1 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMALHISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL GUIA TEORICA 2 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CATEDRA DE HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA ESCUELA DE MEDICINA “J.M.VARGAS” U.C.V. AÑO LECTIVO 2010 - 2011 Introducción La Cátedra de Histología y Embriología ha preparado la presente publicación a fin de cumplir con los objetivos que la adopción del régimen anual aspira. El personal docente ha escrito esta guía con la intención de orientar al alumno en el estudio del contenido teórico de la asignatura. En ella cada uno de los temas se ha desarrollado en forma breve, aunque todos han sido tratados en la misma extensión; sin embargo, se trató de conservar un estilo uniforme. El estudiante, para hacer un buen uso de está guía, debe tomarla como tal. Bajo ninguna condición constituirá el texto único de estudio de la materia; con ella se aspira a que el alumno puntualice los aspectos más resaltantes de cada tema, y que luego con la ayuda de los libros recomendados y la información impartida en el aula, obtenga un conocimiento completo e integral. Tampoco el contenido teórico aquí impreso será la totalidad del sujeto a evaluación. 3 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 1 METODOS DE ESTUDIO DE LAS CELULAS Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al término del tema el estudiante deberá estar en capacidad de poseer los conocimientos sobre el manejo y uso del microscopio óptico además de conocer los diferentes métodos aplicables a los tejidos para su estudio morfológico. Objetivos Específicos: Enumerar y definir las partes del microscopio óptico y electrónico. Hacer una correlación entre las partes del microscopio óptico y electrónico de transmisión. Conocer el poder de resolución del microscopio óptico y electrónico, dando ejemplo de las estructuras observables en cada uno de ellos. Enumerar los pasos básicos en el proceso de obtención en un corte histológico. Definir y describir el proceso de fijación. Clasificar los agentes fijadores. Describir el mecanismo de acción de los agentes fijadores. Dar ejemplos de fijadores más usados. Definir y describir el proceso de deshidratación y clarificación e inclusión. Dar ejemplos de medios de inclusión. Describir el proceso del corte de los tejidos. Describir las partes esenciales del Micrótomo. Definir coloración y conocer los principios básicos de acción de los colorantes. Enumerar las coloraciones habituales y las tricrómicas más comunes. Describir el proceso de contraste para los cortes de microscopía electrónica de transmisión. Definir y describir brevemente las técnicas especiales de análisis utilizadas en Biología Celular e Histología. - 4 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Microscopía 1. El término Histología significa estudio de los tejidos. 2.El análisis de los tejidos se realiza con la ayuda de microscopio óptico. La microscopía óptica y la electrónica comparten principios básicos en el análisis de las células y los tejidos. 3. La Histología se puede considerar como una subdisciplina de la anatomía macroscópica, ya que con sus métodos de estudio se realizan cortes de los diferentes órganos para su examen microscópico. 4. El propósito de los métodos histológicos es de realizar el análisis de las muestras con la ayuda de los microscopios óptico y electrónico. 5. En la preparación de un tejido para su análisis se utilizan procedimientos de preparación que incluyen cortes y tinciones. 6. La microscopía óptica y electrónica comparten los tipos básicos de preparación señalados antes pero difieren en detalles importantes. 7. El microscopio óptico consta de 3 lentes en serie. a. Condensador – Enfoca la luz en la muestra. b. Objetivo – Produce una imagen ampliada de la muestra. c. Ocular – Aumenta la imagen mucho más. 8. El microscopio electrónico tiene tres lentes similares, pero de naturaleza electromagnética. A una lente proyectora sustituye a los oculares, enfocando la imagen electrónica en una pantalla fluorescente para observación directa o sobre una placa fotográfica para su registro. La fuente de electrones es un filamento de tungsteno desde el cual son expelidos a través de las lentes y la muestra por alto voltaje (100.000 V). 9. El microscopio óptico tiene una resolución de 0.2 (aumento útil 1000X). El microscopio electrónico tiene una resolución de 0,2 nm. 10. Unidades de Medida 1nm Nanómetro (nm) = 10¯9m = 10¯6mm = 10¯3 = µm = 10Å Micrómetro (µm) = 10¯6mm = 10¯3 5 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Preparación de los tejidos Se llama técnica histológica a la serie de pasos que han de darse para obtener un preparado observable con el microscopio óptico. Es un proceso largo que abarca desde el momento en que se toma el material hasta que el preparado puede observarse. PASOS: 1.- Toma de material. 2.- Fijación 3.- Deshidratación 4.- Preparación para la inclusión 5.- Inclusión 6.- Modelado del bloque – catalogación 7.- sección con el micrótomo extendido de los cortes – pegado 8.- Coloraciones: de rutina o especiales 1.- Toma de material: Introducción: Tratándose de un área de Histología el material ha de ser de un animal sano y normal. Si es posible debe extraerse de un animal vivo y anestesiado, en caso contrario, al menos han de extraerse él o los órganos sanos lo más rápidamente posible después de la muerte. La mayoría de las células consisten en una compleja membrana externa que rodea el protoplasma fluido, mezcla de soluciones de sales, proteínas, hidratos de carbono, lípidos, ácidos orgánicos y enzimas. Si las células no fueron fijadas, muchas de estas sustancias se perderán por solución simple, por diálisis o por ingurgitación osmótica de las células en el proceso que debe preceder al corte y a la tinción. En la técnica histológica muchos componentes texturales se pierden durante los sucesivos pasos de la misma. Los componentes que perduran son en gran medida moléculas grandes que no se disuelven con facilidad en especial después de aplicar el fijador. Las moléculas grandes, particularmente aquellas que forman complejos con otras moléculas de gran tamaño, para producir compuestos macromoleculares, son las que mejor se conservan en un corte: Ej.: Ácidos nucleicos asociados con una proteína (nucleoproteína) - Proteínas intracelulares del citoesqueleto que forman complejos con otras proteínas. Proteínas extracelulares en grandes agregados insolubles asociados con otras moléculas vecinas similares, a través de enlaces cruzados (como sucede en las fibras colágenas) y los fosfolípidos de las membranas. Las proteínas y ácidos nucleicos “pequeños” como el ARN de transferencia en general se pierden durante la preparación de la muestra de tejido. Además pueden perderse moléculas grandes, por ej. estas pueden ser hidrolizadas por un pH desfavorable en las soluciones fijadoras. Son ej. de moléculas grandes, que desaparecen durante la fijación de rutina en fijadores acuosos: el glucógeno, proteoglucanos y glucosaminoglucanos. También suelen perderse los lípidos neutros. - 6 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Al preparar muestras para su inclusión en parafina también se pierden moléculas pequeñas solubles o iones. Además y con el mismo propósito, la fijación debe hacerse muy cuidadosamente antes de proceder a la deshidratación. En cuanto la sangre deja de llevar oxígeno a los tejidos y de extraerles el anhídrido carbónico, las enzimas de las células que componen los tejidos comienzan a actuar y se produce la autólisis, las propias estructuras moleculares son deformadas, que es lo que precisamente se ha de evitar. Los tejidos y órganos se han de extraer considerando las siguientes prioridades: Las glándulas exocrinas y endocrinas lo más rápidamente posible. El páncreas y el riñón deben extraerse no más de 10 a 15 min. post-mortem. Otros órganos tales como intestino delgado y/o grueso, estómago, hígado, se deben extraer no más allá de los 30 min. Los músculos esqueléticos, huesos, piel, encéfalo, médula, ganglios nerviosos no deben extraerse más allá de 60 min. post mortem. El examen necrópsico debe ser realizado lo más rápidamente posible después de la muerte, si esto no es posible el animal debe ser colocado a 4° C. o sometido a embalsamamiento por vía arterial. Procedimientos generales: Si se extraen varios órganos se debe tener cuidado en registrar cada trozo de órgano envolviéndolo en una gasa o bien pasando un hilo directamente por un extremo del órgano, mientras quede el extremo opuesto se coloca un trozo de cartulina resistente donde se escribe con lápiz las indicaciones (órgano, porción, etc.) del caso, todo esto es necesario si las muestras a extraerse son muchas pues luego se verá dificultado el reconocimiento. La cantidad de líquido fijador en microscopia óptica debe ser aproximadamente 10 a 20 veces el volumen de la muestra. Los fragmentos de órganos no deben ser mayores de 1 cm de espesor; deben ser tomados en ángulos rectos a la superficie de los órganos y deben ser suficientemente profundos para comprender los constituyentes anatómicos normales como por ej. cápsula, corteza, médula, etc. A veces pueden cortarse trozos de órganos de mayor tamaño, 2 o 3 cm y luego de algunas horas en fijador en que las piezas están más fáciles de manejar, se realizan cortes más pequeños de los mismos. ¿Cómo realizar las secciones? Los trozos de órganos tubulares se seccionan directamente con tijeras, los macizos han de ser “desprendidos” con las tijeras. Extraídos los órganos deben seccionarse en fragmentos, para esto se debe utilizar una hoja de afeitar o de bisturí (se utilizan a manera de serrucho sin presionar). Los bordes cortados con tijeras se seccionan y se desechan, porque comprimen los órganos y los deforman. Muestreo: - Material de necropsia: 7 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2.- Fijación: Concepto: La fijación es una operación destinada a “matar” las células, conservándolas, cuanto sea posible en el estado en que están durante la vida. Introducción: Una buen a fijación debe: - inmovilizar la célula. - conservar exactamente todas las partes constitutivas. - no hacer aparecer artificialmente otros detalles en la estructura. Tal fijación es por ahora imposible de realizar. Una acción rápida y enérgica del reactivo impide bien las alteraciones espontáneas post mortem, pero este modifica también la estructura celular. Los mejores fijadores son los que además de actuar rápidamente producen el menor numero posible de reacciones (modificaciones) secundarias o artificios, capaces de darnos una idea muy falseada de la morfología interna de la célula. Un tejido bien fijado mostrará células plenas, no vacuolizadas, ni hinchadas, ni arrugadas, sino presentando muchos detalles de estructura fina. ¿En qué consiste esencialmente la fijación? : Es verdad que la masa celular, formada de albuminoides, no puede ser conservada exactamente, sino es por un proceso que la solidifique. Esta solidificación se obtiene por coagulación o precipitación. La coagulación es producida por agentes físicos, la precipitación, siempre acompañada de modificaciones químicas, es producida por agentes químicos. El verdadero papel de la fijación es el de producir una coagulación o una precipitación lo más completa posible de todos los albuminoides celulares, conservando la configuración correspondiente a su naturaleza amorfa (citoplasma), granulosa (gránulos de secreción), filamentosa (condrioma), etc. Conservación morfológica de los Tejidos: Debe endurecerlos suficientemente para permitirles resistir sin deformarse, todas las manipulaciones subsiguientes (deshidratación, inclusión, cortes, etc.). La fijación debe producir al mismo tiempo la insolubilización de los elementos constitutivos de la célula y de los tejidos. Es pues necesario que los detalles de estructura, conservados por el fijador no sean destruidos enseguida por la acción de los líquidos de lavado o de las soluciones colorantes. Esta insolubilización puede ser producida por la deshidratación, coagulación y principalmente por la combinación química del reactivo fijador con los albuminoides celulares. Preparación para la coloración: Ciertas combinaciones formadas entre fijadores y tejidos tienen la propiedad de combinarse con ciertas materias colorantes, estas así pueden mordentar los tejidos y permitir coloraciones específicas. 8 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Función del equilibrio físico: Cuando hablamos de fijación debemos tener en cuenta las reglas del equilibrio físico que se relacionan con las membranas permeables. Desde el punto de vista físico, la fijación es la penetración de un producto extraño a través de una membrana permeable, es ante todo un fenómeno de ósmosis. La rapidez de la difusión está en razón directa con la concentración de la sustancia que se difunde, conviene regular esta concentración de manera que la célula pueda conservar lo más intacta posible su forma, volumen y contenido, asegurando una penetración rápida y completa. La rapidez de la penetración está en función directa a la concentración y en función inversa del peso molecular de las sales; esta es mayor para los cuerpos minerales que para los cuerpos orgánicos. Cuando una pieza es sumergida en un fijador, pueden suceder tres cosas: - La pieza cae al fondo, en este caso el fijador es hipotónico, y la fijación tiene bastantes probabilidades de ser incompleta e irregular. - La pieza permanece flotando en la superficie, el fijador es hipertónico, muy denso y las células se contraerán. - La pieza se sumerge, pero queda por encima del fondo del recipiente, hay equilibrio físico y la fijación será buena si los ingredientes del fijador fueron bien elegidos. Cualidades de los fijadores: El fijador ideal sería aquel que conservase la célula en un estado idéntico al estado viviente, este fijador en realidad no existe, por eso debemos buscar una serie de cualidades en el fijador a utilizar que nos acerquen lo más posible al fijador “ideal”. Cualidades: Potencia o poder de penetración: al menos en lo que concierne a los tejidos de manera que el líquido pueda fijar muy bien las zonas más profundas e igualmente las capas superficiales. El fijador debe producir una coagulación total de los albuminoides, pero esto no quiere decir que la coagulación haya de ser violenta e instantánea, por el contrario, conviene que la coagulación sea en cierto modo fraccionada para evitar las contracciones. La rapidez de acción de un fijador debe tener por objeto el de “matar” lo más pronto posible las células. La precipitación total, por el contrario, debe producirse adecuadamente de modo que no se produzcan contracciones. “La muerte de la célula debe ser inmediata y su coagulación debe ser mediata”. Agentes fijadores: Los agentes fijadores pueden ser de orden físico o de orden químico. Agentes Físicos: - Frío: No puede ejercer ninguna acción fijadora a temperaturas que no pasen de 0° C. Endurece los tejidos y suspende las 9 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL alteraciones celulares debidas a la necrosis y a la auto digestión. Este agente no sería más que una ayuda. La congelación de los tejidos frescos parece ser a priori, un detestable procedimiento histológico. El aumento de volumen de los líquidos que los llenan y la formación de agujas de cristales no puede evitar la producción de verdaderos deterioros. Su única ventaja es la de no precipitar los albuminoides y de no alterarlos. - Calor: Ejerce una acción muy diferente según se aplique a objetos secos o húmedos. La fijación por agua hirviendo o por diversos fijadores en ebullición presta servicios para invertebrados y búsquedas histoquímicas. Agentes químicos: - Ácido acético: Incoloro, cristalizable por debajo de 17° C. Aumenta el contraste entre núcleo y citoplasma. Forma parte de la mayoría de las mezclas fijadoras como fijador de la cromatina. - Ácido ósmico: Se presenta bajo la forma de cristales amarillentos. Se obtiene comercialmente en pequeños tubitos de vidrio sellados, contienen cantidades que varían de 0.1 a 1 g. El manejo de este cuerpo presenta dificultades, es muy volátil y emite sin cesar vapores extremadamente irritantes. Es un enérgico oxidante por lo cual es reducido rápidamente por trazas de materia orgánica, por lo que se debe tener especial precaución para preparar las soluciones. El título habitual es de 1 a 2 %, puede prepararse en agua destilada o en ácido crómico. Desde el punto de vista morfológico, fija sin precipitar, impidiendo además la precipitación por el alcohol durante la deshidratación. Mata rápidamente las células y fija bien el citoplasma y el condrioma pero no muy bien el núcleo. El osmio es un buen fijador de sustancias grasas y de la mielina. Es poco difusible y por consiguiente poco penetrante de manera que las capas superficiales de las piezas están superfijadas mucho antes que el reactivo haya llegado al interior. - Ácido pícrico: Pequeños cristales amarillentos que se emplean en soluciones acuosas saturadas o en soluciones alcohólicas. Solubles en frío en agua, mayor solubilidad con temperatura. Es un reactivo muy penetrante que no se lo emplea solo, sino formando parte de mezclas, como en el líquido de Bouin. El ácido pícrico es un excelente fijador, sobre todo desde el punto de vista tintorial. Se fija con intensidad sobre los citoplasmas, facilita todas las coloraciones. Contrae pero endurece poco. - Alcohol metílico: Reactivo importante en la técnica de frotis desecados. - Alcohol etílico: Puede servir como fijador el alcohol absoluto o el de 96 °. 10 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El alcohol 100, puede dar excelentes fijaciones, por ej. para el sistema nervioso o frotis desecados. Disuelve los lípidos, precipita el glucógeno sin fijarlo y da con los nucleoprótidos un precipitado hidrosoluble. Es poco penetrante, fija mal los núcleos y poco los citoplasmas. - Bicloruro de Mercurio: Pequeños cristales blancos muy venenosos, solubles en agua, en frío (7%) en ebullición (54%), muy soluble en alcohol (32%). En solución acuosa precipita enérgicamente los albuminoides, principalmente los del núcleo. Estas propiedades se exaltan por la adición de ácido acético, que vuelve más penetrante el fijador. Una vez terminada la fijación es necesario eliminarlo de los tejidos para evitar la formación de cristales. - Bicromatos: Los bicromatos alcalinos, (Potasio, sodio, Magnesio, Estroncio, Zinc) fijan bien los citoplasmas pero destruyen los núcleos. Los bicromatos de Bario, Calcio, Cobre, fijan bien las mitosis pero no los citoplasmas. El más empleado de los bicromatos es el de Potasio, gruesos cristales de color rojo anaranjado, fácilmente solubles en agua (12.4%). - Formaldehído: Este cuerpo es un gas cuya solución acuosa lleva el nombre de formalina o de formol. Toda vez que hablemos de formol puro tendremos en vista la solución comercial al 40%. El formol es el fijador más utilizado, a causa de su bajo precio y la facilidad de su empleo. Es un fijador importante a causa de su poder coagulante y su notable capacidad de penetración. El formol comercial es un líquido incoloro, que emite vapores irritantes. A veces los vapores del formol pueden producir accidentes febriles, bronquitis, queratitis. Resulta muy desagradable manejar piezas embebidas en formol a causa de las violentas punzadas que no se tarda en sentir en los ojos, la acción sobre la mucosa olfatoria, es tal vez menos sensible, pero más durable y la capacidad de oler puede terminar por quedar notablemente disminuida. Conviene no poner los dedos en contacto con las soluciones que contienen formol porque la epidermis se fija rápidamente y endurece de manera poco agradable, además de poder ocasionar dermatitis alérgicas por contacto. Para manejar piezas que han permanecido en formol sin sufrir los inconvenientes mencionados, se las lava con agua y luego se las introduce en agua ligeramente amoniacal, así se suprime todo olor. El formol de comercio casi siempre contiene una cantidad más o menos considerable de ácido fórmico. Esta impureza daña muchas veces la fijación, produce precipitación en los tejidos, destruye las células mucosas y daña seriamente los citoplasmas por lo que es necesario emplear siempre formol neutro. Es conveniente adoptar una convención para formular el título de las diluciones: El porcentaje mirará siempre la solución comercial de 40%, para preparar una solución al 5% se mezcla 5 cc. de formol con 95 cc. de agua. La solución comercial presenta a veces una alteración particular que se manifiesta por un aspecto 11 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL lechoso y por la formación de precipitado blando más o menos abundante, el frío interviene mucho en este fenómeno. Estas transformaciones se explican por la existencia de tres isómeros: a.- El formol con una molécula de formaldehído, b.-el paraformol con dos moléculas, c.- el trioximetileno con tres moléculas. El formol y el paraformol coexisten en las soluciones límpidas, bajo la influencia del frío o por otras causas, se polimerizan y dan trioximetileno, insoluble, que forma un precipitado blanco. Teóricamente el formaldehído es un no-electrolito, por consiguiente incapaz de formar sales, pero sí de formar compuestos de adición. El formol solo, puro o diluido es un mal fijador, produce hinchamiento de los tejidos y vacuoliza las células o bien les da un aspecto de sobrefijados, disminuye los contrastes entre citoplasma y núcleo. La adición de ácido acético, corrige el defecto del formol y aumenta notablemente la coloreabilidad del núcleo. En los órganos muy vascularizados el formol a veces forma precipitados negruzcos muy incómodos, que pueden pasar por pigmentos. Para eliminarlos pueden tratarse los cortes con potasa. El formol forma parte de gran cantidad de mezclas fijadoras y es uno de los mejores fijadores para el sistema nervioso y para las mitocondrias. Mezclas Fijadoras: Las mezclas fijadoras se utilizan para técnicas de rutina o para técnicas especiales. Las mezclas fijadoras son combinaciones de agentes fijadores, cada uno de los cuales es por si solo insuficiente para dar una fijación que responda a todas las exigencias. q de von Tellyesniczki: A base de bicromato de potasio ácido acético y agua destilada (3 g, 5 cc, 100cc). el bicromato conserva bien el citoplasma. El ácido acético conserva bien los núcleos. Las muestras no deben ser mayores de 0.5 cm de diámetro. El tiempo de fijación no debe superar los dos días, al término del mismo debe hacerse un lavado en agua corriente de 24 h. q de Bouin: Para hacer esta mezcla es conveniente tener una solución saturada de ácido pícrico. Componentes: solución saturada de ácido pícrico 15 cc, formol 40% 5 cc, ácido acético 1 cc. Es uno de los mejores fijadores para el estudio del glucógeno; penetra rápidamente a los tejidos, es un buen fijador general, salvo para el riñón. Es muy adecuado para las coloraciones de Masson y Mallory. Produce poco encogimiento. Según el tamaño de la pieza la fijación requiere de 1 a 24 h. El líquido completo es una solución estable. Este fijador produce lisis de los glóbulos rojos y disminuye la cantidad de hierro férrico demostrable. Los tejidos no deben permanecer por más de 12 a 24 h. pues sino se vuelven duros y quebradizos. Una vez terminada la fijación se debe pasar directamente a la deshidratación con alcohol 80°. 12 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL q De Carnoy: Los componentes de esta mezcla son los siguientes: alcohol etílico, cloroformo, ácido acético glacial (60 ml, 30 ml, 10 ml ). Este fijador es muy adecuado para pequeños fragmentos tisulares, por ej. obtenidos por raspado, que se fijan bien en 30 min. a 2 h. También inicia la deshidratación, es un buen fijador para el glucógeno, los núcleos se tiñen bien. Como inconvenientes podemos citar que produce lisis y encogimiento importante. Disuelve los lípidos y la mielina. Fija bien el glucógeno. 3.- Deshidratación: Concepto: Los tejidos contienen grandes cantidades de agua, tanto intracelular como extracelular, que debe ser eliminada y reemplazada por parafina. Detención de la fijación: Una vez transcurrido el tiempo de fijación deseado es preciso detenerlo rápidamente. El fijador que rodea la pieza puede ser eliminado por lavado en: Se hace en agua corriente de 2 a 24 h. Piezas que han estado en alcohol, ácido pícrico o formol, se llevan directamente al alcohol 70 o 80%, llevándose así a cabo el lavado y el inicio de la deshidratación. La deshidratación se realiza por medio de un reactivo anhidro pero ávido de agua. Puede utilizarse la acetona o el alcohol etílico (es el más utilizado). La deshidratación se hace en forma progresiva con sucesivos baños de alcohol, cada vez menos hidratados 70° – 80° – 90° – 96° – 100°. a.- agua: b.- alcohol Tiempos de permanencia en cada líquido: Alcohol 70º las piezas pueden permanecer varios días. Alcohol 96º 2 baños en un lapso de 24 h. Alcohol 100º 3 baños de una hora c/u. Como se deben introducir las piezas: Las piezas se han de envolver en gasa a manera de bolsitas, colocarlas en cartulina, etc. Pero siempre suspendidas. Para la deshidratación deberán emplearse frascos anchos y de cierre hermético. Los recipientes deben ser agitados periódicamente para que la mezcla de alcohol y agua sea lo más perfecta posible. En cada etapa la cantidad de deshidratante debe ser superior a 10 veces el volumen del tejido por deshidratar. Una mala deshidratación es siempre perjudicial por lo que es necesario controlar el resultado de la misma. Los disolventes utilizados antes de la parafina son el xileno, benceno, tolueno, butilo, si la pieza ha sido mal deshidratada los líquidos se tornan opalinos. 13 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 4.- Preparación para la Inclusión: El aclaramiento o desalcoholización permite que el alcohol de los tejidos sea reemplazado por un líquido (solvente) que disuelva la parafina con la cual el tejido va a ser impregnado. La parafina es un hidrocarburo sólido, con escasa elasticidad que ha de penetrar a los tejidos, ocupando hasta sus últimos intersticios. Para lo cual ha de licuarse mediante temperatura. Solventes: Benceno – xileno – tolueno – cloroformo – fenol en alcohol – carbolxilol – etc. La palabra aclarar proviene de que además de eliminar el alcohol muchas de estas sustancias tienen la propiedad de trasparentar los tejidos. Xileno: Es un excelente agente aclarante pero tiende a hacer que los tejidos sean excesivamente duros y quebradizos y esto nunca deben dejarse en este líquido más de 3 horas. El xileno es inadecuado para el encéfalo y los ganglios linfáticos, pues los hace demasiado quebradizos, para estos órganos es mejor utilizar cloroformo. Tolueno: Cloroformo: Tiene las mismas propiedades generales que el xileno pero resulta mejor porque endurece mucho menos los tejidos. Resulta excelente para el tejido nervioso, ganglios linfáticos y embriones pues produce poco encogimiento y no endurece mucho los tejidos. ¿Cómo se realiza el aclaramiento? : Las piezas se trasladan a un frasco que contenga el volumen adecuado del solvente (30 veces). Si cuando las piezas son colocadas en el solvente se observa que están formando nubosidades opalinas y que estas no desaparecen de inmediato, quiere decir que la deshidratación no ha sido completa. Debe volverse al alcohol absoluto. ¿Cuándo esta terminado este paso? La finalización de este paso es tarea de la vista, si las piezas se han vuelto diáfanas, trasparentes, lo está. Las piezas pueden ser trasladadas a la parafina. 5.- Inclusión: La parafina es un hidrocarburo no cíclico. A la temperatura ambiente es sólido. La temperatura suave la disuelve por completo. Una temperatura mayor de 65° llega a disolverla, produciéndose vapores de olor desagradable, inflamables y también tóxicos. Hay parafinas que funden a distintas temperaturas, para la mayoría de los trabajos pueden utilizarse las que lo hacen a 56-58°. En la estufa debe haber cuatro vasijas con parafina ya disuelta. En cada vasija ha de haber un volumen suficiente como para cubrir por completo las piezas que se han de colocar. Es conveniente que cada vasija posea su número de orden 1, 2, 3 y 4. El recipiente número 1 debe tener parafina ya fundida a la que se mezclará una pequeña 14 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL cantidad de solvente, el 2 y 3 deben contener parafina pura, que poco a poco ira adquiriendo algo de solvente cuando las piezas vayan pasando por ellas. El 4 debe tener parafina completamente pura. Tiempo de cada baño: Depende un poco del tamaño de cada pieza. En cada recipiente pueden estar de 2 a 3 h. Lo que se ha hecho hasta ahora mediante los baños de parafina se conoce con el nombre de impregnación. La inclusión consiste en encerrar cada pieza dentro de un bloque de parafina pura. Pasos de la inclusión: Se ha de preparar tantos moldes cuantas piezas han de incluirse. Se extrae una pieza, se la libera de la envoltura de gasa, se la ubica en el fondo del molde, orientándola para saber luego por donde ha de ser cortada. Sobre la pieza puesta en el molde se vierte parafina fundida, pura de la cuarta vasija. Se deja el molde sobre una superficie plana y fría, se espera que la falta de calor solidifique toda la parafina, formándose así un bloque. Mientras se trabaja en una pieza las demás deben estar en la estufa. Los moldes: Los hay de varias clases: barras de Leukart, cajas de papel, hormas de metal. Barras de Leukart: Consisten en un par de barras de metal, dobladas en ángulo recto a manera de escuadras. A su vez cada rama de la escuadra tiene un ángulo recto en el extremo. Esta disposición permite que una barra se aplique contra la otra, como permite deslizamiento es posible agrandar o achicar el molde conforme las necesidades. Las cajas de papel : Se construyen con una tira de cartulina delgada o con papel resistente. Son muy económicas con respecto a las barras dado que aquellas son sumamente caras. Hormas de metal: Se pueden hacer de dos maneras circulares o cuadradas . Las circulares se hacen cortando transversalmente “rodajas” de caños de metal o de plástico, las cuadradas se hacen cortando láminas de aluminio o de hojalata que se doblan sobre un molde de madera, los extremos libres pueden soldarse. Ambos tipos de hormas carecen de piso, por lo que es necesario colocarlas al hacer la inclusión sobre una superficie lisa (ej. un azulejo). 6.- Modelado del bloque – catalogación: La forma de los bloques deben ser preferentemente de pirámide truncada. Las caras opuestas han de resultar paralelas entre sí, lo mismo que las aristas. 15 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Catalogación: Cada pieza lleva un hilo con una tarjeta donde se indica de qué órgano o porción del mismo se trata. Esta medida es la base para catalogar los bloques. La catalogación puede hacerse de diferentes maneras de acuerdo a las necesidades particulares. Siempre se tendrá en cuenta que en la misma conste, animal, fijador, fecha, código, bloques, etc. 7.- Sección con el micrótomo – extendido de los cortes – pegado: Como la finalidad de todos estos pasos es poder observar los tejidos con el microscopio, es necesario reducir las piezas histológicas a delgadas secciones. Las secciones finas y parejas se obtienen con el micrótomo. Este aparato consiste básicamente en una base pesada que soporta una superficie por la que se desliza una cuchilla, un tornillo que acerque el material y lo ponga al alcance del filo de la navaja, de modo que siempre su avance ofrezca la misma medida del material. Como el tipo de micrótomo más utilizado es el de deslizamiento, las indicaciones se harán siempre con referencia a este tipo. El bloque se debe pegar en un taco de madera, de la siguiente forma: se calienta una espátula en la llama de un mechero, la que se aplica a la cara inferior del bloque, que se sostiene algo inclinado sobre el taco de madera, a fin de que algunas gotas de parafina fundida caigan sobre su cara superior, una segunda aplicación de la espátula calentada contra la parafina, disolverán otra porción de parafina, que no será necesario dejar caer sobre el taco, y el bloque se aplica y presiona entonces contra el taco y luego se deja enfriar. El micrótomo lleva una pieza que posee una morsa, entre sus ramas se coloca el taco de madera y luego se aprietan con el tornillo de presión hasta que este muy firme. Es conveniente que la navaja del micrótomo ya este colocada en el cepo de la pieza portacuchilla. Una vez colocado el bloque se hace deslizar la cuchilla hasta que su filo esté ubicado sobre el bloque. La pieza portabloque posee una cremallera que permite bajar o subir el bloque, que deberá hacerse contactar con el filo de la navaja. La cara inferior de la cuchilla no debe ser paralela a la cara del corte. ¿Cómo se regula el espesor de los cortes? Se hace mediante un tornillo micrométrico, sus pasos de rosca son muy estrechos. Al avanzar, empuja el bloque porta material por una rampa oblicua al plano de deslizamiento de la cuchilla. Para hacerlo avanzar hay una palanca lateral, una especie de brazo y un tope. Elegido el espesor que se desea dar a los cortes, se desliza la cuchilla. Se hace el primer corte. Este si ha salido entero, se recoge con un pincel húmedo y se deposita en la superficie del agua contenida en una bandeja o cubeta. Es mejor que sea agua fría. Los cortes que naturalmente salen ondulados se extienden y alisan por completo mediante el agregado a la bandeja de agua tibia. 16 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Pegado de los cortes: Para la mayor parte de los preparados de histología normal, la técnica exige que los cortes estén fijos. El portaobjeto debe estar limpio, para recoger cortes se toma un portaobjeto seco, se deposita en su centro una gota pequeña de albúmina de Mayer, se extiende esta gota con el borde externo del dedo meñique. La gota debe quedar extendida por completo, formando una película sumamente delgada, casi invisible. Ahora se lleva el porta al agua de modo que su cara untada esté arriba. Se coloca esta cara por debajo de un corte sin defectos. El corte puede ser sujetado por un pincel. Se levanta el porta y se extrae del agua junto con el corte en el centro del porta. Todavía el corte está libre, para que se adhiera hay que hacer evaporar el agua y coagular la película de albúmina de Mayer mediante calor, esto se consigue llevando el porta a una estufa a 37 0 40 °, durante unos 30 min. como mínimo. 8.- Coloraciones de rutina y especiales: Las manipulaciones siguientes son inmediatamente previas al proceso de coloración. Para que el corte pueda ser coloreado debe estar completamente libre de parafina y suficientemente hidratado. Los colorantes son cuerpos químicos disueltos en agua destilada o a veces el alcohol. La parafina no se mezcla con ellos, como aquella ha penetrado en el interior de las células estas no podrán ser teñidas. Desparafinación de los cortes: Para realizar la desparafinación de los cortes los mismos son introducidos en un frasco de boca ancha que contenga xileno. Lo ideal es hacer dos baños de aproximadamente 10 min. c/u, de esta forma se asegura una perfecta desparafinación de los cortes. El xileno puede utilizarse varias veces. En los pasos siguiente el xileno debe ser eliminado porque sino la hidratación del corte será imposible. Se elimina mediante el alcohol etílico. Se realizan sucesivos lavados en alcohol 100°.96° y 70°. Una vez realizados los baños con alcohol se puede proceder a la hidratación de los cortes. La hidratación es una operación necesaria. Debe eliminarse el resto de alcohol que hay en el corte. Se realiza sumergiendo los mismos en un frasco que contenga agua destilada, durante dos o tres min. De esta forma el corte estará listo para comenzar algún proceso de coloración. Teoría de la coloración: Se sabe que las imágenes producidas por absorción, en preparaciones coloreadas, son mucho más fáciles de interpretar que las imágenes de difracciones dada por preparaciones no coloreadas, además los diversos elementos de los tejidos poseen poco más o menos el mismo índice de refracción lo que hace que el reconocimiento sea una tarea difícil. 17 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Estos dos argumentos hacen comprender la necesidad de las coloraciones para el estudio morfológico de células y tejidos. Un colorante es un cuerpo coloreado que puede comunicar su color a otro cuerpo. La mayor parte de los colorantes artificiales (y aún los naturales como la hematoxilina), derivan de cuerpos incoloros, por ej. de carburos aromáticos. La coloración es la propiedad que tienen ciertos cuerpos de ejercer una absorción selectiva sobre la luz. Dicho de otra manera un cuerpo se ve de tal color porque trasmite por trasparencia o por difusión las radiaciones complementarias de las que él absorbe. Tipos de coloraciones: Directas: se producen por inmersión en el baño colorante. Indirectas: en este tipo de coloración, el colorante no puede actuar directamente, el objeto que ha de colorearse debe ser tratado de antemano por otra sustancia que lo prepare para admitir el colorante, esta se llama mordiente. Clasificación de los colorantes: Puede hacerse desde el punto de vista químico (por su naturaleza) o desde el punto de vista histológico (por su uso). Desde el punto de vista químico los colorantes se agrupan conforme a su constitución. Desde el punto de vista histológico se los clasifica en naturales y artificiales. Colorantes naturales: En todos ellos hay un principio colorante producido por la naturaleza que luego la técnica del hombre ha sabido extraer, componer y hacerlo efectivo. Hematoxilina: La hematoxilina es una sustancia capaz de colorear, extraída de la madera de un árbol conocido como árbol de Campeche, originario de Centroamérica. La hematoxilina se expende en polvo, el cual es cristalino, casi incoloro o algo amarillento a veces más oscuro. La hematoxilina, como tal, aunque esté disuelta en agua o en alcohol de 96° o de 100°, es incapaz de colorear, para poder hacerlo, debe sufrir una oxidación. La hematoxilina oxidada es hemateína y bajo este cambio físico -químico y la unión con una base es capaz de colorear. La base es conocida como mordiente, hay muchas bases que actúan como tal, la más conocida es el alumbre que puede ser de potasio, hierro o cromo. El mordiente es un intermediario entre el colorante y el tejido y en general entre dos cuerpos que químicamente carecen de afinidad. De alguna manera activa las moléculas del tejido y forma con ellas una unión firme y estable. Con el colorante forma un precipitado que presenta una fuerte coloración y es, además insoluble en agua y otros líquidos. Este tipo de precipitado coloreado se llama “laca”. Los mordientes deben ser ácidos nunca básicos. Orceína: Es un principio colorante extraído de ciertos líquenes. Es un ácido débil. Utilizando una mezcla en que el ácido acético actúa como mordiente se utiliza para colorear cromosomas. También colorea las fibras elásticas. 18 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Colorantes artificiales: Algunos son colorantes del núcleo y otros del citoplasma. Son sales producidas de la unión de una base y un ácido. Colorantes para el núcleo: su base es la que se combina con los ácidos nucleicos, por lo tanto ésta es la coloreada. El ácido es el incoloro. Colorantes para el citoplasma: el ácido del colorante es el que se combina con el citoplasma. La base es la incolora. Colorantes artificiales más comunes: vesubina, tionina, azul de toluidina, azul de metileno, fucsina básica, violeta de metilo, verde de metilo, anaranjado de acridina. Se ha dividido a los colorantes según su afinidad que presentan con el núcleo o con el citoplasma: Colorantes nucleares o básicos su componente colorante activo es una base coloreada. Colorantes citoplasmáticos o ácidos: su componente activo es un ácido coloreado. Colorantes neutros. La mayor parte de los colorantes que se utilizan son sales. Los colorantes básicos son sales cuya base es coloreada y su ácido es incoloro, Ej. azul de metileno—clorhidrato de tetrametiltionina o sea es una sal formada por la combinación de la tetrametiltionina (base coloreada) de azul de metileno con el ácido clorhídrico. Reaccionan con los grupos fosfato de los ácidos nucleicos (DNA-RNA), los grupos sulfato de los glucosaminoglucanos y los grupos carboxilo de las proteínas. Los colorantes ácidos llevan una base que es incolora combinada con un ácido coloreado, Ej. eosina—eosinato de potasio (base incolora) combinada con el ácido eosínico (tetrabromofluoresceína) que es coloreado. Los colorantes neutros tanto el ácido como la base son coloreados Ej. eosinato de azul de metileno. Los componentes que se tiñen con colorantes ácidos se dicen que son acidófilos (filamentos citoplasmáticos, la mayor parte del citoplasma no especializado, y las fibras extracelulares). Cualquier componente de los tejidos que reaccione con un colorante básico se dice que es basófilo (heterocromatina, nucleolos, ergastoplasma, matriz del cartílago). Proceso de coloración: Tomaremos como base para la descripción de este proceso a la coloración de hematoxilina y eosina considerada como la “coloración de rutina”. Coloración de hematoxilina y eosina: Desparafinar los cortes: realizar dos baños de xileno de 10 a 15 min. c/u. Eliminamos el solvente por sucesivos baños en: alcohol de 100°, 96°, 70° de 1 a 2 min. c/u. Hidratación de los cortes: en agua destilada durante 1 a 2 min. 19 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tinción nuclear: en hematoxilina durante 2 a 12 min. de acuerdo a la formula utilizada. Viraje de la hematoxilina: en agua corriente hasta desprendimiento total del color (3 a 5 min.). Lavado en agua destilada o corriente. Coloración citoplasmática: eosina al 0.5% o en una mezcla de eosina/floxina al 0.5% durante 15 a 30 seg. Lavado en agua destilada. Deshidratar, aclarar y montar. Los pasos de la deshidratación pueden ser suplidos dejando secar el corte en estufa a 37° por 15 a 20 min. Coloraciones especiales: Las coloraciones especiales comprenden un conjunto de tinciones o impregnaciones utilizadas para poner de manifiesto o resaltar determinadas estructuras de los tejidos. Para tejido conectivo: Fibras colágenas: Tricrómico de Van Gieson: las fibras colágenas se observan de color rojo. Tricrómico de Gomori: se observan de color rojo. Tricrómico de Masson: las fibras colágenas se observan de azul. Fibras Elásticas: Método de Gomori: las fibras elásticas se tiñen de púrpura oscuro. Orceína: se tiñen de púrpura. Método de Gomori para la impregnación argéntica de la reticulina: las fibras reticulares se observan negras. Fibras reticulares: Tejido adiposo: Sudan black: el tejido adiposo se observa de color negro. Sudan IV-rojo Escarlata: - grasas neutras: se observan de color rojo vino. - lipoides: rojo anaranjado - fosfolípidos: se tiñen poco o nada. Carbohidratos y mucopolisacáridos: Ácido Peryódico de Schiff (PAS): los mucopolisacáridos básicos o neutros se observan de color rojo. Azul alcian: los mucopolisacáridos ácidos se observan de color azul. Coloración para el estudio neurohistoquímico: Coloración de la sustancia de Nissl- método de la tionina fenicada: los grumos de Nissl y núcleos aparecen teñidos de color azul profundo. Luxol fast blue-PAS-hematoxilina: la mielina se observa azul brillante. Modificación de la técnica de Glees-método de Marsland, de impregnación argéntica a cortes de parafina: células nerviosas, neurofibrillas y células de la glia en diversas tonalidades de negro, fondo de color habano. 20 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Técnicas analíticas especiales 1. Fraccionamiento tisular. El microscopio electrónico reveló que las células contienen una plétora de organelos limitados por membranas, teniendo cada uno de ellos propiedades morfológicas y, presumiblemente metabólicas, distintivas. a. El principal método por el cual la función de cada organelo fue dilucidada fue el fraccionamiento tisular. b. Con este procedimiento, el tejido es cortado en pequeños fragmentos los cuales son luego triturados en un mortero de madera que rompa a las células pero no a los organelos. c. El homogeneizado tisular es luego centrifugado progresivamente a una serie de altas velocidades a fin de separar a los diferentes organelos de acuerdo a su densidad. d. Con adaptaciones de este proceso, se analizaron las propiedades fundamentales de las mitocondrias lisosomas, perixosomas, y retículo endoplásmico. 2. Histoquímica. a. Su objetivo es mostrar la composición química y bioquímica de los tejidos y células más allá de la distribución ácido – básica mostrada mediante los métodos de tinción estándar, sin alterar la distribución normal de las sustancias químicas. Para lograr este objetivo se deben satisfacer los siguientes criterios: conservar la distribución y composición química normal, el método debe ser muy específico para la sustancia o grupo químico que se desee analizar. El producto de la reacción debe ser insoluble y ser visible de manera que pueda ser observado con el microscopio óptico o electrónico. Entre las sustancias biológicas importantes a detectar por esta técnica podemos citar. b. Las enzimas que conservan sus funciones después que han sido inmovilizadas por el fijador, las mismas pueden ser localizadas haciéndolas reaccionar en un sustrato soluble. Su producto de la reacción es luego precipitado, por otro agente reactivo en un medio de incubación, como una sustancia coloreada o electrón densa, identificando el sitio donde se localiza la enzima. Por ejemplo, la fosfatasa ácida, una enzima lisosomal, desdobla sus grupos fosfato a partir del glicerol fosfato en un pH ácido. Los iones de plomo, en un medio de incubación, precipitan el fosfato liberado en la forma de fosfato de plomo, los cuales constituyen un precipitado electrón denso en el sitio de la enzima. 21 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3. Marcaje de anticuerpos. a. Los anticuerpos no son visibles con la microscopía estándar, y se deben marcar de manera que no interfieran con su especificidad de unión. Los marcadores comunes incluyen fluorocromos (por ejemplo fluoresceína, rodamina); enzimas demostrables mediante las técnicas histoquímicas enzimáticas (por ejemplo peroxidasa, fosfatasa alcalina) y compuestos diseminadores de electrones para uso en la microscopía electrónica (por ejemplo ferritina, oro coloidal). b. Los anticuerpos son moléculas proteicas, sintetizadas por las células plasmáticas, las cuales se unen en sitios antigénicos con otras moléculas. Los sitios antigénicos son, usualmente grupos de alrededor de cinco aminoácidos o azúcares residuales en una macromolécula. Los anticuerpos son altamente específicos para cada antígeno. c. Un anticuerpo, específico para una proteína particular, puede ser marcado acoplándolo a un compuesto que pueda ser visualizado al microscopio óptico o electrónico, por ejemplo un colorante fluorescente o una partícula electrón densa. d. El marcaje de anticuerpos puede, entonces, ser usada como una coloración altamente específica para la localización de antígenos proteicos en el tejido. Hibridación in Situ Es un nuevo método que permite analizar la presencia y distribución de una secuencia particular de nucléotidos en el DNA (por ejemplo genes específicos) y en el RNA (por ejemplo RNA específico). La hibridación se refiere a la unión de secuencias complementarias de nucleótidos entre sí con alta especificidad. La tecnología de recombinación del DNA permite copias de secuencias seleccionadas de nucleótidos de una sola tira para ser sintetizadas en gran cantidad. Las secuencias complementarias sintéticas a la secuencia de RNA o DNA que un investigador desee localizar se denominan exploradores y se pueden marcar con radioisótopos durante la síntesis o después de la síntesis con biotina. Los exploradores con marcadores radioactivos se muestran con enzimas (por ejemplo peroxidasa) o fluorocromos unidos en forma covalente con avidina, una molécula con gran afinidad a la biotina. El término in situ se refiere a la aplicación de esta técnica a cortes de tejidos cuando estas muestras se incuban con exploradores marcados, los exploradores se unen a las secuencias complementarias, revelando así su presencia. 22 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 4. Análisis tridimensional de las muestras a. El microscopio electrónico de barrido es usado en la observación de superficie tisulares expuestas y nos permite observar la tridimensionalidad de los tejidos. La muestra de tejido es primero fijada y secada. Su superficie es cubierta por una delgada capa de oro. b. El tejido es colocado en el EMB donde su superficie es barrida por un pequeño haz de electrones. El haz no penetra la cubierta superficial de oro. Cuando los electrones incidentes chocan con la cubierta de oro, hace que se emitan electrones secundarios. El número de electrones secundarios emitidos depende de la orientación de la cubierta superficial de oro y del haz de electrones. c. Los electrones secundarios son recogidos y enviados a un monitor de TV donde es creada la imagen de la superficie del tejido. 5. Fractura por congelación. a. Las membranas celulares son bicapas lipídicas en las cuales las proteínas integrales están incluidas. Las proteínas de membrana más grandes pueden ser visualizadas al microscopio electrónico mediante la técnica de fractura por congelación. b. En esta técnica utilizada a nivel de microscopía electrónica, los tejidos son expuestos a una fijación física mediante la congelación del tejido a temperaturas bajas seguido a una fractura del material criofijado. c. El tejido, fijado o no, después de haber sido protegido por glicerol que permite reducir la formación de cristales de hielo, es rápidamente congelado en un líquido criógeno (nitrógeno líquido, helio líquido). d. El tejido congelado, se corta con una cuchilla de metal (criofractura). El plano de fractura escinde la bicapa fosfolipídica removiendo las dos mitades y exponiendo las proteínas intermembrana. e. La muestra se conserva al vacío en tanto que los cristales de hielo se subliman disminuyendo así el nivel de hielo en su superficie. A los planos de fractura expuestos se les evaporan una película de platino. La película de metal es evaporada en forma angular a fin de dar la impresión de profundidad con la formación de sombras. La réplica es fortalecida por la evaporación de una capa fina de carbono. f. La réplica es examinada al microscopio electrónico una vez que el tejido ha sido eliminado con un ácido fuerte. La misma provee una imagen tridimensional de la superficie de la membrana expuesta, mostrando las partículas intramembranosas en su superficie. 23 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 6. Tinción negativa. a. Esta técnica es usada para estudiar la estructura de proteínas y pequeñas partículas como los virus. b. Las partículas a ser estudiadas son colocadas en una gota de solución de metales pesados (ej. Acetato de uranilo o ácido fosfotúngstico) sobre un película transparente. La gota es dejada secar sobre la película. El metal pesado es incapaz de penetrar las partículas. c. La película es examinada al microscopio electrónico. La capa de metal pesado aparece negra debido a que los electrones no pueden pasar a través de ella. En contraste, las partículas tisulares aparecen brillantes debido a que son atravesadas fácilmente por los electrones. Los detalles de sus estructuras son fácilmente visibles por contrastar con la cubierta de metal pesado. 7. Autoradiografía. Esta técnica usada en la identificación de vías de biosíntesis o transporte en las células. Las células son expuestas a una sustancia radiactiva la cual ingieren o incorporan como constituyente o producto. La sustancia radiactiva experimenta declinación y emite radiaciones. La sustancia radiactiva puede ser localizada en el tejido cubriendo el corte con una delgada emulsión fotográfica. La localización de los granos fotográficos que han sido expuestos a los electrones emitidos, son observables luego del revelado. Los granos se superponen al sitio donde se encuentra la sustancia radiactiva. A fin de trazar la vía de la sustancia radiactiva a través de diferentes compartimientos celulares, la exposición inicial a la sustancia radiactiva en breve y seguida por el lavado del exceso de sustancias no radiactivas. Las muestras tisulares son luego fijadas después de una serie de intervalos de tiempo para delinear la vía. Alzola, Ricardo Guía de Estudio de Técnicas Histológicas. Fac. Ciencias Veterinarias, Dpto. Ciencias Biológicas, UNCPBA, 2001. Celani M. S., Fernández Surribas J., von Lawzewitsch I. Lecciones de Histología Veterinaria. Volumen I Microscopia y Técnicas Histológicas. I. Ed. Hemisferio sur S. A. 3ra. Ed. 1984. Jaulmes Ch., Jude A., Querangal J., Delga J. Práctica de Laboratorio. Toray/Masson. 1970. Luna L. G. Edited. Manual of Histologic Staining Methods of the Armed Forces Institute of Pathology. Mc Graw Hill Book company. 3 ed. 1992. Lynch M., Raphael S., Mellor L., Spare P., Inwood M. Métodos de laboratorio. 2da. Ed. Interamericana. México. 1972. Martoja R., Técnica de Histología Animal. Toray-Masson S. A. Barcelona 1º Ed. 1970. BIBLIOGRAFÍA - - - 24 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Policard A., Bessis M., Locquin M. Traité de Microscopie Instruments et Techniques. Masson et Cie , Editeurs. Paris. 1957. Roveda N. Histología del Sistema Nervioso y Técnicas de su preparación. Cabaut y CIA. Editores Bs. As. 1909. Stohr P. H. Manuel technique d’Histologie. Paris G. Steinheil, Editeur. 1904 - 25 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 2 ESTRUCTURA Y FUNCION CELULAR Objetivos de Aprendizaje: Objetivo General: Al finalizar el presente capítulo el alumno estar en capacidad de describir la estructura general de la célula y de comprender la estructura y función de sus elementos constituyentes. Objetivos Específicos: Identificar las características de las células procarióticas y eucarióticas. Comprender la importancia existente entre morfología y función celular. Conocer algunos modelos básicos de células. Describir la estructura general de una célula eucariótica, enumerando sus elementos constituyentes y categorizándolos de acuerdo a su estructura y función. Definir la membrana plasmática, su estructura, constitución química, funciones y modelos funcionales – descriptivos más aceptados. Describir la estructura y función del retículo endoplasmático, diferenciando sus elementos morfofuncionales liso y rugoso e identificando las características y actividades particulares de cada uno. Describir la estructura y función del aparato de Golgi. Describir la estructura, clasificación y función de los lisosomas. Describir la estructura y función de las mitocondrias. Describir la estructura y función del núcleo y sus elementos constitutivos, a saber: envoltura nuclear, cromatina y nucléolo. Describir al citoesqueleto y a sus componentes: microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos. Describir la composición química y las propiedades particulares que caracterizan a la fase soluble del citoplasma celular. - - - - - Definición Es la unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos, capaz de establecer y mantener sus propios mecanismos de regulación interna, preservación transgeneracional e interacción con su entorno. 26 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modelos fundamentales de células de acuerdo a su organización celular: Existen básicamente dos tipos: 1. Células procarióticas. Constituidas por organismos de pequeño tamaño, generalmente unicelulares; que carecen de estructura citoplasmática en compartimientos rodeados de membrana u organelos; presentan un ADN circular que forma un cromosoma único en dúplex, el cuál no está relacionado a proteínas histónicas. Ej. : Las bacterias. 2. Células eucarióticas. Constituidas por organismos unicelulares o multicelulares, que presentan un núcleo definido rodeado de una envoltura nuclear; un complejo sistema de compartimientos rodeados de membrana u organelos y un ADN ligado a histonas de ubicación intranuclear conformado por más de un cromosoma ligado a proteínas de tipo histónico o protamínico. Dado que este texto está relacionado directamente con el estudio de la histología de los tejidos del hombre, daremos una descripción de las células eucarióticas que nos servirá como patrón para la comprensión de los modelos superiores de organización que las relacionan entre sí: Organización de la célula eucariótica. Las células eucarióticas están formadas por tres tipos de estructuras: 1. La membrana plasmática o celular. 2. El núcleo. 3. El citoplasma. 4. Los organelos citoplasmáticos. 5. Las inclusiones citoplasmáticas. 1. La membrana plasmática. Son una parte importante de la maquinaria celular. Las células, como así también sus organelas, se encuentran limitadas por una o mas membranas, cuyos componentes específicos permiten realizar la función pertinente. La membrana plasmática regula la composición del citoplasma y lo que entra y sale de la célula; las restantes membranas también constituyen barreras selectivas para el pasaje de sustancias. Los componentes de las membrana pueden Tener funciones de protección Ayudar a la compartimentalización subcelular 27 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Regular el transporte desde y hacia la célula y de los dominios subcelulares Servir de receptores que reconocen señales de determinadas moléculas y transducir la señal al citoplasma. Permitir el reconocimiento celular. Proveer sitios de anclaje para los filamentos del citoesqueleto o los componentes de la matriz extracelular lo que permite, entre otras, el mantenimiento de la forma celular Servir de sitio estable para la catálisis enzimática. Proveer de "puertas" que permitan el pasaje través de las membranas de diferentes células (gap junctions) Regular la fusión de la membrana con otra membrana por medio de uniones (junctions) especializadas Permitir direccionar la motilidad celular La membrana celular funciona como una barrera semipermeable, permitiendo el paso de pocas moléculas y manteniendo la mayor parte de los productos producidos dentro de ella. El actual modelo de la estructura de la membrana plasmática es el resultado de un largo camino que comienza con las observaciones indirectas que determinaron que los compuestos liposolubles pasaban fácilmente esta barrera lo que llevó a Overton, ya en 1902, a sostener que su composición correspondía al de una delgada capa lipídica; posteriormente se agregó a esta propuesta la que sostenía que en la composición también intervenían proteínas. Hacia 1935 Danielli y Davson sintetizaron los conocimientos proponiendo que la membrana plasmática estaba formaba por una "bicapa lipídica" con proteínas adheridas a ambas caras de la misma. 28 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Membranas celulares de neuronas opuestas. Dennis Kunkel © (M.E., 436.740x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery/fungism1/92386a.html), usada con permiso. La integración de los datos químicos, físico-químicos y las diversas técnicas de microscopía llevó al actual modelo de " " (Singer S.J., and Nicolson, G.L. (1972) Science, 175:120). La membrana es una estructura cuasi-fluida, en ella sus componentes pueden realizar movimientos de traslación dentro de la misma. Esta fluidez implica que los componentes en su mayoría solo están unidos por uniones no covalentes. La microscopía electrónica mostró a la membrana plasmática como una estructura de tres capas, dos de ellas externas y densas, y una clara en el medio. La molécula primaria de la membrana celular es el fosfolípido, posee una "cabeza" polar (hidrofílica) y dos "colas" no polares (hidrofóbicas), son por tanto simultáneamente hidrofílicos e hidrofóbicos (Anfipáticos). Los fosfolípidos en la membrana se disponen en una bicapa con sus colas hidrofóbicas dirigidas hacia el interior, quedando de esta manera entre las cabezas hidrofílicas que delimitan la superficie externa e interna de la membrana. El espesor de la membrana es de alrededor de 7 nanómetros. 29 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esquemas de una molécula de fosfolípido Esquema del modelo fluido de membrana 7. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Bicapa de fosfolípidos) Lado externo membrana Lado interno membrana de de la la 8. 