenvolvimento embrionário humano, o processo notocordal sofre uma série de transformações que o convertem de um tubo oco a um bastão celular maciço. Durante esta conversão, a parede ventral do processo notocordal funde-se a endoderme e degenera-se gradativamente e forma temporariamente uma comunicação entre a cavidade amniótica e a cavidade vitelínica, chamada de canal neuroentérico (fig. 4).

 

Fig. 4 – Corte longitudinal de um  embrião de cerca de 20 dias, evidenciando o canal neural, que liga temporariamente a cavidade amniótica e o saco vitelino. As células do assoalho do processo notocordal, fundiram-se ao endoderma.

O processo notocordal então passa por transformações: o tubo oco em que consiste o processo notocordal abre-se ventralmente, e toma forma de uma barra achatada encontrada na região mediano-ventral do embrião. Assim, o processo notocordal transforma-se em placa notocordal. A placa notocordal, por sua vez, dobra em torno de si, para formar a notocorda. A notocorda forma o eixo primitivo do embrião em torno do qual se constituirá o esqueleto axial. Em um embrião com cerca de 20 dias, a notocorda estende-se da membrana bucofaríngea até o nó primitivo.

Fig. 5 –Disco embrionário visto dorsalmente, evidenciando a placa neural, que é um espessamento do ectoderma anterior e o sulco neural, .que é um aprofundamento medial na placa  neural.

Na placa neural, forma-se um sulco longitudinal mediano; o sulco neural. Nos dois lados desse sulco, emergem as pregas neurais. Por volta do 21º dia de desenvolvimento, as pregas neurais da região média do embrião se juntam e funde-se em direção a região cefálica e caudal, originando o tubo neural, as pregas que permanecem abertas formam o neuroporo anterior e posterior (fig. 6).

Fig. 6 – Desenho esquemático da fase de neurulação (A – visão dorsal; B - corte transversal).

As células da parte superior das pregas neurais se diferenciam em células da crista neural. Essa crista neural se divide em duas porções celulares que dão origem aos gânglios sensitivos dos nervos cranianos e espinhais e a várias outras estruturas. Enquanto isso, o tubo neural aprofunda-se e se espessa mantendo uma luz estreita, o canal medular. O tubo neural, por sua vez, dá origem, ao encéfalo e à medula espinhal, componentes do sistema nervoso central. Nessa etapa do desenvolvimento, o embrião passa a chamar-se nêurula e o desenvolvimento da placa neural e o seu dobramento para formar o tubo neural é chamado neurulação.

Em peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos, a notocorda vai sendo gradativamente substituída por tecido ósseo, que formará a coluna vertebral. Com a formação da coluna vertebral ocorre o englobamento do tubo neural, a futura medula raquidiana ou espinhal.