9. Moléculas de fosfolípidos organizadas en bicapa Moléculas de colesterol Cadenas de carbohidratos 10. Glicolípidos 11. Región polar (hidrofílica) de la molécula de fosfolípido 12. Región hidrofóbica de la molécula de fosfolípido Proteína intrínseca de la membrana Proteína canal iónico de la membrana Glicoproteína www.puc.cl/sw_educ/neurociencias/ html/047.html 30 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El colesterol es otro componente importante de la membrana. Se encuentra embebido en el área hidrofóbica de la misma, su presencia contribuye a la estabilidad de la membrana al interaccionar con las "colas" de la bicapa lipídica y contribuye a su fluidez evitando que las "colas" se "empaqueten" y vuelvan mas rígida la membrana (este efecto se observa sobre todo a baja temperatura). Las membranas de las células vegetales no contienen colesterol, tampoco las de la mayoría de las células bacterianas. Las arqueobacterias poseen lípidos de membrana diferentes tanto de las bacterias como de los eucariotas (incluyendo enlaces éter en lugar de enlaces ester en sus fosfolípidos). Algunas de ellas poseen esteroles en su membrana celular (una característica de eucariotas). Las proteínas pueden estar suspendidas en la membrana, con sus regiones hidrofóbicas insertadas en ella y con las hidrofílicas que sobresalen ("stick out") hacia el exterior e interior de la célula. Diversas experiencias sugieren que estas proteínas no están fijas en un lugar de la membrana, sino que están relativamente libres para desplazarse lateralmente, por lo cual se originó el concepto de mosaico fluido. Proteínas de la membrana Las proteínas de la membrana pueden considerarse, de acuerdo a como se encuentran en la membrana, comprendidas en una de estas dos categorías: integrales: estas proteínas tienen uno o mas segmentos que atraviesan la bicapa lipídica periféricas: estas proteínas no tienen segmentos incluidos en la bicapa, interaccionan con las cabezas polares o bien con las proteínas integrales La superficie externa de la membrana tiende a ser rica en glicolípidos que tienen su colas hidrofóbicas embebidas en la región hidrofóbica de la membrana y sus cabezas hacia el exterior de la célula. Ellos, junto a con los hidratos de carbono pegados a las proteínas (glicoproteínas), intervienen en el reconocimiento de lo propio ("self") de un organismo. Los antígenos de diferenciación, mas conocidos como antígenos CD (por 31 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cluster of Differentiation, grupo de diferenciación) no son otra cosa que glicoproteínas que se expresan sobre la superficie de las membranas Esquema de un proteoglucano, estas glicoproteínas poseen una proporción de polisacáridos mayor que lo usual. Esquema de las Proteínas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (CMH). Estas moléculas resultan claves para distinguir entre lo propio y lo ajeno por el sistema inmunitario. 32 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esquema de una proteína de transmembrana que actúa como receptor de quimiocinas La Matriz Extracelular Las interacciones celulares resultan fundamentales para su integración en tejidos y su relación con células similares o diferentes. Las células animales secretan alrededor de ellas un complejo retículo conformado por proteínas e hidratos de carbono que les crean un ambiente especial: la matriz extracelular. Entre sus principales componentes se cuentan: el colágeno, fibras proteicas que confieren resistencia y fortaleza a la matriz los proteoglucanos, glicoproteínas que poseen una proporción de polisacáridos mayor que lo usual. y confieren el alto grado de viscosidad característico de la matriz las fibronectinas, proteínas multiadhesivas, tienen afinidad tanto para el colágeno como para las integrinas de las células. Su función principal es la fijación de células a matrices que contienen colágeno. La matriz extracelular de las células animales puede equipararse a la pared celular de las células vegetales, cuya composición química es muy diferente y se describe mas adelante. Adhesión intercelular Un grupo de proteínas denominadas Moléculas de Adhesión Celular (MAC o CAM por sus siglas en inglés) es el responsable de las interacciones entre células. Estas proteínas corresponden a proteínas integrales de membrana , entre las mas importantes tenemos: Cadherinas: son responsables de las interacciones entre células similares (interacciones homotípicas) y requieren de Ca ++ para dicha interacción, y entre otras características , se encuentra las de relacionarse (por su porción citosólica) al citoesqueleto Un ejemplos de uniones que contiene cadherina lo constituyen los desmosomas y las uniones 33 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL adhesivas celulares y que confieren rigidez y fortaleza al conjunto de células que se unen para formar tejidos. Selectinas: son responsables de las interacciones entre células diferentes (interacciones heterótípicas), se fijan a los hidratos de carbono de otras moléculas de adhesión celular. Esta fijación es Ca++ dependiente y se realiza por medio de una lectina que se encuentra en el extremo de la molécula. Uniones especializadas entre las células Esquema de un desmosoma Esquema simplificado de uniones que se establecen entre células Desmosomas que, como se observa en la figura superior, constan de una placa adosada a la cara citosólica de las respectivas membranas citoplasmáticas de las células que unen y, siendo las cadherinas los elementos que unen a las mismas. La placa (formada por proteínas denominadas placoglobinas) 34 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL se unen a filamentos intermedios del citoesqueleto (queratina). Las cadherinas (en este caso proteínas de trasmembrana denominadas desmogleína y desmocolina) se fijan a la placa y se proyectan al espacio intercelular entrelazándose a las de la otra célula. Uniones adherentes: se las encuentra generalmente en el tejido epitelial conformando una banda continua de moléculas de cadherina que en su porción citosólica se unen a un "cinturón" de proteínas adaptadoras que discurre en la cara citosólica de la membrana celular y relaciona a las cadherinas con el citoesqueleto (principalmente actina). Unión estrecha u oclusiva: se las encuentra separando los líquidos extracelulares que bañan las regiones apicales y basales de las células (con el objeto de que cumplan sus respectivas funciones) y forman barreras que tornan impermeables determinadas cavidades (como la luz del intestino). En este tipo de relación entre células, hileras de proteínas integrales de membrana (como la ocludina y la claudina) forman, con la porción que se proyecta al espacio intercelular, uniones extremadamente fuertes con las similares de la célula adyacente y prácticamente fusionan ambas células estableciendo una unión impermeable. La porción citosólica de estas células se relaciona al citoesqueleto. Comunicación intercelular Uniones comunicantes ( gap junctions) Un tipo particular de unión entre células animales lo constituye la unión comunicante (gap junction), en este caso las membranas de ambas poseen proteínas que conforman semicanales de transmembrana, que las interconectan y permiten el paso de moléculas entre ambas. 35 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En las células vegetales las uniones intercelulares se extienden a través de las paredes celulares de células adyacentes y se denominan plasmodesmos. Al igual que las uniones comunicantes, conectan a ambas células permitiendo el paso de moléculas, pero en este caso la membrana celular conforma una lámina continua que "tapiza" el plasmodesmo y, por otra parte una extensión del retículo plasmático (el desmotúbulo) lo atraviesa y se conecta al citosol de la célula adyacente. Adhesión entre las células y la matriz En los grupos organizado de células la matriz, entre otras funciones, cumple la de organizar las células en tejidos amén de coordinarlas proporcionando el medio para que se propaguen señales que pueden indicar a las células que crezcan y proliferen. Esquema simplificado de la matriz celular, que muestra una de las relaciones entre componentes de la matriz y componentes del 36 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL citoesqueleto. La adhesión entre las células y la matriz esta mediada esencialmente por las integrinas: son las principales clases de Moléculas de Adhesión Celular que interaccionan entre la célula y la matriz (aunque las selectinas y proteoglucanos también intervienen en la fijación). Las integrinas están compuestas por dos subunidades diferentes (heterodímeros) que toman el nombre de alfa (con 17 tipos diferentes) y beta (con ocho tipos diferentes), lo cual permite un gran número de combinaciones. Las células generalmente presentan en su superficie varios tipos de integrinas. La porción extracelular de la integrina se fija a las proteínas de la matriz y la citosólica se relaciona con proteínas adaptadoras que a su vez interactúan con el citoesqueleto. Algunas integrinas pueden además de mediar entre la célula y la matriz, intervenir en interacciones intercelulares. La pared celular La pared celular se encuentra localizada por fuera de la membrana celular dando protección y soporte mecánico a las células que la poseen. Presenta diferentes características ya sea que se trate de la pared de las plantas (eucariotas) o de la de bacterias (procariotas). En los respectivos capítulos (La pared bacteriana, La pared celular en las plantas) se las trata in extenso. A continuación se detallan algunas hechos que caracterizan a diferentes grupos en referencia a la misma. Las células de los animales y de muchos protistas no tienen pared celular. Las plantas tienen una variedad de productos incorporados en su pared celular, entre ellos la celulosa en la pared primaria y la lignina, y otros productos químicos en la pared secundaria. Los plasmodesmos son las conexiones por medio de las cuales se comunican las células eucariotas cubiertas por paredes celulares. Los hongos poseen quitina en su pared celular. Los procariotas tienen una pared celular formada por un peptidoglicano, que entre sus características esta el hecho de contener aminoácidos de la serie D. Las arqueobacterias no poseen paredes celulares con peptidoglicanos MOLECULAS DE ADHESION CELULAR (CAMS) http://www.udec.cl/~ofem/remedica/VOL1/cams.htm Matriz extracelular y unión de las células entre sí http://www.exelinfo.com/espaniol/edicion_02/nota15.html 37 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL From the Lipid Bilayer to the Fluid Mosaic: A Brief History of Membrane Models http://www1.umn.edu/ships/9-2/membrane.htm MEMBRANE STRUCTURE AND http://www.nileshs.k12.il.us/north/science/jacnau/chpt8.html FUNCTION THE STRUCTURE AND FUNCTION OF MACROMOLECULES taken from Campbell, N., et al. Biology. 5th ed. Menlo Park, California: Benjamin/Cummings, 1998 http://www.nileshs.k12.il.us/north/science/jacnau/chpt5.html MIT Hypertextbook Chapter on Cell Biology: Excellent site with illustrations and additional details to complement the above material; http://esgwww.mit.edu:8001/esgbio/cb/cbdir.html Dictionary of Cell Biology: A searchable dictionary pertinent to this topic; http://www.mblab.gla.ac.uk/~julian/Dict.html Biología 1. Hipertextos del Área de la http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/inicio Arqueobacterias (del griego arkhaios = antiguo; bakterion = bastón): grupo de procariotas de unos 3.500 millones de años de antigüedad, presentan una serie de características diferenciales que hicieron que Carl Woese, profesor de la Universidad de Illinois, Urbana, U.S.A. ,
[email protected] , proponga su separación del reino Moneras y la creación de uno nuevo: Archaea, propuesta que hoy es cada vez mas aceptada Cadherinas: Son moléculas de transmembrana que tienen un rol clave en la adhesión celular por medio del establecimiento de interacciones calcio dependientes. También conectan el ambiente extracelular al citoesqueleto interaccionando con una serie de proteína relacionadas ( que reciben colectivamente el nombre de cateninas) que a su vez se relaciona con filamentos de actina. CAM (Moléculas de Adhesión Celular): Son glicoproteínas ubicadas en la superficie celular que constituye receptores celulares. Tienen en un extremo un grupo carboxilo, el llamado carboxi-terminal, que se encuentra fijo en el citoplasma y en el cito-esqueleto. A continuación del carboxiterminal se encuentra la región transmembrana, que atraviesa la membrana celular. El resto de la glicoproteína se ubica extracelularmente y termina en un grupo amino, el amino-terminal que da la especificidad a la molécula para unirse a otras CAMs. Se ha descrito intervención de las CAMs en múltiples enfermedades, y los reportes bibliográficos son cada vez más numerosos. La diseminación de metástasis estaría dada por la alteración de las CAMs en las células tumorales y se están comunicando alteraciones de estas moléculas en diferentes 38 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL enfermedades malignas. También se relacionan receptores con enfermedades reumatológicas. estos Celulosa: componente básico de las paredes celulares de las plantas superiores e inferiores, de las algas y de los oomicetos. Compuesta de glucosas enlazada mediante uniones ß 1,4 glucosídicas. Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad. Fosfolípidos (del griego lipos = grasa): moléculas lipídicas asimétricas, con una "cabeza" hidrofílica y una "cola" hidrofóbica. Posee un grupo fosfato en lugar de uno de los tres ácidos grasos que esterifican a la glicerina en las grasas. El grupo fosfato además se une a bases orgánicas como la colina. Glicerina (del griego glykeros = "sabor dulce"): propanotriol, polialcohol de tres átomos de carbono. Hidrofílico (del latín hydro = agua, philios = amigo): Término aplicable a las moléculas polares que pueden formar puentes hidrógeno con el agua. Hélice alfa: es una apretada hélice formada por una cadena polipeptídica. La cadena polipeptídica principal forma la estructura central, y las cadenas laterales se extienden por fuera de la hélice. El grupo carboxílo (CO) de un aminoácido n se une por puente hidrógeno al grupo amino (NH) de otro aminoácido que está tres residuos mas allá ( n + 4 ). De esta manera cada grupo CO y NH de la estructura central (columna vertebral o "backbone") se encuentra unido por puente hidrógeno. Hidrofóbico (del latín hydro = agua, del griego phobeo = "yo temo") Término aplicable a las moléculas apolares que no pueden formar puentes hidrógeno con el agua. Integrinas: son las principales clases de Moléculas de Adhesión Celular que interaccionan entre la célula y la matriz (aunque las selectinas y proteoglucanos también intervienen en la fijación). Las integrinas están compuestas por dos subunidades diferentes (heterodímeros) que toman el nombre de alfa (con 17 tipos diferentes) y beta (con ocho tipos diferentes), lo cual permite un gran número de combinaciones. Un gran número de virus y bacterias suelen utilizarlas para penetrar en las células Lignina: polímero que se encuentra incrustado en la pared celular secundaria de las células de las plantas leñosas. Ayuda a robustecer y endurecer las paredes. Químicamente es muy complicada, sus monómeros son variados y derivan principalmente del fenilpropano. Producto final del metabolismo que a la muerte de la planta es degradado lentamente por hongos y bacterias. Por ello forma la parte principal de la materia orgánica del suelo. 39 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Microtúbulos (del latín mikros = pequeño, tubus = caño, conducto) Conducto hueco, estrecho y alargado de unos 25 nm de diámetro. Se compone de dos subunidades de proteínas que se alternan a lo largo del mismo, y, entre otras funciones, mueven a los cromosomas en la división celular y proporcionan la estructura interna de cilias y flagelos Mosaico Fluido: Modelo de la membrana plasmática ampliamente aceptado en los que las proteínas (los "mosaicos") están embebidas en los lípidos (el "fluido"). Mureína: heteropolímero que forma el esqueleto de la pared celular bacteriana . El mismo, y las enzimas que intervienen en su síntesis, son una característica general de todas las eubacterias. Las arqueobacterias no poseen mureína. Pared celular: estructura producida por algunas células por fuera de membrana celular, químicamente compuesta por quitina (hongos), peptidoglicano mureína (bacterias) o celulosa (plantas). Plasmodesmo (del griego plassein = moldear; desmos = banda, ligadura) En plantas, uniones que atraviesan las paredes celulares y las membranas plasmáticas permitiendo una comunicación directa entre los citoplasmas de células adyacentes. Polímero(del griego polys = muchos, meros = parte): Molécula compuesta por muchas subunidades idénticas o similares. Procariota (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80 S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años. Proteínas: (del griego proteios = primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba numerosas formas). Polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por uniones peptídicas. Protoplasma: del formación griego protos = primero, plasma = Quimiocinas y sus receptores: Las quimiocinas son un grupo de moléculas de aproximadamente 8-14 kDa, relacionadas estructuralmente entre sí que regulan el tráfico y afluencia al sitio de la inflamación de varios tipos celulares. Su acción se lleva a cabo a través de la interacción con sus receptores específicos, un subgrupo de receptores de transmemebrana acoplados a la proteína G. 40 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Actividades Actividades Iniciales: 1. Recordando la estructura de la membrana, analice las principales moléculas que la integran. Actividades de desarrollo 2. Reconozca las funciones de la membrana 3. De acuerdo a la lectura del contenido de este tema, realice un cuadro comparativo entre la estructura que adoptan para establecer comunicación las células pertenecientes a animales y las pertenecientes a los vegetales. 4. Conteste usando el glosario: o Que significa las siglas CAM. 5. 1. Con algún buscador encuentre enlaces al tema: proteoglucanos, comente brevemente los mismos. Se recomienda usar http://www.google.com/. 6. Elabore un cuadro sinóptico que reúna las principales características de la membrana. 7. Confeccione su propio glosario con las palabras que no comprenda de texto. Acerque el mismo a su Jefe de Trabajos Prácticos o lo envíe por e-mail para ser incorporado al glosario de este tema. E-mail:
[email protected] 8. Deje planteada una pregunta en el Foro de Hipertextos del Área de la Biología Funciones de la membrana plasmática. 1.Reconocimiento celular. La superficie de las células presenta un sistema de reconocimiento que permite el establecimiento de relaciones con otras células, así como un importante grado de especificidad. El glicocálix de la membrana está íntimamente relacionado con esa función, en actividades tan fundamentales como lo es el reconocimiento de elementos del propio organismo de aquellos que son exógenos a este. El llamado Complejo Mayor de Histocompatibilidad (HCM) es el principal responsable de esta habilidad, bien a través de su variedad HCM-1, presente en todas las células, excepto en las del sistema inmune que presentan el tipo HCM-2. 2. – Transporte a través de la membrana. Movimiento del agua y los solutos La membrana celular actúa como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la mayor parte de las moléculas, dejando pasar selectivamente a otras. Para entender los sucesos que acontecen es necesario refrescar los conceptos de 41 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL potencial de agua difusión ósmosis Potencial de agua El potencial de agua es la tendencia del agua a moverse de un área de mayor concentración a una de menor concentración. Las moléculas de agua se mueven de acuerdo a la diferencia de energía potencial entre el punto donde se encuentran y el lugar hacia donde se dirigen. La presión y la gravedad son dos de los orígenes de este movimiento. Recuerde por ejemplo el ciclo hidrológico en el cual el agua fluye de las partes altas a las bajas, al igual que el agua de lluvia cae de las nubes, y para volver a formar parte de ellas es necesario que el sol la evapore. La energía es necesaria tanto para mantener este ciclo, como para llevar el agua a una zona alta. Difusión simple La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración. Dado que las moléculas de cualquier sustancia se encuentran en movimiento cuando su temperatura esta por encima de cero absoluto (0 grados Kelvin, o -273 oC), existe una disponibilidad de energía para que las mismas se muevan desde un estado de potencial alto a uno de potencial bajo. La mayoría de las moléculas se mueven desde una concentración alta a una baja, es decir el movimiento neto es desde altas concentraciones a bajas concentraciones. Modificado de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_13.html Eventualmente, si no se agrega energía al sistema las moléculas llegan a un estado de equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogéneamente en el sistema. 42 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Células y Difusión Entre las pocas moléculas simples que pueden cruzar la membrana celular por difusión se encuentran gases como nitrógeno, el anhídrido carbónico y el oxígeno. También difunden moléculas sin carga como el etanol y resulta ligeramente permeable al agua y a la urea. Para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio. La difusión constituye una de las principales formas de movimiento de sustancias entre las células y una de las formas en que las pequeñas moléculas cruzan la membrana celular. El intercambio de gases en branquias y pulmones es consecuencia de fenómenos de difusión. El anhídrido carbónico se regenera constantemente dado que es producido en las células como consecuencia de fenómenos metabólicos, y como la fuente está en el interior de la célula, el flujo neto del CO2 es hacia el exterior de la célula. Los procesos metabólicos, requieren usualmente oxígeno, cuya concentración es mayor en el exterior de la célula, por lo tanto su flujo neto es hacia el interior. El primer paso de la difusión pasiva en el entorno celular, es el movimiento de una molécula desde la solución acuosa a la porción hidrofóbica de la bicapa fosfolipídica. 43 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La medida de la "fobia" al agua de una molécula, esta dada por su coeficiente de partición K. Donde K es la constante de equilibrio de la partición entre aceite y agua. (para el caso de la membrana se analiza Cm, la concentración en el centro de la bicapa hidrófoba). K es una medida de la tendencia de una molécula a "huir" del agua, a mayor K, mayor es la posibilidad de disolución de una molécula en la bicapa lipídica. La velocidad de difusión (dn/dt expresada en mol/s) de moléculas pequeñas a través de una membrana esta dada por una variante de la Ley de Fick y de acuerdo a ella, la misma es proporcional a la diferencia de concentraciones a ambos lados de la membrana (C1aq-C2aq). Además, para una membrana de superficie A y de espesor x, es proporcional a A e inversamente proporcional a x. Por otra parte resulta proporcional a P (coeficiente de permeabilidad), todo lo cual resulta en: siendo P proporcional a K y donde D (característico tanto del soluto como del medio en el que se disuelve) es el coeficiente de difusión de la molécula dentro de la membrana y x el espesor de la misma. Reemplazando nos queda Por lo tanto la velocidad de difusión es directamente proporcional tanto a la constante de difusión (D) como a la de partición (K) e inversamente proporcional al espesor de la 44 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL membrana (x). Dado que x prácticamente no varía siendo de alrededor de 3 nm. y, por otra parte las diferencia de los coeficientes de difusión D no suelen ser significativo (para bajas concentraciones se mantiene prácticamente constante). Considerando para un área A constante podríamos simplificar mas y dejar por lo tanto la velocidad con que difunden las moléculas depende de su coeficiente de partición y de la diferencia de concentración ambos lados de la membrana. En otras palabras cuanto mas hidrófoba sea la molécula, con mayor velocidad difundirá por la membrana plasmática y además esta velocidad se incrementará cuanto mayor sea la diferencia de concentración de las moléculas entre ambos lados de la membrana. Estas relaciones valen para interpretar la difusión de gases y moléculas pequeñas sin carga como el etanol a través de la membrana plasmática. Ósmosis Por ósmosis se conoce al fenómeno de difusión de agua a través de una membrana semipermeable (conocidas también como de permeabilidad diferencial o de permeabilidad selectiva). Ejemplos de ese tipo de membrana son la membrana celular, como así también productos como los tubos de diálisis y las envolturas de acetato de celulosa de algunas salchichas. La presencia de solutos decrece el potencial de agua de una sustancia, por lo tanto existe más agua por unidad de volumen en un vaso de agua corriente que en el volumen equivalente de agua de mar. En una célula, que posee organelas y moléculas grandes, la dirección del flujo del agua es, generalmente, hacia el interior de la célula. La presión osmótica se define como la presión hidrostática necesaria para detener el flujo neto de agua a través de una membrana semipermeable que separa soluciones de composición diferente. La presión osmótica (p) está dada por: donde p es presión osmótica medida en atmósferas (atm), R la constante de los gases, T la temperatura absoluta y DC la diferencia de las concentraciones de solutos a ambos lados de la membrana. La presión osmótica es una propiedad de tipo coligativa, es decir, depende del número de partículas. Así por ejemplo una solución de NaCl 0,5 M, si estuviera totalmente disociada en Na+ y Cl-, sería equivalente a una solución de glucosa 1M. Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al interior de la célula, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua). Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en otras palabras, mayor potencial de agua). 45 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de solutos y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo. Las células animales se hinchan cuando son colocadas en soluciones hipotónica, algunas como los eritrocitos terminan estallando debido al agua que penetra en ellas por flujo osmótico (se lisan), Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguíneo, es decir un medio interno isotónico. Esto elimina los problemas asociados con la pérdida o ganancia de agua desde y hacia las células. Estamos hablando por supuesto de una de las claves de la homeostasis. A diferencia de la células animales, las células de bacterias y plantas están rodeadas por una pared celular rígida, en este caso Cuando se encuentran en un medio hipotónico, el agua que penetra por flujo osmótico genera una presión de turgencia que empuja al citosol y la membrana plasmática contra la pared celular. En cambio en soluciones hipertónicas las células se retraen, separándose la membrana de la pared celular como consecuencia de la pérdida de agua por flujo osmótico (fenómeno conocido como plasmólisis). Organismos unicelulares como Paramecium, y otros organismos de vida libre en agua dulce, tienen el problema de que son usualmente hipertónicos con relación a su medio ambiente. Por lo tanto el agua tiende a fluir a través de la membrana hinchando a la célula y eventualmente rompiéndola, hecho molesto para cualquier célula. Una vacuola contráctil es la respuesta del Paramecium a este problema, si bien el bombear agua hacia exterior de la célula requiere energía ya que trabaja contra un gradiente de concentración. Proteínas de membrana que intervienen en el transporte Debido a a su interior hidrofóbico, la bicapa lipídica de una célula constituye una barrera altamente impermeable a la mayoría de las moléculas polares. Esta función de barrera tiene gran importancia ya que le permite a la célula mantener en su citosol a ciertos solutos a concentraciones diferentes a las que están en el fluido extracelular; lo mismo ocurre en cada compartimiento intracelular envuelto por una membrana. El desarrollo evolutivo ha creado sistemas 46 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL celulares destinados transportar específicamente moléculas hidrosolubles, subsanando el problema del aislamiento celular. El transporte de moléculas es realizado por parte de las proteínas integradas en la membrana celular. Por lo general es altamente selectivo en lo que se refiere a los productos químicos que permiten pasar. Las tres clases principales de proteínas de membrana (todas ellas de transmembrana) que intervienen en el pasaje de moléculas a través de la misma son: proteínas de canal que conforman un "túnel" que permite el paso de agua y electrolitos a favor de un gradiente de concentración o potencial eléctrico (forman un canal que atraviesa la bicapa en todo su espesor). La partícula que pasa se selecciona de acuerdo a su tamaño y carga. Suelen estar cerrados y abrirse frente a estímulos específicos. El pasaje se realiza de acuerdo al gradiente de concentración de las moléculas. Las células que presentan gran permeabilidad al agua poseen un canal que facilita la entrada de la misma. La proteína responsable: la acuoporina, se identificó en eritrocitos. bombas: utilizan energía (provista por el ATP) para transportar moléculas contra un gradiente de concentración transportadores: este tipo de proteínas, luego de fijar las moléculas a transportar (A), 47 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Proteína transportadora Sufren un cambio de conformación (B) en manera tal que permite a las moléculas fijadas, atravesar la membrana plasmática. Se conocen tres tipos de transportadores: Tipos de transportadores o o o "uniport" llevan una soluto por vez "symport" transportan el soluto y co-transportan otro diferente al mismo tiempo y en la misma dirección. "antiport" transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la dirección opuesta. Uno entra y el otro sale o vice-versa. 48 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Transporte Activo y Pasivo Para el transporte pasivo no se requiere que la célula gaste energía. Entre los ejemplos de este tipo de transporte se incluyen la difusión de oxígeno y anhídrido carbónico, la ósmosis del agua y la difusión facilitada. El transporte activo, en cambio, requiere por parte de la célula un gasto de energía que usualmente se da en la forma de consumo de ATP. Ejemplos del mismo son el transporte de moléculas de gran tamaño (no solubles en lípidos) y la bomba sodio-potasio. Difusión facilitada La difusión facilitada se realiza tanto por medio de las proteínas canal como por los "uniport". Permite que moléculas que de otra manera no podrían atravesar la membrana, difundan libremente hacia afuera y adentro de la célula. Este proceso permite el paso de iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-, monosacáridos, aminoácidos y otras moléculas. Al igual que en la difusión simple el movimiento es a favor del gradiente de concentración de las moléculas. Sin embargo su velocidad de transporte es mayor que el se pronostica con la ley de Fick, ya que no entran en contacto con el centro hidrofóbico de la bicapa. El transporte es específico, transportándose un tipo de moléculas o un grupo de ellas estrechamente relacionados. La velocidad de transporte en la difusión facilitado esta limitada por el numero de canales disponibles en la membrana. La velocidad de transporte se satura cuando todos los transportadores están funcionando a su máxima capacidad (ver que la curva indica una "saturación") mientras que en la difusión simple la velocidad de depende solo del gradiente de concentración. La glucosa entra en la mayor parte de las células por difusión facilitada. Parece existir un número limitado de proteínas transportadoras de glucosa. El rápido consumo de la glucosa por la célula (por la tan conocida glicólisis) mantiene el gradiente de concentración. Sin embargo, cuando la concentración externa de glucosa aumenta, la velocidad de transporte no excede cierto límite, sugiriendo una limitación en el transporte. Transporte activo El transporte activo requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el único que puede transportar 49 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL moléculas contra un gradiente de concentración, al igual que la difusión facilitada el transporte activo esta limitado por el numero de proteínas transportadoras presentes. Son de interés dos grandes categorías de transporte activo: primario y secundario. Transporte activo primario Usa energía (generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP), a nivel de la misma proteína de membrana produciendo un cambio conformacional que resulta en el transporte de una molécula a través de la proteína. El ejemplo mas conocido es la bomba de Na+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza un contratransporte (usando un "antyport"). Transporta K+ al interior de la célula y Na+ al exterior de la misma, al mismo tiempo, gastando en el proceso ATP. En el caso del transporte activo, las proteínas transportadoras deben mover moléculas contra un gradiente de concentración. Por ejemplo en la bomba de sodio-potasio de las células nerviosas el Na+ es mantenido a bajas concentraciones en el interior de las células y el K+ a altas concentraciones (ver cuadro). Las concentraciones están invertidas en el exterior de las células. Concentraciones iónicas Ión Sodio Potasio Interior de la Célula 12 mM 140 mM El valor del potencial eléctrico generado por la diferencia de permeabilidad de los iones y su distribución a ambos lados de la membrana es de -70 mV, resultando el interior de la célula negativo con respecto al exterior. Una idea de la magnitud de este voltaje lo da el hecho que, si consideramos que la membrana tiene un espesor de alrededor de 3,5 nm, el gradiente de voltaje a través de le membrana sería de 0,07 V/ 3,5 x 10 -7cm o sea 200.000 V/cm. Las bombas iónicas activadas por ATP generan y mantienen gradientes iónicos a través de la membrana plasmática. Cuando se propaga un mensaje nervioso los iones pasan a través de la membrana (sale el potasio y entra el sodio) transmitiendo el mensaje. Luego de este proceso, los iones deben ser transportados activamente a la "posición de partida" a lo largo de la membrana. Cerca de un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na+/K+. Existen cuatro tipos de "bombas" que utilizan ATP para mover solutos contra gradientes de concentración. Las bombas de clase P (compuestas por dos polipéptidos diferentes: alfa y beta) intervienen en el transporte de H +, Na+, K+ y Ca++, se las encuentra en . las membranas plasmáticas de vegetales, hongos y bacterias , donde En las membranas plasmáticas de eucariotas actúan como bombas de Na+/ K+ y H+/K+ (células gástricas) y este tipo se Sangr e 145 mM 4 mM 50 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL lo encuentra además como bombas de Ca++ en dichas células (y en el retículo sarcoplásmico de células musculares) La bombas clase F Las bombas de clase V (múltiples subunidades de membrana y citosólicas) intervienen en el transporte de H+ de membranas de vacuolas de vegetales y hongos, en los endosomas y lisosomas de células animales y en ciertas células animales secretoras de ácidos (p.ej. osteoclastos) Las bombas de clase ABC (del inglés ATP Binding Cassete, con dos dominios de trasmembrana y dos citosólicos) intervienen en el transporte de iones y moléculas pequeñas. Se encuentran en membranas plasmáticas bacterianas como permeasas asociadas al transporte de aminoácidos y monosacáridos. En retículo endoplásmico de células de mamíferos asociadas al transporte de péptidos relacionados con la presentación de antígenos por las proteínas de CHM, y en membrana plasmática de mamíferos asociadas al transporte de moléculas pequeñas, fosfolípidos y fármacos lipidosímiles pequeños. Esta superfamilia incluye a la MDR1(del inglés MultiDrug Resistence) que exporta un gran número de fármacos y es factor clave de la resistencia de las células cancerosas a los quimioterápicos y a la proteína CFTR (proteína reguladora transmembrana de la fibrosis quística), un canal para el Cl- que es defectuosa en la fibrosis quística. Transporte activo secundario Utiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración. Un ejemplo de ese mecanismo es el siguiente: Escherichia coli establece un gradiente de protones (H +) entre ambos lados de la membrana utilizando energía para bombear protones hacia afuera de la célula. Luego estos protones se acoplan a la lactosa (un azúcar que sirve de nutriente al microorganismo) a nivel de la lactosa-permeasa (otra proteína de transmembrana), la lactosa permeasa usa la energía del protón moviéndose a favor de su gradiente de concentración para transportar la lactosa dentro de la célula. Este transporte acoplado en la misma dirección a través de la membrana celular se denomina cotransporte (utiliza las proteínas "symport"). Escherichia coli utiliza este tipo de mecanismo para transportar otros azucares tales como ribosa y arabinosa, como así también numerosos aminoácidos. 51 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El mecanismo de transporte secundario Na+-glucosa Otro sistema de transporte secundario usa la bomba de Sodio/Potasio en una primera etapa, genera así un fuerte gradiente de Sodio a través de la membrana. Luego la proteína "simport" para el sistema Sodio-Glucosa usa la energía del gradiente de Sodio para transportar Glucosa al interior de la célula. Este sistema se usa de manera original en las células epiteliales del intestino. Estas células toman glucosa y sodio del intestino y lo transportan al torrente sanguíneo utilizando la acción concertada de los "simport" para Sodio/Glucosa, la glucosa permeasa ( una proteína canal de difusión facilitada para la glucosa) y las bombas de Sodio/Potasio. Se debe hacer notar que las células del intestino se encuentran unidas entre sí por "uniones oclusivas" que impiden que nada proveniente del intestino pase al torrente sanguíneo sin ser primero filtradas por las células epiteliales. 52 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Este mecanismo es la base de la formulación de las "sales de rehidratación oral" que contiene glucosa y electrolitos, utilizada para combatir los efectos de la diarrea provocada por el cólera y otras bacterias patógenas. La cura implica no solamente el uso de antibióticos sino además la reposición del agua que se pierde por acción de las toxinas microbianas. La administración oral de glucosa y sales, que se absorben coordinadamente a nivel del intestino delgado, genera un gradiente osmótico que arrastra el agua desde la luz del intestino hacia la sangre. Transporte mediado por vesículas Las vesículas y vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula o para permitir que los mismos entren en la célula. Se aplica el término exocitosis cuando el transporte es hacia fuera de la célula. Modificada de http://www.stanford.edu/group/Urchin/GIFS/exocyt.gif. Note como la vesícula a la izquierda se fusiona con la membrana celular que se encuentra a la derecha y expulsa su contenido hacia el exterior de la célula. Endocitosis: es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen tres tipos de endocitosis: 1. Fagocitosis: en este proceso, la célula crea una proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa 2. Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula. De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior 3. En la endocitosis las partículas hacen que la membrana celular se invagine y luego forme una vesícula que se dirige al interior. 53 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html 4. Endocitosis mediada por receptor: este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana (1, 2). Las "fositas recubiertas" ("coated pits") son invaginaciones de la membrana donde se encuentran los receptores. Captación de la LDL (lipoproteína que contiene ésteres de colesterol) Aterosclerosis, colesterol y receptores de LDL, Investigación y Ciencia, Michael S. Brown y Joseph L. Goldstein, Enero 1985 54 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Una vez formada la vesícula endocítica (3), que al formarse queda recubierta por una proteína llamada clatrina, está se despoja de la clatrina (4) y se une a otras vesículas para formar una estructura mayor llamada endosoma (5). Dentro del endosoma se produce la separación del ligando y del receptor (6): Los receptores son separados y devueltos a la membrana (7, 8), mientras que el ligando se fusiona con un lisosoma siendo digerido por las enzimas de este último (7´, 8´). Difusión unidimensional http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/transporte/difusion/dif usion.htm Transporte en la membrana. http://www.arrakis.es/~lluengo/transporte.html Membrana citoplasmica. Transporte de nutrientes el transporte en los procariotas http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/07_Micro.html MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS Y LIQUIDOS DISUELTOS EN EL CUERPO http://www.iqb.es/fisio/cap1/Cap1_1.htm Transporte de aminoácidos en vegetales http://www.ciencias.uma.es/publicaciones/encuentros/EN CUENTROS37/transporte.html TSi Ud. desea saber algo sobre transporte al nivel del núcleo celular.. http://www.bio.ub.es/~mreina/doctorado/nucleo.htm Transporte a través de Membranas http://ciencia-cl.iespana.es/ciencia-cl/transporte.htm MIT Hypertextbook: Membrane Transport Mechanisms: http://esgwww.mit.edu:8001/esgbio/cb/membranes/transport.html MIT Hypertextbook: Membranes: http://esgwww.mit.edu:8001/esgbio/cb/membranes/intro.html Equilibrium Dialysis http://131.183.61.190/eqDial/Intro Experiment: ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. Bomba sodio-potasio: El mecanismo que, usando la energía del ATP, retorna a la distribución original las concentraciones de sodio y potasio a lo largo de membrana luego de la transmisión del impulso nervioso Difusión: El movimiento espontáneo de partículas desde un área de alta concentración a un área de baja concentración 55 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Endocitosis: (del griego endon = dentro; kytos = célula): La incorporación de material desde el exterior de la célula hacia el interior por la formación, en la membrana plasmática, de una vesícula que rodea al material en manera tal que la célula lo pueda incorporar. Incluye 1) fagocitosis 2) pinocitosis 3) endocitosis mediada por receptor Exocitosis: El proceso en el cual una vesícula primero se fusiona con la membrana plasmática y luego se abre y libera su contenido al exterior. Fagocitos: (del griego phagos = comilón; kytos = célula): literalmente "célula comilona" deriv. fagocitosis, forma de endocitosis en la cual la célula rodea a partículas sólidas, bacterias o virus que son introducidas para su destrucción. Fagocitosis: Una forma de endocitosis en la cual células sanguíneas (los fagocitos) engloban partículas (entre otras, bacterias) Glicolisis: El proceso metabólico universal del mundo celular en el cual la glucosa (6 carbonos) se rompe en dos moléculas de piruvato (tres carbonos) y en el proceso se produce ATP y NADH. Homeostasis: (del griego homos = mismo o similar, stasis = estar): La capacidad de mantener relativamente constante el medio interno Osmosis: (del griego osmos = impulso) movimiento de las moléculas de agua a través de una membrana en respuesta a diferencias en la concentración de los solutos. El agua se mueve de áreas de alta concentración de agua/ baja concentración de solutos a áreas de baja concentración de agua/alta concentración de solutos. Movimiento del agua a través de una barrera semipermeable, como la membrana celular, desde un alto potencial de agua a un bajo potencial de agua. Transporte activo: Transporte de moléculas contra un gradiente de concentración (de regiones de baja concentración a regiones de alta concentración) con ayuda de proteínas de la membrana celular y energía proveniente del ATP. Transporte pasivo: Difusión a través de la membrana plasmática sin gasto energético por parte de la célula Vacuolas: Espacios rodeados por membrana que en la mayor parte de las células animales y vegetales remueven productos de desecho o almacenan productos alimenticios. Vesículas: Pequeños espacios rodeados por membrana que en la mayor parte de las células animales y vegetales transportan macromoléculas hacia el exterior e interior de la célula y entre las organelas celulares. Traducción, redacción y diagramación a cargo de : Dr. Jorge S. Raisman,
[email protected] Dra. Ana María Gonzalez,
[email protected] 56 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Traducido y modificado localmente, página original: http://www.140.198.160.119/bio/bio181/BIOBK/Bi oBookCELL1.html Tomado y modificado de: Hipertextos del Área de la Biología http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/transporte.htm 3.- El núcleo El núcleo, rodeado por una envoltura nuclear, se encuentra solamente en las células eucariotas, y es la localización de la mayoría de los diferentes tipos de ácidos nucleicos. Puede medir unas 5 µm de diámetro (> que las células procariotas). En su interior encontramos toda la información genética de la célula en forma de ADN, que presenta diversas organizaciones a lo largo de la vida celular. El núcleo presenta cromosomas si está en fase de división: mitosis, los cromosomas son estructuras formadas por ADN y proteínas. Cuando la célula no está en división se encuentra en INTERFASE, y no se observa ninguna estructura al microscopio óptico, sin embargo, el núcleo interfásico está trabajando intensamente, entre las funciones que realiza se encuentran: es el sitio de control por parte del ADN de las actividades celulares es el sitio de duplicación del ADN previo a la división celular en el nucléolo (usualmente dos por núcleo y carece de membrana propia), es el área del núcleo donde se inicia el ensamblaje de los ribosomas a partir de proteínas específicas y ARN 57 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esquema de un corte en ME que muestra los elementos que se observan en el núcleo Cromatina En el interior nuclear se diferencia un material consistente que se colorea intensamente: CROMATINA y el jugo nuclear o NUCLEOPLASMA, casi líquido. En un núcleo interfásico la cromatina se localiza principalmente en las regiones periféricas. Se halla compuesta principalmente por ADN y proteínas, y poca cantidad de ARN (ac. ribonucleico). El ADN es el soporte físico de la herencia, con la excepción del ADN de los plástidos, todo el ADN esta confinado al núcleo. El ARN, se forma en el núcleo a partir del código del ADN. El ARN formado se mueve hacia el citoplasma. Para que la cromatina sea funcional debe estar EXTENDIDA, ya que condensada no es activa. Durante la división celular, la cromatina se condensa, espiralizándose para formar cromosomas. Al terminar la división celular, la cromatina se desespiraliza en mayor o menor medida, resultando: Heterocromatina: es la forma condensada de la cromatina, no activa. Se visualiza en las microfotografías como parches densos. Algunas veces delinea la membrana nuclear, sin embargo se rompe por las áreas claras de los poros para permitir que se lleve a cabo el transporte. Algunas veces la heterocromatina forma como una rueda de carreta. Se puede observar abundante heterocromatina en células en reposo o de reserva como en los pequeños linfocitos (células de memoria), que están esperando la exposición a antígenos extraños. La heterocromatina se considera transcripcionalmente inactiva. Eucromatina: se presenta como una trama delicada por que las regiones de ADN que deben ser transcriptas o duplicadas deben primero desenrollarse antes de que el código genético pueda ser leído. Es mas abundante en las células activas, esto es en las células que están transcribiendo. El experimento de Van Hammerling (enlace al original) demostró el rol del núcleo en el control de la forma y sucesos de la célula. Esquema del experimento de Van Hammerling. http://whfreeman.com/life/update/chap04.html Modificado de 58 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La envoltura nuclear La envoltura nuclear es una doble membrana que rodea al núcleo y posee numerosos poros que permiten el pasaje de ARN y otros productos. Esquema del núcleo, nucléolo y ampliación mostrando los poros nucleares, modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html La envoltura nuclear crea y mantiene una estructura tridimensional que conforma el entorno donde el ADN se organiza en los cromosomas, se expresa y replica. La envoltura nuclear consiste en dos membranas (interna y externa) que periódicamente se unen definiendo poros, los cuales se rodean de las proteínas que conforman el complejo de poro nuclear (NPCs del ingles nuclear pore complexes) y regulan selectivamente la entrada y salida del núcleo. El espacio entre la membrana interna y externa es de 200 a 300 amgtroms. Este espacio se llena con proteínas recién sintetizadas, en la misma forma en que sucede con el espacio del RER (Retículo Endoplásmico Rugoso). La membrana exterior se continua con el retículo endoplásmico rugoso, y tiene ribosomas pegados a ella. (Ver esquema ). Una ventaja de la doble capa de membrana es que la externa está en contacto con el citoplasma mientras que la interna está en contacto con el nucleoplasma 59 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Lámina Nuclear Lamina nuclear Por debajo de la membrana interna de la envoltura nuclear (que mira hacia el nucleoplasma) se encuentra la lamina, un red de filamentos intermedios (lamin protein) que conforman una capa delgada que rodea al núcleo excepto en los poros nucleares. Estos filamentos pueden servir como estabilizadores y se encuentran también en el interior del núcleo (Ver esquema donde, solo para mayor visualización, se la destaca en colores. en realidad resulta bastante difícil de distinguir, en una microfotografía electrónica, de la densa heterocromatina vecina ). La lamina tiene las siguientes características estructurales y funcionales: Tiene de 30 a100 nm de espesor y está hecha de “filamentos intermedios” que se conocen con el nombre de laminares (lamins) y que poseen una secuencia que sirve de señal "nuclear", en manera tal que que pasen a formar parte del soporte filamentoso que se encuentra por debajo de la membrana interna. Los de tipo A se encuentran en el interior del nucleoplasma. El tipo B encuentra cerca de la membrana nuclear interna pudiendo unirse a proteínas integrales de la misma. La membrana interna es el "hogar" de un grupo de proteínas de membrana (entre ellas la emerina) que se adhiere a las filamentos intermedios, a los cromosomas o a ambos. La pérdida de emerina o mutaciones en los filamentos llevan a una enfermedad hereditaria denominada distrofia muscular de Emery-Dreifuss Los filamentos laminares (lamins) pueden involucradas en la organización funcional del núcleo. están Juegan un papel en el ensamble y desensamble del núcleo antes y después de la mitosis. Son fosforilados al final de la profase lo cual produce su desagregado y la ruptura de la envoltura nuclear. Cuando se remueve el fosfato (justo antes de la formación del núcleo de las células hijas durante la mitosis) se revierte el proceso y los filamentos se reagregan alrededor de cada grupo de cromosomas debajo de la membrana nuclear interna de cada célula hija. 60 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Si se inyecta a la célula anticuerpos contra los filamentos nucleares (lamins), el núcleo no puede rehacerse luego de la división celular. Poros nucleares Microfotografía electrónica a nivel de un poro nuclear El transporte de proteínas y ARN entre el núcleo y el citoplasma acontece por medio de una estructura proteica que se encuentra embebida en la envoltura nuclear denominada complejo de poro nuclear. Este complejo es enorme con respecto a lo que es corriente en estructuras proteicas, alcanza unos 120 MD (Mega Dalton), es decir 30 veces mas que un ribosoma. Este complejo restringe la libre difusión de partículas y proteínas de diámetro superior a 9 nm (tamaño correspondiente a proteínas de 40-60 KD). Sin embargo complejos de hasta 25 nm son transportados eficientemente, siempre que lleven adicionados una señal de exportación o importación nuclear. Los poros nucleares están en sitios en donde las membranas interna y externa (que forman la envoltura nuclear) se unen (Ver esquema), dejando un espacio lleno de material filamentoso (ver microfotografía electrónica). Algunas veces es posible observar un delgado diafragma tendido horizontalmente entre los extremos del poro. También, la cromatina se organiza dejando una “vía”hacia el poro nuclear. 61 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificada de Bloom and Fawcett, A Textbook of Histology, Capítulo 1, Figure 1-11, Chapman and Hall Publishers, 1994 La ilustra un esquema del poro nuclear vista desde arriba (y la imagen en tinción negativa en ME). El poro contiene 8 subunidades que se pegan como una grampa sobre una región de unión de las membranas internas y externa y forman un anillo de subunidades de 15-20 nm de diámetro. Cada subunidad proyecta un saliente o pico hacia el centro de tal manera que el poro luce como una rueda con ocho radios. En el centro existe un tapón central. En el estudio del poro nuclear resultaron de gran utilidad los grandes núcleos del oocito de la rana africana Xenopus laevis. Abajo puede verse un esquema tridimensional del NPC. 62 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificado http://www.nki.nl/nkidep/h4/maarten/Fornerod.htm Modelo tridimensional del NPC de El poro tiene un diámetro efectivo de 10 nm. El transporte hacia y desde el núcleo ocurre de varias maneras: Difusión: Esto puede ser evaluado añadiendo moléculas de tamaños diferentes al citosol y observando la tasa de transporte de cada grupo. Por ejemplo moléculas con: Peso molecular de 5000 - difunden libremente Peso molecular de 17000 - toma 2 minutos para equilibrarse Peso molecular de 44000 - toma 30 minutos para establecer equilibrio Peso molecular de 60000 - no se pueden mover por difusión Este concepto es importante porque significa que los ribosomas maduros (con ambas subunidades unidas) no pueden reentrar al núcleo. Por consiguiente la síntesis de proteínas (traducción del mRNA) debe llevarse a cabo fuera del núcleo. 63 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificado de: http://www.nki.nl/nkidep/h4/maarten/Fornerod.htm Muchos procesos celulares, tales como transducción de señales, progresión del ciclo celular y apoptósis son regulados a nivel del transporte nuclear. El progreso en este campo se debe a la identificación de señales de transporte, receptores de transporte y al conocimiento de los mecanismos de direccionalidad del transporte. 64 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Importación y exportación de moléculas al núcleo El transporte núcleo / citoplasmático es realizado mediante una familia de transportadores-receptores que interaccionan tanto con la carga a transportar como con el complejo nuclear de poro. Una clase esta constituida por las importinas y exportinas. Se conocen (por el momento) unas nueve importinas y cinco exportinas, cada una de las cuales reconoce una señal de transporte diferente. El transporte mediado por importinas y exportinas depende de una señal en la molécula a ser transportada. Ejemplos de esta son la señal de localización nuclear o NLS (del inglés: nuclear localization signal) que es encontrada en numerosas proteínas dentro del núcleo señal de exportación nuclear o NES (del inglés: nuclear export signal ), mediadoras de la salida del núcleo Esta forma de transporte se lleva a cabo cuando moléculas mas grandes que el poro deben entrar al núcleo. El poro se puede dilatar ( hasta 26 nm) cuando recibe la señal apropiada. ( la señal está en una secuencia de los péptidos y estas son secuencias ricas en lisina, arginina y prolina). La pequeña molécula Ran-GTP es la que impone la direccionalidad al transporte. Se encuentra presente en grandes concentraciones solo en el núcleo donde disocia el complejo de importación constituido por la carga + importina (ver la fig. Ciclo de importación hacia el núcleo) y estabiliza en complejo de exportación (ver la fig. Ciclo de exportación desde el núcleo). La transformación cíclica de la Ran es regulada por dos pequeñas proteínas, y genera un gradiente Ran-GTP/ Ran GDP a ambos lados de la envoltura nuclear que es mantenido por : el factor de intercambio de guanina (RCC1), localizado en el núcleo, que convierte el Ran-GDP en Ran-GTP (ver la fig. Ciclo de exportación desde el núcleo). la Ran-Gap ( GTPasa) de localización citoplasmática, que convierte el Ran-GTP en Ran- GDP (ver la fig. Ciclo de exportación desde el núcleo). Se considera que este gradiente motoriza el movimiento de moléculas de transporte de carga a través del del complejo nuclear de poro . La Ran regula el transporte en razón de que se puede unir selectivamente a diferentes factores de transporte ("shuttle") los cuales a su vez vehiculizan las macromoléculas. Estructura y función del nucléolo Es una gran estructura del núcleo eucariota donde tiene lugar la síntesis y procesamiento del ARNr. El nucléolo se organiza a partir de los “organizadores nucleolares", regiones que existen en los diferentes cromosomas. Un número de cromosomas se junta y transcriben al ARN ribosómico en este sitio. Las regiones son vistas como áreas circulares pálidas, rodeadas de un anillo de filamentos electródensos. Estos filamentos son llamados colectivamente la pars fibrosa (PF). Esta es formada por ARN ribosómico recién trascripto. 65 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En el esquema se muestran las partes del nucléolo. Luego que el ARN ribosómico es transcripto, se une a proteínas y puede verse la acumulación de partículas de ribonucleoproteína en la pars granulosa (PG). Estas partículas forman los dos tipos de unidades ribosomales (la grande y la pequeña), las cuales serán transportadas hacia fuera por los poros nucleares, en forma separada. Los poros no permiten el pasaje de ribosomas ensamblados, entonces ellos no pueden reentrar. Esto significa que la traducción del ARN y la síntesis de proteínas debe ocurrir fuera del núcleo. Luego de que la subunidades están en el citoplasma, se conectan y pueden unirse al retículo endoplásmico. Las subunidades proveen una unión y un sitio “lector de código” para el ARN mensajero (RNAm). Si ellas (las subunidades) se unen al retículo endoplásmico rugoso las subunidades forman un poro que mueve las proteínas recién sintetizadas hacia la cisterna del retículo endoplásmico rugoso. Los nucléolos aumentan en número y se agrandan cuando la célula es estimulada o está activamente involucrada en la síntesis de proteínas. Los nucléolos desaparecen durante la división celular y luego se reforman en los centros organizadores nucleolares del cromosoma. Botánica Morfológica: detalles del núcleo de la Célula vegetal El núcleo celular: un compartimiento altamente estructurado http://www.ciencias.uma.es/publicaciones/encuentros/EN CUENTROS39/nucleo.html El http://www.kidlink.org/spanish/kidprojspanish/celula/nucleo.html Núcleo El Núcleo Celular http://chimera.javeriana.edu.co/bo90/bo90_p10/bo90p10_t p.htm El transporte de y hacia el núcleo http://www.ub.es/biocel/pbc/biocel/presentaciones/biocelnucleo-transporte-1dp.PDF Identificación de la señal NST http://www.ub.es/biocel/pbc/biocel/presentaciones/biocelnucleo-transporte-gorlich.PDF TRANSFORMACION CELULAR Y MECANISMOS DE SOBREVIDA REGULADOS POR LA GTPasa Ral # http://www.medicinabuenosaires.com/vol6101/52/trasformacioncelular.htm Ejercicio http://www.bio.ub.es/~mreina/docencia/problema-23.htm 66 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Heavy Traffic at the Nuclear Pore: How proteins and RNA leave the Cell Nucleus http://www.mpg.de/news99/news11_99.htm Cell Biology Updates to help dealing with recent litterature (regularly updated reviews) http://www.icampus.ucl.ac.be/CELLBIOL/document/index. html Ran, a small GTPase, Ran GTPase cycle: One mechanism two functions http://www.icampus.ucl.ac.be/CELLBIOL/document/RanG TPase/Ran.html Nuclear envelope assembly and function http://www.hopkinsmedicine.org/bcmb/faculty/wilson.html The nuclear envelope http://www.icampus.ucl.ac.be/CELLBIOL/document/nucle arenvelope/nucenv.html Intermediate Filaments, Gwen http://www.cytochemistry.net/Cellbiology/intermediate_filaments.htm V. Childs, Ph.D. Nucleocytoplasmic communication and the role of the nuclear pore complex http://www.nki.nl/nkidep/h4/maarten/Fornerod.htm Pared Celular Por el Ing. Agr. Carlos A. González http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/LaCelulas/2222/ pared-celular.html El Protoplasto http://www.forest.ula.ve/~rubenhg/celula/el_protoplasto.ht ml LA CÉLULA http://www.iqb.es/CBasicas/Fisio/cap3/cap3_1.htm Transporte hacia y desde el núcleo http://www.bio.ub.es/~mreina/doctorado/nucleo.htm Ribosomas: http://server.cs.stedwards.edu/contrib/Chemistry/CHEM4 3/Ribosomes/Ribosome.HTML TOMADO Y MODIFICADO DE: Hipertextos del Área de la Biología http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/celula2.htm ADN (ácido desoxirribonucleico) Un ácido nucleico compuesto de dos cadenas polinucleotídicas que se disponen alrededor de un eje central formando una doble hélice, capaz de autorreplicarse y codificar la síntesis de ARN. Lugar donde esta "depositada" la información genética. Ácido nucleico que funciona como soporte físico de la 67 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL herencia en el 99% de las especies. La molécula, bicatenaria, está formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias entre sí. Su unidad básica, el nucleótido, consiste en una molécula del azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina. Anticuerpos (del griego anti = contra) Proteínas producidas por las células del sistema inmune (linfocitos B) que se combinan específicamente con moléculas extrañas al organismo (antígenos) con la finalidad de inactivarlas. Antígenos (del griego anti = contra; genos = origen): Moléculas, generalmente extrañas al organismo receptor, que inician la producción de anticuerpos, generalmente son proteínas o combinaciones de proteínas con polisacáridos Apoptósis: muerte celular programada, suicidio celular. Cuando ello ocurre la célula se encoge y desprende de sus vecinas. En su superficie aparecen burbujas (la célula parece hervir) y la cromatina se condensa formando una o varias manchas cerca de la membrana nuclear. Poco después se fragmenta en numerosos cuerpos apoptosicos que engloban fracciones de las células siendo finalmente fagocitados ARN (ácido ribonucleico): Ácido nucleico formado por una cadena polinucleotídica. Su nucleótido, consiste en una molécula del azúcar ribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, uracilo, citosina y guanina. ARN mensajero: "Molde" para la síntesis proteica que es copiado de una de las hebras de ADN y que se traduce en los ribosomas en una secuencia proteica. Se abrevia ARNm ARN ribosómico : Uno de los tres tipos de ARN, el ARNr es un componente estructural de los ribosomas. Son el "core" (parte principal) de los ribosomas y posiblemente la clave del mecanismo de traducción de las proteínas. Su estudio comparativo llevó a postulación de un Árbol Filogenético Universal. Cisterna: Compartimiento plano, limitado por membranas. Código genético: Las secuencias de nucleótidos (tripletes) que representan a los aminoácidos a introducir en una molécula durante la síntesis proteica. La secuencia de nucleótidos del ADN puede utilizarse para predecir la secuencia del ARNm y por ende la secuencia de aminoácidos. Tema ampliado Cromosomas (del griego khroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas). Dalton: unidad de masa molecular equivalente al átomo de Hidrógeno (1,66 x 10 -24 g) establecida en honor de John Dalton. 68 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad. Expresión génica: El proceso por el cual la información codificada en los genes se convierte en las estructuras operacionales presentes en las células. Los genes expresados incluyen a aquellos que han sido transcriptos a ARNm y luego traducidos a proteínas y aquellos que han sido transcriptos a ARN pero no traducidos a proteínas (p.ej. ARNt y ARNr). Filamentos intermedios: Fibras del citoesqueleto (10 nm de diámetro) formada por polimerización de subunidades protéicas, entre ellas las queratinas y lamins (filamentos laminares). Gap: del inglés GTPase activating protein, proteína activadora de la GTPasa. Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica de aminoácidos. GTP/GDP: guanosín-tri-fosfato y guanosín-di-fosfato Nucléolo (del latín nucleolus = pepita pequeña) Cuerpo redondeado u oval que se observa en el núcleo de las células eucariotas; consiste en bucles de cromatina que sirven de molde para la producción de rARN (ácido ribonucleico ribosomal). NPCs: del ingles nuclear pore complexes, complejos de poro nuclear Mitosis (del griego mitos = hebra): La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos células resultantes de la división. Polímero(del griego polys = muchos, meros = parte): Molécula compuesta por muchas subunidades idénticas o similares. Plástido ( del griego plastos = formado, modelado) En plantas, organelas celulares rodeadas por membranas que tienen funciones de producción o almacenamiento de alimentos. Término aplicado a cualquier organela rodeada por doble membrana. Los cloroplastos contienen la maquinaria para la fotosíntesis, los amiloplastos almacenan almidón y los cromoplastos contienen pigmentos fuertemente coloreados tales como los encontrados en los pétalos de las flores, y la epidermis de los frutos. 69 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Procariota (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años. Proteínas: (del griego proteios = primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba numerosas formas). Polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por uniones peptídicas. Ran: Al igual que otros nombres de esta serie el mismo esta relacionado a otros por una "lógica" bastante enrevesada, surge de: Ras-related protein in the nucleus. Es miembro de una gran familia que "pegan" GTP y se comportan como llaves de encendido-apagado (switches) moleculares. El paso de la forma encendido (activa) a apagado ( inactiva) esta determinada por el hecho de tener GTP o GDP ligada a ellas. En el transporte núcleo/citoplasma regula la interacción transportador/ carga. También regula el ensamblaje del huso durante la mitosis Ras: llamado así originalmente en razón de haberse aislado de ratas con sarcoma. Replicación del ADN ( del latín replere = rellenar): El uso de un ADN existente como molde para la síntesis de nuevas hebras de ADN. Proceso que en eucariotas ocurre en el núcleo. Retículo endoplásmico (abreviado ER de la siglas en inglés, del latín reticulum = red; del griego endon = dentro; plasma "del citoplasma") Compleja red tridimensional de membranas que divide el citoplasma de las células eucariotas en compartimentos y canales. Cuando esta recubierto de ribosomas se denomina rugoso, caso contrario liso Ribosomas: Pequeñas organelas, compuestas de diferentes ARNr (r por ribosómico) y proteínas. Están presentes en el citoplasma de procariotas (70s) y eucariotas (80s). Son el sitio de la síntesis proteica. Esta compuesto de dos subunidades. Los ribosomas de las organelas eucariotas (mitocondrias y cloroplastos) tienen 70 S, es decir son similares a los de los procariotas. Técnica de la coloración negativa: Una de las técnicas utilizadas para el estudio del Complejo poro nuclear es la llamada “coloración negativa” (negativo como de fotografía). En este protocolo se deposita colorantes de metales pesados alrededor de las estructuras para delinear la estructura. Cuando se "visualizan" al microscopio electrónico el metal pesado, que se encuentra alrededor de la estructura, bloquea el haz de electrones. La estructura, en si misma, deja pasar 70 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL el haz de electrones y esto activa la emulsión fotográfica. Así se crea en la fotografía un “negativo de la imagen". Traducción: 1) La síntesis de una proteína sobre un "molde" de ARNm, consiste en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. Transcripción: Proceso por el cual una de las hebras del ADN se utiliza como molde para la síntesis de ARN por acción de la ARN polimerasa. Transducción (del latín trans = a través; ducere = conducir): 1) la conversión de una señal en otra. En Biología suele referirse a la secuencia que se inicia con la fijación de una señal a un receptor extracelular y que finaliza con respuesta/s celular/es específica/s 2) Transferencia de material genético de una célula a otra por un virus 4.- El citoplasma. El citoplasma es el material comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. Está compuesto por dos partes: Citosol: consiste principalmente de agua, con iones disueltos, moléculas pequeñas y macromoléculas solubles en agua. Ribosomas: partículas insolubles de 25 nm, sitios de síntesis protéica. La forma de la célula es mantenida por proteínas fibrosas que se encuentran en el citoplasma y que en conjunto conforman el citoesqueleto. El citoesqueleto está formado por filamentos y túbulos de diversos tamaños: los microtúbulos tienen un rol primordial en la división celular. Los filamentos de actina intervienen en la división celular y en la motilidad. El citoesqueleto En preparaciones comunes de microscopía en luz visible o electrónica, el citoesqueleto se presenta transparente y por lo tanto, invisible. Generalmente no se lo dibuja en los esquemas de la célula pero es un componente importante, complejo y dinámico. El citoesqueleto, mantiene la forma de la célula, "ancla" las organelas en su lugar y mueve parte de la célula en los procesos de crecimiento y movilidad. 71 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esquema del citoesqueleto. Modificado http://www.biosci.uga.edu/almanac/ bio_103/notes/may_16.html. de: Esquema de los componentes del citoesqueleto. Modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html Existen varios tipos de filamentos de proteínas que constituyen el citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos y filamentos intermedios. Los microtúbulos están formados por subunidades de una proteína llamada tubulina y, a menudo, son utilizados por la célula para mantener su forma, son también el mayor componente de cilias y flagelos. De longitud variable, la incrementan agregando subunidades (dímeros) a uno de los extremos ("extremo +") o la disminuyen eliminandolas, de acuerdo a las necesidades celulares. Intervienen en el proceso de división celular y en el movimiento de vesículas y organelas. Los microfilamentos están formados por subunidades de la proteína actina. Tienen aproximadamente un tercio del diámetro del microtúbulo y, a menudo, son usados por la célula tanto para cambiar su estructura como para mantenerla. También pueden variar de longitud e intervenir en los procesos de división y motilidad. Los filamentos intermedios al estar constituidos por proteínas fibrosas no se desintegran facilmente. Intervienen en la estructura de la membrana nuclear y desde allí pueden 72 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL irradiar y asociarse con los microtúbulos. Existe un gran número de proteínas asociadas con el citoesqueleto que controlan su estructura tanto por medio de la orientación y direccionamiento de los grupos de filamentos como del movimiento de los mismos. Un grupo particularmente interesante de las proteínas asociadas al citoesqueleto son "motores" celulares, como la miosina (un "motor" que mueve filamentos de actina) y la kinesina (un "motor" de microtúbulo). Los tres componentes del citoesqueleto están interconectados y forman un reticulado, que se extiende desde la superficie celular hasta el núcleo. Este sistema está construido sobre la base de un modelo arquitectónico común que se encuentra en una sorprendente variedad de sistemas naturales y se conoce como de integridad tensional ("tensegrity"). Con esta expresión se indica que el sistema se estabiliza mecánicamente a si mismo, en razón del modo en que las fuerzas de compresión y tensión se distribuyen y equilibran dentro de la estructura. Las estructuras que responden a este modelo de integridad tensional no alcanzan la estabilidad mecánica por la resistencia de los miembros individuales sino por la manera en que la estructura en su conjunto distribuye y equilibra las tensiones mecánicas. En estas estructuras la tensión se transmite sin solución de continuidad a través de todos los elementos estructurales. En otras palabras, un incremento de tensión en un elemento cualquiera de la estructura se hace sentir en todos los demás. Este aumento global de presión se equilibra por un aumento de la compresión de determinados elementos distribuidos por la estructura. Un ejemplo arquetípico de estas estructuras son las cúpulas geodésicas de Buckminster Fuller. Debe hacerse notar que las reglas universales que rigen en la construcción se aplica a la formación de estructuras orgánicas, desde moléculas hasta tejidos. Si desea ampliar este tema consulte esta bibliografía. Vacuolas y vesículas Las vacuolas son organelas rodeadas por una sola membrana, que son usadas generalmente como sitios de almacenamiento, en las células vegetales suelen ser muy grandes y la membrana que lo rodea toma el nombre de tonoplasto (del griego tonos = tensión; plastos = modelado, formado). Las vesículas son mucho más pequeñas que las vacuolas y funcionan en el transporte de sustancias desde y hacia el exterior de la célula. Ribosomas Los ribosomas intervienen en la síntesis proteica. No están rodeados por membrana y se los encuentra tanto en eucariotas (80s) como en procariotas (70s). Los ribosomas de los eucariotas son ligeramente mas grandes que los de los procariotas. Estructuralmente consisten en una subunidad grande y otra pequeña. Bioquímicamente están formados por ARN ribosómico (ARNr) y cerca de 50 proteínas estructurales. A menudo los ribosomas se encuentran 73 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL asociados al retículo endoplásmico que, en ese caso, toma el nombre de rugoso. Los ribosomas y su ensamblaje. El Retículo endoplásmico El retículo endoplásmico es una red de sacos aplanados, tubos y canales interconectadas entre sí que intervienen en funciones relacionadas con la síntesis proteica y el transporte. El retículo endoplásmico rugoso, tiene esa apariencia debido a los numerosos ribosomas adheridos a sus paredes. Esta conectado a la envoltura nuclear, a través de cuyos poros pasa el ácido ribonucleico mensajero ( ARNm, la m va por mensajero) que es el que lleva el mensaje para la síntesis proteica. El retículo endoplásmico liso no tiene ribosomas y se lo considera relacionado a diferentes procesos de síntesis de productos tales como hormonas esteroideas y al transporte de sustancias. En realidad el retículo endoplásmico liso tiene diferentes variantes funcionales que solo tienen en común su aspecto: los ribosomas están ausentes. Enlace a la pagina sobre el tema del WWW Cell Biology Course. 1. Esquema del retículo endoplasmático modificado http://whfreeman.com/life/update/chap04.html. de: 74 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2. Retículo Endoplásmico Rugoso con Ribosomas. Copyright Dennis Kunkel (M.E. 61.560x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery), usada con permiso. El aparato de Golgi El complejo de Golgi está formado por sacos aplanados, limitados por membranas y apilados en forma laxa unos sobre otros. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplásmico rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del Golgi. 75 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1. Modificado http://whfreeman.com/life/update/chap04.html . de: 2. Aparato de Golgi de una célula parenquimática de la planta Sauromatum guttatum (M.E. 145.700x). Note las numerosas vesículas cerca del Golgi. Copyright Dennis Kunkel http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery, usada con permiso. Lisosomas Los lisosomas (del griego lysis = aflojamiento; soma = cuerpo): son vesículas relativamente grandes formadas por el aparato de Golgi que contienen enzimas hidrolíticas. Intervienen en la ruptura de materiales extracelulares. Se fusionan con las vacuolas alimenticias y sus enzimas digieren el contenido. Proceso de endo y exocitosis Modificado de: 76 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL http://whfreeman.com/life/update/chap04.html. Modificado Proteosomas de http://www.stanford.edu/group/ Si bién los procariotas poseen varios complejos enzimáticos que intervienen en la degradación de las proteínas, los eucariotas poseen uno solo: el proteosoma (fig.a), este complejo que forma parte de la vía no-lisosomal de la degradación, esta "autocompartimentalizado", y para su funcionamiento depende del aporte de energía en forma de ATP. Los proteosomas, por su capacidad de degradar proteínas, intervienen en aspectos claves del metabolismo celular, entre ellos: la remoción de proteínas anómalas el control del ciclo celular la diferenciación celular la apoptósis 77 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL el procesamiento de los antígenos y por otra parte se encuentran relacionados a numerosos procesos patológicos, entre ellos: enfermedades autoinmunes Parkinson Alzheimer infección por VIH opacificación del cristalino Las proteínas, a ser degradadas por los proteosomas, son reconocidas y "marcadas" con una proteína llamada ubiquitina (fig. b), esta ubiquitinización la habilita para ser "troceada" por las enzimas que se encuentran en el "canal" del proteosoma (fig. c). Peroxisomas Son vesículas en las cuales se degradan las purinas y otros compuestos. En las plantas son el asiento de una serie de reacciones conocidas como fotorrespiración. En los peroxisomas se produce agua oxigenada, compuesto muy tóxico para la célula que es degradado rápidamente por una enzima. BASES MOLECULARES DE MORFOGÉNESIS CELULAR LA ARQUITECTURA Y http://www.uchile.cl/facultades/ciencias/maccioni.htm Citoplasma y Citoesqueleto: Por el Ing. Agr. Carlos A. González El Polen de Maíz Como Modelo Para el Estudio de la Dinámica del Citoesqueleto http://www.biomedicas.unam.mx/html/period/mar1.htm Enlace a Ribosomas (Mas de lo que Ud. alguna vez quiso saber de los ribosomas!) The 26S Proteosome, http://www.cals.ncsu.edu/genetics/swaffield/26S.html Actina (del griego aktis = rayo): Proteína compuesta por subunidades globulares. Sus filamentos forman parte del citoesqueleto. ARN (ácido ribonucleico): Ácido nucleico formado por una cadena polinucleotídica. Su nucleótido, consiste en una molécula del azúcar ribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, uracilo, citosina y guanina. 78 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ARN ribosómico : Uno de los tres tipos de ARN, el ARNr es un componente estructural de los ribosomas. Son el "core" (parte principal) de los ribosomas y posiblemente la clave del mecanismo de traducción de las proteínas. Su estudio comparativo llevó a postulación de un Árbol Filogenético Universal. Catalizador(del griego katalysis = disolución): Sustancia que disminuye la energía de activación de una reacción química, acelerando la velocidad de la reacción. Citoesqueleto: Entramado tridimensional de microtúbulos y filamentos que proveen el soporte interno para las células, anclan las estructuras internas de la misma e interviene en los fenómenos de movimiento celular y en su división. Energía: la capacidad de producir trabajo Energía de activación: La menor cantidad de energía requerida para que ocurra una determinada reacción química. Varía de reacción en reacción. Enzima (del griego en = en; zyme = levadura): Molécula de proteína que actúa como catalizador en las reacciones bioquímicas. Esteroides: grupo de lípidos caracterizados por la presencia de un núcleo químico formado por cuatro anillos al cual se agrega una "cola" hidrocarbonada (en difícil: derivados del ciclopentano-perhidro-fenantreno). Hormonas (del griego hormaein = excitar): cualquier producto químico de naturaleza orgánica producido en una parte de un organismo que tiene como "blanco" otra parte del mismo. Sus funciones son reguladoras, generalmente se producen en pequeñas cantidades. Microtúbulos (del latín mikros = pequeño, tubus = caño, conducto): Conducto hueco, estrecho y alargado de unos 25 nm de diámetro. Se compone de dos subunidades de proteínas que se alternan a lo largo del mismo, y, entre otras funciones, mueven a los cromosomas en la división celular y proporcionan la estructura interna de cilias y flagelos. Parénquima (del griego para = entre, en = en, chein = verter): Uno de los tres principales tejidos de las plantas, sus células, de paredes finas, están vivas pudiendo fotosintetizar, respirar y almacenar sustancias de reserva; constituyen la mayor parte de las plantas, se lo encuentra en frutos, semillas, hojas y en el sistema vascular. Tejido fundamental constituído por células vivas que cumplen diferentes funciones. Retículo endoplásmico (abreviado ER de la siglas en inglés, del latín reticulum = red; del griego endon = dentro; plasma "del citoplasma") Compleja red tridimensional de membranas que divide el citoplasma de las células eucariotas en compartimentos y canales. Cuando esta recubierto de ribosomas se denomina rugoso, caso contrario liso. 79 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Ribosomas: Pequeñas organelas, compuestas de ARNr (r por ribosómico) y proteínas. Están presentes en el citoplasma de procariotas (70s) y eucariotas (80s). Son el sitio de la síntesis proteica. Esta compuesto de dos subunidades. Los ribosomas de las organelas eucariotas (mitocondrias y cloroplastos) tienen 70 S, es decir son similares a los de los procariotas. Ubiquitina: Proteina pequeña, de unos setenta y seis aminoácidos. Por el proceso de ubiquitinización se unen a proteínas mayores (en un residuo de lisina de las misms), y las '"marcan" para su posterior procesamiento por los proteosomas. Ubiquitinización: Proceso, ATP dependiente, de marcado de proteínas para su degradación. Interviene en el mismo tres clases de enzimas: E1: activadoras de la ubiquitina E2: se asocia con la ubiquitina activada E3: transfiere la ubiquitina desde E2 a la proteína Vacuolas (del latín vacuus = vacío): espacio o cavidad citoplasmática, rodeada por una membrana, que se observa en células animales y vegetales. Remueven productos de desechos y almacenan alimentos ingeridos. Parte de los compartimentos lisosómicos de la célula. Mitocondrias Las mitocondrias contienen su propio ADN y se piensa que representan organismos similares a las bacterias incorporados a la célula eucariota hace entre unos 700 Ma y 1,5 Ga. Funcionan como sitio de liberación de energía (luego de la glicólisis que se realiza en el citoplasma) y formación de ATP por quimiósmosis. Se encuentran rodeadas por dos membranas, la interna forma una serie de repliegues: las crestas mitocondriales, la superficie donde se genera el ATP. El interior se denomina matriz y el espacio entre las dos membranas es el espacio intermembrana. o o o 1 1. Esquema de una mitocondria Modificado http://whfreeman.com/life/update/chap04.html. de: 80 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2. Corte transversal de una mitocondria de una célula muscular. Copyright Dennis Kunkel (M.E. 190.920x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery), usada con permiso. Mitocondria y endosimbiosis Posiblemente la simbiosis bacteriana con un eucariota primitivo fue la principal etapa en la evolución de la célula eucariota. En 1980, propuso la teoría de la endosimbiosis para explicar el origen de la mitocondria y los cloroplastos. De acuerdo a esta idea un procariota grande o quizás un primitivo eucariota fagocitó o rodeo a un pequeño procariota hace unos 1500 a 700 millones de años. Esquema de la endosimbiosis En vez de digerir al pequeño organismo, el grande y el pequeño entraron en un tipo de simbiosis conocida como mutualismo en el cual ambos se benefician y ninguno es dañando. El organismo grande pudo haber ganado un excedente de ATP, provisto por la "protomitocondria" o un excedente de azúcar provisto por el "protocloroplasto", y haber proveído al endosimbionte recién llegado de un medio ambiente estable y de material nutritivo. Con el tiempo esta unión se convirtió en algo tan estrecho (la función regeneradora de ATP se delegó a los orgánulos celulares) que las células eucariotas heterotróficas no 81 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pueden sobrevivir sin mitocondrias ni los eucariotas fotosintéticos sin cloroplastos (la membrana que rodea al protoplasto del eucariota no dispone de los componentes de la cadena de transporte de electrones), y el endosimbiota no puede sobrevivir fuera de la célula huésped. La división de mitocondrias y cloroplastos es muy similar a la de los procariotas. Sin embargo los orgánulos celulares, tal lo señalado, no son independientes a pesar de contener su propia molécula de ADN. Una parte de la información necesaria para la síntesis de sus proteínas se encuentra en el núcleo del eucariota. Como ejemplo citemos aquí la ribulosa-bifosfato carboxilasa el enzima clave de la fotosíntesis. Consta de 8 subunidades grandes y de 8 subunidades pequeñas. La información de las subunidades grandes se localiza en el ADN del cloroplasto, la de las pequeñas en el núcleo celular. Resumiendo, según la hipótesis endosimbiótica las mitocondrias proceden de bacterias aeróbicas incoloras y los cloroplastos, de cianobacterias, que entraron en una relación endosimbiótica con una célula eucariota primitiva. Movimientos celulares Movimientos celulares: cuando nos referimos a los internos hablamos de flujo citoplasmático y a los externos como motilidad. Los movimientos internos de las organelas son gobernados por los filamentos de actina. Los movimientos externos están determinados por organelas especializadas en la locomoción. Las cilias y flagelos de los eucariotas son similares, excepto por su largo, las cilias son mas cortas. Ambos poseen una distribución característica de microtúbulos cuando se observan en un corte transversal: 9 + 2. Los elementos motrices de los procariotas no presentan esta estructura. 1 1. Esquema de un corte transversal de una cilia. Modificado de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_1 6.html. 82 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2. Corte transversal de cilias de células epiteliales. Note la distribución 9 + 2 de los microtúbulos de las cilias. Copyright Dennis Kunkel (M.E. 199.500x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery), usada con permiso. Los seudópodos son usados por muchas células como la ameba y los leucocitos (células blancas de la sangre). No son estructuras sino asociaciones de actina cerca de los bordes en movimiento. Botánica morfológica: más de teoría endosimbiótica, cloroplastos y mitocondrias. http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema8/83organulo.htm Mecanismos de translocación de proteínas a mitocondrias, cloroplastos y peroxisomas. http://www.bio.ub.es/~mreina/doctorado/organelas.htm Enlace sobre mitocondria. http://lenti.med.umn.edu/~mwd/cell_www/chapter2/mitoc hondria.html Enlace al MIT de este tema Acúmulo de mutaciones en el ADN mitocondrial con la edad http://www.iladiba.com/html/noticias/oct26b.htm El Origen de la Célula http://www.terra.es/personal/jpolaino/religion/celula.htm Mutaciones del ADN mitocondrial, posible herramienta para diagnóstico y seguimiento de cáncer http://www.iladiba.com/html/noticias/2000/mar21-1.htm EVOLUCION CELULAR: El origen de las células Eucariontes http://www.uv.cl/escuelas/biologia/EVOCEL99_1.htm TOMADO Y MODIFICADO DE: Hipertextos del Área de la Biología http://fai.unne.edu.ar/biologia/cel_euca/celula4.htm 83 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Actina (del griego aktis = rayo): Proteína compuesta por subunidades globulares que forma filamentos. ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. Fagocito(del griego phagos = comilón; kytos = célula): literalmente "célula comilona" deriv. fagocitosis, forma de endocitosis en la cual la célula rodea a partículas sólidas, bacterias o virus que son introducidas para su destrucción. Flagelo: (del latín flagellus = batir) órgano de locomoción que se encuentra tanto en células eucariotas como en procariotas. El flagelo eucariota tiene una distribución interna de microtúbulos que es característica: 9 + 2 (nueve pares que rodean a dos centrales) Y NO SE ENCUENTRA EN PROCARIOTAS. Crestas: estructuras formadas por los repliegues de la membrana interna de la mitocondria. Endocitosis(del griego endon = dentro; kytos = célula): La incorporación de material desde el exterior de la célula hacia el interior por la formación, en la membrana plasmática, de una vesícula que rodea al material en manera tal que la célula lo pueda incorporar. Incluye 1) fagocitosis 2) pinocitosis 3) endocitosis mediada por receptor Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad. Flagelo: (del latín flagellus = batir) órgano de locomoción que se encuentra tanto en células eucariotas como en procariotas. El flagelo eucariota tiene una distribución interna de microtúbulos que es característica: 9 + 2 (nueve pares que rodean a dos centrales) Y NO SE ENCUENTRA EN PROCARIOTAS. Heterótrofos (del griego heteros = otro, diferente, trophe = nutrición): Organismos que obtienen sus alimentos rompiendo moléculas orgánicas sintetizadas por otros organismos, incluyen a animales y hongos. Mitocondria (del griego mitos = hilo, hebra; chondros = grano, terrón, cartílago): La usina celular. Organelas autorreplicantes, que se encuentran en el citoplasma de la célula eucariota rodeadas por membrana, completan el proceso de consumo de la glucosa generando (por quimiósmosis) la mayor parte del ATP que necesita la célula para sus funciones 84 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Procariota (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años. Proto: del griego protos = primero. Pseudopodos: del griego pseudes = falso; podos = pié Quimiósmosis: El proceso por el cual se forma el ATP en la membrana interna de la mitocondria. El sistema transportador de electrones transfiere protones del compartimiento interno al externo; a medida que los protones fluyen nuevamente hacia el compartimiento interno la energía del movimiento es usado para agregar fosfato al ADP para formar ATP. Tema ampliado Simbiosis ( del griego syn = junto, con; bioonai = vivir) Asociación entre dos o más organismos de diferentes especies. Incluye 1) mutualismo: donde la asociación es beneficiosa para ambos 2) comensalismo: donde uno se beneficia y el otro no es dañado ni beneficiado 3) parasitismo: uno se beneficia y el otro es dañado. Transporte de electrones: 1) Una serie de reacciones de oxidación/reducción en las cuales los electrones son pasados como "papas calientes" de una proteína/enzima ligada a membrana a otra hasta que finalmente son cedidos al aceptor final, generalmente oxígeno. Durante este proceso se forma ATP 2) serie de reacciones acopladas durante las cuales se genera ATP a partir de la energía generada por los electrones que se mueven de un estado altamente reducido a otro de menor reducción. Relaciones entre la morfología y la función celular. Un concepto fundamental que tiene que ser internalizado por todo estudioso de la histología es el implicado en la íntima correlación existente entre la estructura y la función celular. Por el carácter sintético mismo de esta obra, no se puede profundizar mucho en este aspecto, pero es importante señalar que la organización dinámica de la materia viva tiene su máxima expresión en esta relación. Tratemos de ejemplificar nuestros conceptos mediante unos modelos celulares arquetípicos: 1. Las células cilíndricas absortivas del intestino delgado (enterocitos), ellas representan el ejemplo clásico de polaridad celular. Presentan una superficie luminal con una ampliación considerable de su capacidad absorbente producida por sus microvellosidades y una región basal opuesta, hacia donde se dirigen los materiales absorbidos en 85 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL la superficie para ser de allí transportados al resto del cuerpo luego de llegar a los vasos quilíferos. La polaridad de estas células aumenta por los sistemas de cierre lateral que presentan donde las uniones estrechas y los desmosomas impiden el flujo de los productos de la digestión. Estas células están tan especializadas para su función, que incluso los organelos muestran una distribución adecuada para ello: núcleo basal, mitocondrias abundantes cerca de las microvellosidades para colaborar con el transporte activo de materiales, más mitocondrias hacia la membrana basal. Aquí, el transporte de materiales y la ubicación de organelas está íntimamente correlacionado. 2. – Células productoras de hormonas como las células mamotropas acidófilas de la pars distalis de la hipófisis, producen la prolactina, hormona que estimula el desarrollo de las glándulas mamarias durante el embarazo y la lactancia. Se muestran como ejemplo de correlación estructura – función por el llamativo desarrollo que sufre su aparato de Golgi, así como su RER durante el embarazo y la lactancia, producto del incremento en la síntesis de prolactina, situación que se revierte al terminar esas etapas en la vida de la mujer. En ese caso, el RER y el aparato de Golgi se reducen considerablemente. El mismo ejemplo puede servir para demostrar que la morfología celular cambia de acuerdo a la función. En una célula productora de hormonas endocrinas, no se requiere una superficie luminal como si se necesita en el caso de los enterocitos. Lo que sí es indispensable es una estrecha correlación entre la célula productora de la hormona y la vía sanguínea, por lo que la presencia de capilares adyacentes a las células sintetizadoras hormonales es un requisito sine qua non para poder llevarse a cabo el transporte del producto de esas células. 3. - Células con actividades diversas como los hepatocitos, estas células que constituyen la unidad histofuncional del hígado, presentan una arquitectura especialmente diseñada para poder desarrollar el complejo acúmulo de funciones que les son inherentes. Así, presentan áreas especializadas de su superficie, por medio de las cuales sus productos van hacia su destino final: - Superficie sinusoidal, por la que se transfieren materiales entre las sinusoides y el hepatocito. - Superficie canalicular, por el que drena la bilis hacia los canalículos biliares. - Superficie intercelular, que correlaciona a estas células entre sí. También es notable el grado de especialización intracelular de los hepatocitos, que, además, pueden variar la superficie de ciertos organelos para adecuarla a necesidades puntuales 86 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL del organismo, así por Ej., el REL se incrementa si se requiere una constante depuración de sustancias tóxicas como el etanol. Estas organelas se dan el lujo de producir productos que van hacia vías especiales como la bilis y otros que son enviados hacia el torrente circulatorio como las VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad), las proteínas plasmáticas, el fibrinógeno, la trombina y el factor III de coagulación sanguínea. Para ello requieren una alta especialización de su sistema de endomembranas, de tal forma que el RER y el aparato de Golgi interviene activamente en la biosíntesis de esos materiales. Más adelante, al estudiar los diferentes tipos celulares veremos más ejemplos de esta relación indisoluble entre la estructura y la función celular. Especializaciones de las superficies celulares. Las células pueden presentar diferentes especializaciones, que se describen de acuerdo con la parte celular en que aparecen: - Especializaciones de la superficie luminal (presentes en células epiteliales): 1. – Microvellosidades, proyecciones digitiformes de la superficie celular que amplifican notablemente su capacidad absortiva o secretoria. Presentan glicoproteínas en su cara citosólica. Están presentes en los enterocitos del epitelio del intestino delgado. 87 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2.– Estereocilios, son una variedad de microvellosidades con una longitud mucho mayor que la que estas presentan. Aparecen por Ej. , en las células ciliadas de la cóclea. 3. – Cilios o cinocilios, proyecciones piliformes de unos 0,25 µm de diámetro, que aparecen en la superficie de ciertas células. Están relacionados con el desplazamiento de materiales a causa de su movimiento. Aparecen en las células del árbol respiratorio desde las fosas nasales hasta los bronquiolos terminales. 4. – Flagelos, son estructuras alargadas y únicas presentes en la superficie de células especializadas para desplazarse. Solo aparecen en el cuerpo humano en los espermatozoides. - Especializaciones de la superficie basal: 1. Pliegues basales, representan invaginaciones profundas de la superficie basal de las células. Por estar asociados a mitocondrias, dan una apariencia estriada a las células, por lo que se las denomina células epiteliales estriadas, tales como las presentes en los conductos de ciertas glándulas secretoras. - Especializaciones de la superficie lateral: Permiten establecer mecanismos de contacto, unión e integración entre células adyacentes para formar tejidos, son: 1. - Zónulas ocludens o uniones estrechas, en que dos superficies laterales celulares en aposición están estrechamente unidas entre sí, son muy importantes en células que requieren un control especializado del paso de materiales. Impiden el paso lateral de proteínas especializadas de membrana, difusión lateral de iones y moléculas, etc. Están presentes por Ej. , en enterocitos 2. - Zónulas adherens, conectan las tramas de filamentos de actina entre células adyacentes. 3.- Contactos focales, son variaciones de las zónulas adherens que unen la trama de filamentos de actina con la matriz extracelular. 4. - Desmosomas o mácula adherens, establecen la conexión de las tramas de filamentos intermedios entre células adyacentes. 5.- Hemidesmosomas, son variaciones de los desmosomas que establecen la conexión de las tramas de filamentos intermedios con la matriz extracelular. 6. - Uniones comunicantes, de fisura o nexus, presentan unas estructuras de forma cilíndrica llamadas conexones, que permite el flujo intercelular de moléculas e interviene en la coordinación de las actividades funcionales de los epitelios. 88 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 3 CICLO CELULAR MITOSIS Y MEIOSIS y PROCESOS CELULARES Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de: - Identificar la secuencia de eventos que ocurren a nivel celular durante los procesos de mitosis y meiosis. - Tener un conocimiento básico de los mecanismos morfológicos, fisiológicos y moleculares involucrados en dichos procesos. - Reconocer los cambios físicos visibles presentes en la célula durante su desarrollo. Objetivos Específicos: Describir las bases morfológicas y bioquímicas que diferencian a las distintas etapas en que se divide el ciclo celular. - Describir los diferentes eventos involucrados en el proceso de mitosis. - Describir los diferentes eventos que conforman el proceso de la meiosis. - Identificar morfológicamente los cambios que sufre la célula durante las diferentes fases de la meiosis. - Evaluar las consecuencias que conllevaría a nivel del producto del desarrollo de un organismo, una inadecuada repartición del material genético entre las células hijas como consecuencia de alteraciones de los mecanismos de la división celular. - Comprender la importancia de la diferenciación y especialización celular como mecanismos para el desarrollo de los organismos multicelulares. - Comprender el papel de la irritabilidad como proceso clave para el desarrollo de los procesos de interacción entre los seres vivos y su medio ambiente. - Comprender los mecanismos de transducción celular como vía comunicacional intercelular. Comprender el proceso de apoptosis y sus consecuencias en la morfogénesis del organismo . - 89 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Introducción Como unidades altamente organizadas, las células están sujetas al desgaste y a la destrucción, por consiguiente, toda célula destinada a morir. Si un organismo debe continuar tendrá que generar nuevas células a la misma velocidad de las que terminan su ciclo vital. Por esta razón, la división celular es de importancia vital para la vida de todos los organismos multicelulares, puesto que de este proceso depende su crecimiento, preservación y renovación celular, así como también para poder alcanzar los estadíos de diferenciación y especialización durante el desarrollo embrionario. El proceso de división celular consta de dos mecanismos: a) Mitosis: presente en todos los tipos de células somáticas. b) Meiosis: solo se genera en las células germinales presentes en el ovario o en el testículo. Antes de que una célula típica pueda dividirse, debe duplicar su masa y todos los elementos en ella contenidos, solo de esta manera será posible que las dos nuevas células hijas contengan todos los componentes requeridos para iniciar su propio ciclo de crecimiento celular, luego de culminada la división. El secreto del éxito de estos procesos radica en la presencia de sofisticados mecanismos que permiten una adecuada distribución del material genético entre las células hijas durante cada ciclo celular. El Ciclo celular Se acostumbra pensar acerca de los procesos biológicos en términos de ciclos de vida, ciclos metabólicos y ciclos fisiológicos. El proceso de la vida es continuo en el tiempo y debe haber una permanente renovación o retorno a un estadio inicial, de manera que el proceso pueda repetirse una vez más. Cualquier célula tiene un período de vida igual que cualquier organismo. En el caso de una célula en particular, la vida se inicia con su formación por la división de una célula madre y termina con la formación de las células hijas o con su muerte. Como el mismo proceso, la división celular es la causante tanto de la ganancia o pérdida de la identidad celular, se puede hablar del ciclo de vida de la célula o “ciclo celular”. Existen dos fases claramente observables del ciclo celular: La mitosis y la interfase. La función esencial del núcleo es almacenar y proporcionar a la célula la información contenida en la molécula de ADN. La molécula de ADN está asociada a proteínas denominadas histonas y otras proteínas no histónicas en una estructura filamentosa denominada cromatina. Durante la división celular el núcleo sufre cambios muy importantes donde la cromatina se condensa para formar cuerpos compactos denominados cromosomas. A excepción 90 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL de los gametos, cada célula del cuerpo o SOMÁTICA de un individuo posee un número idéntico de cromosomas (46 en el ser humano) los cuales se presentan de a pares. Un miembro del par proviene de cada padre. Cada miembro del par se denomina HOMÓLOGO, así el ser humano tiene 23 pares de homólogos. En número original de cromosomas de una célula se denomina número DIPLOIDE. La continuidad del número cromosómico de una especie es mantenida por una clase de división celular denominada MITOSIS. A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células. Debe ocurrir la duplicación del ADN. Debe separarse el ADN "original" de su "réplica" Deben separarse las dos células "hijas" con lo que finaliza la división celular. Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células. Esquema del ciclo celular en eucariotas. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update/. Secuencias de ciclo A continuación se resumen los hechos que acontecen en las células eucariotas. El Ciclo Celular Eucariota engloba las siguientes secuencias crecimiento replicación del ADN mitosis nuevo proceso de crecimiento 91 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Interfase La vida de las células transita por dos etapas que se alternan cíclicamente: interfase y división, la interfase se subdivide en tres períodos G1, S y G2. G1: (G por gap: intervalo) en esta fase tienen lugar las actividades de la célula: secreción, conducción, endocitosis, etc. Comenzando a partir de la citocinesis de la división anterior, la célula hija resulta pequeña y posee un bajo contenido de ATP resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior, por lo que en este período se produce la acumulación del ATP necesario y el incremento de tamaño celular. Es el período que mas variación de tiempo presenta, pudiendo durar días, meses o años. Las célula que no se dividen nuevamente (como las nerviosas o del músculo esquelético) pasan toda su vida en este período, que en estos casos se denomina G0, ya que las células se retiran del ciclo celular. S: fase de síntesis o replicación del ADN, comienza cuando la célula adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario. Dado que el ADN lleva la información genética de la célula, antes de la mitosis deben generarse dos moléculas idénticas para ser repartidas entre las dos células hijas. Durante la interfase el ADN asociado a las histonas constituye la cromatina, que se encuentra desenrollada en largas y delicadas hebras. El ADN es una doble hélice que se abre y cada cadena es usada como molde para la producción de una nueva cadena, que queda unida a la original usada como molde. Por esta razón la replicación del ADN se denomina Semiconservativa. Estos ADNs nuevos quedan unidos por el centrómero hasta la mitosis, recibiendo el nombre de CROMÁTIDAS HERMANAS. G2: es el tiempo que transcurre entre la duplicación del ADN y el inicio de la mitosis. Dado que el proceso de síntesis consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente en un proceso de crecimiento y adquisición de ATP. La energía adquirida durante la fase G2 se utiliza para el proceso de mitosis. 92 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Cuando las células detienen su división generalmente lo hacen en una fase tardía de la G1 denominado el punto R (por restricción). INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DEL CICLO CELULAR http://www.pdcb.unam.mx/CURS2002/rodrigCF.htm apoptosis http://www.info.org.ar/hoy53/Apoptosis/apop4.htm Telómeros y http://www.sld.cu/revistas/ibi/ibi09299.htm Universidad Nacional de Entre Ríos, Ingeniería, Laboratorio de http://www.microscopios.freeservers.com/ telomerasas Facultad de Microscopía Mitocondrias y Apoptosis http://www.microscopios.freeservers.com/mitoc.htm Las Caspasas http://www.microscopios.freeservers.com/caspasas.htm Receptores de la Muerte: señalización y modulación http://www.microscopios.freeservers.com/recep.htm Familia de proteínas Bcl-2: árbitros de supervivencia celular http://www.microscopios.freeservers.com/protein.htm Papel de p53 y XRCC4 como guardianes del genoma http://www.iladiba.com/html/noticias/2000/may3-2.htm Guía sobre el Ciclo Celular & Mitosis http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/09q.ht ml INTRODUCCIÓN A ANORMALIDADES CROMOSOMICAS http://aut.tsai.es/angel/introduccion_a_anormalidades_cro mosomicas.htm Ciencia al Día Internacional http://www.ciencia.cl/CienciaAlDia/volumen3/numero1/ar ticulos/articulo3.html Detección de mutaciones en el gen p53 en el cáncer de mama familiar y esporádico en la población Navarra http://www.cfnavarra.es/salud/anales/textos/suple3/suple 6.html p53 Una Proteína Supresora de Tumores http://montblanc.cnb.uam.es/DocBioInfo/CD_practicas/PR ACTICAS/p53/p53.html Glosario de GENÉTICA http://ejb.ucv.cl/gmunoz/genweb/genetica/frame/textos/a nexos/glosario.html 93 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ADN (ácido desoxirribonucleico) Un ácido nucleico compuesto de dos cadenas polinucleotídicas que se disponen alrededor de un eje central formando una doble hélice, capaz de autorreplicarse y codificar la síntesis de ARN. Lugar donde esta "depositada" la información genética. Ácido nucleico que funciona como soporte físico de la herencia en el 99% de las especies. La molécula, bicatenaria, esta formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias entre si. Su unidad básica, el nucleótido, consiste en una molécula del azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina. Fórmula Apoptosis: muerte celular programada, suicidio celular. Cuando ello ocurre la célula se encoge y desprende de sus vecinas. En su superficie aparecen burbujas (la célula parece hervir) y la cromatina se condensa formando una o varias manchas cerca de la membrana nuclear. Poco después se fragmenta en numerosos cuerpos apoptósicos que engloban fracciones de las células siendo finalmente fagocitados. ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. Ciclinas: proteínas sintetizadas continuamente durante la interfase y degradadas súbitamente por enzimas al final de cada mitosis. Durante el ciclo celular su concentración fluctua. Y, al hacerlo actúan como reguladores de la actividad enzimática de las quinasas. Citocinesis: es el proceso por el cual una célula se separa de la célula "hermana", lo que usualmente ocurre al final de la división celular. CDK: iniciales del inglés para cyclin - dependent - kinases, que se traducen como quinasas dependientes de ciclinas Endocitosis (del griego endon = dentro; kytos = célula): La incorporación de material desde el exterior de la célula hacia el interior por la formación, en la membrana plasmática, de una vesícula que rodea al material en manera tal que la célula lo pueda incorporar. Incluye 1) fagocitosis 2) pinocitosis 3) endocitosis mediada por receptor. Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad Fagocito (del griego phagos = comilón; kytos = célula): literalmente "célula comilona" deriv. fagocitosis, forma de endocitosis en la cual la célula rodea a partículas sólidas, bacterias o virus que son introducidas para su destrucción. 94 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL p16 y p21: proteínas que tienen esa denominación a causa de su peso molecular. Inhiben la actividad de fosforilación de los complejos cdk-ciclinas pRB: proteína que bloquea la transcripción de genes necesarios para la proliferación celular. Su nombre deriva de una enfermedad genética: el RetinoBlastoma, donde su ausencia está relacionada con el desarrollo del tumor (hoy se sabe que esta relacionada con diferentes tumores) Mitosis (del griego mitos = hebra): La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos células resultantes de la división. Procariotas (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años Replicar: producir una copia muy parecida (facsímil) Senescencia (del latín senectus = vejez) Cáncer del fenotipo mutador de microsatélites, Manuel Perucho, Investigación y Ciencia, Nro. 261, Junio, 1998 Suicidio celular en la salud y en la enfermedad, Richard C. Duke, David M. Ojcius y John Ding-E Young, Investigación y Ciencia, Nro. 245, Febrero, 1997 Así se produce el cáncer , Robert A. Weinberg, Investigación y Ciencia, Nro. 242, Noviembre, 1996 Factores de transcripción y control de la expresión génica, Antonio Celada, Investigación y Ciencia, Nro. 179, Agosto 1996 La división celular, Marie-Anne Félix, Eric Karsenti, Mundo Científico, Nro. 154, vol. 15, Febrero, 1995 Bases genéticas del cancer, Webster K. Cavenee y Raymond L. White, Investigación y Ciencia, Nro. 224, Mayo, 1995 Factores de transcripción específicos de tejido, José Luis Castrillo, Investigación y Ciencia, Nro. 186, Marzo 1992 El telómero humano, Robert K. Moyzis, Investigación y Ciencia, Nro. 181, Octubre 1991 95 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Control del ciclo celular, Andrew W. Murray y Marc W. Kirschner, Investigación y Ciencia, Nro. 176, Mayo, 1991 Redacción y diagramación a cargo de : Dra. Ana María Gonzalez,
[email protected] Dr. Jorge S. Raisman,
[email protected] Regulación del Ciclo Celular La regulación del ciclo celular ocurre de diferentes formas. Algunas se dividen rápidamente, otras como las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del hígado se dividen si se remueve parte del hígado y su división continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal. Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Reloj molecular Basados en las investigaciones realizadas en huevos de anfibios los investigadores imaginaron la existencia de un "reloj central bioquímico" u oscilador que "instruye" a los núcleos acerca de las funciones a cumplir para controlar las fases de la división. Todas la células eucariotas tienen un "reloj molecular" que determina cuando debe dividirse. Para programar estos sucesos el "reloj del ciclo celular" se vale de diversas moléculas proteicas. Los dos " engranajes" moleculares de este reloj son: las ciclinas las quinasas (las CDK) En el control de la división celular intervienen dos tipos de moléculas: CICLINAS: llamadas así porque alternan períodos de síntesis con períodos de degradación. Se reconocen dos: QUINASAS (CDK) dependientes de las ciclinas: actúan cuando son activadas por la ciclinas fosforilando moléculas cruciales para la división celular. En los seres superiores se identificaron dos principales: cdc2 (cell division cicle) cdk2 (quinasa dependiente de la ciclina) Estos "engranajes" se asocian entre sí e inician los "movimientos" que llevan a iniciar los diferentes estadios del ciclo celular. Por ejemplo en la G1 temprana las ciclinas del tipo D se unen a la CDK4 o CDK6 y el complejo resultante "libera" el freno que impedía la progresión hacia la G1 tardía y, por lo tanto, el pase a la fase S (el complejo ciclina DCDK4/6 desarma un potente inhibidor de la progresión del ciclo: el formado por la proteína pRB y los factores de transcripción inactivos). La progresión del ciclo depende en gran medida de que se alcancen niveles elevados de ciclinas, a saber en la siguiente secuencia: o o 96 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1. Ciclina D 2. Ciclina E 3. Ciclina A 4. Ciclina B Activación de la división celular Para que la célula abandone la fase G1 e ingrese a la fase S, es decir inicie la replicación del ADN, la ciclina G1 aumenta su concentración a partir del punto R y activa la quinasa cdk2. A partir de este momento ambas moléculas proteicas conforman un FACTOR PROMOTOR DE LA REPLICACIÓN (FPR) que activa la síntesis del ADN. Cuando la concentración de ciclina decrece la cdk2 se libera y el complejo FPR se desactiva. Los niveles de cdk2 son constantes todo el ciclo. Superada la fase G2, se activa el inicio de la mitosis. Al final de la G2 aumenta la concentración de ciclina mitótica y al alcanzar una determinada concentración se une a la cdc2 componiendo el FACTOR PROMOTOR DE LA (FPM) que se encarga de fosforilar proteínas con funciones esenciales durante la mitosis. Cuando todos los cinetocoros se han ligado a las fibras del huso se desactiva este complejo. El punto R Un instante crucial del ciclo es el que ocurre en el punto R (por restrictivo) de la fase G1 momento en el cual la célula decide si debe o no avanzar en la prosecución del ciclo. La "llave" de este paso es un conmutador molecular que pasa de "apagado" a "encendido". El esquema muestra la forma en que ocurre esta conmutación: Las ciclinas D y E aumentan su nivel A medida que sube el nivel de las ciclinas, las mismas se combinan con quinasas dependientes de ciclinas (es decir enzimas fosforilantes cuya actividad depende de los niveles de ciclinas). Las quinasas activas transfieren fosfatos del ATP a la proteína pRB (el "freno" del ciclo celular) Si la pRB no esta fosforilada "secuestra" (es decir permanece unida) a otras proteínas claves para la prosecución del ciclo: 97 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL los factores de transcripción, en otras palabras, mantiene la llave en "apagado". Cuando el complejo ciclina-quinasa añade suficientes fosfatos a la pRB, la misma libera los factores de transcripción que actúan sobre los genes Los genes estimulados producen proteínas necesarias para que avance el ciclo celular En los vertebrados el franqueo del punto R esta regulado por los factores de crecimiento que se unen a los receptores de la superficie celular. Esto produce una "cascada" de reacciones destinadas a activar quinasas mitogénicas que migran al núcleo y fosforilan las proteínas. Estas últimas, que controlan los genes de proteínas (valga la redundancia) implicadas en la división celular (ciclinas), son las que desencadenan la mitosis. Estímulos externos Las células normales se reproducen en respuesta a una "cascada" de señales que les envían los factores de crecimiento externos y detienen su división en respuesta a factores inhibidores que, obviamente, actúan también por medio de una cascada de señales. Las sustancias inductoras externas pueden provenir de células vecinas: secreción paracrina, o de grupos celulares distantes (secreción endócrina). Estas sustancias actúan a nivel del punto de control G1, activan la síntesis de ciclinas y esta la de la fase S. Sustancias inductoras de la proliferación celular: Factores de crecimiento: en su mayoría son de secreción paracrina, algunos son los factores de crecimiento 98 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL fibrobásticos FGF, plaquetarios PDGF y epidérmico EGF, que estimulan la proliferación de muchos tipos celulares. SOMATOMEDINA: estimula la proliferación de células cartilaginosas durante el crecimiento óseo. Esta sustancia se sintetiza en el hígado en respuesta a la hormona de crecimiento hipofisiaria. ERITROPOYETINA: originada por secreción endócrina en los riñones, estimula la proliferación de glóbulos rojos en la médula ósea. Frenos a la división celular Un importante regulador del ciclo celular lo constituye una proteína denominado p53, la cual por un lado ejerce un control de tipo negativo frenando la división a nivel de G1, antes de punto R. Esta proteína es sintetizada por la propia célula en respuesta a la aparición de alteraciones del ADN, se origina en el gen p53 perteneciente a la categoría de genes supresores de tumores. La p53 hace que se expresen otros genes de proteínas reguladoras como los p21 y p16 que bloquean la actividad de la cdk2. Las células, al no replicar su ADN se estabilizan en la fase G1. Si el ADN replicado tiene un daño peligroso para las células hijas, la proteína p53 se encarga de la muerte celular o apoptosis (muerte celular programada). Resulta interesante señalar que aquellos fármacos anticancerígenos que actúan alterando, de alguna manera, la replicación correcta del ADN requieren, para su completa efectividad, una p53 funcionante. Pueden, si esto se cumple, desencadenar la apoptosis de las células cancerosas alteradas por el fármaco. Existen otras importantes proteínas reguladoras de la proliferación celular, una de ellas es la Rb (por el tumor de retina denominado retinoblastoma) deriva del gen Rb, que también es supresor de tumores. Por otra parte, diversas proteínas reprimen el ciclo al actuar como inhibidores. Las proteínas p15 y p16 bloquean la actividad del complejo CDK-ciclina D (recuerde que esta quinasa en su forma activa activa la pRB) e impiden que el ciclo progrese de G1 a S. Otro inhibidor de CDK, la proteína p21 actúa a lo largo de todo el ciclo celular La p21 esta bajo el control de la denominada: "proteína supresora de tumores", la hoy famosa p53, que entre sus múltiples efectos pueden mencionarse: Control de la integridad del ADN Terminación correcta de las diferentes fase del ciclo Detención del "crecimiento celular" (duplicación celular) o senescencia Puesta en marcha del suicidio celular o apoptosis, cuando existe daño en el ADN o los sistemas de control se desregulan. o o o o 99 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Telómeros Es necesario señalar que existe un mecanismo destinado a "contar" el número de duplicaciones de una población celular, el mismo se encuentra presente en los extremos de los cromosomas en los segmentos denominados telómeros, estos telómeros se acortan un poquito cada vez que el cromosoma se replica. Cuando la disminución sobrepasa cierto límite suena una "alarma" que hace que las células entren en senescencia. Apoptosis Cuando una célula normal completa su función fisiológica o percibe un daño genético o celular pone en funcionamiento un proceso fisiológico denominado apoptosis que induce su propia muerte. En este proceso parece intervenir (entre otros) un (Apoptosis Inducing Factor) factor inductor de la apoptosis que se encuentra en las mitocondrias y que al desencadenarse el proceso migra hacia el núcleo provocando la destrucción del ADN. Síntesis de los cambios morfológicos que acontecen en una célula que sufre apoptosis A. Célula normal con orgánulos en su citoplasma y un núcleo con su cromatina heterogénea B. Comienzo de la compactación de la cromatina C. Gran condensación de la cromatina, protuberancias en la superficie celular. D. Desaparece la membrana nuclear y se observan formas esféricas u ovoides de cromatina condensada. E. La célula comienza a fraccionarse en los denominados cuerpos apoptóticos (componentes citoplasmáticos y nucleares rodeados por membrana plasmática). Célula fragmentada en cuerpos apoptóticos, estos cuerpos son eliminados por las células fagocitarias (que en realidad comienza en una etapa mas temprana. Resulta interesante señalar que algunos autores consideran como células tumorales a aquellas que "pueden soportar ciertos daños genéticos que en una célula normal inducirían su propia muerte celular por un proceso fisiológico denominado apoptosis", a diferencia de quienes las consideran únicamente como células de proliferación incontrolada y esto puede resultar de gran importancia para el diseño de agentes quimioterápicos. Regulación y Cáncer El cáncer se inicia cuando una célula escapa a los controles de división y muerte celular y comienza a proliferar descontroladamente. Existen genes que en sus versiones "sanas" están relacionados con el control de crecimiento y supervivencia celular, que en otras circunstancias están relacionados con la aparición de ciertos tipos de cánceres. Entre ellos se encuentran: 100 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Protooncogenes: genes normales que estimulan la proliferación celular. Su versión alterada se denomina Oncogen que dan lugar a la excesiva y descontrolada proliferación celular Genes supresores de tumores: inhiben la producción anormal de células. Un defecto en estos genes al eliminar los frenos naturales generan cuadros cancerosos. Interacciones moleculares El esquema muestra las múltiples interacciones moleculares en el curso del ciclo celular. Mas allá del punto R se observa los cambios que ocurren para mantener el conmutador en "encendido". El Genoma Humano Plantas y Animales Transgénicos Terapia Génica http://www.semillasmilenio.cl/reproduccion/ciclo_celul ar/1ciclo_celular.htm La P21 y p53 Guía sobre el Ciclo Celular y Mitosis http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/09q.ht ml O Ciclo Celular, uma Breve Introdução http://www.icb.ufmg.br/~lbcd/grupo1/ciclo.html Redacción y diagramación a cargo de : 101 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Dra. Ana María Gonzalez,
[email protected] Dr. Jorge S. Raisman,
[email protected] MECANISMOS DE DIVISIÓN CELULAR División celular en procariotas Los procariotas tienen una organización mucho más simple que la de los eucariotas, los cuales entre otras cosas, tienen muchos más cromosomas. El cromosoma procariota es una sola molécula circular de ADN contenida en una región definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del mismo por una membrana. Este cromosoma es el elemento obligatorio del genoma, aunque es frecuente encontrar unidades de replicación autónomas llamadas plásmidos, que si se pierden, la bacteria sigue siendo viable. 1 2 1. Escherichia coli, cepa hemorrágica 0157:H7. Copyright Dennis Kunkel (MEB 22.810x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery/fungism1/92386a.html), usada con permiso. 2. Escherichia coli división por fisión binaria. Copyright Dennis Kunkel (MET 92.750x http://www.pbrc.hawaii.edu/~kunkel/gallery/fungism1/92386a.html), usada con permiso. El método usual de duplicación de las células procariotas se denomina fisión binaria. La duplicación de la célula va precedida por la replicación del cromosoma bacteriano. Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la membrana celular. Cuando las células que se originan comienzan a 102 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL separarse, replicado. también se separa el cromosoma original del Original de: http://www.slic2.wsu.edu:82/hurlbert/micro101/pages/Chap2. html#two_bact_groups Luego de la separación (citocinesis), queda como resultado dos células de idéntica composición genética (excepto por la posibilidad de una mutación espontánea) Una consecuencia de este método asexual de reproducción es que todos los organismos de una colonia son genéticamente iguales. Cuando se trata una enfermedad originada en una infección bacteriana, una droga que mata a una bacteria matará a todos los miembros de ese clon (colonia). División celular en eucariotas En razón de su número de cromosomas, organelas y complejidad la división de la célula eucariota es más complicada, aunque ocurran los mismos procesos de replicación, segregación y citocinesis. Mitosis La mitosis es el proceso de formación de dos células idénticas (generalmente) por replicación y división de los cromosomas de la original que da como resultado una "copia" de la misma. Las células eucariotas poseen un mayor número de cromosomas que por otra parte son mucho más grandes que los de los procariotas. Los estructura de los cromosomas replicados y condensados tiene varios aspectos de interés. El cinetocoro es el punto donde "anclan" los microtúbulos del huso. Los cromosomas replicados consisten en dos moléculas de ADN (junto con sus proteínas asociadas: las histonas) que se conocen con el nombre de cromátidas. El área donde ambas cromátidas se encuentran en contacto se conoce como centrómero, el cinetocoro se encuentra en la parte externa del centrómero. Se debe hacer hincapié en que los cromosomas son cromatina (ADN más histonas) y señalar la particularidad que en los extremos del cromosoma (que toman el nombre de telómero) se encuentran secuencias repetidas de ADN. 103 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esquema de un cromosoma. http://www.whfreeman.com/life/update/. Modificada de: Dependiendo de la posición del centrómero los cromosomas se clasifican en: A. telocéntricos, con el centrómero en un extremo B. acrocéntricos, uno de sus brazos es muy corto C. submetacéntricos, brazos de diferente longitud D. metacéntricos, brazos de igual longitud Empaquetamiento del ADN Las proteínas asociadas al ADN se conocen colectivamente con el nombre de histonas. Son polipéptidos relativamente cortos cargados positivamente (básicos) y por lo tanto son atraídos por las cargas negativas del ADN (ácido) Las histonas son sintetizadas en cantidad durante la fase S ( S por síntesis) del ciclo celular. Una de las funciones de esas proteínas está relacionada con el empaquetamiento del ADN en la forma del cromosoma: los 2 metros de ADN de la célula humana son empaquetados en 46 cromosomas de un largo combinado de aproximadamente 200 nm. La célula tiene unas 90 millones de moléculas de histonas siendo la mayoría perteneciente a un tipo conocido como H1. Se conocen cinco tipos de las siguientes histonas (H1, H2A, H2B, H3, y H4 , 8 moléculas en total); con la excepción de la H1 la mayor parte de las histonas de los eucariotas son muy similares. Imagen modificada de la University of Illinois' DNA and Protein Synthesis site. El nucleosoma es la unidad fundamental de "empaquetamiento" del ADN eucariótico. El "carretel" ("core") del mismo consiste en dos moléculas de H2A, H2B, H3, y H4; alrededor de las cuales el 104 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ADN se enrolla dos veces (1). La histona 1 esta fuera del "carretel". Este nivel de empaquetamiento ("packing") se conoce como "cuentas de un collar" (2). El siguiente nivel se conoce como la fibra de 30 nm, cuyos detalles de organización no se conocen completamente. Las fibras se condensa a posteriori en dominios en bucle de 300 nm (3). Los dominios son parte de las secciones condensadas (4) ( 700 nm) de los cromosomas (el cromosoma tiene un ancho de unos 1.400 nm en la metafase) (5). Durante la mitosis los cromosomas replicados se posicionan cerca de la mitad de la célula y luego se segregan en manera tal que cada célula resultante recibe una copia de cada cromosoma original (si se comienza con 46 cromosomas en la célula original se termina con 46 cromosomas en las 2 células resultantes). Para realizar esto las células utilizan microtúbulos (que en este caso en conjunto forman el huso mitótico) que "tiran" de los cromosomas para llevarlos a cada futura célula. Las células animales (excepto un grupo de gusanos conocidos con el nombre de nematodos) poseen centríolos. Las plantas y la mayor parte de los otros eucariotas no poseen centríolos y los procariotas, por supuesto, carecen de huso y centríolos; en procariotas la membrana celular suple esta función al arrastrar los cromosomas pegados a ella durante la citocinesis de la fisión binaria. Las células que contienen centríolos también poseen una "corona" de pequeños microtúbulos, el aster, que se extienden desde los centríolos a la membrana nuclear. Esquema del huso. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update Las fases de la mitosis son en realidad difíciles de separar. Se debe tener en cuenta que el proceso no es el estático que se describe en el texto, sino dinámico como el que se puede seguir en esta animación. Profase La profase es el primer estadio de la mitosis. La cromatina se condensa (recordar que el ADN de la cromatina se replica en la interfase), por lo que en este punto existen dos cromátidas unidas. La membrana nuclear se disuelve, los centríolos (si se encuentran presentes) se dividen y los pares migran a los polos, 105 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL se forma el huso mitótico. Los centrómeros (o constricciones primarias) se vuelven claramente visibles, debido a que se le han asociados placas proteicas a ambos lados: el cinetocoro. En el citoplasma el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi se fragmentan en vesículas, se desorganiza el citoesqueleto por lo que la célula pierde su forma original y se hace esférica. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update Metafase La metafase sigue a la profase. Los cromosomas (que a este punto consisten en dos cromátidas mantenidas juntas por el centrómero) alcanzan su máxima condensación y migran al ecuador de la célula donde las fibras del huso se "pegan" a las fibras del cinetocoro. Anafase La anafase comienza con la separación de los centrómeros y el arrastre de las cromátidas (los llamamos cromosomas luego de la separación de los centrómeros) a los polos opuestos. 106 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update Telofase En la telofase los cromosomas llegan a los polos de sus respectivos husos, la membrana nuclear se reconstituye, los cromosomas se desenrollan y pasan a formar la cromatina y el nucleolo, que desapareció en la profase se vuelve a constituir. Donde antes había una célula ahora existen dos pequeñas con exactamente la misma información genética y número cromosómico. Estas células pueden luego diferenciarse en diferentes formas durante el desarrollo. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update Citocinesis La citocinesis es el proceso de separación de las células formadas. En tanto la mitosis es la división del núcleo en la citocinesis ocurre la división y la relocalización de los plástidos, Golgi y citoplasma en cada nueva célula. Se reestablece el citoesqueleto. Difiere en las células animales y vegetales. En las primeras, la membrana comienza a constreñirse alrededor de la circunferencia de la célula, formándose un anillo contráctil de miosina y actina. En las células vegetales una serie de vesículas producidas por los dictiosomas divide al citoplasma en la línea media formando una placa celular que crece en forma centrífuga y se fusiona a la membrana de la célula madre dividiendo la célula en dos. 107 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Si sabe inglés, no dude entre y revuelva este http://www.unc.edu/depts/salmlab/mitosis/mitosis.html sitio Ciclo celular mitosis y meiosis Recomendado. Excelente desarrollo de mitosis y meiosis. Animación. http://ejb.ucv.cl/gmunoz/genweb/genetica/frame/textos/6_1cic lo_celular.htm Apoptosis http://www.info.org.ar/hoy53/Apoptosis/apop4.htm Mitosis Esquema animado de http://www.arrakis.es/~lluengo/mitosis.html la mitosis . MITOSIS Animación simplificada http://www.stanford.edu/group/Urchin/smitosis.htm Icarito interactivo - Ciencias Naturales Sencillo resumen de la mitosis http://www.icarito.cl/enc_virtual/c_nat/celula/celula8.html Mitosis Técnica para la observación de la http://www.ugr.es/~dpto_gen/2C/pract_mitosis.htm mitosis. LECCIONES HIPERTEXTUALES DE BOTÁNICA.GLOSARIO Excelente glosario. Se accede a la animación de la mitosis en una célula vegetal http://www.unex.es/botanica/glosario/glosami.htm Guía sobre el Ciclo Celular & Mitosis http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/mitosis.html Citología El tema esta tratado dentro de la monografía. No tiene ilustraciones http://www.lucas.simplenet.com/trabajos/citologia/citologia.html Access Excellence page on http://www.gene.com/ae/AB/GG/mitosis.html Mitosis; Cell Division and the Cell Cycle (University of Alberta): Similar to this page, but with its own glossary and questions; http://gause.biology.ualberta.ca/bio107.hp/lec16.html Amoeba Proteus Mitosis Small photomicrographs of protistan mitosis; http://202.250.194.136/WWW/PDB/Images/Sarcodina/ap/cell division.html Cell Reproduction Notes from University of Georgia, plus some cool graphics of mitosis; http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/apr_2.html Phases of Mitosis U Texas QuickTime® moovies of mitosis; http://www.botany.utexas.edu/facstaff/facpages/ksata/ecpf96/ 9/index.htm McGill University Mitosis Page Quality site, with photos and downloadable animation and video http://www.mcgill.ca/nrs/mitosis.htm 108 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Comparison of Mitosis and Meiosis Whitman College, table summarizing each process; Whitefish Mitosis Review Cornell, photomicrographs of mitosis in whitefish. A nice review after lab! Part of a more extensive page of Cell Division Tutorials; http://biog-101104.bio.cornell.edu/BioG101_104/tutorials/cell_division.html Virtual Mitosis University of Cincinnati, Animated GIF and text about the stages of mitosis; http://www.biology.uc.edu/vgenetic/mitosis/mitosis.htm ADN (ácido desoxirribonucleico) Un ácido nucleico compuesto de dos cadenas polinucleotídicas que se disponen alrededor de un eje central formando una doble hélice, capaz de autorreplicarse y codificar la síntesis de ARN. Lugar donde esta "depositada" la información genética. Ácido nucleico que funciona como soporte físico de la herencia en el 99% de las especies. La molécula, bicatenaria, esta formada por dos cadenas antiparalelas y complementarias entre si. Su unidad básica, el nucleótido, consiste en una molécula del azúcar desoxirribosa, un grupo fosfato, y una de estas cuatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina y guanina. Fórmula apoptosis: muerte celular programada, suicidio celular. Cuando ello ocurre la célula se encoge y desprende de sus vecinas. En su superficie aparecen burbujas (la célula parece hervir) y la cromatina se condensa formando una o varias manchas cerca de la membrana nuclear. Poco después se fragmenta en numerosos cuerpos apoptósicos que engloban fracciones de las células siendo finalmente fagocitados. Gen cdc2 (cdc : iniciales del ciclo de división celular): gen fundamental para el avance del ciclo mas allá del punto R, mas allá del cual el ciclo entra irreversiblemente en la fase S Así comienza la mitosis, Moreno Sergio; Investigación y Ciencia, abril, 1992 ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. Centríolo: Organela celular par, que interviene en la organización del huso mitótico durante la división celular de los eucariotas. Centrómero: Región especializada de cada cromátida al cual se "adhieren" los cinetocoros y las cromátidas hermanas. Centrosoma: Es un orgánulo que, en células animales, consta de dos ordenamientos geométricos de microtúbulos perpendiculares entre sí: los centríolos y esta rodeado por una nube de material denominado pericentriolar 109 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Citocinesis (cito: prefijo que significa "relativo a célula, del griego kytos = recipiente; kinesis = movimiento) proceso por el cual una célula se separa de la célula "hermana", lo que usualmente ocurre al final de la división celular. Ciclina: proteína que interviene en el "reloj" que controla el ciclo celular, fosforilada y combinada con la quinasa cdc2 promueve la división. Cinetocoros: Estructuras en los centrómeros de los cromosomas a los cuales se conectan las fibras del huso acromático. Figura Cromatína: Complejo de ADN y proteínas en células eucariotas que se dispersa en el núcleo durante la interfase y se condensa en cromosomas durante la meiosis y mitosis. Cromosomas(del griego chroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas). Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad La división celular, Marie-Anne Félix, Eric Karsenti, Mundo Científico Nro. 154 Vol. 15, pag. 132 Homólogos: Un par de cromosomas en cual un miembro del par tiene origen materno y el otro paterno; se los encuentra en células diploides. Fase G1(del inglés gap = intervalo): primer intervalo del ciclo celular Fase S: (la S va por Síntesis del ADN): fase del ciclo celular caracterizada por la síntesis de ADN Fase G2(del inglés gap = intervalo): intervalo o período de latencia antes de pasar a la mitosis (fase M) Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica de aminoácidos. Genoma 1. Conjunto de genes de un individuo. 2. Conjunto de genes compartidos por los miembros de una unidad reproductiva tales como una población o especie. Histonas: Proteínas asociadas con el ADN de los eucariotas Interfase: la parte más larga del ciclo celular, ocurre antes de la mitosis o meiosis; comprende a las fases G1, S, G2. Meiosis (del griego meio = menor): División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos divisiones nucleares. 110 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cada uno de los gametos resultantes recibe la mitad del número de cromosomas número (número haploide) de la célula original. Mitosis: La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos células resultantes de la división. Núcleo (celular) La organela más importante de la célula eucariota, se encuentra rodeado por la membrana nuclear y contiene la información genética para la síntesis de la estructura celular y el control de sus funciones. Plásmidos: pequeños fragmentos de ADN, se los encuentra en prácticamente todas las células bacterianas. Los plásmidos son de replicación autónoma y portan entre 2 y 30 genes. Algunos tienen la capacidad para "entrar y salir" del cromosoma bacteriano. Procariotas (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años. Proteínas: (del griego proteios = primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba numerosas formas). Polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por uniones peptídicas. Punto R (R por restricción): fase tardía de la G1 cuando las células detienen su división p53: gen localizado en el brazo corto del cromosoma humano Nro.17, banda 13. Sintetiza la proteína del mismo nombre. Sin una proteína p53 funcionante la célula no puede regular su ciclo celular. Se estima que el 50% de todos los canceres conocidos tienen una alteración de la proteína p53, mas información en estos enlaces http://falconcc.ukans.edu/~jbrown/p53.html http://www3.ncbi.nlm.nih.gov/htbinpost/Omim/dispmim?191170 http://louisville.edu/~jfbake01/p53.html Replicar: producir una copia muy parecida (facsímil) Segregación: separación de los cromosomas durante la división celular. Redacción y diagramación a cargo de : Dra. Ana María Gonzalez,
[email protected] Dr. Jorge S. Raisman,
[email protected] 111 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL MEIOSIS. En la mayoría de las plantas y animales cuando ciertas células se dividen el resultado no es un par de nuevas células somáticas con la dotación cromosómica completa (diploides o 2n) sino que originan células con la mitad del número cromosómico (haploides o n). Estas células reproductivas son los gametos, y la división que los origina es la MEIOSIS. Cuando un gameto femenino se une al masculino el resultado es un nuevo organismo o CIGOTO con la dotación cromosómica nuevamente diploide. Este tipo de reproducción que involucra unión de diferentes gametas es la REPRODUCCIÓN SEXUAL. La reproducción sexual ocurre solo en eucariotas. Durante la formación de los gametos, el número de cromosomas se reduce a la mitad y retornan al número completo cuando los dos gametos se unen durante la fecundación. Recordemos que (a excepción de los gametos) cada célula del cuerpo o SOMÁTICA de un individuo posee un número idéntico de cromosomas (46 en el ser humano) los cuales se presentan de a pares. Un miembro del par proviene de cada padre. Cada miembro del par se denomina HOMÓLOGO, así el ser humano tiene 23 pares de homólogos. Los procesos esenciales de la meiosis consisten en: Reducción del número de cromosomas Segregación al azar de los cromosomas Recombinación genética por intercambio de segmentos cromosómicos Ploidía Ploidía es un término referido al número de grupos o ''juegos'' de cromosomas en una célula. Haploide y diploide son términos referidos al número de "juegos" de cromosomas en una célula. Gregor Mendel determinó que sus arvejas tenían dos "juegos" de "factores" (alelos), uno por cada progenitor. Los organismos diploides, como lo indica su prefijo, son aquellos que tienen dos "juegos" de alelos, uno por cada progenitor. Los seres humanos (excepto sus gametos), la mayor parte de los animales y muchas plantas son diploides. Diploide se abrevia como 2n. Los organismos y las células haploides tienen un solo grupo de cromosomas, que se abrevia como n. Los organismos con mas de dos grupos de cromosomas se denominan poliploides. Los cromosomas que llevan el mismo tipo de genes se denominan cromosomas homólogos. 112 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los alelos en los cromosomas homólogos pueden ser diferentes, en ese caso se dice que el individuo es heterocigota. En general los organismos reciben un grupo de cromosomas de cada progenitor. La meiosis es un tipo especial de división nuclear que segrega una copia de cada cromosoma homologo en un nuevo "gameto". En la mitosis se mantiene la ploidía original de la célula: 1. una célula diploide (2n) origina dos células diploides 2. una célula haploide (n) origina dos células haploides Por otra parte la Meiosis, reduce a la mitad los "juegos" (sets) de cromosomas, por lo tanto al producirse la unión de los gametos (fecundación) se restablece la ploidía original. La mayor parte de las células del cuerpo humano se dividen por mitosis. Estas células se denominan células de la línea somática (o células vegetativas). A las células que se convierten en gametos se las considera células pertenecientes a la línea germinal. La gran mayoría de las divisiones celulares en el cuerpo humano se realizan por mitosis, estando la meiosis restringida a las gónadas Fases de la Meiosis En la meiosis ocurren dos divisiones celulares sucesivas, Meiosis I (Reducción) y Meiosis II (División). La Meiosis produce 4 células haploides. A la meiosis también se la conoce como división reduccional. Modificada de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/apr_ 3.html. En la Meiosis I se reduce el nivel de ploidía desde 2n a n mientras que en la Meiosis II se divide el "juego" de cromosomas remanente en un proceso similar a la mitosis (división). La mayor diferencia en el proceso ocurre durante la Meiosis I. 113 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL MEIOSIS I: Profase I Durante la Profase I tiene lugar un evento clave el apareamiento de los cromosomas homólogos. Pueden reconocerse varios estadios: LEPTONEMA: (del griego leptos: delgado y nema: filamento) el núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas comienzan a visualizarse, sin embargo son diferentes a los de una mitosis ya que son delgados, pese a que ya han duplicado su ADN durante la fase S de la interfase y poseen 2 cromátidas cada uno. CIGONEMA: (del griego zygon: pareja) los cromosomas homólogos replicados se alinean mediante el proceso de sinapsis. La estructura resultante se denomina tétrada, por estar formado por las dos cromátidas de cada cromosoma, y por lo tanto cuatro en total denominado BIVALENTES. La sinapsis resulta de la formación del complejo sinaptonémico entre los cromosomas homólogos. Está formado por dos componentes laterales formado por proteínas básicas como la lisina y arginina y un componente central que tiene además ARN. La sinapsis se realiza a través de filamentos transversales y la red longitudinal del componente central. También aparecen estructuras elipsoidales densas denominadas nódulos de recombinación. Funciona a modo de cierre relámpago entre los homólogos. Esquema del complejo sinaptonémico 114 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Complejo sinaptonómico de Solanum lycopersicum (tomate), la flecha indica el nódulo de recombinación Meiosis de Solanum lycopersicum (tomate), las flechas indican los centrómeros con cinetocoros Imagen de http://www.msstate.edu/research/mgel/meiosis.htm PAQUINEMA: (del griego pachys: grueso) los cromosomas se acortan y se completa el apareamiento de los homólogos. Lo más importante es el fenómeno de entrecruzamiento o crossing-over. Durante el entrecruzamiento un fragmento de una cromátida puede separarse e intercambiarse por otro fragmento de su correspondiente homologo. El nódulo de recombinación sería el lugar donde se produce el entrecruzamiento, ya que es un complejo multienzimático encargado de reunir las comátidas paternas y maternas y producir en ellas los cortes y empalmes necesarios. Si ejemplificamos con letras los alelos de los genes de una porción de los cromosomas podemos entender el entrecruzamiento: Modificada de University of Arizona's Bio 181 Page. Click aquí para ir al sitio original. Por lo tanto en vez de producirse solo dos tipos de cromosomas (todos mayúsculas o todos minúsculas), se producen cuatro, lo cual duplica la variabilidad del genotipo de los gametos. La presencia del fenómeno de 115 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL entrecruzamiento se visualiza en una estructura especial llamada quiasma. DIPLONEMA: (del griego diploos: doble) los cromosomas homólogos se separan, si bien todavía permanecen unidos a nivel de los quiasmas (del griego khiasma: cruz). El complejo sinaptonemico se desintegra. En la mujer este periodo es tan largo que va desde el 7º mes de vida intrauterina hasta la pubertad, como mínimo. DIACINESIS: la condensación de los cromosomas se acentúa aún más, el nucleolo se disuelve, desaparece la membrana nuclear, y se forma el huso mitótico. etafase I En la Metafase I las tétradas se alinean en el ecuador de la célula. Las fibras del huso se "pegan" al centrómero de cada par homólogo y los eventos subsiguientes son similares a la mitosis. Anafase I Durante la Anafase I las tétradas se separan y los cromosomas son arrastrados a los polos opuestos por las fibras del huso. Los centrómeros en la Anafase I permanecen intactos. Modificado de http://www.whfreeman.com/life/update Telofase I La Telofase I es similar a la mitosis, salvo que al final cada "célula" solo posee un grupo de cromosomas replicados. Dependiendo de la especie, se puede formar (o 116 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL no) la nueva membrana nuclear. Algunos animales pueden dividir sus centríolos durante esta fase. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update La telofase puede estar ausente en algunas especies. De existir, está seguida por una interfase denominada intercinesis; a diferencia de la interfase mitótica, no hay duplicación de material genético ya que cada cromosoma ya tiene dos cromátidas. La otra diferencia es que estas cromátidas hermanas ya no son genéticamente idénticas, debido al fenómeno de entrecruzamiento. MEIOSIS II: Profase II Durante la Profase II, la membrana nuclear (si se formó durante la Telofase I) se disuelve, y aparecen las fibras del huso, al igual que en la profase de la mitosis. En realidad la Meiosis II es muy similar a la mitosis. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update 117 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Metafase II La Metafase II es similar a la de la mitosis, con los cromosomas en el plano ecuatorial y las fibras del huso pegándose a las caras opuesta de los centrómero en la región del cinetocoro. Anafase II Durante la Anafase II, el centrómero se divide y las entonces cromátidas, ahora cromosomas, son segregadas a los polos opuestos de la célula. Modificado de http://www.whfreeman.com/life/update Telofase II La Telofase II es idéntica a la Telofase de la mitosis. La citocinesis separa a las células. 118 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update/ Consecuencias genéticas de la Meiosis 1. Reducción del número de cromosomas a la mitad: de una célula diploide (ej: 46 cromosomas en el ser humano) se forman células haploides (23 cromosomas). Esta reducción a la mitad es la que permite que el fenómeno siguiente de la fecundación mantenga el número de cromosomas de la especie. 2. Recombinación de información genética heredada del padre y la madre: el apareamiento de los homólogos y consecuente crossing- over permite que se intercambie la información. La consecuencia de este fenómeno es que ningún hijo heredará un cromosoma íntegro de uno de sus abuelos. 3. Segregación al azar de cromosomas maternos y paternos: la separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, por lo que contribuyen al aumento de la diversidad genética. En el ser humano, con 23 pares de cromosomas homólogos, la posibilidad de recombinación es 2 23: 8.388.608 combinaciones, este número es sin tener en cuenta las múltiples combinaciones dadas por la recombinación durante el crossing-over. Comparación de la Mitosis y la Meiosis La Mitosis mantiene el nivel de ploidía mientras que la meiosis lo reduce. La Meiosis puede considerarse como una fase de reducción del número de cromosomas seguida de una mitosis ligeramente diferente. La Meiosis solo ocurre en relativamente pocas células de un organismo multicelular, mientras que la mitosis es mas común. 119 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Gametogénesis Se denomina Gametogénesis al proceso de formación de gametos (por definición haploides, n) a partir de la células haploides de la línea germinal. La espermatogénesis es el proceso de formación de espermatozoides por meiosis (en animales, por mitosis en plantas) en órganos especializados conocidos como gónadas (que en los machos se denominan testículos). Luego de la división las células se diferencian transformándose en espermatozoides. La ovogénesis es el proceso de formación de un óvulo por meiosis (en animales, por 120 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL mitosis en el gametofito de las plantas) en órganos especializados conocidos como ovarios. Debe destacarse que si bien en la espermatogénesis las cuatro células derivadas de la meiosis se diferencian en espermatozoides, durante la oogénesis el citoplasma y organelas van a una a una célula más grande: el óvulo y las otras tres (llamadas glóbulos polares) no desarrollan. En humanos, en el caso de las gónadas masculinas se producen cerca de 200.000.000 de espermatozoides por día, mientras que las femeninas producen generalmente un óvulo mensual durante el ciclo menstrual. Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update/. 121 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Ciclos de la vida Los ciclos de la vida son diagramas con que representan los eventos en el desarrollo de los organismos y su reproducción. En los animales y ciertas algas la MEIOSIS forma directamente las gametas, mientras que en las plantas las células haploides que se forman reciben el nombre de esporas y solo después de una a varias mitosis (dando mas células haploides = generación) recién se formarán las gametas femeninas y masculinas. Al interpretarlos ciclos se debe poner especial atención a la parte del mismo donde ocurre la meiosis. Por ejemplo los ciclos de los animales tienen una fase dominante diploide, donde la fase haploide (gamética) esta presente en relativamente pocas células. La mayor parte de las células en nuestro cuerpo son diploides (2n), las células de la línea germinal por meiosis producirán gametos (n). Los ciclos de las Plantas pasan por dos fases secuenciales denominadas alternancia de generaciones. La fase esporofítica es "diploide", y es la parte del ciclo que lleva a la meiosis. Sin embargo muchas especies de plantas son en realidad poliploides, y el uso del término "diploide" en la frase que se refiere a ellas en realidad quiere decir "en esta fase tenemos el mayor número de grupos de cromosomas". La fase gametofítica es "haploide", y es la parte del ciclo donde se producen los gametos (por mitosis de las células haploides). En las plantas con flores (las angiospermas) la planta multicelular visible (hojas, tallo etc.) es el esporofito, mientras que el polen (que contiene el gameto o gametofito masculino) y los ovarios (que contienen el gametofito femenino) constituyen el gametofito. El ciclo en las plantas difiere del de los animales por la adición de una fase (el gametofito haploide) luego de la meiosis y antes de la producción de los gametos. Muchos hongos y protistas tienen un ciclo dominante haploide. La fase dominante es haploide mientras que la fase diploide posee solo unas pocas células (a menudo solo un solo cigoto diploide como en Chlamydomonas). Muchos protistas se reproducen por mitosis hasta que se deteriora el ambiente, entonces pasa a la reproducción sexual y originar un cigoto que permanece "dormido" hasta que mejoran las condiciones ambientales. Meiosis Contiene esquema http://www.arrakis.es/~lluengo/meiosis.html animado; Recomendado. Excelente desarrollo de mitosis y meiosis. Animación. http://ejb.ucv.cl/gmunoz/genweb/genetica/frame/textos /6_1ciclo_celular.htm 122 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Problemas de genética : http://www.ugr.es/~dpto_gen/2C/probl4.htm Meiosis Meiosis Tutorial http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/meiosis/meio sis.html Meiosis: http://www.memo.com.co/fenonino/aprenda/biologia/bi olog5.html Clases de Genética Mendeliana de Horwitz: http://www2.alcala.es/biomodel/citogene/horwitz/mshin to1.htm Recursos en internet/Internet resources: http://www.es.embnet.org/~genus/recursos.html Access Excellence page on http://www.gene.com/ae/AB/GG/mitosis.html Mitosis: Cell Division and the Cell Cycle (University of Alberta): Similar to this page, but with its own glossary and questions; http://gause.biology.ualberta.ca/bio107.hp/lec16.html Amoeba Proteus Mitosis Small photomicrographs of protistan mitosis; http://202.250.194.136/WWW/PDB/Images/Sarcodina/ ap/celldivision.html Animated Meiosis Yale University, a simplified series of cartoons about meiosis; http://www.biology.yale.edu/animatedMeiosisP.nclk Meiosis Tutorial North Carolina State University, animations and 3-D graphics; http://www4.ncsu.edu/unity/users/b/bnchorle/www/in dex.htm McGill University Mitosis Page Quality site, with photos and downloadable animation and video; http://www.mcgill.ca/nrs/mitosis.htm Virtual Meiosis University of Cincinnati, Animated GIF and text/images to explain meiosis; http://www.biology.uc.edu/vgenetic/meiosis/ Alelos (del griego allelon= el uno al otro): Formas alternativas de un gen. Dos o más formas diferentes de un gen. Los alelos ocupan el mismo lugar en los cromosomas homólogos y se separan uno del otro durante la meiosis. Angiospermas(del griego angeion = vaso; sperma= semilla; literalmente la traducción sería "semillas en un recipiente"): Plantas con flores. Originadas hace unos 110 millones de años de un antecesor desconocido hoy dominan la mayor parte de la flora mundial. El gametofito masculino (de 2 a 3 células) se encuentra dentro de un 123 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL grano de polen; el femenino (usualmente de ocho células) esta contenido en un óvulo que se encuentra en la fase esporofítica del ciclo de vida de la planta. Plantas cuyos gametos femeninos son llevados dentro de un ovario. Células germinales: Término colectivo para las células de los órganos reproductivos de los organismos multicelulares, que se dividen por meiosis para producir gametos. Centrómero: Región especializada de cada cromátida al cual se "adhieren" los cinetocoros y las cromátidas hermanas. Cinetocoros: Estructuras en los centrómeros de los cromosomas al cual se conectan las fibras del huso acromático. Ciclo menstrual (Del latín cyclus = círculo; menstruus = mensual): La secreción recurrente de hormonas asociadas a cambios en el tejido uterino, típicamente de 28 días de duración. Cigoto (del griego zygos = "yugo", porque une): óvulo fecundado. Célula diploide (2n) resultante de la fusión de un gameto masculino con uno femenino (ovocélula). Cromátida: Cualquiera de las dos partes longitudinales de un cromosoma replicado, unidas por el centrómero. Cromosomas (del griego khroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas). Cromosomas homólogos (del griego homos = igual; der. homologos = acorde, correspondiente; formado con lego = "yo digo"): Cromosomas que llevan genes correspondientes y se asocian en pares en la primera etapa de la meiosis, los miembros del par derivan de sendos padres. Un par de cromosomas en cual un miembro del par tiene origen materno y el otro paterno. Diploide: organismo o fase nuclear que tiene los dos juegos de cromosomas. Numero cigótico de cromosomas (2n), por oposición al número gamético (n) o haploide. Esporofítica: generación que produce esporas, en las plantas con flores está representada por la planta verde originada de la semilla. Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad Fecundación: la fusión de dos gametos (espermatozoides y óvulo) que produce un cigoto que desarrollará un nuevo individuo con una herencia genética derivada de sus dos 124 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL progenitores. Estrictamente la fecundación puede dividirse en dos procesos, el primero corresponde a la unión de los citoplasmas de los gametos (plasmogamia) y el segundo a la fusión de sus núcleos (cariogamia). Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica de aminoácidos. Gameto (del griego gamos = "unión de los sexos", esposa): Célula reproductora haploide(n) que cuando su núcleo se fusiona con otro gameto (n) del sexo opuesto origina un cigoto (2n), que por mitosis desarrolla un individuo con células somáticas diploides (2n), en algunos hongos y protistas puede, por meiosis, producir células somáticas haploides (n). Gametofito (del griego gamos = "unión de los sexos", esposa; phyton = plantas): En las plantas que presentan alternancia de generaciones, el estadio haploide que produce gametos por mitosis. Gametofítica: generación que se inicia con la meiosis y termina en la fecundación, en las plantas con flores está representada por la microspora (gametofito masculino) y el saco embrionario (gametofito femenino) Gineceo (del griego gyne = hembra, oikos = casa): Termino colectivo aplicado a todos los carpelos (o pistilos) de una planta. Algunas plantas tienen varios pistilos parciales o totalmente fusionados. Gónada (del griego gone= semilla ): Órgano productor de gametos de los animales pluricelulares, ovario o testículo Haploide (del griego haploos = simple, ploion = nave): Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide = n). En la fecundación, dos gametos haploides se fusionan para formar una sola célula con un número diploide (por oposición, 2n) de cromosomas. Meiosis (del griego meio = menor; meiosis = reducción): División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos divisiones nucleares. Cada uno de los cuatro gametos resultantes recibe la mitad del número de cromosomas (número haploide) de la célula original. Mitosis (del griego mitos = hebra, filamento): La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos células resultantes de la división. Nucléolo (del latín nucleolus = pepita pequeña) Cuerpo redondeado u oval que se observa en el núcleo de las 125 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL células eucariotas; consiste en bucles de cromatina que sirven de molde para la producción de rARN (ácido ribonucleico ribosomal). Ovario (del latín ovus = huevo): 1) En animales, la gónada femenina que produce óvulos y hormonas sexuales femeninas. 2) La parte inferior del gineceo que contiene los óvulos dentro de los cuales desarrolla el gametofito femenino. Poliploide (del griego polys = mucho; ploion= nave): Célula u organismo con más de dos conjuntos de cromosomas completos por núcleo. Quiasma (del griego chiasma = cruce): Unión entre dos cromosomas que se aparean en la meiosis y que da lugar a la recombinación genética. Sexual: Sistema de reproducción en el cual se fusionan dos células sexuales (gametos) haploides para producir un cigoto diploide. Testículo (del latín testiculus = propiamente "testigo de la virilidad"): Gónada productora de espermatozoides y hormonas sexuales masculinas Traducción, redacción y diagramación a cargo de: Dra. Ana María Gonzalez,
[email protected] Dr. Jorge S. Raisman,
[email protected] Traducido y modificado de: http://www.gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK /BioBookmeiosis.html 126 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 4 CITOGENETICA HUMANA Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de evaluar la importancia de la citogenética como herramienta coadyuvante en el diagnóstico prenatal y postnatal de enfermedades relacionadas con los cromosomas humanos. Objetivos Específicos: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de: - Relacionar la heterocromatina facultativa y la cromatina sexual con la Hipótesis de Lyon. - Conocer el Antígeno HY, su localización e importancia en la diferenciación del sexo masculino. - Interpretar las aberraciones que se puedan originar en la divisiones celulares y relacionarlas con las aberraciones cromosómicas. - Clasificar a los cromosomas tomando en cuenta la posición del centrómero y el tamaño de los mismos. - Identificar el cariotipo normal. - Identificar las técnicas básicas para el estudio del cariotipo humano. - Identificar las características de los cromosomas con bandas G. - Definir haploidía, diploidía, poliploidía, monosomías y trisomías. - Conocer la composición cromosómica de los síndromes autosómicos de mayor frecuencia: trisomía 21(síndrome de Down). Trisomía 18 (Síndrome de Edwards). trisomía D (Síndrome de Patau) y del síndrome del maullido del Gato. - Identificar las alteraciones numéricas y estructurales más frecuentes de los gonosomas: Monosomía del cromosoma X (Síndrome de Turner). Triple X (Metahembra). Síndrome de Klinefelter. - Conocer los síndromes relacionados con el seudohermafroditismo. - Diferenciar hermafroditismo verdadero del seudohermafroditismo. - Conocer el papel de la herencia mendeliana en la transmisión de los caracteres hereditarios. - Identificar algunos tipos comunes de rasgos normales y patológicos transmitidos mediante la herencia mendeliana. - Conocer el valor del análisis citogenético como coadyuvante del diagnóstico prenatal de sexo y de anomalías congénitas, tanto cromosómicas como metabólicas. 127 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Citogenética Humana Introducción: Cada cromosoma es una larga cadena de ácido desoxiribonucleíco (ADN), que hace de él un depositario de la información genética. Esta cadena, en forma de espiral no es visible durante la interfase del ciclo celular. La desespirilización del filamento cromosómico permite la realización de esenciales actividades metabólicas, como la duplicación del ADN y la síntesis de ARN. La división celular interrumpe las actividades de síntesis, mientras la estructura celular se organiza para lograr la repartición equitativa del material genético entre las células hijas. A tal fin el filamento cromosómico se hace más corto y grueso, permitiendo su visualización al microscopio de luz. El cariotipo humano, como lo conocemos hoy en su morfología y significado, es el resultado de un largo proceso de investigación que se inicio con los trabajos de Arnold y Fleming en 1882, quienes observaron por primera vez los cromosomas humanos. El término cromosoma alusivo a su capacidad de colorearse intensamente con colorantes básicos fue introducido por Waldeyer en 1888. La citogenética humana alcanza precisión con los estudios de Tjio y Levan (1956), quienes demostraron que la especie humana posee 46 cromosomas a partir de este momento el cariotipo humano adquiere una importancia significativa. El análisis cromosómico se considera obligatorio para el diagnóstico exacto y el asesoramiento genético de algunas condiciones, además de verse constituido en un valioso instrumento de investigación. I. Estructura Cromosómica: A. Composición química. a. ADN forma la columna de la fibra cromosómica b. Las proteínas básicas conocidas con el nombre de histonas están ligadas al ADN y presentan un papel regulador. c. Las proteínas ácidas como las protaminas, se encuentran también en pequeñas cantidades, especialmente en los cromosomas de los peces. B. Estructura Interfásica. a. Fibras nucleoproteínicas que oscilan de 30-550 A. b. Los cromosomas en el núcleo interfásico se disponen en sitios definidos de la cavidad nuclear y están relacionados con sectores específicos de anclaje de la lámina nuclear. c. Hay segmentos cromosómicos formados por eucromatina y heterocromatina, pudiendo esta ser constitutiva o facultativa. 128 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL C. Cromosomas metafásicos. a. Estructura compuesta de cromátidas hermanas mantenidas juntas por constricción primaria o centrómero. b. Fibras cromatínicas han sido observadas uniendo las dos cromáticas hermanas. c. Hay también evidencia de conexiones entre cromosomas. II. Clasificación cromosómica. Siguiendo lo establecido en 1960 durante la Convención de Denver la clasificación se hace en base a dos criterios: tomando en cuenta el tamaño relativo y la ubicación del centrómero. Según los criterios mencionados los cromosomas humanos se clasifican en 7 grupos denominados: A 1-3 B 4-5 C 6-12-X D E F G 13-15 16-18 19-20 21-22-Y El conjunto de cromosomas de una célula dada, sistemáticamente dispuestos según su tamaño y su morfología, reuniendo los pares de cromosomas homólogos según la Convención de Denver, se denomina cariotipo. Un cromosoma metafásico esta formado por dos filamentos paralelos los llamados cromátidas, los cuales se mantienen unidas por una contricción ó centrómero que divide al cromosoma en dos partes ó brazos. El brazo más corto se designa por “p” y el más largo por “q”. De acuerdo con la posición del centrómero podemos describir: Cromosomas metacéntricos: centrómero en el medio y los brazos tienen igual longitud. Ej. 1-3 -19-20. Cromosomas Submetacéntricos: un tanto fuera del centro. Ej. : Grupo C y otros. Cromosomas Acrocéntricos, (grandes y pequeños) centrómero cerca de un extremo resultando un brazo muy corto. Ej. : 13-15-21-22. - - El complemento cromosómico esta indicado por el número total de cromosomas de una metafase separados por una coma seguidos por los cromosomas sexuales y las anomalías cromosómicas si las hay. Ej. : 46,XX - 47,XY, + G. 129 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL III. Aberraciones cromosómicas: A. Número. Alteraciones cromosomas humanos. numéricas de los Las células somáticas son diploides (2n = 46) porque contienen pares de cromosomas homólogos. Las células germinales masculina y femenina son haploide (n = 23) pues contienen solamente un miembro de cada par de cromosomas homólogos, es decir, tienen la mitad del número de cromosomas de una célula somática diploide. 1. Si el número cromosómico no es un múltiplo exacto del número (n) haploide (en el hombre 23n) se dice que hay una aneuploidía. 2. Euploide se refiere al múltiplo exacto del número haploide (n). 3. Múltiplo mayor que el número diploide (2n) se refiere a una poliploidía. 4. Si hay un cromosoma m s, en la célula, del número diploide se dice que es una trisomía para el grupo en el cual el cromosoma se encuentra en exceso (2n + 1). Ej. : 47,XY, + 18, Grupo E. 5. Si hay un cromosoma menos que el número diploide, se dice que es monosómico, (2n - 1) para ese grupo. Ej. : 45,XY, - G. 6. La principal causa de aneuploidía es la nodisyunción, que consiste en una falla en la separación, de dos cromosomas homólogos durante la anafase por lo que ambos cromosomas del par van al mismo polo de la célula. 7. Retraso en la anafase es otro posible mecanismo y restitución de la membrana nuclear antes que todos los cromosomas hayan migrado. 8. Mosaico o mixoploide, se origina después de la fertilización, es decir, después que se ha formado el cigoto; se produce dos o m s poblaciones de células con distintos complementos cromosómicos, separados por una raya inclinada. Ej. : 46,XX/47,XX + D. B. Alteraciones Estructurales: 1. Delección: pérdida de la porción intersticial de un cromosoma. terminal o 2. Inversión: ruptura de cromosomas seguido por reconstitución, pero con una parte del cromosoma invertido (colocación de los genes en un orden diferente al original). Paracéntrica-Pericéntrica. 3. Traslocación: Transferencia de un segmento cromosómico a otro cromosoma (previa ruptura en ambos cromosomas homólogos o en otro cromosoma). 130 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 4. Duplicación: La misma secuencia de genes puede aparecer dos veces en un mismo cromosoma. 5. Isocromosoma: Resulta cuando se divide el centrómero perpendicular al eje del cromosoma, originando un cromosoma metacéntrico. 6. Cromosoma en anillo: Es un tipo de Deleción en que los dos extremos de un cromosoma se rompen y se pierden, y los fragmentos restantes se unen uno con el otro. C. Anormalidades autosómicas. 1. Síndrome de Down, presencia de un cromosoma G en exceso (N.21) trisomía 21. Ejemplo: 47,XX+G. Otros son resultado de una translación. 2. Trisomía 18. 47,XY, +18. 3. Trisomía 13-15. Ejemplo: Trisomía 14. 4. Cri-du-chat, (maullido del gato). Delección de los brazos cortos de un cromosoma No.5. Ejemplo: 46,XX,5p-. 5. Cromosoma Filadelfia. Delección de los brazos largo de un cromosoma N0. 22. Se relaciona con la leucemia mieloide crónica. 46,XX,22q-. D. Anomalías de los cromosomas sexuales. a. Conceptos básicos: 1. Corpúsculo de Barr (cromatina sexual) visto en las mujeres y raramente en los hombres. 2. Hipótesis de Lyon. La presencia del cuerpo de Barr es atribuida a la parcial inactividad de un cromosoma X. b. Principales anomalías: 1. Síndrome de Turner (disgenesia gonadal). Cromatina negativa, 45 cromatina negativa, 45 cromosomas. Complemento cromosómico 45,X. 2. Triple X (XXX metahembra) muestra 2 cuerpos de Barr. 47,XXX. 3. Síndrome de Klinefelter. Cromatina positiva.47, XXY. 4. Síndrome XYY. Cromatina negativa. 47 XYY. IV. Mapa cromosómico humano. En el hombre pueden haber cerca de 50.000 genes estructurales. En la actualidad se está desarrollando un esfuerzo internacional para tratar de lograr la identificación de estos genes y su ubicación en el mapa genético o cromosómico humano, lo cual representará un avance fundamental en la lucha contra las enfermedades hereditarias y ampliará la visión del hombre acerca de su propio origen y funcionamiento. 131 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Para el desarrollo del mapa cromosómico humano se utilizan técnicas de ingeniería genética como: Análisis de ligamiento. Hibridación celular somática. Hibridación “in situ”. En cuanto a la observación macroscópica de las regiones de los cromosomas mediante las técnicas de las bandas, usadas para la identificación individual de cromosomas homólogos por las características de las bandas que los forman se usan técnicas como: Bandas G. Tripsina y coloración con Giemsa. Bandas R. Desnaturalización por el color. Coloración con Giemsa. Bandas Q con Fluorescencia. Mostaza de Quinacrina. Bandas T. Identifican telómeros. Bandas C. Identifican centrómeros. También se han desarrollado técnicas que combinan análisis de cromosomas prometafásicos con microscopía electrónica para ampliar el mapeo cromosómico logrado con uso de técnicas asociadas a la microscopía óptica. V. Diagnóstico prenatal y citogenética humana. La citogenética humana es una importante herramienta diagnóstica para confirmar la presencia de alteraciones cromosómicas prenatalmente. Debe utilizarse como análisis de rutina en toda paciente embarazada mayor de 35 años de edad o que tenga antecedentes familiares de enfermedades relacionadas con este tipo de anomalías. También el diagnóstico prenatal permite el despistaje de errores innatos de metabolismo o de enfermedades relacionados con transmisión mendeliana de caracteres hereditarios. Debe efectuarse el diagnóstico prenatal lo más temprano posible, preferentemente a las 12 semanas del desarrollo, aunque últimamente mediante el uso de muestras trofoblásticas, ha podido reducirse en ciertos laboratorios a un mes el período de la toma de muestras. En todo caso, estas son herramientas utilizables en el Consejo Genético, pero que deben ser manejadas tomando al máximo en cuenta los aspectos éticos de la medicina y su relación con la vida humana. 132 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL APÉNDICE El cariotipo humano Existen 44 autosomas y 2 cromosomas sexuales (ver La secuenciación del Cromosoma Y) en el genoma humano lo que hace un total de 46 cromosomas. Los cariotipos son fotografías o representaciones gráficas de los cromosomas de una célula somática de un organismo. A grandes rasgos los pasos de la técnica para obtenerlos son los siguientes: toma de sangre periférica y separación de los glóbulos blancos incubación en presencia de productos que inducen a la mitosis (mitogénicos) tales como la fitohemoaglutinina detención de la mitosis en la metafase (utilizando colchicina, que interfiere con los microtúbulos del huso) un paso por un medio hipotónico que hace que las células se hinchen depositar una gota de la preparación entre porta y cubre (sobre el cual se hace presión) fijar, colorear y fotografiar los núcleos estallados finalmente la foto se amplifica y los cromosomas se recortan y se ordenan Enlace para ampliar la figura. Obtenida de: The Primate Cytogenetics Network at http://www.selu.com/~bio/cyto/karyotypes/Hominidae/ Hominidae.html Anormalidades cromosómicas humanas Una anormalidad común es la causada por la no disyunción ( la falta de segregación) de un cromosoma durante la anafase II de la meiosis. Un gameto al cual le falta un cromosoma no puede producir un embrión viable pero ocasionalmente un gameto con n+1 cromosomas puede producir un embrión viable. En humanos la no disyunción esta generalmente asociada al cromosoma 21, que produce una enfermedad genética conocida como síndrome de Down (o trisomía 21). Algunos casos son el resultado de una translocacíon en el cromosoma de uno de los padres. La incidencia del Síndrome de Down se incrementa con la edad de la madre, sin embargo un 25% de los casos son el resultado de un cromosoma extra de origen paterno. Entre los recientes avances en los estudios cromosómicos se encuentra la secuenciación del cromosoma humano 21 (NATURE | VOL 405 |18 MAY 2000 | www.nature.com). El cromosoma 21 es el más pequeño de los autosomas. Una copia extra de este es la causa genética más frecuente de retardo mental (el Síndrome de Down con una incidencia de 1 cada 700 nacimientos). En el trabajo los autores 133 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL describen la secuenciación y catalogación del brazo largo del cromosoma 21. Secuenciaron 33.546.361 pares de bases (bp) del ADN con gran precisión (99.7% de cobertura restando unas 100 Kb). También secuenciaron 281.116 bp del brazo corto: entre las identificaciones realizadas se incluyen duplicaciones probablemente relacionadas con anormalidades cromosómicas y estructuras repetitivas en las regiones teloméricas. Encontraron por otra parte que el numero total de genes humanos parece estar sobreestimado. El cromosoma 21 representa el 1% del Genoma Humano o sea que si el total fuera 100.000 era de esperarse que contuviera alrededor de 1.000 genes. Aunque muchos auguraban una pobreza de genes no se esperaba tanta pobreza como la encontrada. El análisis del cromosoma 21 revela 127 genes conocidos, 98 predecidos y 59 pseudogenes. Los autores señalaron que si se considera que el cromosoma 22 tiene alrededor de quinientos genes, entre el 21 y el 22 suman alrededor de 750 y, como ambos constituyen el 2% del genoma humano, la extrapolación lleva a un Genoma Humano de aproximadamente 40.000 genes Y NO DE 100.000. Los detalles de los protocolos usados por los cinco centros intervinientes que incluyen los métodos de construcción de los mapas se encuentran en la WWW (mucho del software utilizado es de dominio publico o desarrollados por el consorcio de instituciones intervinientes para permitir un análisis eficiente). La información se encuentra en las siguientes paginas http://www.dmb.med.keio.ac.jp/ http://hgp.gsc.riken.go.jp/ http://genome.imb-jena.de/ http://genome.gbf.de/ http://chr21.rz-berlin.mpg.de/ Anormalidades en los cromosomas sexuales pueden ser causadas por la no disyunción de uno o más cromosomas sexuales. Cualquier combinación (tipo XXXXY) produce machos con deficiencias. Hombres con mas de un cromosoma X son generalmente deficientes mentales y estériles. Se conocen mujeres XXX y XO, siendo en su mayor parte estériles. Las deleciones en cromosomas se asocian también a otros síndromes como el tumor de Wilm. 134 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificado de: http://www.whfreeman.com/life/update/. La detección prenatal de las anormalidades cromosómicas se realizan por un procedimiento llamado amniocentésis. Desordenes alélicos en humanos (recesivos) El primer carácter Mendeliano en humanos, la braquidactilia se describió en 1905. Actualmente se conocen mas de 3.500. El albinismo es un caso de herencia Mendeliana . Los individuos homocigotos recesivos (aa) no fabrican melanina, y por lo tanto tiene su cara, cabello, y ojos que son blancos o amarillos. Los padres heterocigotos con pigmentación normal (Aa), producen dos tipos de gametos: A o a. De la cruza de dos heterocigotos 1 de 4 hijos puede resultar albino. La fenilcetonuria (PKU) es un desorden hereditario recesivo en los que el individuo sufre por su incapacidad para transformar el aminoácido fenilalanina en tirosina. Los individuos homocigotas recesivos para este tienen un exceso de fenilalanina y productos de su metabolismo en sangre y en la orina. Estos metabolitos pueden ser dañinos para el sistema nervioso que se está desarrollando y producen retardo mental. Uno de cada 15.000 recién nacidos sufre este problema. La detección de esta enfermedad en el recién nacido es hoy parte de la rutina bioquímica. Si usted examina con detalle un producto que contenga Nutra-Sweet (un edulcorante artificial que, bioquímicamente, es un péptido) verá que existe un aviso para aquellos que sufren de PKU dado que la fenilalanina es unos de los aminoácidos que forma parte de Nutra-Sweet. Los enfermos de PKU se someten a dietas restringidas en fenilalanina, suficiente para las necesidades metabólicas pero no para producir intermediarios dañinos. La enfermedad de Tay-Sachs es autosómica y recesiva, su evolución lleva a la degeneración del sistema nervioso. Los síntomas se manifiestan luego del nacimiento. Los niños homocigotas para el alelo recesivo raramente superan la edad de cinco años. Los enfermos no tienen capacidad para fabricar una enzima (la N-acetil-hexosaminidasa), que elimina un lípido (conocido como gangliósido GM2). Este lípido se acumula en los lisosomas de las células cerebrales y, eventualmente las mata. Si bien es rara en la población general (1 de 300.000 nacimientos), fue (hasta hace poco) 135 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL alta (1 en 3600 nacimientos) entre los descendientes de judíos de Europa central. Se piensa que uno de cada 28 entre los judíos americanos es un portador dado que el 90% migró de esa área. La mayor parte de los bebés que nacen actualmente con Tay-Sachs se originan de padres no judíos que no entran en los programas de control genético por no estar prevenidos debido a su baja incidencia en poblaciones no judías. La hemocromatosis hereditaria es autosómica y recesiva, se caracteriza por un exceso de depósitos de hierro principalmente en el hígado y páncreas (hasta 100 veces la concentración normal) que conducen a cirrosis, diabetes, artritis..., responde a una terapia clásica: la sangría, por esta razón la mayoría de las mujeres están a salvo hasta la menopausia dado que la menstruación elimina el exceso de hierro. Se suele dar entre los Amish. La anemia drepanocítica, autosómica y recesiva, es un ejemplo al que se recurre varias veces en este curso. El 9% de los negros norteamericanos son heterocigotos para esta mutación, y un 0,2% homocigotos para ella. El alelo recesivo causa la sustitución de un solo aminoácido en la cadena beta de la hemoglobina. Debido a la mutación, cuando la concentración de oxígeno es baja la hemoglobina se vuelve insoluble por lo cual los glóbulos rojos se deforman (falciformes o en forma de hoz) tornándose muy frágiles (también ocurre el parásito que produce la malaria, no puede desarrollarse en ellos. Aparentemente esta mutación se originó en África, y resulta un interesante ejemplo de como la selección natural puede mantener caracteres a primera vista desfavorables. Los heterocigotos fabrican suficiente cadenas beta normales de hemoglobina como para no sufrir los síntomas, mientras la concentración de oxígeno se mantenga alta como ocurre a nivel del mar. La drepanocitosis ofrece un buen ejemplo de las dificultades del empleo en ciertos casos de los términos mendelianos de dominante y recesivo, pues en este caso si hablamos del fenotipo de la drepanocitosis como una enfermedad, estamos ante una enfermedad autosómica recesiva ya que es necesario que el individuo sea homocigoto para tener la enfermedad (el heterocigoto es asintomático). Sin embargo si se examina desde el punto de vista de la hemoglobina que posee (analizada cromatográficamente) la clasificación correcta sería decir que la herencia de la hemoglobina S es codominante autosómica (como los grupos sanguíneos) ya que ambas hemoglobinas se detectan en los heterocigotos. La fibrosis quística o mucovicidosis del páncreas es la enfermedad hereditaria autosómica y recesiva mas frecuente en las poblaciones de raza blanca. Se caracteriza por la producción de un mucus espeso, insuficiencia pancreática exógena y electrolitos altos en el sudor. En ausencia de tratamiento es mortal y con tratamiento rara vez superan la adolescencia. La causa es un defecto en un único gen que se encuentra en el brazo largo del cromosoma 7. La proteína alterada es una proteína de transporte de membrana que forma un canal iónico para el Cl. La causa mas frecuente es una deleción de tres bases: , que provocan la falta de fenilalanina en la posición 508 de la proteína de transporte, 136 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL lo cual le impide fijar ATP. Una vez más necesitamos recurrir a hipótesis evolutivas para explicar la alta incidencia de un alelo tan terrible en la naturaleza, pareciera ser en este caso, que los heterocigotas son resistentes a la tifoidea, enfermedad que en otros tiempos tenía una alta tasa de mortalidad, lo cual explicaría esta "anómala selección". Desórdenes alélicos en humanos (dominantes) Los casos son raros, a pesar de que por definición se expresan siempre, la razón está en la dificultad para reproducirse de los gravemente afectados. El enanismo acondroplástico es uno de los trastornos autosómicos dominante más comunes. La enfermedad de Huntington es autosómica y dominante, su resultado es la destrucción progresiva de la células del cerebro. Si uno de los padres es heterocigoto (lo cual por supuesto implica que es enfermo) el 50% de los hijos tendrá el carácter y la enfermedad. Si es homocigota el 100%. La enfermedad no se manifiesta hasta la edad de 30 años, aunque algunos fenómenos relacionados con la enfermedad pueden presentarse a los 20 años. La enfermedad, perteneciente el grupo de las enfermedades neurodegenerativas producidas por expansión de trinucleótidos Polidactilia es la presencia de seis dedos en manos o pies. Actualmente a menudo el dedo extra se extirpa quirúrgicamente al nacer y el individuo no conoce que es portador del carácter. Una de la mujeres de Enrique VIII tenía un dedo extra . En ciertas familias del sur de USA es mas común. El dígito extra raramente es funcional y sin ninguna duda causa problemas en el momento de comprar guantes....... Caracteres ligados al sexo El daltonismo o ceguera a los colores aflige al 8% de los hombres y al 0,04 % de las mujeres. La percepción del color depende de tres genes, cada uno de los cuales produce compuestos sensibles a diferentes partes del espectro visible. Los genes para la detección del rojo y el verde se encuentran en el cromosoma X. La detección del azul es autosómica. Por hemofilia se conoce a un grupo de enfermedades en las cuales la sangre no coagula normalmente. Diferentes factores sanguíneos intervienen en la coagulación. La hemofilia tipo A (la mas común) es aquella en la que falta el factor VIII. Hasta recientemente el factor VIII se obtenía de donantes sanguíneos con el consiguiente riesgo para la salud (SIDA, hepatitis...), actualmente se prepara por biotecnología a partir de bacterias que lo sintetizan merced a las técnicas de ADN recombinante. La Reina Victoria de Inglaterra era portadora de la enfermedad, el alelo fue pasado a dos de sus hijas y un hijo. Dado que las familias reales de Europa generalmente se casaban entre sí, el alelo se desparramó entre la realeza y pudo haber contribuido a la caída de los zares rusos y a la llegada del comunismo al poder (el zarevich Alexei hijo del zar Nicolás sufría de hemofilia A heredada de su madre, que portaba el gen secreto de la reina 137 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Victoria, la influencia de Gregor Efimovic Novy, Rasputín "el monje negro" en este reinado, era debida a que los zares pensaban que tenía poderes curativos ) La distrofia muscular es un término que se aplica a una gran variedad de enfermedades del músculo. La mas común es Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), afecta los músculos cardíaco y esqueléticos, como así también a algunas funciones mentales. DMD es un factor recesivo ligado al X que tiene una frecuencia de 1 en 3500 nacimientos. Los que la sufren mueren generalmente antes de los 20 año. En 1987, Louis Kunkel informó el aislamiento de una proteína, la distrofina, presente en individuos normales (cerca del 0,002 % de la proteína muscular) pero ausente en dos individuos con DMD. La falta de distrofina se acompaña con un proceso a nivel muscular conocido como fibrosis, que restringe el suministro de sangre al músculo que por lo tanto muere. La tecnología genética, se utilizó para secuenciar y clonar el gen de la distrofia, que es el mas grande que se conoce en humanos (alrededor de 2 a 3 millones de pares de base), con 60 exones e intrones muy grandes. Una enfermedad genética de gran heterogeneidad: Con el nombre de retinosis pigmentaria se agrupa a una gran cantidad de trastornos degenerativos de la retina causada por problemas en los fotorreceptores, afecta a todos los grupos raciales en alrededor de 1 en 7000 personas, la "ceguera nocturna" y el "efecto túnel" son algunos de sus síntomas. Se debe a la mutación de alguno de los numerosos genes que codifican las proteínas de la fototransducción y dependiendo de cual puede ser: autosómica dominante, recesiva o ligada al sexo. Diagnóstico de las enfermedades genéticas humanas En la anemia drepanocítica se usaron para su estudio enzimas de restricción, como la Hpa I. El ADN normal y 138 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL patológico se sometió a la enzima. Los fragmentos resultantes se sometieron a una sonda radioactiva para el gen de la beta hemoglobina. La sonda hibridiza en la hemoglobina normal con dos fragmentos de 7.000 a 7.600 nucleótidos de longitud. En la anemia drepanocítica la hibridación ocurre con una sola secuencia de 13.000. Un resultado similar se obtiene de los estudios de células obtenidas por amniocentésis, lo cual provee una herramienta para la detección prenatal de la anemia drepanocítica. Los marcadores en los que ocurre la hibridación se conocen como RFLPs . El fragmento grande en la anemia drepanocítica se interpreta como evidencia de una mutación en la secuencia de reconocimiento. Dos secuencias nucleotídicas en la misma molécula de ADN tienden a estar juntas (ligamiento). En el ADN de la anemia drepanocítica la cadena beta de la hemoglobina quedo ligado con otro gen que de alguna manera altera el reconocimiento de la secuencia en la cual actúa la Hpa. Los heterocigotos tienen fragmentos largos y cortos pero en los homocigotos dominantes y recesivos se encuentra un solo tipo (corto o largo respectivamente) o sea: Homocigotos normales: fragmentos cortos Homocigotos para la anemia drepanocítica: fragmentos largos Heterocigotos: fragmentos largos y cortos La enfermedad de Huntington fue estudiada por James F. Gusella y sus colaboradores, que usó RFLPs (se pronuncia rif-lips) para identificar un marcador. Realizando pruebas en una gran "librería" de fragmentos de ADN humano, encontraron la aguja en el pajar. La enzima usada fue la Hind III. Se identificaron cuatro fragmentos (A,B,C y D) en una familia norteamericana cuyos miembros sufren la enfermedad. La presencia de un fragmento A se identificó en individuos que sufren o sufrirán la enfermedad. El estudio de la genealogía de una familia venezolana de 3.000 miembros que desciende de un marinero alemán que tenía la enfermedad de Huntington llevó a encontrar una estrecha correlación entre el Fragmento C y la enfermedad. Muchos individuos no desean saber si ellos desarrollaran la enfermedad. La fibrosis quística también se estudió por la tecnología RFLPs. Esta es la enfermedad genética más común entre los caucásicos. Francis S. Collin ( director del proyecto Genoma Humano desde 1993, entre sus logros se debe considerar su participación en la identificación de los genes implicados en enfermedades raras como la ataxia-telangestacia y la neoplasia endocrina múltiple tipo I ), descubrió, en 1989 junto con sus colaboradores, el gen humano que al mutar provoca la fibrosis quística. Sondas radioactivas Los hemofílicos sufren de la falta de Factor VIII, hecho que puede detectarse en fetos de 20 semanas. Un test mas preciso, que puede realizarse mas temprano, se relaciona con el uso de una sonda radioactiva (un fragmento de ARN de 36 nucleótidos) que hibridiza fragmentos de restricción. El gen de la hemofilia tiene 186.000 pares de bases, tiene 26 exones separados por 25 intrones. Las mutaciones en el gen 139 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pueden detectarse por RFLPs. Esta tecnología se ha usado también para detectar la diferencia de un solo par de base entre la cadena beta de la hemoglobina normal y la mutada. Se ha desarrollado una sonda de ADN que hibridiza con el gen de la distrofina. El test previo para la enfermedad de Duchenne, era para determinar el sexo (con la opción de abortar si era macho). La nueva técnica permite diferenciar entre machos sanos y enfermos, de esta manera los padres tienen mas información para optar (si desean hacerlo). La hibridización solo ocurre si el gen normal de la distrofina esta presente, no hay hibridación en los enfermos de DMD. Misceláneas El genoma humano contiene secuencias de nucleótidos cortas e idénticas, alineadas y repetidas miles de veces. Estas regiones difieren distintivamente de individuo a individuo. Las mismas pueden escindirse del ADN original utilizando enzimas de restricción, separarse por electroforésis e identificarse por sondas radioactivas. El método (ideado por A. Jeffreysen de la Univ. de Leicester, Inglaterra) se conoce como "ADN fingerprint" ( "huellas digitales de ADN") dado que al igual que las huellas digitales son únicas salvo el caso de gemelos. El método es útil para establecer filiaciones e identificar sospechosos de crímenes. Puede identificar el ADN en manchas de un vestido y conseguir que un presidente de los EE.UU "reconozca que......, se arrepienta de........y.....bla...bla...bla.." y, ufa!!!, ser responsable de la baja del Down-Jones y el Merval (la bolsa), todo por culpa del ADN fingerprint ( MALDITO ADN FINGERPRINT, que linda frase para un afiche.....). Combinado con el método de amplificación génica conocido como PCR (reacción en cadena de la polimerasa; Mullis, K. B.; Nobel de Química 1993) que en pocas horas puede obtener millones de copias de muy pocas moléculas de ADN, ha hecho posible, entre otras cosas, obtener la "huella digital" de muy pequeñas cantidades de sangre o semen, acelerar el diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas e identificar infecciones virales y bacterianas. 140 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El método de la PCR implica que en un tubo de ensayo se proceda a la separación de las cadenas de la doble hélice por calentamiento, la adición de un cebador corto a una secuencia elegida de ADN, la síntesis de la cadena complementaria por la acción de una ADN polimerasa que trabaja a altas temperaturas (extraída de una bacteria "extremófila"), este ciclo se repite unas 20 veces por lo cual el ADN presente se incrementa cerca de un millón de veces. Trastornos genéticos "raros" Existen cerca de 5000 trastornos de origen genético clasificadas como "enfermedades raras", por ejemplo el síndrome de Ehlers-Danlos (alteraciones del tejido conjuntivo de las articulaciones), el síndrome de Marfan (tendencia a aneurismas), el síndrome de Tourette (parpadeo, tos seca), porfiria intermitente aguda y tantas otras. La Organización Nacional para el Control de Enfermedades Raras de USA, tiene una base de datos de las mismas, de los especialistas y tratamientos.(National Organization for Rare Disorder, Dept. RD, P.O. Box 8923, New Fairfield, Conn. 06812) . Proyectos Genoma de diversos organismos http://www.cecalc.ula.ve/documentacion/tutoriales/BIOTU TOR/ Apendices/ap_prgen.html Asociación de Genética humana; http://www.aghu.com.ar/ 141 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Notas sobre la ética de la clonación http://www.uchile.cl/bioetica/clona.htm humana; Prácticas de Genética; http://www.ugr.es/~dpto_gen/2C/practicas.htm MONOGRAFIAS Reproducción y Genética; http://www.lucas.simplenet.com/trabajos/reproduccion/re produccion.html The NCBI Taxonomy Homepage http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/tax.html/ FASTA : Sequence database search (version 3) (W. Pearson) http://bioweb.pasteur.fr/seqanal/interfaces/fasta.htm THE BIOLIST- Molecular Biology Places of Interest Chromosome Abnormality Databases; http://www.hgmp.mrc.ac.uk/local-data/Cad_Start.html Human Karyotypes Exhibiting Various Abnormalities (from Bioweb) Drawings of a number of human karyotypes; http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/karyotyp.htm Human Cytogenetics The human karyotype and ideograms of each chromosome. The chromosome ideograms are NOT connected to the web as they are at other sites; http://www.selu.com/~bio/cyto/human/ X-Chromosome Mapping Project (Max Planck Institut); http://www.mpimg-berlin-dahlem.mpg.de/~xteam/ Unigene A searchable database of human genetic transcripts;http://www.ncbi.nlm.nih.gov/UniGene/index.ht ml Genetics Education Center http://www.kumc.edu/gec/ (University of Kansas); ECCLES INSTITUTE OF HUMAN GENETICS A collection of local and other links involving human genetics; http://www.genetics.utah.edu/ An Introduction to Skin http://www.maui.net/~southsky/introto.html Cancer; Breast Cancer Case Study (the Virtual Health Care Team); http://www.miaims.missouri.edu/shrp/docs/vhc.html Sickle Cell Anemia Information Center;http://www.emory.edu/PEDS/SICKLE/ Tay Sachs Disease March of Dimes Public Information Fact Shee; http://www.noah.cuny.edu/pregnancy/march_of_dimes/bir th_defects/taysachs.html Turner's Syndrome; http://www.turner-syndrome-us.org/ 142 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Acondroplasia ( del griego a = privativo; chrondos= cartílago; plassein = formar): Enfermedad caracterizada por la falta del crecimiento o detención del desarrollo en longitud de los miembros. ADN complementario (ADNc): ADN sintetizado a partir de un molde de ARN; esta cadena no apareada suele utilizarse como sonda (probe) en mapeos físicos. Albinismo (del latín albus = blanco): El pigmento melanina no puede ser sintetizado por los albinos. Diferentes mutaciones pueden causar albinismo: 1) la falta de una u otra enzima lo largo de la vía sintetizadora de melanina; o 2) la incapacidad de la enzima para entrar en las células pigmentarias y transformar el aminoácido tirosina en melanina. Alelo ( del griego allelon = el uno al otro, recíprocamente): Formas alternativas de un gen, se hereda separadamente de cada padre (p.ej. en el locus para el color de ojos puede haber un alelo para ojos azules o uno para ojos negros. Uno o más de los estados alternativos de un gen. Amish (o menonitas): comunidad religiosa no muy grande, cuyos miembros se casan entre sí y, que por lo tanto tienen una creciente incidencia de enfermedades genéticas. En Argentina existen colonias menonitas en La Pampa y el Chaco. Los hombres casados se dejan la barba pero no el bigote y las mujeres lleva vestidos largos y cofias. Entre sus características apreciadas se encuentran su contracción al trabajo y otra, que si fuera hereditaria habría que pensar como trasmitirla: pagan sus cuentas al contado.... Amplificación: Un aumento del número de copias de un fragmento específico de ADN. Puede producirse in vivo o in vitro. Ver clonación, reacción en cadena de la polimerasa. Amniocentésis: procedimiento invasivo por el cual mediante una fina aguja que se inserta en el fluido amniótico (bajo monitoreo ecográfico) que rodea al feto (término aplicado al bebé antes del primer trimestre) se obtienen células que se desprendieron del mismo. Estas células pueden cultivarse y utilizarse, entre otras, para determinar el cariotipo el cual puede mostrar las anomalías del Síndrome de Down o el sexo del bebé. ARN mensajero: "Molde" para la síntesis proteica que es copiado de una de las hebras de ADN y que se traduce en los ribosomas en una secuencia proteica. Se abrevia ARNm Autorradiografía (auto- forma prefijada del griego autos = uno mismo): Impresión fotográfica que deja una sustancia radioactiva cuando actúa sobre una película fotográfica sensible. Técnica que utiliza film sensible a los Rayos X para visualizar moléculas marcadas o fragmentos de moléculas marcadas; se utiliza para analizar el largo y el número de fragmentos de ADN luego de su separación por electroforésis en gel. 143 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Autosoma (auto- forma prefijada del griego autos = uno mismo; soma = cuerpo): Cromosoma que no interviene en la determinación del sexo. El genoma humano diploide consiste en 46 cromosomas compuesto de 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales (cromosomas X eY) Bases apareadas (en inglés base pair, bp) Dos bases nitrogenadas (adenina y timina o guanina y citosina) mantenidas juntas por enlaces débiles (puente hidrógeno). Las dos hebras del ADN se mantienen juntas formando una doble hélice por los enlaces de sus bases apareadas. Biotecnología: Aplicación práctica de los avances de las técnicas utilizadas en la investigación básica de la bioquímica del ADN, hoy utilizados en el desarrollo de productos por la industria del ADN recombinante, fusión celular, manipulación genética de vegetales y otras. Braquidactilia (del griego brakhys = corto; dactylos = dedos): Característica producida por un alelo de tipo dominante cuya presencia determina que la segunda y tercera falange de los dedos sean más cortas y por consiguiente los dedos son anormalmente cortos. Cariotipo (del griego karion = núcleo; typos = estampar, imprimir): Microfotografía de los cromosomas individuales ordenados en un formato normatizado que muestra el número, tamaño y forma de cada tipo de cromosoma. Se usa para correlacionar anormalidades de cromosomas (observables a este orden de resolución) con determinadas enfermedades. Cariotipo de flujo: uso de la citometría de flujo para analizar y/o separar cromosomas en base a su contenido en ADN. Citometría de flujo: Análisis de material biológico por medio de la detección de las propiedades de absorción de luz o de fluorescencia de las células o fracciones subcelulares (p. ej. cromosomas) al pasar por una estrecha abertura frente a una rayo láser. Se produce así un perfil de absorbancia o fluorescencia de la muestra. Aparatos de fraccionamiento automático de muestras, distribuyen las sucesivas gotas de la muestra analizada de acuerdo a la fluorescencia emitida por cada gota. Cebador (en inglés primer): Cadena polinucleotídica corta a la cual se agregan nuevos desoxirribonucleótidos por acción de la ADN polimerasa. Centimorgan (cM, en honor de Morgan por sus trabajos sobre genética): Unidad de medida de la frecuencia de recombinación. Un centimorgan es igual al 1% de probabilidad que un marcador ubicado en un locus se separe de otro marcador que se encuentra en un segundo locus por crossing-over en una generación. En seres humanos un centimorgan equivale en promedio a un millón de pares de bases. 144 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Centrómero (del griego kentron = centro; meros = parte): región cromosómica (recubierta por el cinetocoro) donde se conectan las fibras del huso durante la división celular. CEO (del inglés Chief Executive Officer): El "jefe" ejecutivo de un proyecto Clon (del griego klon = retoño): Grupo de células o individuos originados de un solo progenitor, por reproducción asexual o por manipulación biotecnológica. Uno de los miembros de dicho origen. Clonación: En la tecnología de ADN recombinante, los procedimientos para la manipulación del ADN que permiten la producción de múltiples copias de un gen o segmento de ADN se conocen como "clonación del ADN". El proceso de producción asexual de un grupo de células u organismos (clones), genéticamente idénticos. Código genético: Las secuencias de nucleótidos (tripletes) que representan a los aminoácidos a introducir en una molécula durante la síntesis proteica. La secuencia de nucleótidos del ADN puede utilizarse para predecir la secuencia del mARN y por ende la secuencia de aminoácidos. Codominante: caso en que, en los heterocigotos, se expresan ambos genotipos presentes Colchicina: Alcaloide extraído de la semilla del cólchico (Colchicum autumnale). Interfiere con las microfibrillas del huso mitótico. Corea: movimientos involuntarios incoordinados Cósmido: Vector de clonación construido artificialmente que está flanqueado por las regiones cohesivas (regiones COS) del bacteriófago lambda. Los cósmidos pueden empaquetarse en el fago lambda e infectar Escherichia coli, esto permite clonar fragmentos mas grandes de ADN (hasta 45 kb) que los que se consiguen introducir con plásmidos. Cromosomas(del griego chroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas). Crossing-over (del inglés entrecruzamiento): Proceso que ocurre en la meiosis e incluye la ruptura de un cromosoma materno y uno paterno(homologos), el intercambio de las correspondientes secciones de ADN y su unión al otro cromosoma. Este proceso puede resultar en un intercambio de alelos entre cromosomas. Deleción: la pérdida de un segmento cromosómico sin que se altere el número de los mismos. Desórdenes poligénicos: resultantes de la acción combinada de los alelos de más de un gen (p. ej. enfermedades cardíacas, diabetes, ciertos tipos de cáncer). Si bien estos desórdenes son heredables, dependen de la presencia simultanea de muchos alelos, por lo tanto las 145 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pautas hereditarias son mucho mas difíciles que las relacionadas a un solo gen. DOE: Department of Energy, Departamento de energía de los Estados Unidos Dominio: Porción de una proteína con una función propia. La combinación de las funciones de los dominios de una proteína determina su función global. Doble hélice: La forma que toman las dos hebras de ADN cuando se encuentran unidas. Escherichia coli: Bacteria común, habitante del intestino humano, estudiada intensivamente por los genetistas en razón de su facilidad para crecer en el laboratorio, lo pequeño de su genoma y su falta de patogenicidad (generalmente..) Electroforésis: Un método que permite separar grandes moléculas (como proteínas o fragmentos de ADN) en una mezcla de moléculas similares. Se pasa una corriente eléctrica por el medio de suspensión y cada molécula. "viaja" por el medio a velocidades diferentes que dependen de su tamaño y carga eléctrica.. La separación se basa en estas diferencias. La agarosa y los geles de acrilamida se usan comúnmente para separar ácidos nucleicos y proteínas. Endonucleasa (del griego endon = dentro; asa = sufijo que indica actividad enzimática): Enzima que corta una molécula de ADN en un sitio interno de la secuencia de nucleotídica. Endonucleasa de restricción: Enzima que reconoce específicamente determinadas secuencias y corta a la molécula de ADN en ese sitio. De las bacterias se obtuvieron más de 400 enzimas que reconocen mas de 150 diferentes secuencias de ADN (sitios de corte por enzimas de restricción). Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por una membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad Exón (del griego exo = por fuera): La porción del ADN de un gen que codifica para una proteína, los exones son característicos de los eucariotas. Exonucleasa (xel griego exo = por fuera; asa = sufijo que indica actividad enzimática): Enzima que corta secuencialmente nucleótidos de los extremos libres de un ácido nucleico Expresión génica: El proceso por el cual la información codificada en los genes se convierte en las estructuras operacionales presentes en las células. Los genes expresados incluyen a aquellos que han sido transcriptos a ARNm y luego traducidos a proteínas y aquellos que han sido 146 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL transcriptos a ARN pero no traducidos a proteínas (p.ej. ARNt y ARNr) Expresividad y penetrancia: El grado de expresión de un gen puede variar como resultado de su interacción con el ambiente o con otros genes. Esta EXPRESION VARIABLE se ve en la polidactilia (presencia de dedos supernumerarios en manos o pié), causada por una alelo dominante. Existe una gran variabilidad en la expresión entre los integrantes de la familia algunos tienen dedos supernumerarios en pies y manos y otros, solo en el pié Por otra parte se sabe que individuos que portan el gen dominante de la polidactilia tienen manos y pies normales, es decir que el genotipo muestra una penetración incompleta.. Familia de Genes: Grupo de genes muy relacionados que fabrican productos similares. Fitohemoaglutinina: producto de origen vegetal (lectina) que aglutina eritrocitos, e induce a la mitosis. Gameto (del griego gamos = "unión de los sexos", esposa): Célula reproductora haploide (n) que cuando su núcleo se fusiona con otro gameto (n) del sexo opuesto origina un cigoto (2n), que por mitosis desarrolla un individuo con células somáticas diploides (2n), en algunos hongos y protistas puede, por meiosis, producir células somáticas haploides (n). Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipeptídica de aminoácidos. Tema ampliado. Genoma: Todo el material genético de los cromosomas de un organismo en particular, su tamaño se da generalmente como el numero total de pares de bases. Genética: el estudio de la herencia de los caracteres. Haploide (del griego haploos = simple, ploion = nave): Célula que contiene solo un miembro de cada cromosoma homólogo (número haploide = n). En la fecundación, dos gametos haploides se fusionan para formar una sola célula con un número diploide (por oposición, 2n) de cromosomas. Hemofilia (del griego haima, haimatos = sangre; philos = amigo): desorden genético humano recesivo, ligado al sexo , resultante de la ausencia de determinados factores que intervienen en la coagulación de la sangre, generalmente Factor VIII. Los hemofílicos tienen dificultades en la coagulación de su sangre. Hibridación (del latín ibrida = "producto de la cruza de dos animales diferentes"): El proceso de "juntar" dos hebras complementarias de ADN o una de ADN y otra de ARN para formar una molécula bicatenaria. 147 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Hibridación "in situ" (del latín "en el lugar"): El uso de sondas de ADN o ARN para detectar la presencia de secuencias de ADN complementarias a ellas, en bacterias clonadas o células eucariotas cultivadas. Heterocigoto (del griego heteros = diferente) La presencia de alelos diferentes en el mismo locus de cromosomas homólogos. Cuando los dos alelos son diferentes, el alelo dominante es el que se expresa. Hipotónico (del hypo = debajo; tonos = tensión: De dos soluciones, la de menor concentración de solutos. Si se encuentran separadas por una membrana que no deje pasar el soluto (semipermeable) el agua se mueve desde la de menor concentración hacia la de mayor concentración. "Homebox" genes: Corta secuencia de nucleótidos virtualmente idéntica en todos los genes de los organismos que la contienen. Se la ha encontrado en numeroso organismos, desde la mosca de la fruta a los seres humanos. En la mosca de la fruta parecen determinar los grupos particulares de genes que se expresan durante el desarrollo. Homocigoto (del griego homos = mismo o similar, zygon = par): Cuando los dos alelos son iguales. Homología ( del griego homologia = acuerdo): similitudes entre las secuencias de ADN o proteínas entre individuos de la misma especie o entre especies diferentes. Human Genome Sciences: companía especializada en encontrar genes que codifican proteínas solo en base a ADNc. HGS pretende utilizar como fármacos los genes y las proteínas que éstos producen y ya ha conseguido aprobación de la FDA para ensayar cuatro fármacos de origen genético entre ellos el estimulador del linfocito B. Informática: El estudio de la aplicación de la computadora y técnicas estadísticas al manejo de la información. En el proyecto genoma la informática desarrolla métodos para la búsqueda rápida en bases de datos, analizar la información proveniente de las secuencias de ADN y para predecir la secuencia de las proteínas a partir de la secuencia de ADN. Intrón: La secuencia de bases de ADN que interrumpe la secuencia de un gen que codifica para una proteína, esta secuencia se transcribe al mARN pero en un proceso de "corte y empalme" se separa del mismo antes que el mARN sea traducido a proteína. "in vitro": del latín literalmente "en vidrio", se usa para indicar experimentos realizados fuera de un organismo vivo Kilobase (kb): Unidad de longitud del ADN equivalente a 1000 (1k) nucleótidos. Librería: una colección desordenada de clones (por ejemplo ADN clonado de un organismo particular) cuyas interrelaciones pueden establecerse por mapeo físico 148 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Ligamiento (del inglés linkage): La proximidad de dos o más (genes) marcadores en un cromosoma; cuanto mas próximos se encuentran los marcadores menor es la posibilidad que se separen durante los procesos de división celular y por lo tanto mayor la posibilidad de que se hereden juntos. Locus (pl. loci, del latín lugar): Posición de un gen en un cromosoma. Mapeo genético: Determinación de la posición relativa de los genes en la molécula de ADN (plásmido o cromosoma) y las distancias (unidades de "unión") entre ellos Mapa comosómico: Diagrama que muestra las posiciones relativas en un cromosoma de los loci de los genes, basado en la frecuencia en que heredan conjuntamente. Las distancias se miden en centimorgans (cM). Marcador (del inglés marker; pob. del italiano marcare = "señalar una cosa para que se distinga de otra"): Una posición física identificable en un cromosoma cuya herencia puede seguirse (p.ej. un gen o un sitio que corta una enzima de restricción). Los marcadores pueden ser una región del ADN que se expresa (gen) o un segmento de de ADN que no se conoce que codifica pero que se puede seguir su manera de heredarse( ver RFLP iniciales del inglés Restriction Fragment Lenght Polymorphism) Melanina (del griego melan= negro): pigmento que da color a la piel y protege a la capas subyacentes de la radiación ultravioleta Megabase (Mb): Unidad de longitud del ADN equivalente a 1.000.000 de nucleótidos aproximadamente igual a 1 cM. Meiosis (del griego meio = menor): División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos divisiones nucleares. Cada uno de los gametos resultantes recibe la mitad del número de cromosomas número (número haploide) de la célula original. Mapa Físico: mapa de la localización de marcas identificables en el ADN (p. ej. genes, sitios de corte de enzimas de restricción, bandas) que se confecciona prescindiendo de los fenómenos hereditarios. Las distancias se miden en pares de bases. En el genoma humano el mapa físico de de menor resolución lo constituye los patrones de bandeo de los 24 cromosomas diferentes (22 autosómicos, el X y el Y). El de mayor resolución lo constituirá la secuencia completa de nucleótidos de los cromosomas. Moleculas de ADN recombinante: Combinación de moléculas de ADN de diferentes orígenes que se unen por medio de la tecnología del ADN recombinante. NIH: (National Institute of Health) Instituto Nacional de la Salud de los Estados Unidos Oncogén (del griego onkos = tumor): gen asociado al desarrollo del cáncer. Muchos oncogenes están directa o 149 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL indirectamente relacionados con el control de la división celular. Polimerasa (ADN o ARN): Enzimas que catalizan la síntesis de ácidos nucléicos en base a templados preexistentes, utilizando ribonucleótidos para el ARN y desoxirribonucleótidos para el ARN. Polimorfismo: Diferencia entre las secuencia de ADN entre individuos. Promotor: Sitio del ADN donde se pegará la ARN polimerasa para iniciar la transcripción. Producto génico: El material bioquímico, ya sea ARN o proteína, resultante de la expresión de los genes. La cantidad de producto génico se utiliza para medir cuan activo es un gen, cantidades anormales pueden correlacionarse con alelos que causan enfermedades. Proyecto Genoma Humano: Nombre que abarca una serie de proyectos iniciados en 1986 por la DOE y apoyados, entre otros, por la NIH para 1) crear un registro de segmentos de ADN de localizaciones cromosómicas conocidas 2) Desarrollar métodos informáticos para analizar el mapa genético y los datos de las secuencias de ADN y 3) Desarrollar nuevas técnicas e instrumentos para analizar y detectar ADN. Tema ampliado Reacción en cadena de la polimerasa (PCR, de las iniciales en inglés Polimerase Chain Reaction): Método de amplificación de una secuencia de bases del ADN usando una polimerasa termoestable y dos cebadores ("primers") de 20 bases de largo de la secuencia a ser amplificada, uno complementario de las secuencias final de la hebra (+) y otro de la otra secuencia final de la hebra (-). En razón que las nuevas cadenas de ADN sintetizadas pueden subsecuentemente servir de moldes adicionales para la misma secuencia de cebadores, sucesivos "ciclos" de anillado de cebadores, alargamiento de la cadena y disociación del ADN bicatenario formado producen rápidamente grandes cantidades de la secuencia original (amplificación). La PCR puede utilizarse para detectar una secuencia definida en una muestra de ADN. Recesivo: Término que se aplica a un carácter (alelo) que solo se expresa cuando el segundo carácter (alelo) es igual. Recombinación: El proceso por el cual se produce en la progenie una combinación de genes diferentes a los de los padres. En los organismos superiores por el proceso de entrecruzamiento (crossing over). Replicación del ADN ( del latín replere = rellenar): El uso de un ADN existente como molde para la síntesis de nuevas hebras de ADN. Proceso que en eucariotas ocurre en el núcleo. RFLP: (del inglés restriction-fragment-length polymorphisms; polimorfismo de longitud de los fragmentos de restricción): Bajo esta sigla se reconoce las variaciones 150 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL entre individuos de la longitud de los fragmentos de ADN cortados por enzimas de restricción. Este hecho generalmente es causado por mutaciones en el sitio de corte. Secuenciar: Determinación del orden de los nucleótidos en el ADN o ARN o el orden de los aminoácidos en las proteínas. Secuencia de bases: el orden de las bases de los nucleótidos en una molécula de ADN. Secuencia complementaria: Secuencia de bases en una molécula de ADN que puede formar una doble hebra al aparear las bases de otra. Por ejemplo la secuencia complementaria de G-T-A-C es C-A-T-G. Secuencia conservada: Secuencia de bases en una molécula de ADN (o de aminoácidos en una proteína) que ha permanecido prácticamente intacta a lo largo de la evolución. Síndrome de Down: Aquellos con el síndrome de Down sufren de retardo mental moderado o severo, cuerpo bajo, macizo, cuello grueso y lengua agrandada lo que dificulta la dicción. Son propensos a infecciones y enfermedades cardíacas y (en aquellos de mayor supervivencia), a desarrollar la enfermedad de Alzheimer. El 95% de los casos de Down son el resultados de la no disyunción del cromosoma 21. Sitios de corte por enzimas de restricción: Una secuencia de bases específica en la molécula de ADN al cual corta una particular enzima de restricción. Algunos sitios se encuentran frecuentemente en el ADN (por ejemplo cada cientos de pares de bases) otro son mucho menos frecuentes por ejemplo cada 10.000 pares de bases. Sonda (del francés sonde , abreviación del anglosajón sundline, en su acepción de elemento exploratorio): Molécula de ADN o ARN monocatenario con una secuencia de bases específica, marcada radiactivamente o inmunológicamente, que se utiliza para detectar secuencias de bases complementarias por hibridación Terapia génica (del griego therapeuo = "yo cuido"): Inserción de ADN normal en una célula para corregir un defecto genético. Tecnología del ADN recombinante: Procedimientos utilizados para unir segmentos de ADN en un sistema libre de células ("cell free system" es decir fuera de un organismo o célula). Bajo condiciones adecuadas, una molécula de ADN recombinante puede introducirse dentro de una célula para ser replicado, ya sea autónomamente o integrada al cromosoma celular. Translocación: fenómeno por el cual un fragmento de un cromosoma se transfiere a un cromosoma no homólogo. Transferencia horizontal de genes: mecanismo por el cual se transmiten genes individuales, o grupos de ellos, de una especie a otra 151 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tumor de Wilm: Cáncer de riñón en niños y bebés asociado a una deleción del cromosoma 11. Asociada con esa deleción existe una efermedad denominada aniridia (ausencia del iris en el ojo). Cuando hay aniridia y deleción existe gran riesgo de desarrollo del tumor. Vector de Clonación: (del latín vehere = transportar) Molécula de ADN originada en un virus, plásmido, o en la célula de un organismo superior en el que se puede integrar otro fragmento de ADN, sin que pierda la capacidad de autoreplicación de. Los "vectores" introducen ADN extraño en una célula huésped, donde puede reproducirse en grandes cantidades. Ejemplos: plásmidos, cósmidos y los cromosomas artificiales de levadura. A menudo los vectores son moléculas de ADN recombinante que contienen secuencias de diferentes vectores. El genoma humano En febrero del 2001 Nature publicó la versión del genoma humano dada a conocer por el HGP (Proyecto genoma humano) cuyo director es Francis Collins y Science, la versión producida por el grupo de Craig Venter (® ) ambas con las correspondientes versiones digitales. La secuencia asciende a unas 2.100 millones de bp y deriva del estudio de la eucromatina. La heterocromatina (que representa aproximadamente un 5% del total) y que es difícil de secuenciar, posiblemente contenga algunos genes. En ambas publicaciones se detallan los métodos utilizados, las perspectivas y significado de la secuenciación para la ciencia y la humanidad. Recordemos que en eucariotas las regiones codificantes de un gen se encuentran fragmentadas en pequeñas piezas denominadas exones, separadas por largas secuencias de ADN no codificantes. Solo cuando el ARNm es editado, durante el proceso de transcripción, los exones se juntan. Collins señala que para identificar los genes funcionales los científicos dependen de una variedad de indicios. Algunos surgen de la comparación con las bases de datos de ADNc (complementario), que son copias exactas de los ARNm. También ayuda la comparación con el ya secuenciado genoma de la rata en razón de que los genes de la rata y de los humanos son a menudo muy parecidos. Sus secuencias se encuentran conservadas en ambos genomas, mientras que no sucede lo mismo en una gran cantidad de ADN que los rodea. Cuando estos (u otros) indicios no están disponibles los científicos dependen para la identificación exclusivamente de las predicciones realizadas en computadoras ("gene-predicting computer algorithms"). Los resultados señalan la existencia de entre 30.000 y 40.000 genes, solo aproximadamente el doble de los de Drosophila melanogaster. Esta cifra esta en el orden de lo pronosticado en base a la secuenciación del cromosoma 21 y resulta ser notablemente inferior a los 140.000 estimados en base a la complejidad funcional del ser humano. Los voceros del proyecto aluden a las diferentes formas en la que puede introducirse complejidad en un sistema por mecanismos se dan en humanos y en otros genomas de organismos superiores a saber: 152 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL o o Proteínas multifuncionales Cortes y ensambles alternativos durante el proceso de edición del ARNm (al menos un tercio de los genes humanos producen diferentes proteínas por medio de ediciones alternativas del mensaje ("alternative splicing" ) codificado en el "pre ARNm". Como los algoritmos nos son un 100% fiables (a veces "ven" genes donde no hay tales, o pasan por alto algunos de los existentes) algunos científicos dudan del contaje realizado, entre ellos, William Haseltine ( el CEO de Human Genome Sciences considera que existen mas del doble de genes de los reportados por los dos grupos Causa cierta perplejidad encajar el significado de la presencia de unos 200 genes bacterianos que "invadieron" el "futuro genoma humano" en alguna etapa evolutiva muy primitiva (millones de años atrás) producto de una transferencia horizontal de genes. El genoma contiene grandes regiones pobres en genes ("desiertos"). Mas de la mitad del genoma humano consiste en secuencias repetitivas sin función conocida ("junk DNA" o "ADN basura") destacándose que el cromosoma 19 que tiene un 57% de ADN repetitivo. La mayor parte del mismo deriva de la actividad parasitaria de transposones que se replicaron e insertaron copias de si mismos en otros sitios. Actualmente las diferentes familias de transposones parecen haber dejado de "vagar" por el genoma y solo quedan en el sus "fósiles". Unos 50 genes parecen haber sido originados en transposones lo cual sugiere un cierto rol protagónico en la evolución del genoma. Sumándose a la repetición de secuencias causada por los transposones grandes segmentos, tanto dentro como entre cromosomas del genoma, parecen haberse duplicado a lo largo de los tiempos. Los investigadores creen que esto permitió a la evolución "realizar ensayos" con los mismos sin destruir la función original y probablemente permitió la expansión de muchas familias de genes humanos. Tanto el HGP como Celera identificaron en el ADN una multitud de posiciones de bases que difieren entre individuos los llamados "snips" o SNPs (single polynucleotide polymorphism). HGP si bien el 99,9% de las secuencias son idénticas en todos los individuos el aproximadamente 0,1%, que corresponde a los SNPs, difiere de uno a otro. Se espera aprender de ellos como los genes hacen diferentes a los individuos y, en particular, la razón por la cual algunos son mas susceptibles a ciertas enfermedades. Celera utilizó par la secuenciación el ADN de cinco individuos (un latino, un asiático, dos caucásicos y un afroamericano) y las cinco secuenciaciones fueros coincidentes en un 99.9%. Una rumor se ha esparcido: uno de los caucásicos seria el propio Craig Venter. Los avances realizados en este campo fueron espectaculares y, mas allá de los informes que parecen destinados a 153 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL impactar a la opinión pública (en especial inversores actuales y futuros..), resta todavía una enorme cantidad de trabajo a realizar: completar la ya señalada secuenciación de la heterocromatina, rellenar los "huecos" ("gaps") dejados en secuencias muy difíciles, encontrar la totalidad de los genes que codifican para proteínas y aquellos que solo codifican para ARN, descubrir secuencias regulatorias, "blancos" donde las moléculas interactúan con lo genes e identificar mas funciones de los mismos, sin dejar de lado las necesarias revisiones para la corrección de los errores que pudieron escaparse en estas primeras versiones. http://fai.unne.edu.ar/bioetica/genoma-1.html MONOGRAFIAS: PROYECTO GENOMA HUMANO. 1998 No deja de ser actual... Proyecto Genoma Humano: Portal del gobierno de los EE UU con toda la información al día; http://www.ornl.gov/hgmis/project/progress.html William Haseltine "Se regenera con el uso de células, genes y proteínas" http://www.elmundo.es/salud/299/18N0022.html Cobertura del proyecto genoma humano http://dailynews.yahoo.com/h/ap/20000626/ts/human_ge nome.html Nota sobre el Genoma humano http://www.opciones.cubaweb.cu/en138/genoma.html Microchip-based capillary electrophoresis: sequencing and beyond Traducción, redacción y diagramación a cargo de : Dr. Jorge S. Raisman,
[email protected] Ing. Ana María Gonzalez,
[email protected] Genoma, http://www.dnai.org/c/index.html 154 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 5 TEJIDO EPITELIAL Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de definir al tejido epitelial, enumerar, reconocer y describir la función de sus elementos constituyentes, tanto a nivel celular y tisular. Objetivos Específicos: Emitir una definición general del tejido epitelial. Clasificar el tejido epitelial en base a sus funciones primordiales. - Clasificar los epitelios de revestimiento en base a criterios morfológicos y celulares. - Comprender las funciones de los epitelios de revestimiento. - Describir la morfología y función, de las especializaciones de las células epiteliales. - Analizar la importancia de las alteraciones en la maduración y polaridad de los epitelios de revestimiento. - Comprender los conceptos relacionados con las variaciones funcionales y patológicas de los epitelios de revestimiento: Hiperplasia, acantosis, metaplasia, atipia, papiloma, displasia, carcinoma. - Definir los epitelios glandulares. - Definir las glándulas exo y endocrinas. - Describir los diferentes tipos de glándulas exocrinas, clasificándolas de acuerdo a los siguientes criterios: número de células, tipo de conducto excretor, forma de la unidad secretora, tipo y mecanismo de secreción. - Dar ejemplos de cada uno de los tipos de glándulas exocrinas. - Describir el proceso de síntesis y secreción en células productoras de proteínas y lípidos. Establecer una asociación morfológica y funcional entre los diversos tipos de células secretoras y el producto de secreción. AUTOR M.V.M Sc. RICARDO ALZOLA PROF. ADJUNTO UNCPBA Modificado y Adaptado por: Dr. Jaime Zalchendler. Jefe de la Cátedra de Histología Esc. Medicina JM Vargas, UCV. 155 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL MEMBRANAS EPITELIALES: Las membranas epiteliales son láminas continuas de células con bordes contiguos que tienen puntos especializados y característicos de contacto íntimo, llamados uniones celulares. Tales membranas, que pueden tener un espesor de una o más células, no contienen vasos capilares. Por lo tanto, los nutrientes y el oxígeno tienen que llegarles desde los vasos capilares situados en el tejido conectivo laxo, que está inmediatamente debajo de ellas, por difusión a través de las sustancias intercelulares del tejido conectivo subyacente mediante un componente conocido como membrana basal, capa de material intercelular de composición compleja distribuida como una fina laminilla entre el epitelio y el tejido conectivo. Características generales de los epitelios: A.- Morfología Celular: La forma y el tamaño de las células epiteliales es muy variable y depende del tipo de tejido epitelial que ellas constituyen en relación con una función determinada. Todas las células epiteliales poseen núcleo, cuya forma y tamaño está en relación directa con el resto de la célula. Una célula epitelial plana presenta un núcleo ovoide con su eje mayor horizontal. Una célula cuboidea posee núcleo esférico. Una célula poliédrica alta posee un núcleo ovoide con su eje mayor vertical. Es característico de las células epiteliales su abundante citoesqueleto que interviene favoreciendo la unión intercelular. B.- Ausencia de Sustancia Intercelular: Con excepción de una capa muy delgada de glicoproteínas que generalmente reviste las células epiteliales, no existe sustancia intercelular entre ellas (intersticial); esta capa recibe el nombre de glucocálix, se admite que estas glicoproteínas participan en los procesos celulares de pinocitosis, de adhesión entre las células, en fenómenos de caracterización inmunológica y en otros procesos vitales. C.- Presencia de Membrana Basal (MB): Casi todos los epitelios presentan en su superficie de contacto con el tejido conectivo una estructura llamada membrana basal. Espesor: 50 a 80 nm. Está formada por una asociación de la proteína colágena con glucoproteínas. No es visible al Microscopio Óptico.. D.- Cohesión entre las células: La cohesión varía con el tipo epitelial pero está desarrollada en los epitelios que están sujetos a fuertes tracciones como ocurre en la piel. Ello es debido en parte a la acción adhesiva de las glucoproteínas del glucocálix. El ión Ca también es importante para el mantenimiento de la cohesión entre las células. Esta adhesión está reforzada por la existencia de formaciones especiales del tejido epitelial denominadas medios de unión, que son las siguientes: 156 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL a.- Interdigitaciones: Son expansiones de las membranas laterales que se interdigitan con las prolongaciones de células vecinas. Aumenta la superficie de contacto y permite el intercambio de sustancias. Posibilitan la cohesión entre células y la transmisión de información de una célula a otra. No todos los tipos deben estar presentes en un tejido epitelial. b.- Uniones Celulares: b1.- Uniones estrechas (Zónula Occludens o zona de oclusión): Se ubica en todos los epitelios de revestimiento en la región apical. También están presentes en células musculares y glandulares. Se caracterizan por la íntima yuxtaposición de las membranas celulares vecinas con la fusión de las capas externas de las membranas plasmáticas en una sola. b2.- Uniones intermedias (Zónula Adherens): Situadas más profundamente se caracterizan por un acercamiento de las membranas de dos células adyacentes sin aposición de las mismas. b3.- Desmosomas ( Macula Adherens): Generalmente se presentan aislados. Son formaciones complejas de forma ovalada con un diámetro mayor de 400 a 500 nm y un diámetro menor de 190 nm. Ultraestructuralmente están formados por las dos membranas celulares de las células vecinas. Entre ambas queda un espacio pequeño intercelular de 25 a 50 nm. Este espacio contiene una glicoproteína semejante al glucocálix aunque a este nivel es algo más denso sobre todo en la porción central del espacio intercelular donde forma una línea media oscura. Sobre la superficie interna de la célula se observa un engrosamiento de la capa interna de la membrana citoplasmática. A este nivel unido o algo separado de la membrana se observa una estructura densa y laminar denominada placa citoplasmática (constituida por material fibrilar y sustancia amorfa de tipo queratohialina). La Zónula de oclusión, la de adhesión y la macula forman el llamado complejo unitivo. Esta estructura es importante porque además de explicar la adhesión existente entre las células epiteliales proporciona bases morfológicas para aclarar el hecho de que ciertos epitelios impiden el libre tránsito de líquido y partículas a través de su espesor. La adhesión intercelular puede aumentar por la gran cantidad de interdigitaciones observadas en las membranas de las paredes laterales de las células epiteliales. b4.- Uniones de nexo (GAP junction o de hendidura): Son uniones que tienen forma de placa y se encuentran en otras células además de las epiteliales. Diferenciaciones de la célula epitelial: a.- Superficie Basal: La mayoría de las células epiteliales poseen una superficie basal paralela a la membrana basal, otras, las menos, tienen Invaginaciones y Hemidesmosomas. 157 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Invaginaciones: Son repliegues de la membrana más o menos profundos que compartimentalizan el citoplasma basal. Hemidesmosomas: Son desmosomas monocelulares que posibilitan la unión del epitelio a la lámina basal y el corion. b.- Superficie Apical: Las especializaciones apicales son modificaciones comprenden a la membrana citoplasmática y a la porción apical del citoplasma. que Microvellosidades: Estereocilios: Son expansiones citoplasmáticas cilíndricas limitadas por la unidad de membrana cuya principal función es aumentar la superficie de absorción. Son microvellosidades largas que se agrupan en forma de manojos piriformes. Son inmóviles, estarían relacionados con la absorción y trasporte de líquidos. Se ubican en el epitelio del epidídimo o plexos coroideos. Cilios: Formaciones celulares alargadas dotadas de movimiento pendular u ondulante. Son más largas que las microvellosidades. Su estructura es semejante a la de un cilio aunque de longitud mayor. Clasificación de los epitelios: Los criterios que permiten clasificar los epitelios por su morfología son: - número de capas celulares - presencia de diferenciaciones citoplasmáticas - presencia de células especializadas Teniendo en cuenta estos criterios tenemos los siguientes tipos de epitelio: - Epitelios simples formados por una sola capa de células - Epitelios estratificados: formados por más de una capa de células. - Epitelios en disposición especial Clasificación: Epitelios simples: - Plano - Cúbico - Cilíndrico : - no modificado - secretor o mucoso - Compuesto por células secretorias y de absorción. - ciliado Epitelios Estratificados: - Plano: - queratinizado - no queratinizado - paraqueratinizado - Cúbico - Cilíndrico Epitelios en disposición Especial: - Simples: cilíndrico pseudoestratificado ciliado - Estratificados: Polimorfo o de Transición. Epitelios Simples: Flagelos: 158 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL A.- Epitelio simple Plano: Están formados por células extremadamente delgadas, a tal punto que su citoplasma es escasamente visible al Microscopio Óptico. Las células fuertemente unidas tienen forma poligonal de contornos festoneados y son aplanadas a excepción del abultamiento producido por el núcleo. El núcleo ocupa una posición central. Se denomina epitelio plano "verdadero": a aquel que se origina directamente de un epitelio embrionario, pueden ser de origen ectodérmico, mesodérmico y endodérmico. Pertenecen a este tipo de epitelio por Ej. : el de los alvéolos del pulmón o el de la hoja parietal de la cápsula de Bowman. Se denomina epitelio plano "falso": Al que proviene indirectamente de un epitelio mesodérmico únicamente. Al principio el mesodermo es epitelial luego en gran parte se transforma en mesénquima, de este mesénquima hay células que vuelven a transformarse en epiteliales. Pertenecen a este tipo de epitelios los mesotelios de las serosas (pleurapericardio-peritoneo-epiplón mayor y menor) también los que revisten el sistema circulatorio y linfático (endotelios). Los epitelios planos en general están adaptados para el trasporte de sustancias a través de su pared. B.- Epitelio Simple Cúbico: Este epitelio está formado por células isodiamétricas. Adopta una disposición laminar más comúnmente aunque también adopta disposición cordonal y trabecular. El núcleo es esférico y central. En disposición laminar adopta las funciones de recubrir (epitelio germinal del ovario, bronquíolos respiratorios) y filtrar (plexos coroideos, nefronas). Con disposición cordonal tiene la función de secretar (conductos principales de las glándulas salivales, hipófisis, paratiroides, adrenales). C.- Epitelio Simple Cilíndrico: Hay varios subtipos de epitelio cilíndrico simple. La estructura es semejante, son células más largas que anchas y están unidas lado a lado por medio de uniones celulares de tipo ocluyente y adherente. Subtipos: 1.- Epitelio Cilíndrico simple no modificado: Se ubica en aquellos lugares donde la función principal es proporcionar protección a ciertas superficies húmedas y no intervenir en actividades secretorias o de absorción. Las células son muy parecidas entre sí, poseen un citoplasma de textura lisa. A este tipo de epitelio se lo puede ubicar en algunos conductos glandulares. 2.- Epitelio cilíndrico simple secretor o mucoso: Las células poseen un núcleo ovoide con la porción apical del citoplasma ocupada por numerosas gotitas de moco y microvellosidades. Este epitelio se lo halla en la superficie de revestimiento del estómago y en el canal endocervical del útero. 3.- Epitelio cilíndrico simple: 159 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Compuesto por células tanto secretoras como de absorción: Las células de absorción poseen un citoplasma acidófilo, microvellosidades y el núcleo oval ubicado en el tercio medio o en el inferior. Las células caliciformes presentan una forma de capa o cáliz porque la porción de la célula que está taponada con vesículas membranosas llenas de moco puede entrar en expansión y asumir el aspecto de una copa al indentar el citoplasma de las células de absorción que están a los lados. Los núcleos de las células se encuentran en las porciones estrechas de los tallos cerca de sus bases. Es el epitelio del intestino. 4.- Epitelio cilíndrico simple ciliado: En este epitelio las células ciliadas alternan con células caliciformes. Este epitelio se lo encuentra en la trompa de Falopiobronquíolos-senos paranasales. Epitelios Estratificados: A.- Epitelio Estratificado Plano: Se caracteriza por presentar varias capas de células, de las cuales las más superficiales están formadas por células planas (de allí su nombre). Hay tres tipos: 1.- no queratinizado 2.- queratinizado 3.- paraqueratinizado 1.- no queratinizado: Función protectora, se ubica sobre superficies húmedas como ser: Región vestibular de la cavidad nasal, cavidad bucal, esófago, córnea, conjuntiva, regiones externas del aparato genital macho y hembra, urinario y digestivo. Esta formado por 4 estratos que desde la base del ápice son: a.- capa basal: La más distinguible. Formada por células cilíndricas o cúbicas de núcleo voluminoso. Se observan abundantes células mitóticas. b.- capa parabasal: formada por varios estratos de células poliédricas denominadas espinosas. Poseen abundantes tonofilamentos unidos a desmosomas y gránulos de glucógeno. c.- capa intermedia: constituida por células más aplanadas que las de la capa anterior. Al igual que el estrato anterior posee pocos organoides. Abundante glucógeno. Comienzan a aparecer gránulos de queratohialina. d.- capa superficial: células aplanadas, núcleo picnótico y hay pocos organoides y glucógeno. Epitelio grueso, formado por varias capas celulares: a.- capa basal o germinativa: ubicada profundamente en contacto con la membrana basal. Constituido por una capa de células cúbicas o cilíndricas extremadamente basófilas debido al desarrollo de su RER. En el citoplasma hay algunos gránulos de melanina. El núcleo es redondo y voluminoso. b.- capa espinosa: es poco teñible comparado con el anterior. Está formado por células poligonales de superficie irregular 2.- queratinizado: 160 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL que le dan un aspecto espinoso. Este aspecto depende de la presencia de fuertes uniones intercelulares de tipo desmosómico. c.- capa granulosa: formada por 3 o 4 capas de células aplanadas, que se aplanan más hacia la superficie. Su citoplasma está ocupado por gránulos de queratohialina. El núcleo comienza a manifestar signos de degeneración. d.- capa lúcida: constituida por células muertas, de forma aplanada con núcleos picnóticos y abundante material fribilar que está ordenado y es responsable de la birrefringencia de esta capa. Se la encuentra en regiones de piel desprovistas de pelos. e.- capa córnea: formada por células muertas, aplanadas, ubicadas paralelamente. Carecen de núcleo y toman intensa coloración acidófila que se debe a que su citoplasma acumula una escleroproteína denominada queratina; proteína fibrosa, azufrada, que comienza a sintetizarse en el estrato espinoso y continúa incrementándose hasta el córneo. Significa una queratinización imperfecta de los epitelios planos con conservación de los núcleos en las células de la capa córnea. Esto puede presentarse en estados patológicos y como consecuencia del exceso de exigencias mecánicas. Es característico del aparato digestivo de rumiantes. 3.- paraqueratinizado: B.- Epitelio Estratificado Cúbico: Compuesto por tres capas celulares, una capa basal de células cúbicas altas, una media de células poliédricas y una superficial de células cúbicas. Se presenta en los conductos medianos de algunas glándulas compuestas (parótidas) y en alguna porción del conducto uretral. Función de revestimiento a veces de secreción. C.- Epitelio Estratificado Cilíndrico: Epitelio formado por distintos tipos celulares. Se destacan una capa basal otra media de células poliédricas y una capa superficial de células cilíndricas. Además de su función de protección éstas últimas células secretarían mucus. Suele hallarse en los conductos mayores de las glándulas compuestas, también en el conducto del páncreas y uretral. Epitelios en disposición especial: Simples: Epitelio cilíndrico seudoestratificado: Se caracteriza porque todas las células contactan con la membrana basal pero no todas ellas alcanzan la superficie. Las células tienen formas muy variadas y los núcleos se encuentran a distintas alturas. Pueden ser de tres tipos: a.- no ciliado b.- ciliado c.- con estereocilios a.- No Ciliado: Formado por dos tipos de células: cilíndricas y basales. 161 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las primeras se extienden por todo el grosor del epitelio y sus bases son delgadas mientras que su ápice se dilata. Las basales son más pequeñas ocupan la mitad basal del epitelio y reemplazan después a las cilíndricas. Se encuentra en zonas de transición epitelial por ejemplo en la uretra prostática. Formado por varios tipos celulares: 1.- Células cilíndricas 2.- Células cilíndricas con microvellosidades 3.- Células basales ligeramente poligonales, tienen un citoplasma claro y se ubican entre las anteriores. Ultraestructuralmente se diferencian distintos tipos de células basales. 4.- Las células caliciformes que se alternan con las anteriores. Este tipo de epitelio reviste la luz de los órganos respiratorios y algunas vías de excreción de los aparatos genitales. Función: principalmente de protección a través del dispositivo muco ciliar. Este epitelio está constituido por células cilíndricas con estereocilios y células basales redondeadas que alternan con las anteriores. b.- Ciliado. c.- Con estereocilios: Estratificados: Epitelio Polimorfo o de Transición: Es estratificado porque puede tener hasta 8 estratos de células epiteliales cuboides, bien delimitados, en tanto el órgano que reviste se halle vacío, pero, cuando está sometido a la presión se adelgaza, hasta presentar solo 2 estratos de células aplanadas. En estado de relajación se distinguen tres tipos celulares: 1.- células basales pequeñas y de configuración poliédrica. 2.- células intermedias con un aspecto piriforme con su porción más delgada ubicada entre las células basales. 3.- células superficiales grandes globosas a menudo binucleadas con una superficie apical convexa que contacta con un material amorfo y acidófilo que forma una cutícula protectora de la acción irritante de la orina. Este epitelio reviste los órganos de trasporte y depósito de orina. Principales funciones del tejido epitelial: Protección: Es una función inherente a los epitelios, ya que revisten o recubren a distintos órganos protegiéndolos del medio externo o interno. Los más adaptados a esta función son los estratificados queratinizados que brindan una protección mecánica, física, antibacteriana y contra las radiaciones solares y las sustancias químicas. Absorción: Este fenómeno consiste en la incorporación activa o pasiva de sustancias ubicadas en el medio hacia los líquidos tisulares y vasculares. Las más especializadas en esta función son las cilíndricas con microvellosidades. Movimiento: 162 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esta función la ejercen los epitelios ciliados, mediante su movimiento los cilios producen un arrastre del moco. Es un proceso por el cual las células epiteliales elaboran sustancias que recubren la superficie epitelial. Ejemplo epitelio estomacal. Esta función está reservada al epitelio plano simple alveolar. EPITELIOS GLANDULARES Están constituidos por células que presentan como actividad característica la producción de secreciones líquidas de composición distinta de la del plasma sanguíneo o del líquido de los tejidos. Las glándulas son órganos formados por el tejido epitelial en unión con el conectivo y cuya única función es segregar. Generalmente los procesos de secreción se acompañan de la síntesis intracelular de macromoléculas. Estos productos elaborados por las células glandulares se acumulan casi siempre dentro del citoplasma bajo la forma de pequeñas partículas denominadas gránulos secretorios. La naturaleza de estas macromoléculas es variable. Así hay células que secretan: proteínas --------> Páncreas lípidos --------> Adrenales y glándulas sebáceas un complejo de hidratos de carbono y proteínas --------> AL. salivales. En el caso de las glándulas mamarias se secretan las tres sustancias. Menos frecuentes son los ejemplos de glándulas que poseen una baja actividad de síntesis secretando solamente sustancias trasportadas desde la sangre hasta la luz de la glándula, como ocurre en las glándulas sudoríparas. En ciertas glándulas se observan células con actividad de síntesis asociadas a otras células especializadas en trasporte de iones, glándulas salivales, cuyas secreciones sufren modificaciones en su composición iónica cuando entran en contacto con las células de los conductos estriados. Clasificación de las glándulas: - Según el lugar hacia donde se vierte la secreción: Endocrinas: El producto de secreción hormonal se vierte en la sangre, son las glándulas de secreción interna (hipófisis, tiroides, paratiroides, pineal, adrenales). Estas glándulas carecen de conducto, las células emiten su producto a través de sus membranas directa o indirectamente el exterior del citoplasma, el producto atraviesa las paredes delgadas de los capilares sanguíneos y por la sangre es trasportado hasta el órgano sobre el o los que debe actuar, o bien a determinadas células de un órgano o sobre ciertos tejidos. El órgano, tejido o célula que recibe este tipo de secreción se denomina blanco. Son glándulas endocrinas donde el producto de secreción actúa directa o indirectamente sobre otra célula endocrina a la que regula. Ejemplo: células alpha del páncreas que producen somatostatina. Secreción: Intercambio: Paracrinas: 163 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Exocrinas: El producto de secreción se vierte a una superficie libre que mediata o inmediatamente se comunica con el exterior, lo hace mediante un conducto. Las células de estas glándulas tienen capacidad de secretar hacia la sangre y hacia el exterior. Ejemplo: hígado. Mixtas o Anficrinas: - Según el número de células que forman la glándula: Unicelulares: Se trata de una célula con funciones secretoras. Ejemplo: Las células caliciformes del aparato digestivo y respiratorio. Son células con forma de copa, de núcleo oval y cromatina laxa. El núcleo se ubica basalmente. La basofilia citoplasmática se debe a la abundancia de ribosomas libres y fijos. La porción supranuclear está ocupada por el Golgi y numerosos gránulos de mucina. En la superficie de la célula se observan pequeñas microvellosidades. Las células caliciformes tienen un ciclo secretor discontinuo o sea que su citoplasma se carga de material de secreción que luego se expulsa en conjunto hacia el exterior, en este momento la célula no se puede diferenciar de las cilíndricas vecinas, paulatinamente vuelve a llenarse de gránulos de secreción para reiniciar un nuevo ciclo. El producto que secreta es la mucina, una glucoproteína que al hidratarse origina una solución lubricante denominada mucus o moco, el que se tiñe con la reacción de PAS. La síntesis de mucina se localiza directamente en la región supranuclear y la síntesis y sulfatación de los polisacáridos ácidos del mucígeno se localizan en el Golgi. Para expulsar la secreción, la membrana de cada gotita secretora o grupos de gotitas unidas por coalescencia se fusionan con la membrana plasmática, convirtiéndose en parte integrante de la misma, con lo cual es posible que el moco se secrete pasando al exterior de la célula caliciforme. Poseen una complejidad estructural creciente que va desde las glándulas intraepiteliales hasta las grandes glándulas tubuloalveolares. Poseen una zona secretora y otra excretora. La primera se denomina adenómero, elabora el producto de secreción que es conducido por un conducto al exterior (excretora). Intraepiteliales: Al corte transversal las primeras parecen como estructuras globosas formadas por 6 a 10 células cúbicas o cilíndricas. Son células mucosas con el núcleo aplanado ubicado en la porción basal y el citoplasma apical ligeramente teñido con las técnicas de rutina. Este tipo de glándulas se encuentra en las vías respiratorias superiores de las aves y en la uretra (glándulas de Littré). Las glándulas intraepiteliales ocupan el espesor del epitelio pero a veces se extienden siempre rodeadas por la membrana basal hasta el tejido conectivo subepitelial. Multicelulares: 164 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL - Según las características del tubo o conducto excretor: Las glándulas multicelulares pueden ser clasificadas en Simples o Compuestas. Simples: Compuestas: Las primeras son aquellas en que el adenómero secreta en un conducto único no ramificado. Poseen un conducto con numerosas ramificaciones. - Según la forma de los Adenómeros: Acinar: Estructura esférica, formada por células de forma piramidal que dejan una pequeña luz central en la que vuelcan su secreción. Las células piramidales basalmente contactan con la membrana basal. De forma similar al acino pero de luz mayor. Es un adenómero alargado, cilíndrico y de extremo ciego. Sobre la base de esto las glándulas pueden ser: a.- simples: En ellas no existe conducto excretor ya que la secreción se vierte directamente en la superficie, Ej.: glándulas de Lieberkuhn. b.- tubulares simples: Tortuosas o glomerulares están constituidas por un adenómero tubular arrollado conectado a la superficie a través de un conducto excretor no ramificado . Ej.: Glándulas sudoríparas. c.- tubulares ramificadas: Formadas por un adenómero tubular ramificado que puede desembocar directamente en la superficie sin conducto excretor intermedio como el caso de las glándulas del estómago o pueden hacerlo a través de un conducto excretor corto, por ej.: las glándulas del extremo anterior del tubo digestivo. Las glándulas multicelulares exocrinas compuestas se dividen en: a.- Tubulares: Formadas por tubulillos tortuosos ramificados. Pertenecen a esta categoría algunas glándulas bucales y las bulbouretrales. b.- Túbulo-acinosas: Los adenómeros que constituyen estas glándulas son acinos alargados o piriformes que desembocan en un complejo o sistema tubular. Dentro de este grupo encontramos a las glándulas salivales mayores. c.- Túbulo-alveolares: Alveolar: Tubular: 165 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los adenómeros que constituyen estas glándulas son alveolares, alargados, desembocan en un complejo tubular. Ej.: Glándula mamaria. - Según la naturaleza química del producto de secreción: Pueden ser mucosas o serosas Mucosas: Glándulas acinosas que elaboran una secreción viscosa adherente, químicamente formada por mucopolisacáridos o glucoproteínas, denominada mucina o moco. Estas glándulas están formadas por células prismáticas, claras, con límites intercelulares generalmente visibles y núcleo de posición basal, bien coloreado y de forma aplanada. La M.E. nos muestra que esta célula posee abundantes gránulos de mucígeno, ocupando casi todo el citoplasma apical. En la parte basal encontramos al núcleo ligeramente oval con cromatina laxa en el centro y densa en la vecindad de la carioteca. Generalmente son glándulas acinosas que elaboran una secreción acuosa rica en enzimas. Están formadas por células cilíndricas y piramidales que se disponen formando un acino. Las células aparecen formadas por un citoplasma apical acidófilo integrado por gránulos que contienen enzimas hidrolíticas inactivadas. El citoplasma basal a igual que el núcleo es intensamente basófilo. El núcleo se ubica entre el tercio medio y basal de la célula según la cantidad de gránulos secretorios acumulados. Serosas: - Según el tipo de excreción: Holocrinas: Merocrinas: Glándulas cuyas células elaboran el producto propio ocupando con él todo el citoplasma, cuando lo segregan pierden todo el citoplasma y también el núcleo son las glándulas. Ej.: las glándulas sebáceas. Tienen células que acumulan escasa secreción de productos en el citoplasma y lo van liberando poco a poco. Ej.: Glándulas salivales. Están formadas por células que elaboran el producto, lo retienen escaso tiempo y lo segregan de continuo sin perder nunca su citoplasma. Ej.: Glándulas mamarias. Apocrinas: BIBLIOGRAFÍA: 1. Bacha W., Wood L.M. Atlas color de Histología Veterinaria. Editorial Inter-Médica S.A.I.C.I. – Bs. As. 1991. 2. Banks W. Histología Veterinaria Aplicada. Editorial el manual moderno. México. 1986. 3. Bloom W., Fawcett D.W. Tratado de Histología. Ed. Labor S.A. España. 8 Ed. 1981. 4. Boya Vegue J. Atlas de Histología y Organografía Microscópica. Ed. Médica Panamericana S.A. Madrid. España. 1996 5. Cormack D. H. Histología de Ham. Ed. Harla. México. 9na. Ed. 1987. 6. Dellmann H. Textbook of Veterinary Histology. Ed. Lea y Febiger. Philadelphia. 4ta. Ed. 1993. 166 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 7. Dellmann H.D., Carithers J.R. Citología e Histología. Serie Nacional de Medicina Veterinaria. Ed. Inter- Médica S.A. I. C. I. Bs. As. Argentina. 1999. 8. Gartner L.P., Hiatt J.L. Histología, Texto y Atlas. Ed. McGraw-Hill Interamericana Editores S. A. de C.V. Mexico.1997. 9. Geneser F. Histología. Ed. Médica Panamericana S. A. De C. V. Mexico. 1ra. Ed. 9na. Reimpresión. 1992. 10. Hib J. Histología de Difiore. Texto y Atlas. Ed. El Ateneo Bs. As. 1ra. Ed. 2001. 11. Junqueira L. C., Carneiro. Histología básica. Ed. SALVAT S.A. Barcelona. España. 1ra. Ed. 1988. 12. Leeson T. S., Leeson R., Paparo A. Texto y Atlas de Histología. Ed. Interamericana. Mc Graw-Hill S. A. Mexico. 1ra. Ed. 1990. 13. Pecci Saavedra J., Vilar O., Pellegrino de Iraldi A Histología Médica. Ed. López Libreros Editores S.R.L. bs. As. Arg. 1ra. Ed. 1984. 14. Ross M., Reith E., Romrell L. Histología. Texto y Atlas Color. Ed. Médica Panamericana S.A. Bs. As. 2da. Ed. 1992. 15. Von Lawzewitsch I. Lecciones de Histología Veterinaria. 9 tomos. Ed. Hemisferio Sur. Bs. As. 1987 167 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 6 TEJIDO CONJUNTIVO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el alumno estará en capacidad de definir y clasificar a los diferentes tipos de tejido conectivo, enumerar sus elementos constitutivos, describir la morfología de cada uno de ellos y establecer una relación morfofuncional de los mismos. Objetivos Específicos: Definir el tejido conjuntivo. Enumerar los elementos constituyentes del tejido conjuntivo. Describir las células que lo constituyen clasificándolas de acuerdo a su origen y situación. Describir las funciones de cada una de las células del tejido conectivo. Describir las fibras del tejido conectivo. Describir la estructura de las fibras del colágeno. Comprender la síntesis de colágeno Conocer los tipos de colágeno más frecuentes en el organismo. Describir la morfología y función de las fibras elásticas, enumerando los sitios mas frecuentes en que se localizan. Clasificar el tejido conectivo de acuerdo a la relación entre células, fibras y sustancia amorfa. Enumerar y explicar las funciones del tejido conectivo. - Definición - Tejido de origen mesodérmico. - Tejido vascularizado con 2 elementos constituyentes principales: las células y el material extracelular. - El material extracelular es el componente fundamental que determina las propiedades de cada tipo de tejido conectivo. - El material extracelular esta formado por una matriz orgánica denominada sustancia fundamental en cuyo interior encontramos diversos tipos de fibras. - Tiene funciones de soporte, difusión, almacenamiento y nutrición. - El término tejido conectivo o conjuntivo incluye tejidos conocidos como tejido conectivo propiamente dicho y un subgrupo de tejidos conectivos especiales. - El tejido conectivo propiamente dicho forma un compartimiento extenso y continuo en todo el organismo limitado por la lámina basal de los diferentes epitelios de 168 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL revestimiento y de las glándulas que secretan hacia la superficie. El tipo de desarrollo que siguen las células de tejido conectivo especializado reflejará su función. Si la función de estos tejidos conectivos especiales es mecánica, predominan las fibras extracelulares y la sustancia fundamental; es el caso de los ligamentos, tendones, cartílagos y hueso. Si las funciones especializadas son de protección (reacciones inflamatorias e inmunológicas) o de conservación de las reservas energéticas, las células son las que predominan, es el caso del tejido linfático y del adiposo. El tejido conectivo se caracteriza morfológicamente por presentar diversos tipos de células, separadas por abundante material intercelular sintetizado por ellas, es una estructura polimorfa y compleja que presenta una notable dinámica funcional estando ampliamente distribuido por el organismo. El material intercelular está representado por las fibras y por la sustancia amorfa. - - - - Origen: Los tejidos conectivos se originan del mesodermo y específicamente del tejido mesenquimático, formado por células mesenquimáticas sumergidas en abundante sustancia intercelular amorfa poco viscosa. La célula mesenquimática es una célula grande, de citoplasma irregular con forma de estrella, núcleo voluminoso de cromatina laxa y nucléolo marcado. El mesénquima se propaga por el interior del embrión envolviendo los órganos en formación y penetrando en ellos. Además origina otros tejidos como el glandular y el muscular. Componentes Células fijas: A. Células. Fibroblastos: Son las células que producen las fibras y la sustancia intercelular amorfa de los tejidos conectivos. Es la célula más común, durante la etapa en que producen activamente sustancias intercelulares pueden poseer amplios procesos citoplasmáticos o presentan forma de huso. Tamaño: 20 a 30µ de largo por 10 µ de ancho. Núcleo: claro, grande, redondo u oval con cromatina finamente granular y nucléolo prominente. Citoplasma: poco visible. Mitocondrias numerosas y grandes. El RER y el AG están bien desarrollados. La ultraestructura de esta célula es característica de células que secretan proteínas de manera muy activa. Sintetizan procolágena, tropoelastina y proteoglucanos. Pueden liberar sus productos de secreción desde cualquier parte de su superficie celular y no solo de la apical (como las células epiteliales). Aunque consideradas células fijas del tejido conectivo los fibroblastos son capaces de efectuar algunos movimientos. 169 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Rara vez experimentan división celular, pero pueden hacerlo durante la cicatrización de heridas. Cuando estas células disminuyen su actividad se las denomina fibrocitos. Fibrocitos: Cuando el fibroblasto disminuye su actividad se lo denomina fibrocito. Estos son incapaces de dividirse y por ello la restitución del tejido conectivo se efectúa mediante el crecimiento de jóvenes fibroblastos derivados principalmente de los pericitos. Tienden a ser fusiformes con pocas prolongaciones. Poseen un núcleo pequeño, alargado y más oscuro que el de los fibroblastos. Tamaño: 15 a 20µ por 6 a 7µ. Citoplasma: acidófilo, con un RER y AG poco desarrollados. Miofibroblastos: Son fibroblastos modificados. Histológicamente no se distinguen los filamentos de los miofibroblastos con facilidad mediante microscopia óptica. Con microscopia electrónica se observa que tienen haces de filamentos de actina y cuerpos densos semejantes a los de las células del músculo liso. Difieren de las células musculares lisas porque carecen de lámina externa. Son abundantes en zonas de cicatrización y en el ligamento periodontal. Reticulares: Son semejantes a los fibroblastos. Se observan en la médula ósea y órganos linfáticos. Citoplasma: alargado, con prolongaciones que contactan con las células vecinas formando una malla o retículo. Función: forman fibras reticulares, además poseen actividad fagocítica. Mesenquimáticas: Los histólogos clásicos postularon la existencia de células que retenían la multipotencialidad de las células mesenquimáticas embrionarias en el tejido conectivo laxo del adulto. Estas células fueron llamadas células mesenquimáticas indiferenciadas y se creían que originaban células diferenciadas cuyo fin era participar en los fenómenos de reparación a gran escala y en la formación de nuevo tejido, como neovasos sanguíneos o cartílago y huesos ectópicos. Uno de los precursores postulados de tales células es el pericito, también llamado célula adventicial o célula perivascular. Los pericitos se encuentran alrededor de los capilares y vénulas. Están rodeados por material de lámina basal que se continúa directamente con la lámina basal del endotelio capilar. El pericito envuelve parcialmente al capilar y a su núcleo. Tiene una configuración aplanada y curva que se adapta al contorno tubular del vaso. El citoplasma presenta escasas mitocondrias pequeñas, gran cantidad de ribosomas libres, algunas vesículas y pocas cisternas del RER. El pericito presenta prolongaciones laterales que se extienden desde el cuerpo celular y rodean parcialmente al capilar. 170 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los pericitos poseen características de las células de músculo liso y de las células endoteliales, se cree que bajo ciertas condiciones pueden diferenciarse en otras células. Adiposas: Son células especializadas para sintetizar y almacenar lípidos. Se presentan aisladas y en grupos. Cuando ocupan una gran extensión en el tejido conectivo laxo conforman el tejido adiposo. Forma: esférica o poliédrica. Al acumularse gran cantidad de vacuolas lipídicas el núcleo resulta desplazado a la periferia y el citoplasma aparece ocupado por una gran vacuola de allí el nombre de célula en forma de “anillo de sello”. Tamaño: 130 µ. Origen: células mesenquimáticas o fibroblastos. Células errantes: Cebadas o Mastocitos: Están distribuidas ampliamente en pequeños grupos por el tejido conectivo particularmente cerca de los vasos sanguíneos pequeños. Se encuentran en el tejido conectivo subepitelial de los sistemas respiratorios y digestivos y en la piel. Mientras las meninges contienen mastocitos el tejido conectivo perivascular dentro de la sustancia encefálica y médula carece de ellas, lo que protege al SNC de los efectos potencialmente nocivos del edema característico de las reacciones alérgicas. El timo y en grado menor otros órganos hemocitopoyéticos con excepción del bazo, poseen gran cantidad de mastocitos. Forma y tamaño: es variable entre las distintas especies (20 a 30 µ). En general son grandes, redondeadas u ovoides sin prolongaciones. Presentan el citoplasma lleno de gránulos basófilos que se tiñen intensamente. Núcleo: esférico, central y pálido. Pueden ser binucleadas. Con frecuencia no es visible por estar cubierto por los gránulos citoplasmáticos. Origen: Las células precursoras de los mastocitos se originan probablemente en la médula ósea, circulan por un tiempo breve en sangre y posteriormente entran al tejido conectivo en el que se diferencian en mastocitos y adquieren sus gránulos característicos. Tienen un lapso de vida de unos cuantos meses y a veces experimentan división celular. Citoplasma: contienen numerosas mitocondrias, cierta cantidad de RER y prominente AG. Los mastocitos son difíciles de observar en las preparaciones teñidas con HE, pero se destacan fácilmente en los cortes coloreados con azul de toluidina, que tiñe los gránulos de color rojo, esta capacidad de modificar la coloración del colorante utilizado se denomina “metacromasia”, es debida a la presencia de numerosos radicales ácidos en las estructuras. Lo más evidente de su citoplasma es su contenido de gránulos secretorios grandes (0.2 a 0.8 nm), c/u de ellos está encerrado en una membrana. Los gránulos están constituidos principalmente por glucoproteínas ácidas y neutras. 171 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las sustancias que liberan son: 1. Histamina 2. Sustancia de reacción lenta de la anafilaxia (Leucotrieno C). 3. Factor quimiotáctico para eosinófilos 4. Heparina 5. Proteasas neutras 6. Arilsulfatasa 7. Factor quimiotáctico para neutrófilos. 1 y 2: estas sustancias, en la respuesta inmune, aumentan la permeabilidad vascular y por lo tanto producen edema de los tejidos. 3: estimula a los eosinófilos para que migren hacia los sitios donde están los mastocitos (los eosinófilos contrarrestan los efectos de la Histamina y de la sustancia de reacción lenta) 4:es un anticoagulante e interviene en el metabolismo de los lípidos al activar la lipasa de lipoproteína. Plasmáticas: Son células poco frecuentes en el conectivo laxo a excepción de la mucosa gastrointestinal, urogenital y respiratoria. Origen: de los linfocitos B. Ubicación: se encuentran en los tejidos hemocitopoyético linfoide y mieloide. Forma: ovoide Núcleo: es esférico u ovoide La cromatina se observa en grumos compactos y toscos que se alternan con áreas claras de igual tamaño, lo que da frecuentemente un aspecto similar a los radios de una rueda de carro. Se ubica excéntricamente. Citoplasma: muy basófilo por su abundante RER. El AG se encuentra al lado del núcleo. Hay abundantes mitocondrias. Estas células contienen los cuerpos o inclusiones de Russell que son cuerpos densos o inclusiones de 2 a 3 µ de diámetro y de función desconocida. Presentan una intensa síntesis de proteínas, porque producen anticuerpos. Los anticuerpos son proteínas específicas de la clase de las gammaglobulinas fabricadas por el organismo en respuesta a la penetración de moléculas extrañas que reciben el nombre de antígenos. Cada anticuerpo formado es específico para el antígeno que provoca su formación y se combina con el mismo. Macrófagos: Son células pleomórficas, que en reposo tienen una forma de huso mientras que cuando migran la tienen oval o redondeada con prolongaciones citoplasmáticas. Los histólogos creyeron que los macrófagos derivaban de células precursoras del Sistema Retículo Endotelial, que incluía tanto a las células no fagocíticas como a los reticulocitos. Más recientemente se sustituyó esta clasificación por la de Sistema de Fagocitos Mononucleares. Origen: Los componentes del Sistema de Fagocitos mononucleares se originan en una célula madre común en la médula ósea, poseen lisosomas, son capaces de efectuar fagocitosis y ponen de manifiesto receptores FC y receptores para complemento. Esta célula madre origina a los monocitos que circulan por la sangre. Al recibir la señal apropiada dejan la sangre y migran por el endotelio de los capilares o las vénulas. En el tejido conectivo maduran, se 172 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL convierten en macrófagos y poseen una vida media de 2 meses. Los macrófagos de ciertas regiones reciben nombres específicos: - células de Küpffer: se ubican en el hígado - células polvorosas: “ “ “ “ pulmón - células de Langerhans: “ “ “ la piel - Monocitos: tejido sanguíneo. - Osteoclastos: del hueso - Microglia: del SNC. - Macrófagos del tejido conectivo, bazo, ganglio linfático, timo, médula ósea. Tamaño: varía según la especie entre 10 y 20 µ. Pueden ser fijos o libres. Los fijos se denominan histiocitos. Los libres son los que migran por medio de movimientos ameboideos. Los fijos son fusiformes o estrellados. De núcleo ovoide. En el tejido conectivo laxo los macrófagos fijos son casi tan numerosos como los fibroblastos. Los libres son más activos en la fagocitosis que el fijo. El macrófago libre y fijo representa fases diversas del mismo tipo celular. Citoplasma: AG grande; RER, REL bien desarrollados; mitocondrias abundantes, vesículas secretorias y lisosomas. Los lisosomas son las estructuras que mejor indican la capacidad fagocítica especializada en esta célula. Además presenta vacuolas endocíticas y lisosomas secundarios. Los productos de secreción liberados por los macrófagos incluyen una variedad de sustancias relacionadas con la respuesta inmune, anafilaxia e inflamación. La liberación de proteasas neutras y GAGasas (enzimas que degradan los Glucosaminoglucanos) facilita la migración de los macrófagos a través del tejido conectivo. La superficie de la célula presenta múltiples pliegues y prolongaciones digitiformes. Los repliegues de la superficie intervienen en el proceso de endocitosis, dado que rodean las sustancias a ser fagocitadas. Lo mismo sucede con estructuras de gran tamaño como ser otras células, los repliegues se extienden por la superficie de estas y luego las fagocitan. Función: Aunque la principal función del macrófago es la fagocitosis, bien como actividad de defensa (fagocitosis de bacterias) o como operación de limpieza (fagocitosis de detritos celulares)también cumpliría un papel en las reacciones inmunes al concentrar antígenos proteicos y celulares de materiales extraños fagocitados y presentárselos a los linfocitos. Por otro lado cuando los macrófagos encuentran cuerpos extraños de gran tamaño, se fusionan para formar enormes células de hasta 100 núcleos. Estas células multinucleadas reciben el nombre de “células gigantes de cuerpo extraño”. Leucocitos: Son glóbulos blancos de la sangre que se encuentran con frecuencia en el tejido conectivo. Provienen de la sangre por migración a través de la pared de los capilares y vénulas. Los leucocitos más frecuentes son los eosinófilos y los linfocitos. Además, pueden observarse neutrófilos, basófilos y monocitos. 173 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los eosinófilos presentan gránulos citoplasmáticos acidófilos que son lisosomas y un núcleo bilobulado. En enfermedades alérgicas y por parásitos aumentan el número de eosinófilos en el tejido correctivo. Fagocitan los complejos antígenoanticuerpo. Los linfocitos miden de 6 a 10 µ presentan un núcleo esférico con una leve escotadura, citoplasma basófilo y muy escaso. Se diferencian en plasmatocitos o células plasmáticas. B.- Sustancia Fundamental La mayoría de las células de los organismos pluricelulares están en contacto con una intrincada trama de macromoléculas extracelulares que constituyen la sustancia o matriz extracelular. Estas moléculas de proteínas y de polisacáridos se segregan de forma local y se ensamblan formando una trama organizada en el espacio extracelular de la mayoría de los tejidos. Además de actuar como cemento biológico universal también forman estructuras altamente especializadas como el cartílago, tendones, láminas basales, huesos y dientes. Las macromoléculas que constituyen la matriz extracelular están segregadas por células locales, especialmente fibroblastos, distribuidos en la matriz. En formas especializadas de la matriz como el cartílago y el hueso, son segregadas por los condroblastos y osteoblastos respectivamente. La matriz extracelular del tejido conectivo propiamente dicha está compuesta por una sustancia básica hidratada del tipo de los geles con fibras embebidas en ella. La primera de estas resiste a las fuerzas de compresión y la última soporta las fuerzas de tensión o tracción. El agua de la hidratación permite el intercambio rápido de nutrientes y productos de desecho trasportados por el líquido tisular a su paso por la sustancia básica. Las fibras son de tres tipos colágenas, elásticas y reticulares. La sustancia básica está compuesta por glucosaminoglucanos, proteoglucanos y glucoproteínas de adhesión. Las principales macromoléculas son: 1. Fibras 2. Sustancia básica: Polisacáridos Glucosaminoglucanos (GAG), que suelen estar unidos covalentemente a proteínas formando los Proteoglucanos (PG) y glucoproteínas de adhesión. Las moléculas de GAG y PG forman una “sustancia fundamental” gelatinosa, hidratada en la que están incluidas las fibras de colágena. 1. - Fibras. Las fibras de la matriz extracelular brindan resistencia ténsil y elasticidad a esta sustancia. Los histólogos clásicos han descrito 3 tipos de fibras basados en su morfología y su reactividad con los colorantes histológicos. Los 3 tipos de fibras son: Fibras de colágeno, reticulares y elásticas. 1. Fibras de Colágena: 174 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los grandes acúmulos de fibras de colágena parecen de color blanco resplandeciente en el individuo que está vivo. Los haces de fibras de colágena se conocen también como fibras blancas. Las fibras de colágena del tejido conectivo suelen medir menos de 10 µm de diámetro y son incoloras. Al teñirse con hematoxilina y eosina se manifiestan como haces de fibras sonrosadas, onduladas y largas. Las largas fibras de colágena: refuerzan y contribuyen a organizar la matriz, la fase acuosa del gel polisacárido permite la difusión de nutrientes, metabolitos y hormonas entre sangre y tejidos. Las fibras colágenas constituyen una familia de proteínas fibrosas que se encuentran en todos los animales pluricelulares. Son las proteínas más abundantes en los mamíferos aproximadamente 25%. El rasgo principal de todas las moléculas de colágena es su rígida estructura helicoidal de 3 hebras. Se trata de 3 cadenas polipeptídicas de colágena denominadas “ cadenas α” que están enrolladas entre si formando una hélice regular, la cual constituye una molécula de colágena, en forma de cuerda de aproximadamente 300 nm de largo y 1,5 nm de diámetro. Hasta el momento se han definido detalladamente 7 cadenas α, genéticamente distintas, y de unos 1000 residuos de aminoácidos c/u,. a partir de las diferentes combinaciones se han descrito 15 tipos diferentes de moléculas de colágena, según la secuencia de aminoácidos de sus cadenas α solo 6 de ellas tienen un interés primordial. Cada cadena α es codificada por un mRNA separado. Estos tipos diferentes de colágena están localizados en regiones específicas del cuerpo en las que desempeñan funciones diversas. Tipos de colágena: I: El tipo más frecuente forma fibras gruesas y se encuentra en el tejido conectivo propiamente dicho, hueso, diente (dentina y cemento). II: Forma fibras más delgadas y se encuentra casi exclusivamente en las matrices de los cartílagos hialino y elástico. III: Se conocen también como fibras reticulares. IV: No forma fibras y no manifiesta periodicidad de 67 nm. Forma una red de moléculas de procolágeno que están agregados unos contra otros para formar un tapete de sostén de la lámina basal. V: Forma fibrillas muy delgadas, posee periodicidad de 67 nm. Se encuentra relacionada con la colágena del tipo I. VII: Forma pequeños agregados conocidos como fibrillas de fijación, que sujetan a la lámina basal los haces de fibras de colágena de los tipos I y III subyacentes. Formación de las fibras de colágena: Las cadenas polipeptídicas de la colágena se sintetizan en ribosomas unidos a membrana y se inyectan en el lumen del retículo endoplásmico en forma de grandes precursores denominados Procadenas a. Estos precursores presentan no solo el “polipéptido de señal” necesario para trasportar las proteínas segregadas a través de la membrana del retículo endoplásmico sino también otros aminoácidos en sus extremos amino y carboxilo terminal denominados péptidos de extensión. 175 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En el lumen del retículo endoplásmico c/procadena α se combina con otras 2 formando una molécula helicoidal de 3 hebras estabilizadas por enlaces de H. Los péptidos de extensión son importantes para guiar la formación de la triple hélice y pueden serlo también en el empaquetamiento de las moléculas de procolágena con otras macromoléculas de la matriz, proceso que se produce dentro de la célula antes de la secreción. Las cadenas α de colágena son extremadamente ricas en glicina y en prolina, aminoácidos que son importantes para la formación de una triple hélice estable. La glicina es el único aminoácido que es suficientemente pequeño para ocupar el abarrotado interior de la triple hélice de colágena y en la mayoría de las regiones de la cadena α constituye un residuo de c/tres. Algunos de los residuos de prolina (y de lisina) se hidroxilan en el retículo endoplásmico antes que las procadenas α se asocien formando las moléculas de triple hebra de procolágena. Los grupos hidroxilo de los residuos de hidroxiprolina forman enlaces de H entre las cadenas que contribuyen a estabilizar la triple hélice (Condiciones que impiden la hidroxilación de la prolina, deficiencias de O, Fe, ácido ascórbico (Vitamina C), inhiben la formación de la hélice de procolágena. En el escorbuto enfermedad humana causada por una deficiencia en la dieta de vitamina C, las procadenas α no hidroxiladas se degradan en la célula y la piel y los vasos sanguíneos se vuelven extremadamente frágiles). Tras su secreción al espacio extracelular, las moléculas de colágena se ensamblan en polímeros ordenados denominados Fibrillas de colágena que son largas estructuras (de hasta muchos µm) finas ( de 10 a 300 nm de diámetro) en forma de cuerda (visibles al Microscopio Electrónico). A menudo estas fibrillas están agrupadas en haces mayores (visibles al microscopio óptico) formando fibras de colágena de varios µm de diámetro. Al microscopio electrónico las fibrillas de colágena aisladas, una vez fijadas y contrastadas, muestran unas estriaciones transversales c/67 nm. este patrón refleja la disposición de las moléculas de colágena dentro de la fibrilla. Probablemente para aumentar al máximo la resistencia del agregado a las fuerzas de tracción (extensión), las moléculas de colágena están apiladas de forma que las moléculas adyacentes quedan desplazadas longitudinalmente casi una cuarta parte de su longitud, esta disposición produce las estriaciones en las fibrillas observadas con tinción negativa. 3. Fibras reticulares: Formadas por colágena de Tipo III. En la actualidad se sabe que la fibra reticular es un tipo de colágena que se glucosila en grado elevado y forma fibras delgadas o redes. Se encuentran como un reticulado fino muy relacionado con las células. Rodean a los adipocitos, a las células del músculo liso, se encuentran por debajo del endotelio de los capilares a los que dan cierta rigidez. Forman el retículo del tejido linfoide y de la médula ósea y rodean a las células parenquimatosas de las glándulas. A causa del gran contenido de grupos carbohidratos las fibras de colágena tipo III se tiñen de manera preferencial con sales argénticas o por medio de la reacción del ácido peryódico de Schiff (PAS). 176 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3. Fibras elásticas: Estas fibras suelen ser más delgadas, largas y ramificadas en el tejido conectivo laxo, pero pueden formar haces más densos en los ligamentos y en las láminas fenestradas. En preparados en fresco, no coloreados, las fibras elásticas se visualizan como filamentos muy finos (0.2 a 1 µm de diámetro) de gran refringencia. Las fibras elásticas frescas tienen un color amarillento solo observable cuando se encuentran en grandes cantidades o son gruesas, por ejemplo en las bandas elásticas de la columna vertebral. Las fibras elásticas pueden colorearse selectivamente con resorcina-fucsina con lo que adquieren una coloración violeta oscuro. En los ligamentos elásticos las fibras están dispuestas paralelamente y son más gruesas que en el tejido conectivo laxo, con un diámetro de 5 a 15 µm. Además la elastina se presenta también como membranas por ejemplo en las paredes arteriales. Las fibras elásticas son elaboradas por los fibroblastos y por las células musculares lisas de los vasos sanguíneos. Para poder desempeñar su función, tejidos como la piel, los vasos sanguíneos y los pulmones requieren elasticidad además de resistencia a la tracción. Una extensa red de fibras elásticas en la matriz extracelular de estos tejidos les proporciona la capacidad necesaria de recuperarse tras una distensión transitoria. El principal componente de las fibras elásticas es la elastina, proteína de 70.000 Daltons que al igual que la colágena es rica en prolina y en glicina pero que a diferencia de la colágena, contiene muy poca hidroxiprolina y nada de hidroxilisina y también contiene los aminoácidos, poco frecuentes, desmosina e isodesmosina. Estos dos aminoácidos forman un enlace cruzado considerable de las moléculas de elastina, e imparten un grado elevado de elasticidad a las fibras elásticas al grado deque estas fibras pueden estirarse hasta cerca de 150% de sus longitudes en reposo antes de romperse. Después del estiramiento vuelven a su longitud en reposo. El centro de fibras elásticas está compuesto por elastina y está rodeado por una vaina de microfibrillas. C/u de los cuales tiene un diámetro aproximado de 120 nm y está compuesta por la glucoproteína fibrilina. Durante la formación de fibras elásticas, primero se elaboran las microfibrillas y a continuación se deposita elastina en el espacio rodeado por las microfibrillas. Las moléculas de elastina se segregan al espacio extracelular donde forman filamentos y capas en los que las moléculas de elastina presentan un gran número de puentes cruzados entre ellas, dando lugar a una extensa red. A diferencia de la mayoría del resto de las proteínas, la función de las moléculas de elastina requiere que su esqueleto polipeptídico quede sin plegar, en forma de los llamados “espirales al azar”. Las fibrillas de colágena entretejidas con las fibras elásticas limitan el grado de distensión y evitan así que el tejido se desgarre. I. Clasificación 177 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Se hace sobre la base de la proporción relativa de sus componentes, especialmente a la disposición y distribución de sus componentes inorgánicos. Sustancia Básica: El GAG, anteriormente conocidos como mucopolisacáridos, son largas cadenas de polisacáridos no ramificadas, compuestas por unidades repetidas de disacáridos. Actualmente reciben el nombre de GAG debido a que uno de los 2 residuos de azúcar del disacárido repetido siempre es una aminoazúcar (N-acetilglicosamina o Nacetilgalactosamina). El otro típicamente es un ácido urónico (idurónico-glucurónico).Los GAG tienen una intensa carga negativa debido a la presencia en muchos de los residuos de azúcar de grupos carboxilo. Se han diferenciado 7 grupos de GAG según sus residuos y el número y localización de los grupos sulfato. Se trata del: 1. Ácido hialurónico (es el único en que ninguno de sus azúcares está sulfatado). 2. Condroitín-4-sulfato 3. Condroitín-6-sulfato 4. Dermatan sulfato 5. Heparan sulfato 6. Heparina 7. Queratan sulfato El ácido hialurónico se presenta como una única cadena muy larga de carbohidrato, de varios miles de residuos de azúcar y que presenta una secuencia regular, repetida de unidades de disacárido. Métodos de tinción: Aunque los GAG sulfatados son lo suficientemente polianiónicos (ácidos) para absorber ciertas hematoxilinas en preparaciones de hematoxilina / eosina de la matriz del cartílago, su concentración en la sustancia intersticial amorfa del tejido conectivo laxo es demasiado baja como para que se tiñan eficazmente por este medio. Los métodos de tinción que pueden indicar su presencia en este tejido incluyen las tinciones catiónicas (básicas) de alta afinidad Proteoglucanos: Los PG pueden ser de diversos tamaños y varían entre unos 5000 daltons (decorina y betaglucano) hasta cerca de 3 millones de daltons (agrecan). Tienen una heterogeneidad potencial casi ilimitada. Pueden diferir notablemente en contenido proteico, en tamaño molecular, en número y tipos de cadenas de GAG por molécula. Los centros proteínicos de los PG se elaboran en el RER y los grupos GAG se enlazan de manera covalente con la proteína en el AG. Suelen contener hasta un 90% y un 95% en peso de carbohidratos en forma de numerosas cadenas de GAG largas, no ramificadas y por lo general sin ácido siálico. Ejemplo: un PG de cartílago podría consistir en unas 100 cadenas de condroitin sulfato y unas 60 cadenas de queratan sulfato unidas a un núcleo proteico rico en serina de unos 1900 aminoácidos (aproximadamente una cadena de GAG por c/12 residuos de aminoácidos). Muchos PG en especial el agrecan, molécula que se encuentra en el cartílago y en el tejido conectivo propiamente 178 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL dicho, están unidos con ácido hialurónico. El modo de inserción incluye proteínas de enlace junto con la proteína central del agrecan, así como con los grupos azúcares de los ácidos hialurónicos. Como el ácido hialurónico puede tener 20 µm de longitud, el resultado de esta asociación es un compuesto de agrecan que ocupa un volumen gigantesco (puede tener una masa molecular de varios cientos de millones de daltons). Esta inmensa molécula es la encargada de producir el estado de gel de la matriz extracelular y actúa como una barrera contra la difusión rápida de los depósitos acuosos, como se pone de manifiesto cuando se observa la desaparición lenta de una burbuja acuosa después de su inyección subdérmica. Funciones de los PG: Las cadenas de GAG tienden a adoptar conformaciones enrolladas al azar muy extendidas y a ocupar un volumen inmenso para su masa. Al ser muy hidrofílicas atraen grandes cantidades de agua, formando así geles hidratados incluso a concentraciones muy bajas. Esta tendencia está notablemente incrementadas por su elevada densidad de cargas negativas que atraen a cationes osmóticamente activos. Esta propiedad de atraer el agua genera una presión de hinchamiento o turgencia en la matriz extracelular, que resiste a las fuerzas de compresión (a diferencia de las fibrillas de colágena que resisten a las fuerzas de tracción). Debido a su organización porosa e hidratada, las cadenas de GAG permiten la rápida difusión de las moléculas hidrosolubles, la migración de células y el desarrollo de procesos celulares. Llenan eficazmente el espacio extracelular, a pesar de que la cantidad de GAG del tejido conectivo es inferior al 10% en peso de la cantidad de proteínas fibrosas (colágena y elastina). C/vez se dispone de más pruebas de que el ácido hialurónico tiene una función especial en los tejidos a través de los que migran las células durante el desarrollo o la reparación de heridas. No solo se produce en grandes cantidades en estos tejidos sino que además su degradación por medio de la enzima hialuronidasa esta asociada con el cese de la migración celular. Los PG poseen también sitios de fijación para ciertas moléculas de señalamiento como el factor β de transformación del crecimiento (TGF-β). Al fijarse a estas moléculas de señalamiento, los PG pueden impedir su función al evitar que las moléculas lleguen a sus destinos o incrementarlas al concentrarlas en una localización específica. Glucoproteínas de Adhesión: La capacidad de las células para adherirse a los componentes de la matriz extracelular se encuentra mediada, en gran medida por las glucoproteínas de adhesión. Estas grandes macromoléculas tienen varios dominios, uno de los cuales por lo menos suele fijarse a las proteínas de la superficie celular llamadas Integrinas, uno a las fibras de colágena y uno más a los PG. De esta manera, las glucoproteínas de adhesión comprimen a los diversos componentes de los tejidos entre sí. Los tipos principales de PG son: - - - - - 179 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1. Fibronectina: Gran dímero compuesto por dos subunidades polipeptídicas similares, c/u de cerca de 220000 daltons, unidas entre sí por sus extremos carboxilo mediante enlaces disulfúricos. Se sintetiza principalmente en los fibroblastos. Marca las vías migratorias de las células embrionarias, de modo que las células del organismo en desarrollo que están emigrando pueden llegar a su destino. 2. Laminina: Glucoproteína muy grande 950000 daltons compuesta por 3 cadenas polipeptídicas de gran tamaño A, B1 y B2. Las cadenas B se envuelven alrededor de las cadenas A y se mantienen en su posición por puentes disulfuro. La laminina se localiza casi estrictamente en la lámina basal. Tiene sitios de fijación para heparan sulfato, colágena tipo IV, entactina y membrana celular. 3. Entactina: Se fija a la molécula de laminina en el sitio en que se unen entre sí los 3 brazos cortos de esa molécula, también lo hace a la colágena de tipo IV y por tanto facilita la fijación de la laminina a la red de colágena. 4. Tenascina: Es una gran glucoproteína compuesta por 6 cadenas polipeptídicas que se conservan unidas entre sí por enlaces disulfúricos. Tiene sitios de fijación para los sindecanes y fibronectina. Se ubica en el tejido embrionario. 5. Condronectina y Osteonectina: son semejantes a la fibronectina. La primera tiene sitios de fijación para colágena tipo II, condroitin sulfatos, ácido hialurónico e integrinas de condroblastos y condrocitos. La segunda posee dominios para colágena tipo I, PG e integrinas de osteoblastos y osteocitos. Facilita la fijación de cristales cálcicos de hidroxiapatita a la colágena de tipo I en el hueso. MEMBRANA BASAL La interfase entre el epitelio y el tejido conectivo está ocupada por una región acelular estrecha, llamada membrana basal, que se tiñe bien con la reacción de PAS y con otras tinciones histológicas que identifican a los GAG. Hay una estructura similar a la membrana basal, la Lámina Externa que rodea a las células musculares lisas y esqueléticas, a los adipocitos y a las células de Schwann. La membrana basal se define mejor mediante Microscopia electrónica en dos constituyentes: a.- Lámina Basal elaborada por las células epiteliales. b.- La Lámina reticular elaboradas por células del tejido conectivo. a.- Lámina Basal: La Microscopia electrónica de la lámina basal ponen de manifiesto sus dos regiones: a.1. La lámina lúcida: Región electrolúcida de 50 nm de espesor justamente por debajo del epitelio. Consiste principalmente en las glucoproteínas extracelulares laminina y entactina. a.2. La lámina densa región electrodensa de 50 nm de espesor. Consiste en una malla de colágena de tipo IV, que está cubierta en los lados por el PG Perlacano. La laminina tiene dominios que se fijan a la colágena del tipo IV, al heparan-sulfato y a las integrinas de la membrana celular epitelial, por lo que fijan a la célula epitelial contra la lámina basal. 180 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La lámina basal parece estar bien fija a la lámina reticular por diversas sustancias entre ellas Fibronectina, fibrillas de fijación (colágena del tipo VII) y microfibrillas todas elaboradas por los fibroblastos del tejido conectivo. La lámina basal funciona como filtro molecular a la vez que como un sostén flexible firme para el epitelio suprayacente. El aspecto de filtración se debe a la colágena de tipo IV cuya malla entretejida forma un filtro físico con tamaños de poros específicos, sino también a las cargas negativas de su constituyente heparansulfato que restringe el paso de moléculas de carga negativa. Una función adicional de la lámina basal es dirigir la migración de las células a lo largo de su superficie como sucede en la reepitelización durante la reparación de las heridas o en el restablecimiento de las uniones neuromusculares durante la regeneración de los nervios motores. b.- Lámina reticular: Los fibroblastos la elaboran, es de espesor variable, está compuesta por colágenas de los tipos I y III. Se encuentra en interfase entre la lámina basal y el tejido conectivo subyacente, y su espesor varía según el grado de las fuerzas de fricción que recibe el epitelio suprayacente. Es muy gruesa en la piel y muy delgada por debajo de la túnica epitelial del alvéolo pulmonar. Las fibras de colágena de los tipos I y III del tejido conectivo hacen asas dentro de la lámina reticular, sitio en el que entran en interacción con las microfibrillas y las fibrillas de fijación de la lámina reticular y se fijan a ellas. Más aún, los grupos básicos de las fibras de colágenas forman enlaces con los grupos ácidos de los GAG de la lámina densa. Los dominios de fijación de colágena y de GAG de la fibronectina ayudan más aún a la fijación de la lámina basal a la lámina reticular. La cubierta epitelial esta fija al tejido conectivo subyacente por medio de estas interfases acelulares resistentes, la lámina basal y la reticular. INTEGRINAS Son proteínas transmembranales semejantes a los receptores de la membrana celular porque forman enlaces con ligandos. A diferencia de los receptores sus regiones citoplasmáticas se encuentran fijas al citoesqueleto y sus ligandos no son moléculas de señalamiento sino miembros estructurales de la matriz extracelular como colágena, laminina y fibronectina. Las integrinas son mucho más numerosas que los receptores. Las integrinas son heterodímeros (de unos 250000 daltons) compuestos por cadenas glicoproteínicas α y β cuyos extremos carboxilo están enlazados con la Talina y Actinina α del citoesqueleto. Sus extremos amino poseen sitios de fijación para macromoléculas de la matriz extracelular. Como las integrinas enlazan al citoesqueleto con la matriz extracelular se conoce también como Enlazadores Transmembranales. La cadena α de la molécula de integrina fija Ca+2 o Mg+2, cationes divalentes necesarios para la conservación de la fijación apropiada con el ligando. 181 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Son numerosas las integrinas que difieren en su especificidad por ligandos, su distribución celular y su función. VARIEDADES DEL TEJIDO CONECTIVO Tejido conectivo Laxo: También denominado areolar, es el más común. Rellena los espacios entre las fibras y haces musculares, sirve de apoyo a los epitelios. Forma una capa alrededor de los vasos sanguíneos y linfáticos. Las células más abundantes son los fibroblastos y los macrófagos. Las fibras elásticas, colágenas y reticulares están presentes. El tejido conectivo laxo es de consistencia delicada, flexible y poco resistente a las tracciones. Tejido conectivo Denso: Predominan las fibras colágenas. Las células son menos numerosas que en el laxo y entre ellas sobresalen los fibroblastos. Es menos flexible que el laxo y mucho más resistente a las tracciones. Cuando las fibras colágenas se disponen en haces sin orientación fija tenemos el tejido denso no modelado que se encuentra por ejemplo en la dermis profunda de la piel. `Las fibras colágenas se orientan según una organización fija se trata del tejido conectivo denso modelado por ejemplo los tendones. Los tendones son estructuras cilíndricas alargadas que unen los músculos esqueléticos a los huesos. Debido a su riqueza en fibras colágenas son blancos e inextensibles. Están formados por haces paralelos de fibras colágenas, entre las cuales existe escasa cantidad de sustancia intercelular amorfa y de fibrocitos con núcleos alargados paralelos a las fibras y citoplasma delgado que tiende a envolver los haces colágenos. Los haces colágenos del tendón (haces primarios) forman conjuntos (haces secundarios) envueltos por tejido conectivo laxo, que contiene vasos y nervios. El tendón está envuelto externamente por una vaina de tejido conectivo denso. En algunos tendones esta vaina está dividida en dos capas, una sujeta al tendón y otra unida a las estructuras vecinas. Se forma una cavidad revestida por mesotelio, en la que hay un líquido que contiene agua, mucopolisacáridos, proteínas e iones que facilita el deslizamiento del tendón. Tejido conectivo Elástico: Está formado por fibras elásticas gruesas paralelas y organizadas en haces separados por tejido conectivo laxo. Es poco frecuente, se lo encuentra por ejemplo en los ligamentos amarillos de la columna vertebral. Tejido conectivo Reticular: Constituido por fibras reticulares en íntima asociación con las células reticulares primitivas. Se lo halla en los órganos hemocitopoyéticos constituyendo el armazón que soporta las células libres existentes. Las células reticulares primitivas poseen largas prolongaciones que se unen a la de células vecinas. Sus núcleos son grandes. Tejido conectivo Mucoso: 182 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Predomina la sustancia intercelular amorfa. Contiene fibras colágenas y raras elásticas y reticulares. Las células son principalmente fibroblastos. Este tejido es el principal componente del cordón umbilical (gelatina de Wharton). Funciones: Las funciones más importantes del tejido conectivo son: A. Sostén y relleno: Los tejidos epitelial y muscular están asociados al tejido conectivo que les sirve de soporte, rellena los espacios entre las células. Las fibras colágenas constituyen trabéculas y tabiques en el interior de distintos órganos, constituyendo el estroma. B. Almacenamiento: Al almacenar lípidos representa una notable reserva nutritiva. Por su riqueza en mucopolisacáridos almacena agua y electrolitos. También almacena proteínas. Se calcula que 1/3 de las proteínas plasmáticas del organismo se encuentra en los espacios intercelulares del tejido conectivo. Este tejido contiene células fagocitarias y células productoras de anticuerpos. C. Reparación: Las áreas de conectivo destruidas por la inflamación o por lesión traumática son reconstruidas nuevamente por la proliferación del conectivo adyacente.. D. Trasporte: El tejido conectivo trasporta sustancias nutritivas de los capilares sanguíneos a los diversos tejidos. Trasporta también productos de desecho del metabolismo en el sentido inverso. BIBLIOGRAFÍA: 1. Alberts B., Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson J. Biología molecular de la Célula. Ed. Omega S.A. 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Pp 151-186. 1989. 184 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 7 TEJIDO Y ORGANOS DE SOSTEN Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de enumerar, clasificar y describir los diferentes tejidos y órganos de sostén, así como su histogénesis. Objetivos Específicos: - Definir tejido cartilaginoso. - Enumerar y describir cada uno de sus componentes. - Clasificarlo según criterios morfológicos. - Describir su histofisiología. - Definir tejido óseo. - Enumerar y describir cada uno de sus componentes. - Clasificarlo según criterios morfológicos. - Describir su histofisiología. - Describir el proceso de osteogénesis - Describir el proceso de crecimiento de los huesos. Describir los mecanismos de regulación homeostática en los cuales interviene el tejido óseo I. Tejido Cartilaginoso Introducción El tejido cartilaginoso, o simplemente cartílago, es un tipo especializado de tejido conectivo, constituido por elementos dispersos en una matriz extracelular. No posee vasos sanguíneos, se nutre mediante difusión a través de la fase acuosa de la matriz y a partir de los capilares de los tejido que lo rodea. Las propiedades de viscosidad y elasticidad de su matriz le proporcionan una dureza y flexibilidad poco habituales. Todas las variedades de cartílago, excepto los cartílagos articulares, epífisis y fibrocartílago, están envueltos por una vaina de tejido denso que recibe el nombre de Pericondrio. Clasificación 1. Existen tres tipos de tejido cartilaginoso, según la cantidad de matriz extracelular y la abundancia relativa de fibras de colágeno y elastina que existen en el mismo: - Cartílago hialino: matriz de aspecto homogéneo, constituida por una moderada cantidad de fibras colágenas. - Cartílago elástico: posee abundantes fibras elásticas. fibras colágenas y 185 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL - Cartílago fibroso: matriz acidófila constituida por fibras colágenas y tejido conectivo denso regular Cartílago Hialino Tejido firme capaz de proveer sostén. En el adulto se encuentra en los extremos articulares de los huesos largos, tráquea, bronquios, nariz, laringe y extremos ventrales de las costillas. 1. Células Se distinguen tres tipos de células: células condrogénicas, condroblastos y condrocitos. Estas últimas se disponen en pareja y en acumulaciones de 4 o más lagunas (grupos isógenos). El crecimiento del cartílago se lleva a cabo por 2 mecanismos: aposicional (a partir de las células del pericondrio) e intersticial (por división mitótica de los condrocitos preexistentes. 2. Matriz Extracelular A. Fibras Colágenas: representan el 40% del material orgánico del cartílago. Son principalmente del tipo dos; aunque se pueden observar pequeñas cantidades de los tipos IX, X, XI, y otras cadenas colágenas menores. Poseen el mismo índice de refracción que la sustancia fundamental, por lo que la matriz luce amorfa y homogénea al microscopio óptico. B. Sustancia amorfa fundamental: ocupa el espacio entre las fibras colágenas y es rica en moléculas formadas por proteoglicanos, con una proteína central enlazada de manera covalente a cadena de disacáridos llamados glucosaminoglucanos (condroitín sulfato, queratán sulfato y heparan sulfato). Se enlazan, a su vez de manera no covalente con ácido hialurónico, formando así grandes complejos de agrecán que pueden medir de 3 a 4 micras. Las cargas negativas de los proteoglicanos atraen cationes y agua de allí que el 80% del peso húmedo del cartílago es agua, impartiéndole resistencia a las fuerzas de compresión. Además, la sustancia fundamental y las fibras de la matriz forman una estructura molecular cruzadas que resisten a las fuerzas ténsiles. Cartílago elástico Se encuentra en el pabellón auricular, en el conducto auditivo externo, trompa de Eustaquio y algunos cartílagos de la laringe. Su composición es similar a la del cartílago de hialino, pero además de las fibras colágenas contiene abundantes fibras elásticas, que le brinda mayor flexibilidad. Cartílago fibroso Se encuentran los discos intervertebrales, discos articulares, sínfisis del pubis e inserción de algunos tendones, sus características histológicas son intermedias entre el cartílago 186 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL hialino y el tejido conectivo denso. A diferencia de los otros tipos de cartílago el fibrocartílago no posee pericondrio, la matriz extracelular es escasa (rica en condroitín sulfato y dermatán sulfato) el colágeno es de tipo I, y los condrocitos se disponen en filas paralelas entre los haces de colágeno, siempre asociados con tejido conectivo denso o cartílago hialino. II. Tejido óseo El tejido óseo es un tipo especializado de tejido conectivo cuya característica más resaltante es la de poseer sustancia intercelular inorgánica (mineral). Al igual que el cartílago está rodeado externa e internamente por una capa de tejido conectivo, el periostio y el endostio respectivamente. El tejido óseo está altamente vascularizado y su nutrición se realiza a través de un sistema de conductos y canalículos, ya que la matriz mineral no permite la difusión. El hueso constituye el principal tejido de sostén del cuerpo. • Los huesos son los 206 órganos individuales que comprometen el esqueleto humano. • la definición de tejido óseo que nos concierne, es que primariamente es un tejido bifásico, duro, compuesto de matriz orgánica mineralizada y por los menos tres tipos identificables de células especializadas. • el hueso tiene tres funciones principales: o o o metabólica mecánica y hemopoyética. • El tejido óseo es clasificado en sus bases de estructura macroscópica y microscópica: o son el hueso compacto, que constituye la corteza y hueso esponjoso, que forma las regiones centrales de los huesos. • el hueso desde el punto de vista histológico está categorizado de acuerdo a la organización del tejido colágeno, en hueso trenzado y hueso laminar. • En el hueso trenzado el colágeno está formando una trama irregular. • Se encuentra en áreas de rápido crecimiento óseo, incluyendo el hueso primario del embrión, callo de fracturas, triángulo de Codman y hueso tumoral. • el hueso laminar presenta un arreglo de sus fibras colágenas que conforman vainas regulares. • Tiene físicas: • una notable combinación de propiedades Alta resistencia a la tracción y a la compresión. y ser un material • Tiene cierta elasticidad relativamente ligero de peso. 187 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Las células incluidas en el hueso son los osteocitos que al igual que los condrocitos ocupan espacios en la matriz ósea, llamadas lagunas. • El hueso además contiene un componente de tejido fibroso que lo recubre llamado periostio. • Tanto los osteoblastos como los condroblastos surgen del mesénquima. • Sin embargo una variante fundamental es que los osteoblastos se diferencian en la cercanía de los capilares sanguíneos. • Otra de las diferencias principales que hay entrehueso y cartílago se relaciona con la forma especial en que se nutren los osteocitos. • Debido a que el tejido óseo tiene un contenido mineral alto, resulta ineficaz la difusión de nutrientes, por lo que es necesario otro tipo especial de difusión de estos, por eso todos los osteocitos están a una distancia de 0,2 cm. de un capilar sanguíneo. • Numerosos canales atraviesan la matriz ósea. finos, llamados canalículos, líquido que • Son conductos angostos llenos de interconectan las lagunas de los osteocitos. • Las vinculan directa o indirectamente con las superficies de los huesos, bañadas constantemente por líquido intersticial proveniente de los capilares. • En cada uno de estos conductillos hay una prolongación larga y delgada de osteocito, rodeada por líquido intersticial. • La importancia funcional de estos conductos es que constituyen líneas de alimentación en miniatura, que permiten la difusión de nutrientes y oxígeno a todos los osteocitos. • Los huesos crecen solo por aposición, esto es debido a que los osteocitos no se dividen, a diferencia de los condrocitos. • La matriz ósea se calcifica poco después de su producción, con lo que no permite que el tejido continúe expandiéndose desde su interior. • Todo el crecimiento del hueso es resultado de que se deposite nuevo tejido óseo en una superficie preexistente. A. Composición 1. Componentes inorgánicos: representan el 65% del peso seco de la matriz ósea, y contienen principalmente calcio y fósforo en forma de cristales de hidroxiapatita, junto con bicarbonato, citrato, magnesio, sodio y potasio. La dureza y resistencia del 188 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL tejido óseo se debe a la relación entre los cristales de hidroxiapatita y las fibras de colágeno. 2. Componente orgánico: representa el 35% del peso seco del hueso, y está constituido casi exclusivamente por colágeno tipo I. Además contiene glucosaminoglucanos sulfatados (condroitín sulfato y queratán sulfato) y diversas glucoproteínas (osteocalcina y osteopontina). 3. Células: a) Células osteoprogenitoras: derivan del mesénquima embrionario y se localizan en el periostio, conducto de Havers y endostio. Pueden diferenciarse en osteoblasto y en células condrogénicas. b) Osteoblastos: Son células encargadas de la síntesis de los componentes orgánicos de la matriz ósea. Se ubican en la superficie del hueso a modo de una capa epitelioides cúbica o columnar. En estado de actividad son cuboidales con citoplasma basófilo, pero en la inactividad son aplanadas y la basofilia disminuye. c) Osteocitos: Son células óseas maduras derivadas de los osteoblastos, que se encuentran albergadas en lagunas dentro de la matriz ósea. Emiten largas prolongaciones citoplasmáticas que se localizan en canalículos conductillos óseos. d) Osteoclastos: Son células grandes, multinucleadas, derivadas de un precursor en la médula ósea (GMCSF), que se encargan de la reabsorción del hueso. Ocupan depresiones superficiales llamadas lagunas de Howship, y morfológicamente poseen una zona basal, un borde rugoso, una zona clara y una zona vesicular. MECANISMOS DE OSTEOGENESIS • El desarrollo del hueso se denomina osteogénesis u osificación. • Son dos los mecanismos de osteogénesis. a) Osificación intramembranosa b) Osificación endocondral. OSIFICACION INTRAMEMBRANOSA • Acontece en áreas de mesénquima vascularizado. • Se inicia a fines del segundo mes de la gestación. • En el sitio en que se inicia el desarrollo, inicialmente hay una capa de mesénquima laxo, que antes de la osificación tiene aspecto de células 189 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL estrelladas, ampliamente separadas y que se tiñen de color pálido, con prolongaciones del citoplasma que los conectan entre si. • Después, en el sitio en que se forma el hueso, se inicia el desarrollo de un centro de osteogénesis acompañado de capilares que crecen en el mesénquima. • Las células mesenquimatosas del centro de osteogénesis son redondas y basófilas, Además presentan prolongaciones levemente más gruesas, que las conectan entre si. • Tales células pasan imperceptibles por la etapa de célula osteógena, se diferencian en osteoblastos. (células que forman la matriz orgánica del hueso). • Una vez que quedan rodeadas por la matriz se denominan osteocito. • La matriz orgánica que producen los osteoblastos también se forma alrededor de las prolongaciones que los conectan entre si. • Por lo tanto una vez mineralizada, la matriz contiene los conductillos. • Los angostos espacios que hay entre las prolongaciones de los osteocitos y las paredes de los conductillos que los circundan se llenan de líquido intersticial derivado de los capilares situados por fuera de las islas de hueso en formación. • La primera masa mas pequeña de matriz ósea recién producida, adopta la forma irregular de una diminuta espícula, que se alarga poco a poco hasta constituir una estructura anastomosante más grande, la trabécula. • Su matriz se tiñe de color rosa brillante y la cubren grandes osteoblastos redondos cuyo citoplasma presenta tinción basófila intensa. • El crecimiento subsecuente del hueso es el resultado de la extensión de las trabéculas en forma radial, el crecimiento continuo origina la formación de una red anastomosante de trabéculas que característica del tejido óseo, conocido como hueso esponjoso. • Cuando ha terminado la formación de hueso esponjoso son pocas las células derivadas del mesénquima que no se han diferenciado, sin embargo, ante que desaparezcan estas células dejan una descendencia de células planas y delgadas, en las partes de la superficies de las trabéculas no ocupadas por osteoblastos. • Las células osteógenas no solo son bipotenciales sino que también se reproducen, de modo que constituyen una población de células madre capaces de dar origen a una población de hueso o cartílago. • La población de células óseas que cubren la superficie de las espículas y trabéculas del hueso en desarrollo, incluyen osteoblastos y células osteógenas. 190 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • De estas últimas , las segundas proliferan en ambientes muy vascularizados, de modo que dan origen a osteoblastos y por consiguiente, a que se depositen nuevas capas de matriz en las superficies óseas preexistentes. • Este proceso no modifica la posición relativa de las células osteógenas, que siempre es superficial y tales células están listas para repetir el proceso una y otra vez. • Este mecanismo de crecimiento por aposición produce la acumulación de una capa de tejido óseo a la vez. • Cada nueva generación de osteoblastos genera sus propios conductillos adicionales, por los cuales permanecen conectados los nuevos osteocitos a la superficie ósea suprayacente y los osteocitos subyacentes. • Además al aumentar la anchura de las trabéculas como resultado del crecimiento por aposición, quedan incluidas en ellas capilares cercanos que aportan nutrientes a los osteocitos de las capas mas profundas. • Esta disposición garantiza que los osteocitos no estén situados a mas de 0.2 mm. de una fuente de liquido intersticial fresco. • Al mismo tiempo que se deposita nuevo tejido óseo en algunas superficies, en otras, se elimina el preexistente donde ya no es necesario. Remodelación • El resultado neto de que en las trabéculas se deposite tejido óseo en algunos sitios y se resorba en otros. • Esto permite que los huesos conserven su forma y tamaño o los modifiquen en la medida necesaria durante la vida prenatal y postnatal. • El crecimiento por aposición y la remodelación de las trabéculas del hueso son procesos continuos, transforman su tejido óseo esponjoso en otro mas sólido, el hueso denso o compacto. Resorción ósea • Es la eliminación progresiva del tejido óseo y se inicia tan pronto se deposita el mismo y evita acumulación innecesaria. • Las células encargadas de tal proceso son los osteoclastos, células multinucleares especializadas que tienen la capacidad de erosionar las superficies óseas Desarrollo del hueso compacto • La diferencia mas notable entre los huesos esponjoso y compacto es la proporción de espacios de tejido blando y matriz ósea. • Por otra parte el hueso compacto se caracteriza por tener una proporción de matriz ósea mayor que la de espacios tisulares blandos. • Durante la transición gradual, las superficies trabeculares conservan su población de células osteógenas. 191 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Al acumularse capas sucesivas de tejido óseo por aposición en tales superficies, las trabéculas se engruesan y los espacios rodeados por ellas se vuelven cada vez mas angostos. Osteona o sistema de Havers • El proceso de llenado gradual que trasforma el hueso esponjoso en compacto, da origen a conductos angostos que tienen un revestimiento de células osteógenas que rodean a los vasos que estaban presentes en los espacios del hueso esponjoso. • Cada estructura de capas múltiples que se forma al agregarse Laminillas (capas) consecutivas de hueso a las paredes de los espacios del hueso esponjoso recibe el nombre de osteona. • Vistas en corte transverso estas laminillas parecen un conjunto de anillos concéntricos dispuestos alrededor de un pequeño conducto de Havers central, que contiene uno o dos vasos sanguíneos de poco calibre y tiene un revestimiento de células osteógenas. • Las osteonas tienen un diámetro promedio de 0.3 mm. y consisten en unas seis laminillas, constituyéndose en la unidad estructural básica del hueso compacto. • Las osteonas de hueso plano son cortas en comparación con la presentes en huesos largos, por eso reciben el nombre de osteonas primitivas. Conductos de Volkman • Las osteonas formadas bajo el periosteo se acumulan alrededor de vasos centrales, derivados del periostio. • Se los identifica por que tienen una disposición oblicua o transversa en la diáfisis, en dirección radial y no longitudinal, a diferencia de los conductos de Havers, a los que conectan entre si. • Se diferencian de estos por no tener laminillas concéntricas. HUESO INMADURO Y MADURO • Clasificación adicional del hueso en inmaduro o maduro. • Estos dos tipos se diferencian entre si por el ordenamiento de las cantidades relativas de los diversos componentes de su sustancia intercelular, así como el número de osteocitos que contiene. • Además, tales criterios morfológicos permiten clasificar al hueso en: a) haces de hueso b) hueso tejido c) hueso de fibras finas. • Los haces de hueso y el hueso tejido son los primeros tipos que surgen en la vida prenatal. • Una característica del hueso inmaduro es que contiene una proporción de osteocitos relativamente más alta que el maduro. • Los dos subtipos del hueso inmaduro son el hueso tejido y el hueso de haces burdos. 192 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • En el hueso tejido, los haces de fibras colagenosas siguen varias direcciones en la matriz, de lo que se deriva el calificativo del tejido. • Por otra parte el hueso de haces burdos difiere del hueso tejido en que contienen haces colagenosos gruesos, la mayor parte de los cuales guardan mutuo paralelismo y tienen osteocitos intercalados entre ellos . Hueso maduro • También se denomina hueso laminar y se caracteriza por un ordenamiento distintivo, que resulta de la agregación repetida de láminas uniformes a las superficies óseas durante el crecimiento por aposición. Estas láminas tienen espesor de 4-12 um. • Los osteoblastos que lo producen quedan incorporados como osteocitos en las capas de matriz ósea que ellos mismos producen. • En general, la dirección de las fibrillas colagenosas de cualquier lamina esta dispuesta en ángulo recto. • Algunas características microscópicas del hueso maduro, útiles para diferenciarlo del inmaduro son: a) La tinción acidófila y comparativamente uniforme de su matriz. b) El ordenamiento mas regular de sus laminillas. c) El hecho de que sus osteocitos, son menos numerosos, tienen disposición mas uniforme, y están presentes en lagunas mas planas. CELULAS OSTEOGENAS • Llamadas también células osteoprogenitoras, son pequeñas, ahusadas y se tiñen pálidamente. • Se encuentran en la capa más profunda del periostio. • Se encuentran en el endostio. • Las células osteógenas componen el estroma de la médula ósea de todos los huesos. PERIOSTIO • El periostio es una membrana de tejido conectivo, gruesa y vascularizada. • Su región externa, comparativamente gruesa, se llama capa fibrosa. • Contiene tejido conectivo denso (irregular). • La capa interna, región menos definida se llama capa osteógena. • Formada por células osteógenas. • cuando no existe crecimiento por aposición ni resorción ósea, esta membrana se denomina periostio en reposo. • Las células planas del periostio en reposo presentan escasa diferenciación . Fibras de Sharpey o perforantes • Unos haces gruesos de fibras colágenas de la capa externa del periostio tuercen su trayecto y penetran en las laminillas circunferenciales externas o en los sistemas intersticiales del hueso. 193 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Sirven para anclar firmemente el periostio al hueso. ENDOSTIO • El endostio está formado por una capa de células planas sin componente fibroso. • Es una fuente de osteoblastos para que se formen nuevos sistemas de Havers, además de participar en la reparación de las fracturas. • Es una delgada capa de células planas que reviste las paredes de las cavidades del hueso que se alojan en la médula ósea. • Las células osteógenas del endostio presentan diferenciación escasa, de requerirse su proliferación estas células según el medio vascular o avascular pueden diferenciarse en osteoblastos o condroblastos respectivamente, lo las hace células madre bipotenciales. OSTEOBLASTOS • La función principal de los osteoblastos es la de secretar los componentes macromoleculares orgánicos de la matriz orgánica. • La matriz se deposita alrededor de los osteoblastos y sus prolongaciones formando los conductillos. • Una función adicional de los osteoblastos es participar en la nucleación de los minerales óseos cristalinos. • Son células indivisibles, relativamente grandes. De forma redonda o poligonal. • Su basofilia citoplasmática se debe a su abundancia de REr. OSTEOCITOS • Son un poco más pequeños y basófilos que los osteoblastos. • Se los advierte rodeados generalmente por la matriz ósea calcificada, generalmente conservan una capa delgada de osteoide, como revestimiento de sus lagunas. • El citoplasma conserva retículo endoplásmico rugoso y aparatos de Golgi, con capacidad suficiente para reparar la matriz ósea. • Sus funciones serían de: 1) Conservar la matriz ósea. 2) Liberan iones de calcio de dicha matriz cuando aumentan las necesidades corporales de estos. OSTEOCLASTOS • Son células multinucleadas incapaces de reproducción. • Miden de 20 a 100 mm. Pueden tener hasta 50 núcleos. • Se desplazan por la superficies óseas resorbiendo la matriz en los sitios que se deteriora o que no es necesaria. • Están presentes en las superficie de resorción. • Estas superficies de absorción son bordes cerrados, no presentan un borde liso, en vez de una 194 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL capa uniforme de células presentan osteoclastos dispersos. Lagunas de Howship • Son pequeñas depresiones donde se localizan algunos osteoclastos. • Son el resultado de la resorción provocada por los osteoclastos. • Los osteoclastos presentan en la parte que se encarga de la resorción una estructura transitoria y móvil, llamada borde arrugado. • Son prolongaciones digitiformes ramificadas que se introducen en la superficie ósea en que está situadas. • La periferia del borde arrugado está rodeada por una zona clara, ya que carece de organelos pero contiene microfilamentos. • En un plano profundo a dicho borde se encuentra una región vesicular. Contiene vesículas de diferente tamaño y forma. • En el extremo opuesto al hueso está la región basal. • Posee múltiples núcleos rodeados por sacos de Golgi. • La degradación de la matriz ósea mineralizada por parte de los osteoclastos se debe a una combinación de: 1) Descalcificación focal por parte de ácidos orgánicos que se acumulan bajo los bordes arrugados de los osteoclastos. 2) Digestión extracelular realizada por acidohidrolasas liberadas por exocitosis en tales bordes. • El borde arrugado se considera una zona importante de endocitosis y absorción. • No existe evidencia de que los osteoclastos tengan actividad fagocítica intensa. • Los osteoclastos son derivados de monocitos sanguíneos. MATRIZ OSEA Y CALCIFICACION • Las diferencias en la composición en la matriz ósea y cartilaginosa guardan relación estrecha con las funciones de estos tejidos, la matriz de cartílago por su alto contenido de proteoglicano puede absorber liquido intersticial suficiente para difundirlo a largas distancias, el tejido óseo esta provisto de conductillos para mantener la difusión, no depende de su matriz. • La matriz ósea presenta resistencia a la tracción por eso tiene mas contenido de colágena (90%). • La colágena del hueso es del tipo I. • El 10% del restante contenido orgánico es un componente amorfo de sulfato de condroitina y ácido hialurónico. • La osteonectina es una sustancia especifica de los huesos que fija la colágena de la matriz a los minerales. • La osteocalcina es una proteína fijadora de calcio. 195 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • La osificación normalmente incluye la formación de matriz ósea orgánica y su calcificación subsecuente. OSIFICACION Y OSTEOGENESIS = Proceso de formación de hueso. CALCIFICACION = La formación de depósitos de sales de calcio en el tejido. Es posible la calcificación en ausencia de osificación. • La osificación no siempre llega a la calcificación. TEJIDO OSTEOIDE = El hueso todavía no calcificado. .Una zona de tejido osteoide persiste alrededor de cada osteoblasto y de cada osteocito durante la calcificación normal. • Se le identifica solo al M.E., como una región pálida que tienen fibrillas de colágena dispersa. • El frente de calcificación es el limite del tejido osteoide y el hueso calcificado circundante, indica el lugar de la calcificación. • El mecanismo por el cual se deposita mineral en la matriz orgánica del cartílago presenta varias hipótesis. • Se ha establecido que el mineral que se deposita en los huesos es la hidroxiapatita . • Las vesículas de la matriz, pequeñas estructuras limitadas por membranas de 25 a 250 nm de diámetro. • Se las observa libres en la matriz, en sitios donde tienen lugar la calcificación, son protuberancias de la membrana plasmática de los condrocitos, osteoblastos y condroblastos. • Son estructuras independientes derivadas de la superficie celular. • Presentan un complemento enzimático, que serian las iniciadores de la calcificación. • Quizás constituyan un microambiente adecuado para la hidroxiapatita. • La enzima mas importante observada en la calcificación es la fosfatasa alcalina, hidroliza una amplia gama de substratos fosfatados orgánicos. • Hidroliza el pirofosfato y otros pirofosfatos naturales inhibidores de la calcificación. • Las vesículas de la matriz almacenan calcio. Nucleación heterogénea. • La presencia de un cristal-semilla perturba el equilibrio de una solución e induce a la formación de pequeños núcleos capaces de formar cristales. • En el caso del hueso, se cree que la fibras colágenas de la matriz, altamente ordenadas actúan como catalizadores de la nucleación, para transformar el calcio y el fosfato disueltos en los líquidos tisulares en depósitos minerales sólidos Inhibidores de la calcificación • • El pirofosfato. • Citratos • Nucleótidos. Ion magnesio. 196 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Inhiben la nucleación y el crecimiento de los cristales del mineral óseo. • Estos se encuentran en los tejidos que no se mineralizan normalmente. • La mineralización solo puede ocurrir en sitios de calcificación en potencia. OSIFICACION ENDOCONDRAL • En el embrión surge en primer término una estructura llamada primordio del miembro, en cada sitio en que después estará presente uno de los miembros. • Es una prominencia mesodérmica cubierta por ectodermo. • La osificación endocondral se inicia con el desarrollo de un modelo cartilaginoso. • Las células mesenquimatosas del sitio se condensan y delinean la forma del hueso futuro. • Se diferencian en condroblastos porque el modelo es un medio avascular. • Se forma un pericondrio con sus capas habituales. • El crecimiento subsecuente del modelo cartilaginoso es un resultado de la combinación de los crecimientos intersticial y por aposición. • Al continuar el crecimiento del modelo los condrocitos de la porción media experimentan hipertrofia y maduración, en esta etapa se forman depósitos de calcio soluble en las divisiones de la matriz que separa las lagunas, una vez que se ha calcificado intensamente la parte media del modelo cartilaginoso, empieza a ser sustituido por hueso. • Los capilares crecen en la parte del pericondrio que envuelve la porción media del modelo. • Las células que producen la capa interna del pericondrio por estar en medio vascularizado se diferencian y se convierten en osteoclastos que depositan matriz ósea. • El collar óseo que se forma en plano profundo al periostio se llama hueso subperióstico que fortalece la porción central cartilaginosa. Yema perióstica • Los capilares del periostio acompañados de células osteógenas invaden el cartílago calcificado y enseguida irrigan su interior. • Son las vasos y células osteógenas acompañantes. CENTRO PRIMARIO DE OSIFICACION • Produce tejido óseo que al final remplaza a la mayor parte del cartílago del modelo. • Las células osteógenas de la yema perióstica empiezan a producir osteoblastos depositando matriz ósea sobre el cartílago residual dando por resultado la formación de hueso esponjoso, a la larga la porción media del modelo se resorbe, en consecuencia se forma una cavidad medular rodeada por la corteza del hueso. 197 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Crecimiento postnatal de los huesos largos • El hueso continúa creciendo hasta completar el crecimiento del esqueleto. • Este crecimiento es a expensas del crecimiento intersticial del cartílago en las placas epifisiarias. • El crecimiento es de un solo lado ya que el otro es remplazado por tejido óseo, eso hace que la placa cartilaginosa esté cada vez más distante de la porción central del hueso. • La sustitución de tejido óseo finalmente es mayor que la producción de cartílago. CENTROS SECUNDARIOS (EPIFISARIOS) DE OSIFICACION • Estos se forman en la vida postnatal, ubicados en cada epífisis cartilaginosa. • Los condrocitos de la porción media de la epífisis experimentan hipertrofia y maduración, calcificando las división de matriz que hay entre sus lagunas, los capilares y células invaden las cavidades del cartílago calcificado. • Las células dan origen a los osteoblastos que depositan matriz ósea en los residuos del cartílago calcificado. • Los condrocitos situados en la periferia de la región también se hipertrofian calcificando la matriz y después sustituyéndola por hueso. • Una masa de hueso esponjoso sustituye al cartílago de la porción media de la epífisis, resultante de la propagación de la calcificación en todas direcciones, desde el centro secundario de osificación. • Solo se conservan el cartílago articular y un disco transverso llamado placa epifisaria. PLACA EPIFISIARIA • Tiene un aspecto microscópico muy distintivo cuando se observa en un corte longitudinal, consiste en cuatro zona sucesivas que se fusionan entre si imperceptiblemente. 1. Zona de cartílago en reposo. 2. Proliferación de cartílago. 3 Cartílago de maduración. 4. Calcificación de cartílago. ZONA DE CARTÍLAGO EN REPOSO • Es la zona de cartílago mas cercana al tejido óseo de la epífisis. • Sus condrocitos no contribuyen activamente al crecimiento óseo. • Su función es fijar las otras zonas de la placa epifisaria a la epífisis. ZONA DE PROLIFERACION DE CARTÍLAGO • Contiene condrocitos que se dividen repetidamente y así sustituyen a los que desaparecen en la cara diafisiaria de la placa. • Forman columnas longitudinales características ZONA DE CARTÍLAGO EN MADURACION • Los condrocitos están dispuestos en columnas longitudinales pero presentan hipertrofia y acumulan glucógeno y lípidos. 198 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Son más grandes y se tiñen de color claro, producen fosfatasa alcalina. ZONA DE CALCIFICACION DEL CARTÍLAGO • Su matriz queda impregnada por mineral óseo. Las metáfisis. • Son las zonas ensanchadas cercanas a los extremos de un hueso largo. • Las metáfisis de un hueso en crecimiento conservan las misma forma debido a la actividad de resorción de los numerosos osteoclastos. REMODELACION OSEA • El ajuste del contorno de un hueso durante su crecimiento. • Aunque los huesos en crecimiento están cambiando continuamente su organización interna, mantienen de modo aproximado la misma forma externa desde el momento temprano del desarrollo fetal hasta la vida adulta. • La forma del hueso se mantiene gracias a un continuo remodelado de su superficie. • Esto significa depósito de hueso en unos sitios del periostio y absorción en otros puntos. • Las metáfisis son las regiones ensanchadas cercanas a los extremos de un hueso largo, en que el diámetro de la diáfisis aumenta e iguala al de la epífisis. • Las metáfisis de un hueso en crecimiento conservan la misma forma debido a la actividad de los numerosos osteoclastos que resorben hueso en la periferia ensanchada de las metáfisis. MECANISMO DE CICATRIZACION DE UNA FRACTURA SIMPLE EN UN HUESO LARGO • Una fractura simple es la ruptura de un hueso en dos partes, llamados fragmentos. • Suele ser siempre acompañada del desgarro del periostio y desplazamiento de los fragmentos. • Por lo general estos fragmentos son manipulados hasta colocarlos en la posición a modo de realinearlos y restaurar la línea antigua del hueso. • Durante el momento de la fractura ocurre hemorragia por ruptura de vasos, dependiendo su magnitud del tamaño del hueso y la distancia del desplazamiento de los fragmentos. • Al igual se interrumpen los vasos de Havers donde ocurre la necrosis del hueso, • Existe una reacción inflamatoria aguda. • Suele formarse un cuágulo sanguíneo, la reacción natural es la organización de este cuágulo por medio de tejido de granulación ordinario. • La etapa inflamatoria aguda luego es seguida por la resorción de este cuágulo por células fagocitarias leucocitarias (macrófagos). • Dependiendo del grado de Vascularización y los movimientos del sitio de fractura, el tejido óseo se formará directamente pero una parte lo hace se manera indirecta, por osificación endocondral. 199 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • El tejido de reparación de la fractura se llama callo. • El tejido de granulación se convierte en tejido conectivo denso, dentro de él, se desarrollan cartílago y fibrocartílago, para constituir el callo fibrocartilaginoso. • Son collares de tejido de reparación (fibroblastos), llena el hueco entre los fragmentos y después origina su unión. • El callo alrededor de los fragmentos recibe el nombre de externo, perióstico o de fijación. • El que se forma entre los propios fragmentos se llama interno, medular, endostico o de unión. • La formación de hueso, comienza a cierta distancia de la línea de fractura. • El periostio aumenta su grosor notablemente al activarse y proliferar las células osteógenas, este crecimiento es acompañado de capilares periósticos. • En las capas mas superficiales del callo, el crecimiento de las células es casi avascular de modo que se transforman en condroblastos y la producción de cartílago. • Se forma el callo óseo, que es una red de trabéculas subperiósticas. • El callo externo presenta 3 zonas: a. Una zona de nuevas trabéculas óseas, (la mas cercana a los fragmentos). b. Una región cartilaginosa intermedia. c. Una zona externa de células en proliferación. • La zona de cartílago presenta hipertrofia y maduración, se calcifica la matriz y se sustituye por hueso. • Las trabéculas óseas formadas en primer término se unen a los fragmentos de la fractura. • El hueso necrótico es resorbido por los osteoclastos. • Los osteoblastos migran a esta área y sustituyen con tejido óseo vivo. Remodelación del callo óseo • El callo es entonces un masa de hueso esponjoso en forma de huso y se divide en: a. callo externo b. callo interno. • En el callo interno aparecen nuevas trabéculas óseas en la cavidad medular de cada fragmento por proliferación de células del endostio, además de formarse otras trabéculas entre los fragmentos del hueso. • Esta formación de hueso se cumplirá solo si el riego sanguíneo es adecuado. • Por un proceso de Remodelación el hueso esponjoso se convierte en hueso cortical denso, se produce luego la resorción de las trabéculas de la periferia del callo para restablecer los contornos originales del hueso. 200 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 8 EL TEJIDO SANGUÍNEO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de identificar los elementos que constituyen la sangre, así como comprender sus características histológicas y funcionales. Objetivos Específicos: - Conocer las características generales del tejido sanguíneo. - Comprender los conceptos terminológicos básicos utilizados en la hematología. - Conocer la composición de la sangre y de sus diferentes elementos constituyentes. - Ser capaz de reconocer la morfología, y propiedades tintoriales de los componentes celulares de la sangre periférica humana (eritrocitos, linfocitos, monocitos, neutrófilos, basófilos y plaquetas). - Conocer la organización histológica y ultraestructural de los diferentes elementos formes de la sangre. - Conocer las funciones de cada una de los elementos formes de la sangre. I. Consideraciones generales. La sangre es un líquido ligeramente alcalino (pH 7,4), viscoso y de color rojo brillante que constituye cerca del 7% del peso corporal. El volumen total de la sangre del adulto promedio es de cerca de 5 litros, y circula por todo el cuerpo dentro de los vasos sanguíneos del sistema circulatorio. La sangre es un tejido conectivo especializado compuesto por elementos figurados: eritrocitos, leucocitos y plaquetas, estos se encuentran suspendidos en un componente líquido que recibe el nombre de plasma. Las funciones primarias de la sangre de la sangre son transporte de nutrientes, metabolitos y electrolitos. La hemoglobina que contienen los glóbulos rojos transporta el oxigeno desde los pulmones para su distribución hacia las células del cuerpo y el CO2 se transporta tanto en la hemoglobina como en el componente líquido del plasma para ser eliminado por los pulmones. La sangre regula la temperatura corporal y conserva los equilibrios acidobásico y osmótico de los líquidos corporales. Además es la vía de 201 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL migración de los leucocitos entre los compartimientos del tejido conectivo del cuerpo. diversos Terminología utilizada: Hematocrito: Valor de los elementos figurados en conjunto. Volumen de células rojas de la sangre. Cerca de 45%. Plasma: Líquido amarillento compuesto por agua, 91-92%, proteínas plasmáticas, enzimas, hormonas, sales inorgánicas, iones, compuestos inorgánicos, nutrientes, gases que constituyen el 1%. Suero: Componente líquido del coágulo sanguíneo, sin adición de anticoagulante. II. Descripción de tipos celulares. Componentes 1.- Plasma 90 % agua, 9% proteínas, 1% sales inorgánicas, comp. nitrogenados, nutrientes y gases. líquido tisular à filtrado de plasma que sale de los capilares hacia los tejidos conectivos. Composición igual a plasma excepto en proteínas, ya que éstas no pueden atravesar endotelio. Proteínas, entonces, actúan aumentando la presión coloidosmótica (la contraria a la hidrostática), ayudando al reingreso de liquido tisular hacia el torrente (especial % la albúmina) Fuente Función Proteína Albúmina Hígado Conservar transporte insolubles presión coloidosmótica, algunos metabolitos Globulinas Hígado Plasmocitos Transporte iones metálicos, líquidos fijos en prot. y vit. liposolubles. Anticuerpos sist. Inmune - - Proteínas de coagulación (como protrombina, fibrinógeno, etc) Hígado Formación filamentos fibrina - Proteínas de complemento Hígado Destrucción microorganismos e inicio inflamación - Lipoproteínas plasmáticas - Quilomicrones - VLDL ( lipoproteína muy Epitelio intestinal Hígado Hígado Transporte: Triglicéridos ( intestino)à hígado Triglicéridos (hígado) à otras cels. 202 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL baja densidad) - LDL (lip. baja densidad) Colesterol (hígado) à otras cels. 2.- Eritrocitos (gl. Rojo) Disco bicóncavo, 7.5 diámetro,2 mayor ancho, menos 1 menor ancho à gran superficie de contacto comparado con volumen. Sin núcleo y sin organoides citoplasmáticos. N° = 5.000.000 hombre, 4.500.000 mujer. (por mm cúbico) Con enzimas en citosol, como la anhidrasa carbónica ( formación a partir de CO2 y agua à mayor transporte de CO2 en sangre, como ác. Carbónico). Esta enzima esta asociada a una proteína transmembrana, la banda 3, que transporta Cl extracelular y bicarbonato intracelular. Tinción à naranjo, un poco rosado. Presentan en superficie de membrana identificadoras, como antígenos A, B y Rh. 3.- Leucocitos (gl. Blancos) N°= 6500 a 10000 por mm cúbico en adulto normal. En sangre y frotis, redondos, pero cuando salen a tejidos conectivos (donde cumplen su función), son pleomórficos . Función gral= defender cuerpo ante agentes extraños Contienen gránulos en su citoplasma, de dos tipos: específicos, que se tiñen de diferente manera, y azurofílicos o no específicos, que se ha demostrado que son lisosomas Según estos gránulos, los leucocitos se clasifican en granulocitos, que tienen gránulos específicos y azurofílicos, y agranulocitos, que solo tienen azurofílicos. Dentro de los granulocitos, por la tinción de sus gránulos, se reconocen neutrófilos, eosinófilos y basófilos. Dentro de los agranulocitos, se distinguen linfocitos y monocitos (precursores de macrófagos). Granulocitos Características Neutrófilos Eosinófilos Basófilos proteínas N° por cúbico mm 3500-7000 150-400 50-100 % de leucocitos 60-70% 2-4% <1% 203 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 8-9 9-11 7-8 Diámetro ( Núcleo ) 3 a 4 lóbulos (polimorfonuclear) 2 lóbulos, en forma de salchicha 1 en forma de S Gránulos específicos 0.1 Rosados pálidos, con enzimas y agentes farmacológicos. Por Quimiotaxis, llegan a zona, fagocitan y descargan enzimas hidrolíticas. Además ayudan a iniciar inflamación 1-1.5 Rosados oscuros, intenso Azules o negros, que le dan a perímetro un aspecto rugoso Función Fagocitosis complejo antigeno-anticuerpo, destrucción parásitos. Median inflamatorias, mastocitos. reacciones como los NEUTROFILOS • Su cantidad es del 50% al 70% de los leucocitos. • Su número absoluto se considera entre 3,000 a 6,000 por milímetro cúbico de sangre. • La circulación de los granulocitos en el torrente sanguíneo es de 10 horas. • Miden entre 10 µm. a 12 µm. • Tienen un núcleo que compone de dos a cinco lóbulos interconectados por finas hebras de cromatina. • Se observan formas inmaduras, con un núcleo en herradura, llamado neutrófilo en banda. (1% a 2% de los leucocitos circulantes). • Los gránulos azurófilos que se observan en su citoplasma corresponden a sus lisosomas. • Su función más importante es actuar en las inflamaciones agudas. • Se encuentran entre el 1% y el 4% de las células de sangre periférica. • Su número absoluto es de 120 a 350 por milímetro cúbico de sangre. • Miden 12 µm. a 17 µm. • Su citoplasma se caracteriza por la presencia de grandes gránulos refractarios de un color rojo púrpura. • Sus gránulos se los considera lisosomas. • La vida media de los eosinófilos es de 8 horas. • Tiene una función reguladora en las alergias. • Un número elevado de eosinófilos en la sangre periférica puede ser un indicador de que la persona sufre de parasitosis. • Constituyen solo el 0.5% de los leucocitos de la sangre periférica. • Su número llega a 40 por milímetro cúbico de sangre. • Miden de 10 µm. a 14 µm. de tamaño. • Su núcleo es bilobulado más está oscurecido por los abundantes gránulos azul oscuro de su citoplasma. • Pueden acumularse en zonas donde se producen reacciones alérgicas. EOSINOFILOS BASOFILOS 204 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL AGRANULOCITOS Características N° por mm cúbico % de leucocitos Diámetro ( ) Monocitos 200-800 3-8% 10-12, grandes las Linfocitos 1500-2500 20-25% mas 7-8 Núcleo Forma riñón Redondo, ocupa mayor parte célula. Gránulos específicos No, citoplasma color No, el poco citoplasma periférico gris azuloso. se tiñe azul claro. Diferenciarse en T = inmunidad celular macrófagos, B = inmunidad humoral (por fagocitosis, presentan antígenos. anticuerpos) También pueden agruparse y formar células gigantes. Función LINFOCITOS • Los linfocitos comprenden entre el 20% y el 50% de los leucocitos sanguíneos. • El número total es de 1,500 a 4,000 por milímetro cúbico. • Miden de 6 µm. a 9 µm. • Existe una proporción reducida de linfocitos grandes. • Los linfocitos pequeños se clasifican en dos grupos. • Los linfocitos T • Los linfocitos B • Los monocitos comprenden de 2% al 8% de los leucocitos sanguíneos. • El número absoluto son de 200 a 30 por milímetro cúbico de sangre. • Miden 12 µm. A 29 µm. de diámetro. • Su núcleo algo grande presenta una depresión central que le da la forma de un riñón. • Los monocitos sirven como precursores de los macrófagos. • Tiene una vida media de tres días, para luego migrar fuera del torrente sanguíneo. MONOCITOS 205 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Plaquetas (trombocitos, tromboplástidos) Las plaquetas sanguíneas o trombocitos, son fragmentos de citoplasma granulado relativamente pequeñas. • Tiene forma de disco y un diámetro de 2 a 3 µm. • Se desprenden de unas células grandes llamadas megacariocitos. • Las plaquetas no poseen núcleo. • Su número en la sangre varia entre 150,000 a 400,000 por milímetro cúbico. • La causa principal para que cese el sangrado es la adhesión de las plaquetas a la superficie interna de la pared del vaso en la vecindad del corte. • Se las observa como discos aislados biconvexos y ovales. Hialómero La parte externa de las plaquetas que se tiñe de un color azul pálido. Granulómero La parte central de las plaquetas. • Su forma se mantiene por la presencia de Microtubulos ordenados en una circunferencia • El sistema canalicular abierto, está compuesto por túbulos que conectan la superficie de las plaquetas y constituye un conducto importante para la liberación de una serie de sustancias secretorias. • El sistema tubular denso, es un sistema cerrado de túbulos membranosos. • Si no participan en la hemostasis, las plaquetas viven entre ocho a diez días. • Luego son fagocitadas por los macrófagos. Funciones: Intervienen en la formación del coágulo sanguíneo. Libera algunos factores en el área del daño, los cuales son responsables del mecanismo de cascada para la formación del coágulo. Rol en la vasoconstricción a través de la salida de serotonina, trayendo como consecuencia una disminución de la velocidad de salida de la sangre del vaso dañado. 206 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 9 HEMATOPOYESIS Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al concluir el tema el estudiante estará en capacidad de conocer los diferentes estadios de formación de las células sanguíneas, describir su ciclo vital, así como conocer y comprender las diferentes teorías que explican su formación y diferenciación. Objetivos Específicos: Al concluir el estudio del tema el estudiante estará en capacidad de comprender: - La organización de la médula ósea. - Los diferentes sitios en que se genera la hematopoyesis prenatal y postnatalmente. - La secuencia de los eventos que ocurren en la formación de los glóbulos rojos o eritrocitos. - El proceso de Eritropoyesis. - La secuencia de eventos que ocurren en el proceso de formación de las células blancas ó leucocitos. - El proceso de Mielopoyesis. - El proceso de Trombopoyesis. - La formación de otros tipos celulares formados en la médula ósea: monocitos y linfocitos. - Los mecanismos de control hormonal de la Hematopoyesis. Generalidades La hematopoyesis es el proceso de desarrollo de las células sanguíneas, desde la célula precursora hasta la madura. Durante el período prenatal, la hematopoyesis se desarrolla en varias fases mesoblástica, hepática, esplénica y mieloide. Durante el período postnatal, las células madres de la médula ósea se diferencian a través de varias etapas intermedias, en células sanguíneas maduras. Este proceso se encuentra regulado por diversos factores de crecimiento. La hematopoyesis se define como la serie de fenómenos concatenados que se inician a nivel unicelular con la autoduplicación, seguidos de diferenciación y maduración, culminando con la producción de elementos formes sanguíneos funcionales. Se considera la diferenciación como la secuencia de hechos genéticos que permiten a una célula sintetizar productos específicos, los que le confieren potencialidad para determinada función. La maduración es la secuencia de fenómenos bioquímicos y morfológicos iniciados por la diferenciación y que confieren capacidad funcional a la 207 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL célula. Tanto las células estromales como las hematopoyéticas en el ser humano tienen un precursor común, la célula totipotencial hematopoyética (CTH). Las propiedades que definen a la CTH son su capacidad de autoduplicación, la que resulta en progenies con las mismas características de la CTH primitiva (unidad formadora de colonias de blastos UFC-B1), y la de dar origen a todos los elementos formes sanguíneos, que incluyen los de la serie mieloide como los eritrocitos, granulocitos (neutrófilos, eosinófilos y basófilos /mastocitos), monocitos /macrófagos y plaquetas, así como los linfocitos T y B y células plasmáticas de linaje linfoide. En algún momento en la vida de las CTH irrestrictas y restringidas, el número de "programas de diferenciación" disponibles en ellas se vuelve limitado hasta un punto en que la diferenciación sigue una sola línea y la progenie celular desempeña funciones inherentes a su cohorte. Esta serie de estados secuenciales de la hematopoyesis, de pluripotencial a bipotencial o unipotencial, es irreversible. Al igual que la CTH y la unidad formadora de colonias de granulocitos, eritrocitos, monocitos y megacariocitos (UFCGEMM), la unidad formadora de brotes de eritrocitos (UFB-E) y la UFC-E circulan en la sangre. La UFC-G y UFC-M están presentes en la circulación y al igual que la UFC-GM, no se autoduplican. Esquema de la hematopoyesis CHT = célula totipotencial hematopoyética. UFC= unidad formadora de colonias. UFB = unidad formadora de brotes. BI= blastos. LM = linfoide mieloide. GEMM = granulocitos, eritrocitos, monocitos, megacariocitos. L = linfoide. EG = eritrocitos y granulocitos, megacariocitos. M = monocitos. G = granulocitos. Meg = megacariocitos. Bas = basófilos. Eo = eosinófilos. LB = linfocitos B. LT = linfocitos T. LGG = linfocitos grandes granulares. 208 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Hematopoyesis y médula ósea. La sangre es un tejido conectivo especializado, constituido por diversos tipos celulares y fragmentos de células, suspendidos en un medio fluido, el plasma. Funciona como un vehículo de transporte de gases, hormonas, nutrientes, productos de desecho del metabolismo y células, a través de todo el organismo. Los elementos formes de la sangre, son estructuras formadas por un proceso de Hematopoyesis, a través del cual los elementos formes maduros, se originan a expensas de la transformación de células precursoras. Durante el desarrollo la Hematopoyesis tiene lugar en diferentes sitios: saco vitelino, hígado, bazo y ganglios linfáticos. En el cuarto a quinto mes de la vida intrauterina se establece en los huesos y en el momento del nacimiento está restringida casi exclusivamente a ellos. A pesar de que toda la médula ósea, conserva el potencial hematopoyético, el número de focos activos disminuye en ella a partir de los 5 años de vida y en el adulto la Hematopoyesis tiene lugar en la médula de los huesos planos del cráneo, costillas, esternón, en la columna vertebral, la pelvis y las extremidades proximales de los huesos largos. TEJIDO MIELOIDE TEJIDOS HEMATOPOYETICOS • Las células de la sangre tienen una vida corta y han de ser sustituidas continuamente a partir de fuentes situadas fuera de la circulación. • Las células hemáticas son altamente especializadas y pueden llevar a cabo sus respectivas funciones cuando entran al torrente sanguíneo. • El proceso mediante el cual se forman las células hemáticas se llama hematopoyesis. • En condiciones normales no circulan hasta que se completa la proliferación y alcanzan el nivel necesario de maduración. • Los tejidos hematopoyéticos son aquellos en los cuales se producen nuevas células hemáticas. • se dividen en: a) tejido mieloide b) tejido linfático. • El tejido hematopoyético donde en el hombre se producen los eritrocitos, plaquetas y la mayoría de los leucocitos se denomina como tejido mieloide. • La médula ósea es un órgano grande y complejo que está distribuido a través de las cavidades del esqueleto. • La masa total de la médula ósea en el adulto se ha estimado en de 1600 g. a 3600 g. • Alrededor de la mitad de esta masa corresponde a tejido graso hemopoyeticamente inactivo. (que aparece amarillo). • El resto es hemopoyeticamente activo. • Corresponde a la médula ósea roja. • Las funciones del tejido hemopoyético incluyen: a) la formación y liberación de una variedad de células sanguíneas. 209 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL b) La fagocitosis y degradación de partículas circulantes tanto como eritrocitos seniles. c) Producción de anticuerpos. • Los linfocitos son más numerosos en los nódulos linfáticos, bazo y el timo, por lo que se los denomina como órganos del tejido linfático. • El bazo es asiento de una activa hematopoyesis mieloide. • El bazo y el hígado conservan la capacidad de regenerar células hemáticas del linaje mieloide. Medula roja • Es el lugar donde la médula ósea es hematopoyéticamente activa, su color es por la producción masiva de eritrocitos. • Al nacer todos los huesos tienen médula roja hemopoyeticamente activa. • A los cuatro o cinco años de edad el número de células formadoras de sangre comienza a disminuir y crece el número de células adiposas. Medula amarilla • En lugar de producir nuevas células hemáticas acumula grasa, su color se debe al caroteno presente en las grasas. • La transformación de la médula roja hematopoyeticamente activa en médula amarilla relativamente inactiva tiene lugar primero y progresa más rápidamente en las porciones distales de los huesos largos. • Se cree que la transformación en médula grasa de los segmentos periféricos del esqueleto de las extremidades se debe a la temperatura ligeramente inferior de estas regiones. • La médula amarilla puede volver a hacerse roja en respuesta a la temperatura elevada o a demandas aumentadas de células sanguíneas. • La distribución de la medula ósea ocupa las cavidades cilíndricas de los huesos largos: • del fémur • en las vértebras, • costillas • esternón • huesos iliacos. • Supone del 4 al 6 % del peso corporal y tiene un volumen total casi igual al del hígado. • Es un tejido blando. • El tejido mieloide está compuesto básicamente por: a) Una población heterogénea de células hemáticas en desarrollo que se encuentran suspendidas pero no fijas. b) El estroma del tejido conectivo. • Las células medulares libres representan una población celular en renovación continúa que tiene la capacidad de suministrar dotaciones de nuevas células hemáticas durante toda la vida. • El estroma del tejido mieloide está provisto de los vasos venosos anchos y de finas paredes denominados sinusoides, que constituyen una vida de acceso directo para que las células hemáticas recién formadas entren a la circulación. • En el feto y el niño en desarrollo, el número total de células hemopoyéticas y células sanguíneas aumenta con el tiempo. • en el adulto por el contrario es un ejemplo de sistemas de renovación celular de un estado constante. 210 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL TEJIDO HEMATOPOYETICO. MEDULA OSEA. Las células hemáticas tienen un período de vida relativamente corto, son continuamente sustituidas por nuevas células producidas en la médula ósea. Actualmente se plantea que todos los elementos formes de la sangre se originan en condiciones normales, en la médula ósea durante la vida postnatal del individuo. Los linfocitos(TyB) se originan, al igual que las otras células sanguíneas, en la médula ósea; los linfocitos B completan su diferenciación en este órgano, los T, en cambio, migran al Timo donde completan el proceso de maduración que los convierte en linfocitos inmunocompetentes. La hematopoyesis es el proceso de diferenciación de las células hemáticas a expensas de células precursoras indiferenciadas derivadas de células madres pluripotenciales. ESTRUCTURA DE LA MEDULA OSEA. La médula es uno de los tejidos más extensos y altamente organizados del organismo. Representa del 4-6 % del peso corporal y ocupa las cavidades cilíndricas de los huesos largos (cavidades medulares), así como los intersticios entre las trabéculas del hueso esponjoso o trabecular de las costillas, el esternón, los huesos del cráneo, la pelvis y el hueso ilíaco. La médula está formada por un tejido laxo, altamente celular, posee abundantes capilares sinusoidales y nervios, pero carece de vasos linfáticos. Está formada por dos elementos estructurales: ESTROMA PARENQUIMA: células hemáticas en diferentes etapas del proceso de diferenciación células sanguíneas maduras Estroma. El estroma está formado por células y elementos de la matriz extracelular. Entre los elementos celulares presenta: fibroblastos adipocitos macrófagos Estas células y las células endoteliales de los vasos sanguíneos garantizan un entorno adecuado mediante la elaboración de citoquinas que actuando de forma paracrina y autocrina favorecen la diferenciación de los diferentes estirpes celulares. Los fibroblastos tienen características particulares en la médula ósea, son células pálidas que representan del 50-70 % de las células del estroma y se originan de progenitores adherentes llamadas UFC-F bajo la acción de citoquinas tales como la interleuquina 2(IL-2), el interferón gamma (INF) y la interleuquina 3 (IL-3). Se plantea que existen dos poblaciones de fibroblastos: las Células fibroblastoides y los miofibroblastos. Las células fibroblastoides poseen prolongaciones citoplasmáticas que le dan un aspecto estrellado; estas prolongaciones se unen formando un entramado enrejado Fibroblastos. 211 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL sobre el cual se localizan las células hemáticas que se hallan en diferentes etapas del proceso de diferenciación. Las prolongaciones de las células fibroblastoides alcanzan los vasos sanguíneos y cubren entre el 40-60 % de su superficie adluminal. Los miofibroblastos poseen forma ahusada y presentan actinina. Los fibroblastos de la médula ósea realizan dos importantes funciones: 1. Elaboración de la matriz extracelular 2. Síntesis de factores hematopoyéticos entre los cuales se pueden citar los factores estimuladores de colonias de monocitos y de monocitos y granulocitos, las interleuquinas 6 y 7, el factor activador de plaquetas, el factor inhibidor de leucemia. Adipocitos. Estas células representan entre el 5 - 15 % de las células del estroma, al igual que los adipocitos extramedulares almacenan grasa pero difieren de estos en que son más pequeños y metabolicamente activos; son estimulados para la lipólisis por las hormonas esteroideas y no por la insulina, no se afectan con la inanición. Existe un equilibrio entre el número de adipocitos y células hemáticas en la médula ósea; cuando unas aumentan las otras disminuyen. Macrófagos. Representan del 20 - 30 % de las células de la médula ósea, ocupan una posición perisinusoidal. Entre sus funciones están: 1. Fagocitosis de células defectuosas. 2. Participan en la síntesis de citoquinas. Matriz extracelular. La matriz extracelular de la médula ósea está formada por fibras colágenas (I-III-V-VI). Glicoproteínas como: la fibronectina, tirosina laminina y trombospodina, glicosaminoglicanos, en particular el ácido hialurónico y proteoglicanos. Los elementos del estroma forman una malla que provee el entorno favorable tanto para la proliferación como la diferenciación de la célula madre pluripotencial o Unidad Formadora de Colonias (UFC). Parenquima Células hemáticas. El segundo componente de la médula ósea son las células hemáticas en diferentes etapas de su proceso de diferenciación desde la UFC. La hematopoyesis ocurre en el compartimiento extravascular; de esta forma la sangre circulante se encuentra separada de dicho compartimiento por la pared de los vasos sanguíneos. Las células hemáticas maduras deben atravesar la pared del sinusoide para alcanzar el torrente sanguíneo y entrar en la sangre periférica; de ahí la gran importancia de los capilares sinusoidales de la médula ósea . 212 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ESTRUCTURA DE LOS CAPILARES SINUSOIDALES. Poseen una estructura característica, que le permite facilitar el paso a la sangre de los elementos formes, proveniente de la médula ósea: Endotelio: Células aplanadas con prolongaciones citoplasmáticas largas, de forma y tamaño variable. Forman una pared incompleta con aberturas de diferentes tamaños. Su citoplasma no tiene mucha afinidad por los colorantes y presentan un núcleo grande oval, de heterocromatina periférica. Lámina basal: A diferencia de las láminas basales clásicas está constituida por una sustancia glucídica dispuesta de manera irregular. HEMOPOYESIS PRENATAL • Durante la vida prenatal hay tres fases sucesivas en las cuales el lugar principal se desplaza de una región del embrión a la otra. • La formación de sangre se descubre por vez primera en el mesénquima del pedículo del tronco y en las áreas vecinas del saco vitelino en la segunda semana de vida. • Aparece 19 días después de la fertilización • Unos grupos de células mesenquimatosas en estas áreas se diferencian en células basófilas grandes que se agrupan en los islotes sanguíneos. • En esta fase casi todas las células que se forman son eritrocitos. • Las células más primitivas se diferencian en eritroblastos primitivos. • Estos sintetizan hemoglobina y se convierten en eritrocitos que difieren de los de la vida post-natal, por la naturaleza de la hemoglobina y por que tienen núcleo. FASE HEPATICA • A las seis semanas de gestación aparecen células basófilas redondas en el esbozo del hígado, iniciándose así la fase hepática de la hemopoyesis. • Estas células se parecen a los eritroblastos de la hemopoyesis post-natal. • Se los llama eritoblastos definitivos. • Dan origen a eritrocitos anucleados diferentes de los que proceden de los eritroblastos primitivos (que retienen su núcleo). • En el segundo mes en el interior de los sinusoides del hígado, aparecen leucocitos granulares y megacariocitos en pequeño número. • Algo más tarde el bazo, lo mismo que el hígado se convierte en asiento de hemopoyesis. • En el embrión primitivo el esqueleto está formado exclusivamente por cartílago hialino que va siendo sustituido poco a poco por hueso. • En el cuarto mes, los vasos sanguíneos empiezan a penetrar en las cavidades creadas por la degeneración de los condrocitos en los esbozos cartilaginosos de los huesos. • Los vasos sanguíneos llevan con ellos células mesenquimales que se diferencian en osteoblastos FASE MESOBLASTICA FASE MIELOIDE 213 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL formadores de hueso y a células reticulares destinadas a constituir el estroma de la médula ósea. • Junto con el establecimiento de los centros de osificación dentro del esqueleto cartilaginoso, comienza la formación de sangre en la médula ósea primitiva, iniciándose la fase mieloide. • La hemopoyesis en el hígado y en el bazo empieza a decaer entonces y a partir de este momento la médula ósea se constituye en el más importante órgano formador de sangre. • Se ha demostrado que los diferentes tipos celulares sanguíneos del adulto, incluidas las células madre pluripotenciales pueden migrar con el torrente circulatorio de un órgano a otro. • Se piensa actualmente que en el embrión, cada uno de los sucesivos lugares de la hemopoyesis sea probablemente sembrado por células madre que emigran del precedente. • El hígado y el bazo en el adulto no participan normalmente en la hemopoyesis, pero en las enfermedades en la que existe una destrucción de la médula ósea puede restablecerse una hemopoyesis extramedular en estos órganos. Hematopoyesis. Hoy se acepta que todas las células hemáticas surgen de una misma célula ancestral, teoría monofilética. Cuando esta célula se siembra a nivel del bazo en condiciones experimentales, da origen a todos los elementos formes de la sangre, de ahí que se le llame Unidad Formadora de Colonias (UFC). La UFC representa menos del 2 % de la población celular de las células hemáticas de la médula ósea; estas células son capaces de auto renovarse y también de originar las células progenitoras de las diferentes estirpes celulares. Células progenitoras. DIFERENCIACION HEMOPOYETICA. Células madre (steam cells) • estas células tienen dos propiedades: • La capacidad de madurar en varios tipos de células sanguíneas (diferenciación). • una extensa capacidad de regenerar nuevas células madre y así mantener su propio número. (autoreduplicación). • Si su descendencia es capaz de diferenciarse en varios tipos diferentes de células sanguíneas maduras, se designan células madre hemopoyéticas pluripotenciales (CMHP). • La diferenciación de una de estas células, implica una perdida de la capacidad de desarrollarse a lo largo de múltiples caminos alternativos. • La adquisición gradual de nuevos rasgos morfológicos distintivos y de propiedades funcionales típicas de las células sanguíneas más maduras. • La descendencia inmediata de una célula madre pluripotencial que retiene la capacidad para automultiplicarse, pero que es capaz de diferenciarse en un 214 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL tipo único de célula terminal, se designa como célula madre unipotencial o célula madre comprometida. • Para detectar y categorizar las células madre se realizaron pruebas experimentales en vivo o en vitro. • Inyectando suspensiones hematopoyéticas en el torrente sanguíneo de ratones que han sido irradiados con dosis de radiación suficientes para destruir la capacidad proliferativa de sus propias células. • Las células inyectadas se depositan en el bazo y en la médula del ratón receptor. • Después de varios días el bazo contienen colonias pequeñas macroscópicamente visibles cada una de las cuales se han desarrollado por proliferación de una célula madre y la diferenciación de su descendencia. • Se han descubierto una variedad de células madre llamadas Unidades Formadoras de Colonia de Bazo. • Las células madre que dan origen a colonias individuales pueden caracterizarse aún más por el examen de su descendencia de células diferenciadas. • Si incluyen dos o más tipos celulares, la célula de origen era una célula madre pluripotencial. (CMHP • Si la descendencia es de estirpe eritrocitaria se originan de una célula madre unipotencial designada como Unidad Formadora de Colonias - Eritroide. UFC-M • Si todas pertenecen a la línea megacariocitica, se origina de una Unidad Formadora de Colonias Megacariocitica. • Otras colonias contienen a la vez granulocitos y monocitos y se originan de una célula madre bipotencial, designada como Unidad Formadora de Colonias Granulomonocítica. • Las células madre pluripotenciales proliferan lentamente, pero dan origen a células madre unipotenciales que proliferan más rápidamente. • La mayor parte de las ideas sobre la cinética y la descendencia celular es las fases iniciales de la hemopoyesis se basa en los estudios en las colonias esplénicas de ratones irradiados. • Los mismos principios se pueden aplicar a la especie humana. • Se han desarrollado sistemas de cultivos semisólidos de agar, fibrina o metilcelulosa, en los cuales las células madre de la médula ósea humana son estimuladas mediante factores de crecimiento hemopoyético para dar origen a colonias clonales. I. Eritropoyesis: Los principales eventos asociados a los cambios morfológicos observados en los glóbulos rojos y sus precursores son: A. La célula madre pluripotencial (CFU-S), bajo el efecto de la eritroproyetina, origina 2 tipos de células progenitoras unipotenciales (BFU-E y CFU-E). UFC-B UFC-E UFC-GM 215 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL B. Maduración de las células que almacenan hierro preparación para síntesis de Hemoglobina. La célula joven (proeritroblasto) es grande y posee un gran núcleo, que se colorea pálidamente, debido al predominio de la eucromatina. Al comenzar la síntesis activa de hemoglobina, el citoplasma se torna basófilo y aparecen numerosos ribosomas, estas células son denominadas eritroblastos basófilos, que sufren a su vez varias divisiones mitóticas. C. A medida que la célula madura, el tamaño disminuye y la acidofilia aumenta, así como la cantidad de Hemoglobina citoplasmática. El núcleo, disminuye de tamaño, se hace picnótico y eventualmente es expulsado. La célula es conocida como eritrocito maduro, el cual está ocupado totalmente por Hemoglobina. D. El eritrocito sale de la médula ósea y pasa a la sangre donde transporta O2 y CO2. E. Las células rojas tienen una vida media de 120 días y son removidas por los macrófagos de la médula ósea, bazo e hígado. TIPOS CELULARES Y PROCESO DE DIFERENCIACIÓN. • Al progresar la diferenciación las células progenitoras eritroides se convierten en: PROERITROBLASTOS Identificables morfológicamente. • 14 a 19 nm de diámetro. • Núcleo grande, dos a más nucleolos, • Borde basófilo del citoplasma. • Cada proeritroblasto sufre una serie de divisiones para producir varios; • La basofilia se debe a la cantidad de ribosomas y polisomas. PROERITROBLASTOS BASOFILOS. • Citoplasma basófilo. • Cromatina grumosa densa. • No hay nucleolos visibles. • Se establece síntesis de hemoglobina. Estos de dividen y dan una descendencia de: ERITROBLASTOS POLICROMATOFILOS. • Son de menor tamaño. • De cromatina más condensada. • Desaparecen nucleolos y por lo tanto no hay mas ribosomas. • Aumenta la hemoglobina sintetizada de un modo continuo. (absorbe eosina). • Es la ultima célula que se divide en la serie eritroide. NORMOBLASTO. (ERITROBLASTOS ORTOCROMATICOS) • Cuando la célula ha adquirido su dotación completa de hemoglobina su citoplasma es eosinófilo con un tinte residual azul periférico. • El núcleo es excéntrico y fuertemente teñido y mas pequeño. • Miden de 7 a 14 micras. ERITROCITOS POLICROMATOFILOS. • Se elimina el núcleo excéntrico con una delgada película de citoplasma. 216 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Los núcleos eliminados son ingeridos y destruidos por los macrófagos. • La porción anucleada del eritrocito se libera al torrente sanguíneo. • Los eritrocitos contienen pequeña cantidad de material basófilo dispersados entre la hemoglobina. • Los ribosomas residuales se agrupan y forman masas, que se tiñen de un color azul dentro del citoplasma rosado y dan un aspecto de red. • Alrededor de 1.9 x1010 se eliminan en el bazo cada día. • El mismo número de otros nuevos se produce en la médula. RETICULOCITOS ERITROCITOS. II. Granulopoyesis Los principales eventos asociados a los cambios morfológicos observados en los glóbulos blancos y sus precursores son: A. La célula madre pluripotencial (CFU-S) origina células madres bipotenciales (CFU-GM) y unipotenciales (CFU-Eo y CFU – Ba), que son precursores de los neutrófilos, eosinófilos y basófilos, respectivamente. B. La forma más temprana reconocible se conoce como mieloblasto. En la maduración de la célula se van produciendo gránulos azurófilos (no específicos), y gránulos específicos. Estas células experimentan varias divisiones, las cuales cesan después que la formación del gránulo ha terminado. C. Los cambios del citoplasma y tamaño celular son similares a aquellos descritos para la serie eritroide, sin embargo, cesan con la formación del gránulo. El núcleo no disminuye de tamaño, sino que se vuelve lobulado. D. El granulocito sale de la médula ósea hacia la sangre periférica y tiene una vida media de 2-3 días, siendo removido por macrófagos. E. Idéntico proceso ocurre en todos los tipos de granulocitos. (Neutrófilos, eosinófilos y basófilos). TIPOS CELULARES Y PROCESO DE DIFERENCIACIÓN. MIELOBLASTO • La primera etapa morfológicamente reconocible. • Esta es una gran célula redondeada de 15 a 20 micras. • El reborde de su citoplasma basófilo está desprovisto de gránulos. • Su núcleo esférico es muy grande. • Fina cromatina dispersa. • Posee dos o más nucleolos prominentes. • Se forman gránulos azurófilos que no permiten distinguir las tres distintas variedades de promielocitos a) Netrofílicos b) Eosinofílicos c) Basofílicos PROMIELOCITO 217 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Aparecen como células muy grandes. • Nucleolos prominentes. • Citoplasma denso. • Implica una reducción notable del tamaño celular. • Cambia el aspecto núcleo y el citoplasma. • El núcleo casi ovoide presenta una depresión más profunda y se coloca en posición excéntrica. • Solo se la denomina mielocito cuando posee una docena de gránulos en su citoplasma. • Aparecen los gránulos específicos permiten distinguir tres tipos diferentes de mielocitos. • Mielocitos Netrofílicos • Mielocitos Eosinofílicos • Mielocitos Basofílicos. • A partir de esta etapa existe una pérdida de la capacidad mitótica. MIELOCITO METAMIELOCITO • Tiene un núcleo de forma arriñonada. • También se pueden reconocer tres tipo independientes de metamielocitos, de acuerdo al color de su gránulos específicos. • Con la maduración de cada serie de granulocitos tiene lugar una mayor disminución del tamaño celular y en nuevos cambios de la forma del núcleo. LEUCOCITO GRANULOCITO • La forma en banda. • La forma segmentada. FORMACION DE EOSINOFILOS • La primera etapa reconocible es el mielocito Eosinófilo. • Para la etapa de metamielocito el núcleo se llega de subdividir en dos lóbulos interconectados por una fina hebra. • La maduración del eosinófilo implica la condensación de su cromatina. • Los gránulos lisosómicos específicos de los eosinófilos se desarrollan de la misma manera que los lisosomas de los otros tipos celulares. FORMACION DE BASOFILOS • El núcleo de un mielocito basófilo sufre menos cambios de los que sufre la formación del neutrófilo. • En la etapa del metamielocito puede desarrollar encogimientos irregulares, pero generalmente se convierte en bilobulado. • La cromatina del basófilo se condensa del modo incompleto y se tiñe de color relativamente claro. • En contraste los gránulos específicos se tiñen profundamente y oscurecen al núcleo III. Trombopoyesis: Los principales eventos asociados a los cambios morfológicos observados en las plaquetas y sus precursores son: A. La célula madre unipotencial de la plaqueta, CFU-Meg, origina una célula muy grande, el megacarioblasto, de núcleo lobulado, que experimenta a su vez, un proceso de endomitosis para formar megacariocitos. B. El megacariocito es una célula multilobulado, cuyas prolongaciones gigante, de núcleo citoplasmáticas se 218 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL fragmentan en acúmulos de proplaquetas, que a su vez, se dispersan en plaquetas individuales. El citoplasma y el núcleo residuales del megacariocito son fagocitados por macrófagos. Son células verdaderamente grandes con un gran núcleo que se tiñe de oscuro. • Están compuestos por una serie de lóbulos interconectados. • Esta morfología nuclear es consecuencia de la poliploidia. • La mayoría de los megacariocitos tiene ocho veces el número diplode de cromosomas. • Los megacariocitos poseen una gran cantidad de citoplasma. • Estas células producen plaquetas sanguíneas las cuales son fragmentos liberados del citoplasma que circula en la sangre periférica. • Los megacariocitos son células terminales que convierten en poliploides al experimentar endoreduplicación. • Se multiplican cromosómicamente sin que se divida el citoplasma, los cromosomas no se segregan en núcleos separados, lo que da la formación de un núcleo único multilobulado y poliploide. (endomitosis). • La trombopoyetina es regulador humoral. • Existe un sistema complejo y anastomosado de membranas internas que subdividen su citoplasma en numerosas porciones, cada una de las cuales tiene su propia membrana limítrofe. • Las porciones citoplasmáticas tienen aproximadamente el tamaño de una plaqueta. • Cada vesícula se funde con sus vecinas. • Los megacariocitos se localizan debajo del endotelio de los senos vasculares de la médula. • Desde este punto unas prolongaciones de los megacariocitos maduros penetran a través del endotelio y quedan largas porciones de su citoplasma flotando dentro de los sinusoides. • Estas estructuras a veces llamadas PROPLAQUETAS, pueden contener 1200 subunidades plaquetarias. • Se estima que un megacariocito puede producir y soltar unas 6 proplaquetas, lo que da origen a unas 8 mil plaquetas. • El núcleo polimorfo rodeado por una capa residual de citoplasma está revestido por una membrana celular intacta. • No se descarta la posibilidad de que estos megacariocitos residuales puedan reconstituir su citoplasma y producir una nueva serie de plaquetas. IV. A. Otros tipos celulares formados en la Médula Ósea: Monocitos: Los monocitos comparten sus células precursoras bipotenciales con los neutrófilos (CFU-GM). Los CFU-M (monoblastos) originan promonocitos, de núcleo arriñonado y citoplasma rico en gránulos azurófilos. La mayor parte de los monocitos formados entran en la circulación, y al cabo de 1 ó 2 días pasan a los tejidos corporales donde se diferencian en macrófagos. 219 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL TIPOS CELULARES MONOBLASTO • Se ha descrito un monoblasto en las colonias de cultivo celulares, pero se las identifica con dificultad en la médula. • Su división da origen a los: PROMONOCITOS. • La mitad aproximadamente de los promonocitos de la médula proliferan rápidamente para generar monocitos no proliferantes. MONOLITOS. LINFOPOYESIS • Aunque es en los órganos linfoides donde tiene lugar una considerable proliferación de los linfocitos estimulados a lo largo de toda la vida, es en la médula ósea donde se origina propiamente la estirpe celular linfopoyética. • Los estimados a convertirse en linfocitos T abandonan la médula y son llevados por la sangre hacia la corteza del timo donde proliferan y adquieren sus marcadores de superficie característicos a medida que se van trasladando hacia la médula tímica. • De ahí son transportados hacia el bazo, donde sufren una ulterior maduración antes de convertirse en elementos de la población recirculante de linfocitos pequeños de larga vida. La célula madre multipotencial, CFU-Ly, se divide en la médula ósea para formar las 2 células progenitoras unipotenciales, CFU-LyB y CFU-LyT. Las células CFU-LyB se dividen y originan linfocitos B inmunocompetentes en la médula ósea. Las células CFU-LyT experimentan mitosis y forman células T inmunocompetentes, que viajan hasta la corteza del timo, en donde proliferan, maduran y empiezan a expresar marcadores de superficie celular. Los linfocitos B y T viajan hacia los órganos linfoides (bazo y ganglios linfáticos) donde forman clonas de células B y T inmunocompetentes en regiones bien definidas de esos órganos. GRANULOPOYESIS 220 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 10 TEJIDOS Y ORGANOS LINFOIDES Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de conocer los constituyentes del Sistema Inmunitario, comprendiendo y relacionando la estructura de cada uno de estos con su función, así como el papel que desempeña el Sistema Inmunitario en el mantenimiento de la integridad estructural y funcional del organismo. Objetivos Específicos: 221 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Definir el Sistema Inmunitario. Describir y explicar la ontogenia y filogenia de los tejidos y órganos linfáticos. Enumerar y clasificar las células constitutivas del tejido linfoide según criterios morfológicos, filogenéticos y funcionales. Definir inmunógenos y antígenos. Conocer los tipos básicos de respuesta inmunológica. Comprender el rol del Complejo Mayor de Histocompatibilidad en la respuesta inmune. Comprender el papel de las inmunoglobulinas en los procesos inmunológicos. Conocer los tipos básicos de inmunoglobulinas. Describir y comprender la teoría de la selección clonal. Conocer el concepto de tolerancia inmunológica. Clasificar al tejido linfoide según criterios morfológicos y funcionales. Describir los diferentes tipos de tejido linfoide difuso. Describir la estructura histológica de los centros germinativos y comprender la importancia de estos en la respuesta inmune. Describir la organización histológica de los ganglios linfáticos. Describir la organización histológica del bazo. Describir la circulación sanguínea del bazo y explicar las diferentes teorías propuestas. Describir la organización histológica del timo. Comprender el concepto de barrera hemato tímica y describir su base morfológica. Definir el sistema fagocítico mononuclear. Enumerar los diferentes tipos de células que los constituyen dando ejemplos de la localización de cada uno de ellos. INTRODUCCIÓN El sistema linfoide está formado por varios tipos de células: CÉLULAS LINFOIDES Los linfocitos T y B son los responsables de la respuesta inmune específica. Se producen en los órganos linfoides primarios a razón de 1000 millones al día, y de allí migran a órganos linfoides secundarios y a espacios tisulares. En el adulto existe un billón de linfocitos, equivalentes a un 2% del peso corporal. linfocitos células accesorias, principalmente macrófagos células presentadoras de antígenos (APC) (en algunos casos) células epiteliales y otras 222 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Suponen del 20 al 40% de los leucocitos totales. Existen tres poblaciones de linfocitos funcionalmente distintas, caracterizada cada una por un juego de marcadores, pero son difíciles de reconocer morfológicamente entre sí: 1. células T 2. células B 3. células NK Los linfocitos T y B vírgenes (no cebados) son pequeños (unas 6 m m de diámetro), con poco citoplasma, que forma un estrecho anillo alrededor del núcleo. Poseen cromosomas condensados, con abundante heterocromatina; albergan pocas mitocondrias, y apenas nada de retículo endoplásmico ni de complejo de Golgi. En sí mismos, en ausencia del Ag específico, tienen vida corta (de unos días a unas pocas semanas), y fácilmente sufren muerte celular programada. En cambio, si entran en contacto con el Ag a partir de sus receptores específicos, sales de la fase G 0 y entran en el ciclo celular (G0 à G1 -à S à G2 à M). En la fase G2 corresponden a linfoblastos: aumentan su tamaño (15 m m), aumenta algo la eucromatina, aparece un nucleolo patente y aumenta la proporción del citoplasma, donde se puede observar un A. de D. bien desarrollado. Estos linfoblastos proliferan y finalmente se diferencian en dos sub - poblaciones: 1. células efectoras, de vida corta, con R.E.R bien desarrollado en capas concéntricas, y vesículas de A. de G. 2. Células de memoria, que están en G0, con vida larga (algunas duran toda la vida del individuo). Linfocitos B En los mamíferos, los linfocitos B se diferencian en la médula ósea, mientras que en las aves lo hacen en la bursa o bolsa de Fabricio. Constituyen del 5 al 15% de los linfocitos circulantes. Reconocen al antígeno en forma soluble, por medio de sus inmunoglobulinas de membrana (mIg), que forman parte del complejo receptor de las células B (BCR). En cada linfocito hay unas 150.000 moléculas de mIg (de las clases M y D), que han sido sintetizadas por él. Todas estas moléculas poseen la misma especificidad antigénica. Acompañando a cada mIg, unidas no covalentemente con ésta, existen dos tipos de cadenas acompañantes, llamadas Iga e Igb , que son invariantes. Otros marcadores de superficie: MHC II o 223 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL o o Receptores para el complemento: CD35 (=CR1) y CD21 (=CR2) Receptor para IgG exógena: CD32 (=FcgRII), que juega un papel en las señales negativas para el linfocito B En ausencia de estímulo antigénico, estos linfocitos B maduros vírgenes mueren por apoptosis al cabo de unos pocos días. Si, en cambio, se une por su BCR al Ag complementario específico (y con la ayuda de señales de macrófagos y células T), se pone en marcha la selección y proliferación clonal, que termina (al cabo de 4-5 días) con la diferenciación de dos subpoblaciones: una de células plasmáticas secretoras de Ac, y otra de células B de memoria (cebadas). Las células características: plasmáticas poseen las siguientes Carecen de Ig de membrana. Son mayores y con más proporción de citoplasma que las B de las que proceden. Su RE está muy desarrollado. Esto explica la gran cantidad de Ac secretados que producen; esos anticuerpos poseen la misma especificidad antigénica que la de las mIg de la célula B original. No circulan por la sangre ni por los vasos linfáticos, sino que se localizan en los órganos linfoides secundarios y los lugares de la respuesta inmunológica. Viven unos pocos días; al ser células en fase de diferenciación terminal, carecen de capacidad mitótica, y mueren por apoptosis. Los linfocitos B cebados de memoria, en cambio, pueden vivir en reposo durante largos períodos (más de 20 o 30 años). Cuando se exponen al Ag específico, dan una respuesta inmunitaria más rápida, más intensa, y con mayor afinidad. Su aspecto es similar al de los linfocitos B vírgenes. Linfocitos T Durante la infancia, se diferencian en el timo, pero al llegar la adolescencia, el timo regresiona, y entonces la diferenciación ocurre sobre todo en la piel y mucosa intestinal. Poseen un receptor de membrana (TCR) asociado no covalentemente al llamado complejo CD3, lo que conjuntamente se denomina complejo receptor de las células T. Aunque el TCR es diferente estructuralmente a las Ig, posee zonas homólogas. Una diferencia importante del modo de reconocimiento antigénico del TCR respecto del BCR es que aquél sólo interacciona con el Ag dispuesto en la superficie de células del propio organismo (de hecho, el antígeno procede de procesamiento proteolítico, y le es "enseñado" al linfocito T asociado a moléculas de MHC). 224 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL o o Existen dos tipos de TCR, que definen dos poblaciones diferentes de linfocitos T: TCR2 TCR1 La mayoría (85%) de las células T poseen el TCR2, y a su vez se pueden dividir en dos tipos: Las TCR2 CD4+ funcionan como células cooperadoras (TH): reconocen el Ag expuesto por el MHC-II propio de células presentadoras de Ag (APC), y al hacerlo, se activan y expanden clonalmente, secretando citoquinas que juegan un papel clave en la activación de otras células (B, T, etc.). A microscopio, la mayoría muestran el llamado corpúsculo de Gall (un grupo de lisosomas primario junto con gotitas de lípidos). Las TCR2 CD8+ generalmente funcionan como células T citotóxicas o matadoras (Tc). Un 65% de ellas poseen cuerpo de Gall. Reconocen el Ag expuesto en moléculas MHC-I de células propias infectadas con virus o cancerosas, lo cual, junto con las señales adecuadas de citoquinas, provoca la activación y proliferación clonal, con diferenciación a linfocitos T citolíticos (CTL), que matan extracelularmente a las células propias enfermas. Por supuesto, en cada uno de estos casos de activación, proliferación y diferenciación, se genera paralelamente una subpoblación de linfocitos de memoria. Durante mucho tiempo se habló de una tercera categoría de linfocitos T, los llamados supresores (Ts), pero su existencia como población diferenciada parece estar descartada. Los linfocitos TCR1 se descubrieron hace poco. Suponen sólo el 15% de los T totales, pero no son circulantes, sino que se localizan en ciertos epitelios (por ejemplo, los linfocitos intraepiteliales del intestino). Parece que están especializados en reconocer ciertos patógenos (por ejemplo, micobacterias), que tienden a entrar por las mucosas. A diferencia de otros linfocitos, carecen de especificidad y de memoria, por lo que forman parte del sistema de inmunidad natural o inespecífico. Representan el 15-20% de los linfocitos sanguíneos. Sus marcadores distintivos son CD16 y CD57, pero carecen de marcadores de los linfocitos del sistema específico. Su maduración es extratímica. Células agresoras naturales (NK) 225 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La mayoría (no todos) son linfocitos granulares grandes (LGL), con mayor proporción de citoplasma que los linfocitos T o B. Poseen mitocondrias y ribosomas libres, pero poco R.E.R. Exhiben gran A. de G. Lo que más destaca a microscopio es la existencia de unos gránulos azurófilos densos a los electrones, delimitados por membrana. Poseen dos tipos de funciones: acción citotóxica Acción reguladora del sistema inmune a través de las citoquinas que producen. Como células citotóxicas, su papel fisiológico se está empezando a comprender sólo recientemente: existen buenos indicios de que eliminan por inducción de apoptosis a células propias infectadas con virus o células tumorales. Ello lo realizan porque reconocen células propias enfermas sobre la base de que éstas poseen menos moléculas MHC-I. También pueden desarrollar citotoxicidad celular dependiente de anticuerpos (ADCC). CÉLULAS MIELOIDES Las células mieloides son: Los fagocitos Los granulocitos neutrófilos y los monocitos/macrófagos poseen un origen común. Su antecesor ontogenético es la célula pruripotencial mielo-monocítica (CFU-GM), que se diferencia en dos líneas. 2.5.1.1 Polimorfonucleares neutrófilos Constituyen más (polimorfonucleares) del 90% de los granulocitos Fagocitos: leucocitos polimorfonucleares neutrófilos (PMN) y monocitos, que a su vez se diferencian a macrófagos. Células dendríticas. Eosinófilos Basófilos Mastocitos o o Son de vida corta (2-3 días), y se producen en la médula ósea a razón de unos cien mil millones al día. Son circulantes, salvo cuando son reclutados a tejidos en inflamación. Su núcleo es multilobulado (de 2 a 5 lóbulos). Posee gránulos citoplásmicos de dos tipos: los azurófilos (primarios) y los específicos (secundarios). 226 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tras salir de la médula ósea, circulan por la sangre durante 7-10 horas, y luego pasan a tejidos, donde mueren a los 2-3 días. Cuando hay infección, la médula ósea produce más cantidad de neutrófilos (la leucocitosis de neutrófilos es un indicio clínico de infección). Son los primeros fagocitos en llegar a la zona de infección, atraídos por quimiotaxis debida a sustancias liberadas en el foco de la infección. Al llegar al foco, actúan como fagocitos: ingieren la partícula extraña, incluyéndola en un fagosoma, al que fusionan sus gránulos: Gránulos azurófilos (primarios): son mayores y más densos, con típica morfología de lisosoma. Contienen mieloperoxidasa y agentes antimicrobianos no oxidantes (defensinas, catepsina G y algo de lisozima). Gránulos específicos (secundarios): son más pequeños y menos densos a los electrones; contienen la mayor parte de la lisozima de la célula, así como lactoferrina y fosfatasa alcalina. Ambos tipos de gránulos se fusionan con el fagosoma, para digerir y eliminar la partícula extraña, con mecanismos dependientes de oxígeno más potentes que los del macrófago. Estas células constituyen una buena barrera defensiva frente a bacterias piogénicas. El sistema fagocítico mononuclear (SFM) está constituido por los monocitos circulantes y los macrófagos tisulares. Los promonocitos de la médula ósea, al madurar salen de ella, diferenciándose en monocitos circulantes, que al cabo de unas 8 horas emigran a distintos tejidos, donde se convierten en macrófagos. 1) Monocitos Son células de unos 10-18 m m de diámetro, con núcleo en forma de herradura o de pera. Su membrana, vista al microscopio electrónico, aparece con finas rugosidades. Su citoplasma posee gránulos azurófilos, que al microscopio electrónico son densos y homogéneos. Dichos gránulos son lisosomas que contienen peroxidasa e hidrolasas ácidas importantes para el mecanismo de muerte intracelular de microorganismos. El aparato de Golgi está bien desarrollado, y se observan mitocondrias. 2) Macrófagos Como ya dijimos, al cabo de unas 8 horas de su salida de la médula, los monocitos migran a tejidos y se diferencian a o o Fagocitos mononucleares 227 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL macrófagos. Los macrófagos pueden ser residentes (fijos en tejidos) o libres. residentes: cumplen misiones concretas en cada uno de los tejidos, pudiendo recibir, en su caso, denominaciones peculiares. Por ejemplo: células de Kupffer, en las paredes vasculares de los sinusoides hepáticos células mesangiales de los glomérulos renales macrófagos alveolares de los pulmones macrófagos de las serosas (p. ej., de la cavidad peritoneal) células de la microglía del cerebro osteoclastos de los huesos histiocitos del tejido conjuntivo libres: están estratégicamente situados para material extraño en órganos linfoides secundarios: macrófagos de los sinusoides esplénicos (en el bazo) macrófagos linfáticos) de los senos medulares (en los ganglios atrapar o o o o o o o o o Características principales: Los macrófagos son células de vida más larga que los neutrófilos (meses e incluso años). Poseen un núcleo en herradura. En su citoplasma se ve un abundante retículo endoplásmico rugoso y gran número de mitocondrias. Están especialmente adaptados a luchar contra virus, bacterias y protozoos intracelulares. Los fagocitos mononucleares constituyen el mejor ejemplo de células que, siendo en principio del S.I. natural, en el curso de la evolución se han adaptado a jugar papeles centrales en el S.I. adaptativo: A) En la respuesta inmune natural: los fagocitos presentan dos tipos de actividades: o o como tales fagocitos como productores de citoquinas 1) Actividad fagocítica: Los fagocitos engullen (fagocitan) partículas extrañas (microorganismos y macromoléculas extrañas), células propias lesionadas o muertas y restos celulares. El fagocito se ve atraído por quimiotaxis, se adhiere por receptores al microorganismo o partícula extraña, con lo que 228 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL se activa la membrana del fagocito, emitiendo seudópodos (basados en el sistema contráctil de actina-miosina), que finalmente se fusionan, cerrándose y creándose una vesícula membranosa que engloba al antígeno, denominada fagosoma. La destrucción intracelular de la partícula extraña comienza con la entrada del fagosoma en la ruta endocítica: el fagosoma se fusiona con los gránulos, para formar el fagolisosoma. El contenido vertido de los gránulos, junto con otras actividades del macrófago, supone una batería de mecanismos microbicidas y microbiostáticos, además de enzimas hidrolíticas que digieren las macromoléculas. El material de desecho se elimina por exocitosis. Este sería el mecanismo fagocítico básico (muy similar al ya existente en protozoos amebianos), pero dicho mecanismo primitivo se ve mejorado (unas 4.000 veces) por medio de otros componentes del sistema inmune: se trata de un conjunto de moléculas, denominadas opsoninas, que recubren al microorganismo, y que sirven de vínculo de unión entre la partícula invasora y el fagocito. Como ejemplo de opsoninas se cuentan la IgG (para la que el fagocito posee el receptor CCG R) y el componente C3b del complemento (para el que el fagocito dispone del receptor CR1). Las actividades antimicrobianas serán estudiadas en detalle en un capítulo posterior (véase 13.2). Aquí sólo daremos una clasificación de las mismas: I. A. B. II. A. B. C. D. Mecanismos dependientes de oxígeno: intermediarios reactivos de oxígeno (ROI) intermediarios reactivos de nitrógeno (RNI) Mecanismos independientes antimicrobianas preformadas: de oxígeno: proteínas péptidos catiónicos como las defensinas catepsina G (proteinasa neutra) lisozima lactoferrina (secuestra Fe y altera las proteínas de FeS 2) Producción de citoquinas: Los macrófagos producen citoquinas que atraen a otras células, sobre todo a PMN neutrófilos. Como veremos, dichas citoquinas son las responsables de muchos de los efectos sistémicos de la inflamación (p. Ej., La fiebre). También producen factores para fibroblastos y células endoteliales, que promueven la reparación de los tejidos dañados. B) Papel de los fagocitos como células accesorias en las respuestas inmunes específicas 1. Como células presentadoras de antígeno (APC): Como dijimos, no todo el Ag se degrada totalmente en la ruta 229 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL endocítica. Como veremos oportunamente, quedan péptidos de unos 10 aminoácidos de longitud, que se asocian dentro del endosoma con moléculas MHC de tipo II. Los complejos {MHC-II + péptido} de la vesícula emigran a la membrana citoplásmica, con lo que quedan expuestos en la superficie del macrófago, listos para ser reconocidos por los linfocitos TH específicos, para su activación. 2. Los macrófagos son activados por los linfocitos TH . Los linfocitos TH activados tras su contacto con las células presentadoras secretan a su vez citoquinas que activan a los macrófagos, con lo que éstos mejoran sus capacidades fagocíticas y destructivas. De esta forma, los macrófagos activados por citoquinas sirven como células efectoras de la inmunidad celular. 3. Los macrófagos activados son a menudo los efectores finales de las respuestas humorales conforme avanza la respuesta inmune, se produce IgG y se activa el complemento, los cuales sirven como opsoninas que ayudan al macrófago a sus funciones fagocíticas y citotóxicas (mejoras en un factor de 4.000). Por ello, el macrófago es frecuentemente en encargado final de eliminar al microorganismo en la rama humoral de la inmunidad. En resumen, el macrófago cumple un papel central en el sistema inmune, participando tanto en la fase de reconocimiento como en la de presentación del Ag y en la efectora. Células dendríticas Son células con morfologías características: del cuerpo celular salen unas prolongaciones alargadas, lo que le da aspecto parecidos a los de las células dendríticas nerviosas. Existen dos tipos de células dendríticas, con funciones y propiedades diferentes, aunque ninguna presenta una actividad fagocítica importante. Células dendríticas interdigitantes Aparentemente derivan de precursores mieloides de la médula ósea, quizá como un rama "hermana" de las células del SFM. Están presentes en los intersticios de la mayor parte de los órganos (corazón, pulmón, hígado, riñón, tracto gastrointestinal). El prototipo es la célula de Langerhans de la piel, muy rica en MHC-II. Cuando entran en contacto con un Ag, migran como células "a vela" por los vasos linfáticos aferentes hasta llegar a la paracorteza de los ganglios linfáticos regionales, donde se convierten en células dendríticas interdigitantes. Allí presentan el Ag a los linfocitos TH, para que se inicie la respuesta inmune. Parece ser que las células de Langerhans son también las precursoras de las células dendríticas interdigitantes de los órganos citados anteriormente, y de las de las áreas ricas en células T del bazo y del timo. Estas células dendríticas son las más potentes inductoras de respuestas inmunes restringidas por MHC-II. 230 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Además, son mejores que otras células presentadoras en la misión de presentar autoepitopos procesados a las células T restringidas por MHC-II, por lo que juegan un papel importante en la autotolerancia. Células dendríticas foliculares No derivan de la médula ósea, y no parece que tengan que ver con las dendríticas interdigitantes. Están presentes en los folículos secundarios de las áreas ricas en células B de los ganglios y del bazo, así como en los folículos linfoides asociados a mucosas. No tienen moléculas MHC-II en su superficie, pero presentan gran cantidad de receptores para el complemento (CR1 y CR2) y para las IgG (el CCG R). Los inmunocomplejos (complejos Ag-Ac) llegan a las áreas de células B de estos órganos linfoides secundarios, y allí quedan retenidos un cierto tiempo: se unen a los receptores para Fc de estas células, que son muy abundantes en sus "perlas" (engrosamientos esféricos espaciados regularmente a lo largo de sus prolongaciones). Parece que estas células desempeñan un papel esencial en el desarrollo de las células B de memoria. Son granulocitos (es decir, PMN) presentes en sangre y tejidos, y constituyen del 1 al 3% de los leucocitos del individuo sano. Poseen núcleo bilobulado, citoplasma con abundantes gránulos de contenido básico, por lo que se tiñen regularmente con colorantes ácidos como la eosina. Estos gránulos están rodeados de membrana, pero al microscopio electrónico muestran en su interior unos cristaloides. Son células móviles que pueden migrar desde la sangre a los tejidos, atraídas por factores quimiotácticos (como el ECF-A) Aunque tienen algún papel fagocítico, éste es mucho menos importante que en los neutrófilos. Su función principal es la defensa inespecífica frente a grandes parásitos, como helmintos: se unen a las larvas esquistosómulas de helmintos previamente recubiertas por IgE o IgG, y entonces se degranulan, vertiendo una toxina (proteína básica) y enzimas que controlan la respuesta inflamatoria, hidrolizando factores anafilácticos liberados por los mastocitos. Constituyen menos del 1% de los leucocitos. Su núcleo es bi- o multilobulado (basófilo) o redondeado (mastocito). Poseen abundante gránulos azul-violeta, densos a los electrones. Carecen de función fagocítica. Eosinófilos Basófilos y mastocitos 231 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Parece que los mastocitos derivan de la misma rama que los basófilos, pero mientras estos últimos son circulantes, los mastocitos residen en los tejidos. Ambos poseen abundantes receptores Fce RI Papel central en la hipersensibilidad inmediata (llamada de tipo I, que incluye las alergias): el entrecruzamiento de alergeno con dos o más moléculas de IgE unidas a la célula provoca la rápida y total desgranulación, con lo que se liberan sustancias farmacológicamente activas, incluyendo la histamina, que es la responsable principal de los síntomas alérgicos. A pesar de este papel "negativo", su misión natural positiva estriba en proporcionar protección frente a parásitos multicelulares. y funcionalmente está organizado en dos tipos de órganos linfoides: Órganos linfoides primarios o centrales, que: A. Proporcionan el entorno para la maduración de linfocitos (linfopoyesis), de modo que los linfocitos adquieren su repertorio de receptores específicos para cada tipo de antígeno; Los linfocitos se seleccionan de modo que autotolerancia (evitación de la autoinmunidad). poseen B. Los órganos linfoides primarios son: o o o o el timo, donde maduran los linfocitos T la médula ósea en el adulto como órgano de maduración de los linfocitos B En el feto temprano esta función la toma el hígado, aunque paulatinamente se ve sustituido por la medula. En las aves, el equivalente funcional de la médula es la Bolsa de Fabricio. Órganos linfoides secundarios o periféricos, que: Proporcionan el entorno para que los linfocitos interaccionen entre sí, o con las APC y otras células accesorias, y para que entren en contacto con el antígeno; Diseminan la respuesta inmune al resto del cuerpo. - Los órganos linfoides secundarios son: los ganglios linfáticos, que recogen Ag de los tejidos el bazo, que recoge Ag de la sangre tejidos linfoides asociados a mucosas (MALT), que recogen Ag de las mucosas 232 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En la respuesta secundaria, la igualmente como órgano secundario. médula ósea actúa ÓRGANOS LINFOIDES PRIMARIOS Timo Es un órgano plano y blando situado en la cavidad torácica, por encima del corazón. Está formado por dos lóbulos rodeados por cápsula de tejido conjuntivo. A su vez, los lóbulos están divididos en lobulillos separados entre sí por trabéculas de tejido conjuntivo. Cada lobulillo tímico está relleno de células linfoides denominadas timocitos, dispuestas en una corteza de gran densidad celular y una médula (interior) de menor densidad celular. Desde la corteza hasta la médula existe un gradiente de diferenciación, de modo que en la corteza se encuentran los timocitos más inmaduros, mientras que en la médula se localizan los timocitos en fases madurativas más avanzadas. Tanto la corteza como la médula están rellenas de una red de células no linfoides que constituyen el estroma tímico, y que consta de varios tipos celulares: A. Tres tipos de células epiteliales: 1. en la corteza más externa, las células nodriza 2. en la corteza, células corticales epiteliales 3. En la médula, células medulares epiteliales. B. Células dendríticas interdigitantes sobre todo en el límite cortico-medular. C. Macrófagos, con una localización similar a las dendríticas. Todas estas células no linfoides del estroma expresan en sus superficies moléculas MHC de tipo I y/o II, y participan en la maduración y selección de los timocitos hacia células T maduras. En la médula tímica aparecen los denominados corpúsculos de Hassall: acúmulos concéntricos de células epiteliales. Su función es desconocida, pero su número va aumentando con la edad. En un capítulo ulterior veremos en detalle el proceso de maduración intratímica de los linfocitos, pero daremos aquí un breve adelanto: Los progenitores linfoides de los linfocitos, procedentes de la médula ósea, entran en el timo y comienzan a dividirse activamente en la corteza; sin embargo, allí mueren por apoptosis más del 95% de las células generadas, que son eliminadas por los macrófagos. Los sobrevivientes van emigrando hasta la médula, donde terminan de madurar, y salen del timo como células T vírgenes maduras (inmunocompetentes), por medio de las vénulas postcapilares del timo. 233 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Durante todo este proceso los timocitos han ido interactuando con células estromales provistas de MHC en sus membranas (células nodriza à células corticales epiteliales à células dendríticas), produciéndose dos fases de selección de timocitos: Selección positiva: sólo sobreviven aquellos timocitos que hayan generado receptores TCR capaces de reconocer moléculas MHC propias; los demás mueren por apoptosis. Selección negativa: se eliminan por muerte celular programada los timocitos que habiendo superado la selección positiva hayan resultado autorreactivos, es decir, los timocitos que reconozcan moléculas del propio individuo (autoantígenos) presentadas por el MHC propio, o que tengan una afinidad demasiado alta hacia el MHC propio solo De esta forma sólo salen como linfocitos T maduros aquellas célula autotolerantes (no-inmunidad a lo propio) y capaces de reconocer antígenos (moléculas extrañas al propio individuo) en el contexto del haplotipo propio del MHC. El timo de los mamíferos va involucionando con la edad, a partir de la pubertad. En humanos, al nacer, el timo pesa 10-15 g, alcanza su tope en la adolescencia, época en la que llega a pesar 40-70 g, y va regresionando, de modo que en la vejez sólo pesa 3 g, aunque siempre queda un remanente de zona medular. Por lo tanto, en la vida adulta, la producción de linfocitos T en el timo decae bastante, aunque siempre existe una actividad residual. Evidencias sobre la relación entre función tímica y respuesta inmune: 1. La timectomía neonatal en ratones provoca que disminuyan acentuadamente los linfocitos T circulantes, y se induce una ausencia de inmunidad específica celular. 2. Los ratones transgénicos noqueados ("ratones K.O.") de tipo nude ("desnudos") tienen un defecto genético que impide el desarrollo del timo. Estos ratones presentan una sintomatología similar a la descrita en el párrafo anterior. 3. En humanos existe una enfermedad genética conocida como síndrome de DiGeorge, en el que no se desarrolla el timo: los efectos son igualmente la carencia de linfocitos T y la ausencia de respuesta inmune celular específica. En la fase adulta, cuando el timo ha involucionado, sigue habiendo maduración de linfocitos T en otros lugares, principalmente en el epitelio intestinal, donde se produce linfopoyesis de célula T gd y T ab, que permanecen en el epitelio intestinal o migran a la lámina propia. 234 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Sitios de desarrollo de linfocitos Médula ósea (mamíferos) y bolsa de Fabricio (aves). La Bolsa (Bursa) de Fabricio es una porción especial dorsal de la cloaca, con una estructura constituida por una región cortical y una medular. La médula ósea en los adultos de los mamíferos es un equivalente "disperso" de la Bolsa de Fabricio. La porción implicada en la maduración de los linfocitos B está constituida por islas de tejido hematopoyético. Precisamente por su carácter difuso es más difícil de estudiar que la Bolsa.(Estudiaremos la maduración de los linfocitos B en el capítulo 8). ÓRGANOS LINFOIDES SECUNDARIOS Los linfocitos maduros vírgenes que salen de los órganos linfoides primarios emigran a los órganos y tejidos linfoides periféricos: I. Capsulados: en ellos se produce la secreción de Ac que se distribuirán por la circulación; también se dan respuestas celulares locales. ganglios (recogen Ag de la piel y de superficies internas) bazo (recoge Ag de la sangre) Órganos no capsulados asociados a mucosas (MALT): protegen del Ag que entre directamente a través de mucosas (gastrointestinal, respiratoria, genitourinaria). Su respuesta es la secreción de inmunoglobulina A secretoria (sIgA), que recubrirá la superficie mucosal (epitelial). .Acúmulos más o menos difusos (no capsulados), dispersos por casi todo el cuerpo. El componente fluido de la sangre (plasma) se extravasa desde los capilares a los tejidos, generando el líquido intersticial. Parte de éste retorna a la sangre a través de las membranas capilares, pero el resto, llamado linfa, fluye desde los tejidos conectivos a una red de finos capilares linfáticos abiertos, y de allí va pasando a vasos cada vez mayores (vasos linfáticos). Finalmente, la linfa llega al mayor vaso linfático, denominado conducto torácico, que descarga a circulación sanguínea a nivel de la subclavia izquierda (cerca del corazón). De este modo se cumple una de las funciones del sistema de vasos linfáticos: capturar fluido procedente de los tejidos y reingresarlo en la sangre, asegurando niveles estables de fluido en el sistema circulatorio. El corazón no influye sobre la circulación de la linfa: ésta avanza en un solo sentido debido a los movimientos de los músculos del cuerpo y a la disposición unidireccional de las válvulas de los ganglios linfáticos. La otra función (y la que nos interesa aquí) del sistema linfático es capturar antígenos de los líquidos intersticiales A. B. II. III. Sistema linfático y ganglios linfáticos 235 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL de los tejidos y llevarlos a algunos de los órganos linfoides secundarios, donde quedarán retenidos para su interacción con las células del sistema inmune. El antígeno queda retenido en alguno de los ganglios interpuestos a lo largo del sistema de vasos, pero en el caso de que "pase de largo" entrará en circulación sanguínea y tendrá la oportunidad de ser captado por el bazo.(A los ganglios y al bazo se les califica como órganos linfoides secundarios sistémicos). Aparte de estos órganos sistémicos existen folículos linfoides difusos. Son agregados de células linfoides rodeados de capilares linfáticos que drenan al folículo. Existen miles de tales folículos dispersos por casi todos los órganos y tejidos, siendo especialmente abundantes a lo largo del tracto gastrointestinal, bronquios, tracto respiratorio superior y tracto genital. Pero como dijimos, el Ag puede entrar desde el líquido intersticial, pasando a los capilares linfáticos, y de ellos a los vasos linfáticos, por los que accede a algún ganglio linfático regional. Vamos, pues a describir este tipo de órgano linfoide secundario. Ganglios linfáticos o o o o o Están intercalados en la red de vasos linfáticos, frecuentemente en la confluencia de ramificaciones de vasos. Hay grupos de ganglios especialmente estratégicamente situados en: cuello (ganglios cervicales) axilas (axilares) ingles (inguinales) mediastino cavidad abdominal Estos ganglios drenan regiones superficiales (piel) y profundas del cuerpo (excepto el interior de la cavidad craneal). Son la primera estructura linfoide organizada que se encuentra un antígeno que proceda de los espacios tisulares, y están especialmente diseñados para retener antígeno, (bien sea solo o formando parte de inmunocomplejos) cuando la linfa percola por el interior de ellos, y para que interaccione con los linfocitos y otras células que van a iniciar la respuesta inmune específica. Los ganglios humanos suelen medir entre 2 y 10 mm de diámetro, y tienen forma de judía, con una parte cóncava denominada hilio, a donde entra una arteria que se ramifica à arteriolas, à vénulas postcapilares à vena que sale por el hilio. La linfa llega al ganglio por los varios vasos linfáticos aferentes, y sale por un único linfático eferente a la altura del hilio. abundantes y 236 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Histológicamente ganglio: distinguimos varias zonas dentro del A. corteza: es el área rica en células B (con macrófagos). En ella se pueden distinguir: 1. folículos primarios, ricos en linfocitos B maduros en reposo 2. Folículos secundarios (que se forman a partir de los primarios tras la estimulación antigénica), con su manto y su centro germinal. B. Paracorteza: es el área rica en células T (donde además se localizan células dendríticas interdigitantes). C. Médula: con células B, T, células plasmáticas y abundantes macrófagos. D. Seno subcapsular, a donde van a parar los antígenos timoindependientes. El antígeno llega solo o transportado por células de Langerhans o similares. En la paracorteza las células de Langerhans se convierten en células dendríticas interdigitantes, que procesan el Ag y lo presentan en sus MHC-II (abundantes en sus largos procesos membranosos) a los linfocitos, provocando la activación de las células TH, las cuales activan ya a algunas células B. Al cabo de 3 o 4 días, algunas células B se diferencian a células plasmáticas secretoras de IgM e IgG. Pero la mayor parte de las células B en trance de activación (y algunas células T) emigran a la corteza, a los folículos primarios. Allí se producen interacciones entre células dendríticas foliculares, macrófagos, células TH y células B, que hacen pasar al folículo a folículo secundario, con su centro germinal. Allí continúa la activación de las células B, que proliferan (centroblastos) y se diferencian en dos subclones: A. células B de memoria B. Células plasmáticas secretoras de anticuerpos. Dichas células emigran a la médula, y las grandes cantidades de Ac secretados salen a la circulación linfática. Tanto para la activación de las células B como para la generación de células de memoria, las células dendríticas foliculares (FDC) del centro germinal, con sus largos procesos de membrana que atrapan complejos Ag-Ac, poseen un papel esencial. En resumen: La linfa llega vía linfáticos aferentes à seno subcapsular à va percolando lentamente (sentido corteza à paracorteza à médula), permitiendo la interacción del Ag con macrófagos y otras APCs (incluyendo las dendríticas foliculares, que atrapan complejos inmunes). En el centro germinal se 237 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL produce la activación y proliferación y diferenciación de linfocitos B hasta: 1. Células plasmáticas, que pasan a médula, produciendo Ac que salen por el linfático eferente, para alcanzar finalmente la circulación sanguínea, que los distribuye a todo el organismo; 2. Células B de memoria, que quedan en el folículo, sobre todo en la zona del manto. La linfa sale por el único linfático eferente, enriquecida en Ac y en linfocitos (aumento de 50 veces en el número de estas células). Este incremento de linfocitos que salen no sólo ni principalmente se debe a la proliferación dentro del ganglio, sino que la mayoría son linfocitos que habían entrado previamente al ganglio desde la sangre a través de las vénulas postcapilares de endotelio alto (HEV). Durante la estimulación antigénica la mayor entrada de linfocitos a través de las HEV hace que los ganglios se hinchen (a veces de modo ostensible, en algunas infecciones). Es un órgano linfoide secundario grande (150 g en humanos adultos), de forma ovoide, situado en el cuadrante superior izquierdo del abdomen. Está especializado en capturar antígenos transportados por la sangre (p. ej., En las situaciones de infecciones sistémicas). La arteria esplénica se ramifica en numerosas arteriolas, que descargan a los sinusoides esplénicos; de allí arrancan las vénulas, que finalmente se unen en una sola vena esplénica que sale del órgano. Posee una cápsula de tejido conectivo, de la que salen hacia el interior numerosas trabéculas que delimitan compartimentos. En cada compartimiento se distinguen dos tipos principales de tejidos: la pulpa blanca y la pulpa roja. La pulpa blanca está constituida por tejido linfoide, repartido en: Bazo 1. Un tejido más denso alrededor de las arteriolas, llamado vaina o manguito linfoide periarteriolar (PALS), que constituye la zona T del bazo; 2. Por fuera del PALS, una zona más difusa llamada zona marginal, rica en linfocitos B y con macrófagos. Aquí se encuentran folículos linfoides primarios y secundarios, parecidos a los vistos en el ganglio. La pulpa roja es una red de sinusoides venosos que contienen macrófagos residentes especializados (macrófagos de los senos esplénicos), que se encargan de destruir eritrocitos y plaquetas viejos (proceso de hematocatéresis). El bazo carece de vasos linfáticos. El Ag llega a través de la arteria esplénica, que entra al órgano por el hilio. La arteria se divide en arteriolas, que a su vez conducen a capilares, 238 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL que se abren y vacían su contenido en la zona marginal de la pulpa blanca. En ausencia de estímulo, la zona marginal posee folículos linfoides primarios, parecidos a los de los ganglios, ricos en células B vírgenes. En la zona T del bazo (PALS) las células dendríticas interdigitantes captan y procesan el antígeno, presentándolo en sus MHC de clase II a los TH en reposo, activándolos. A su vez, los TH activados activan a las células B. Las B activadas, junto con algunos linfocitos T migran a la zona marginal, convirtiendo los folículos linfoides primarios en folículos secundarios, con sus centros germinales poblados de centroblastos en multiplicación. El bazo recibe cada día más linfocitos que la suma de todos los de los ganglios linfáticos. La esplenectomía, sobre todo en la infancia, conlleva un mayor riesgo de bacteriemias, principalmente por Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis y Streptococcus pneumoniae. El sistema linfoide mucosal, no capsulado (MALT) Las mucosas de los tractos digestivo, respiratorio y urogenital suponen una enorme superficie (unos 400 m2) y constituyen posibles sitios de entrada de numerosos patógenos. Así pues no puede extrañar que la evolución haya desarrollado para ellos defensas inmunitarias especializadas. Desde el punto de vista histológico, estas consisten en tejidos que van desde acúmulos dispersos de linfocitos hasta estructuras organizadas, pero nunca rodeadas de cápsula. Por ello reciben el nombre de tejido linfoide asociado a mucosas (no capsulado), MALT. Este conjunto de tejidos reviste una grandísima importancia, habida cuenta de la gran superficie potencial que ha de defender frente a la entrada de patógenos. Otra idea de su relevancia la suministra el hecho de que las células plasmáticas de los tejidos MALT son más numerosas que la suma de las células plasmáticas de bazo, ganglios y médula ósea. El MALT consiste en agregados de tejido linfoide no capsulado que se localizan en la lámina propia y áreas submucosas de los tractos gastrointestinal, respiratorio y genitourinario. Los más sencillos son simples acúmulos difusos de linfocitos, células plasmáticas y fagocitos, localizados en los pulmones y en la pared intestinal. Folículos linfoides aislados. Folículos linfoides que forman grupos más o menos densos: 1. amígdalas: linguales (en la base de la lengua), palatinas (en la parte posterior de la boca) y faríngeas o adenoides. Constan de nódulos linfoides no capsulados, con linfocitos, macrófagos, granulocitos y mastocitos. Las células B se 239 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL organizan en numerosos folículos, incluyendo secundarios con sus centros germinales. Poseen un papel defensivo frente a patógenos que entran por los epitelios nasales y orales. 2. Placas de Peyer del íleo: son 30 a 40 nódulos no capsulados en esta parte del intestino delgado. 3. Apéndice, en el inicio del intestino grueso. Los tejidos MALT mejor estudiados son los asociados con el tracto gastrointestinal. A grandes rasgos encontramos células linfoides en tres partes: 1. En el mismo epitelio existen linfocitos intraepiteliales (IEL), que en una buena proporción (incluso mayoritaria) son fenotípicamente TCR-1 (gd) y CD8+. Se trata de un tipo de linfocitos con poca diversidad antigénica, pero adaptados frente a ciertos patógenos que frecuentemente pueden intentar la entrada por este epitelio. 2. En la lámina propia de todo el intestino se localizan miles de folículos linfoides, donde encontramos linfocitos TH con TCR2 (ab), células B, células plasmáticas secretoras de sIgA y macrófagos. 3. Más abajo, ya en la capa submucosa, encontramos las Placas de Peyer del intestino delgado, especie de nódulos, cada uno compuesto de unos 30 a 40 folículos linfoides. En algunos de estos casos (tracto respiratorio, digestivo y urogenital) el epitelio respectivo está especializado en transportar antígenos desde la luz del conducto al tejido linfoide subyacente. Como ejemplo, veamos cómo funciona un acúmulo de este tipo ligado al intestino delgado: 1. En el intestino delgado, el Ag entra a través de unas células epiteliales especializadas, denominadas células M, que tienen una membrana muy invaginada (ribete en cepillo) hacia la luz intestinal y una concavidad (llamada bolsillo basolateral) que alberga varios linfocitos B, T y macrófagos. Estas células M se sitúan en los llamados sitios inductivos: cortas regiones de la membrana mucosa emplazadas sobre folículos linfoides. 2. Los Ag endocitados por la célula M son transportados al bolsillo basolateral. Como la célula M es rica en MHC-II, probablemente el Ag llega procesado al bolsillo, para ser presentado a alguno de los linfocitos TH. 3. Posteriormente se estimulan los linfocitos B del folículo subyacente al sitio inductivo. Algunos de estos linfocitos B sensibilizados viajan por la linfa, atraviesan los ganglios linfáticos mesentéricos, pasan por el conducto torácico a la sangre; desde la circulación sanguínea regresan por capilares a la lámina propia del intestino, donde se distribuyen de modo difuso pero extenso, y se diferencian a células plasmáticas especializadas en secretar sIgA, que atraviesa la capa de células epiteliales y recubre la zona apical que da a la luz intestinal. Allí, la sIgA puede 240 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL interaccionar con el Ag que dio origen a la respuesta. El resto de los linfocitos B activados se diferencia in situ y las células plasmáticas liberan la IgA en la misma zona. Algunos patógenos (como algunas cepas de Salmonella, Vibrio cholerae y el virus de la polio) pueden "aprovecharse" de la misma célula M para atravesar el epitelio intestinal. Células linfoides de la piel Aparte del papel de la piel como barrera inespecífica frente a los patógenos, desempeña un papel también como "órgano" del sistema inmune: 1. Células de Langerhans: se trata de un tipo de célula dendrítica, dispersa entre las células epiteliales de la epidermis. Captan antígenos por endocitosis o fagocitosis, y tras ello emigran como célula "a vela" por los linfáticos, hasta que al llegar a la paracorteza de los ganglios regionales se diferencian en células dendríticas interdigitantes, con altos niveles de moléculas de clase II del MHC. Allí funcionan como potentes presentadoras de antígeno procesado a los linfocitos TH vírgenes, a los que activan. 2. Linfocitos intraepidérmicos, parecidos, que al igual que los IEL del MALT son en buena proporción de tipo gd, e igualmente especializados en determinados patógenos que pueden entrar por la piel. 3. Los queratinocitos (la célula epitelial de la epidermis) pueden, llegado el caso, secretar citoquinas, con un papel en la inducción de una reacción inflamatoria local. 4. Dispersos en la dermis se pueden encontrar macrófagos y células B y T activadas o de memoria. La médula ósea como órgano linfoide secundario Aunque durante mucho tiempo pasó casi desapercibida en este papel, la médula ósea es importante para la producción de anticuerpos durante la respuesta secundaria humoral. Durante esta respuesta, los órganos secundarios "clásicos" responden rápidamente, pero durante poco tiempo. En cambio, la médula ósea "arranca" lentamente, pero da una respuesta más prolongada de producción de anticuerpos, llegando a ser responsable del 80% de estos durante la respuesta secundaria. ÁREAS INMUNOLÓGICAMENTE PRIVILEGIADAS Se conocen como áreas inmunológicamente privilegiadas aquellas en las que normalmente no existe respuesta inmune: cerebro, testículos y cámara anterior del ojo. Están protegidas por fuertes barreras entre sangre y tejido (p. ej., La barrera hematoencefálica) y bajas permeabilidades o sistemas específicos de transporte. Su significado adaptativo estriba en evitar respuestas inflamatorias en lugares donde sería lesivo para la integridad del individuo. RECIRCULACIÓN LINFOCITARIA Una vez que los linfocitos llegan a un órgano linfoide periférico, no se quedan allí permanentemente, sino que se 241 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL mueven de un órgano linfoide a otro a través de la sangre y de la linfa. Existe, pues, un tráfico linfocitario entre tejidos, sistema linfático y sangre. Cada hora del 1 al 2% del "pool" de linfocitos recircula por el circuito. Ello supone que aumentan las probabilidades de que las células específicas para cada Ag puedan entrar en contacto con éste en los órganos periféricos. Cuando entra un antígeno, los linfocitos específicos "desaparecen" de circulación sanguínea antes de 24 horas: esto es lo que se llama "atrapamiento", porque estos linfocitos han sido reclutados a los órganos linfoides secundarios, donde hacen contacto con el Ag presentado y procesado por APC. Al cabo de unas 80 horas, tras su proliferación, los linfocitos abandonan el órgano linfoide. En el caso de los linfocitos B, al llegar al tejido donde se produjo la entrada del Ag se diferencian a células plasmáticas productoras de Ac. El endotelio vascular como "portero" de leucocitos: El endotelio vascular regula el paso a tejidos de moléculas y leucocitos. Para que éstos pasen desde la sangre al tejido inflamatorio o al órgano linfoide, deben de atravesar la línea de células endoteliales. Para ello deben adherirse a estas células y luego pasar entre ellas (un proceso llamado extravasación). Esto lo consiguen por medio de contactos específicos entre el leucocito y la célula endotelial, a través de moléculas de adhesión celular (CAM). Existen tres familias de CAM: 1. De la superfamilia de las Ig: ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1 2. De la familia de la integrina (subfamilia con cadenas tipo b 2): VLA-4, LFA-1 3. De la familia de las selectinas: L-selectina, E-selectina, Pselectina. Como veremos, en la inflamación se producen factores que activan a las células endoteliales normales, que producen selectinas E y P, y que inician la extravasación de granulocitos neutrófilos (véase tema 17). En cambio, los linfocitos en reposo tienen la capacidad de extravasarse desde circulación a ganglios y MALT a través de las vénulas de endotelio alto (HEV). Las células de este endotelio especial son cuboidales, pero de hecho no son más que producto de la diferenciación de células de endotelio normal de los órganos linfoides secundarios, ante citoquinas producidas en respuesta a antígenos. Esto lo podemos demostrar de dos maneras: Los animales de experimentación libres de gérmenes carecen de vénulas de endotelio alto. 242 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Si cortamos el vaso aferente de un ganglio linfático, se evita la entrada de antígenos. Al cabo de un tiempo, desaparece el HEV. Las células del HEV poseen moléculas de adhesión celular de las citadas antes, pero además cuentan con diriginas vasculares (VA=vascular addressins). Son específicas de cada tejido linfoide y sirven para dirigir la extravasación de linfocitos de distintas subpoblaciones. A su vez, los linfocitos en reposo reconocen las HEV por medio de sus receptores de alojamiento (homing). Ello hace que cada subpoblación de linfocitos se dirija a órganos linfoides secundarios concretos (p. ej. selectina-L). Además, los linfocitos vírgenes expresan receptores de alojamiento diferentes de los linfocitos de memoria y efectores. Los linfocitos T activados van a parar preferentemente a los sitios inflamatorios de los tejidos (sitios terciarios): dejan de producir selectina-L (receptor de alojamiento), por lo que ya no tienden a pasar por el HEV. En cambio, aumentan sus niveles de receptores de unión a moléculas de superficie del endotelio inflamado. Por ejemplo, aumentan en su membrana la cantidad de integrina VLA-4, que al unirse al VCAM-1 endotelial colabora en la entrada al tejido inflamado (con el foco de infección). TOMADO Y ADAPTADO DE: Iáñez Pareja, Enrique. CURSO DE INMUNOLOGÍA GENERAL. Departamento de Microbiología. Universidad de Granada. España. 243 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 11 TEJIDO MUSCULAR Por: Dra. Cecilia Koenig Oficina de Educación Médica Universidad Católica de Chile Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de conocer los diferentes tipos de tejido muscular así como los principios básicos histofisiológicos de cada uno de estos. Objetivos Específicos: Conocer los diferentes tipos de tejidos musculares. Identificar la relación existente entre los tejidos muscular y conectivo. Definir la unidad morfofuncional de la célula muscular . Describir los elementos que conforman el sarcómero. Conocer el papel que juegan cada uno de los elementos constituyentes de las fibras musculares. Conocer la estructura de las uniones miotendinosas. Conocer la estructura de los husos musculares y de los órganos tendinosos de Golgi. Comprender el proceso de transmisión del impulso nervioso en las uniones mioneurales. Establecer las diferencias existentes entre las fibras musculares cardiacas y esqueléticas. Describir las características histológicas del sistema de conducción cardíaca. Describir la estructura del músculo liso en forma comparativa estableciendo las diferencias y similitudes existentes con las fibras musculares estriadas. Comprender el proceso de contracción muscular en los diferentes tipos de fibras (lisas, cardiacas y esqueléticas). Comprender el proceso de respuesta muscular a la lesión en los diferentes tipos de fibras musculares. Estar en capacidad de comprender las diferencias tanto estructurales como funcionales entre los tres tipos de fibras musculares. - 244 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Introducción Definición de tejido muscular Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Este tejido, de origen mesenquimático, está constituido por (Figs.1 y 2): células musculares (fibras musculares), capaces de generar movimientos al contraerse bajo estímulos adecuados y luego relajarse y Tejido conjuntivo estrechamente asociado a las células musculares. Este actúa como sistema de amarre y acopla la tracción de las células musculares para que puedan actuar en conjunto. Además, conduce los vasos sanguíneos y la inervación propia de las fibras musculares (Fig. 3 y 4) Tejido muscular esquelético Este tejido está formado por manojos de células cilíndricas (10-100 mm), muy largas (de hasta 30 cm), multinucleadas y estriadas transversalmente, llamadas también fibras musculares esqueléticas (Figs. 1 y 2). Los núcleos de las fibras se ubican vecinos a la membrana plasmática (sarcolema), que aparece delimitada por una lámina basal (lámina externa). El tejido conjuntivo que rodea a las fibras musculares contiene numerosos vasos sanguíneos (Fig. 3) y nervios y se dispone de manera de transferir, en la forma más efectiva posible, la contracción de las fibras musculares a los sitios de inserción del músculo. 245 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cada fibra muscular recibe una terminación del axón de una neurona motora, formándose en la zona de unión una estructura denominada placa motora (Fig. 4). Figura 1 Figura 2 Figura Figura 4 Figura 5 Figura 6 El músculo esquelético se une a los huesos a través de los tendones (Fig. 5), estructuras continuas con la envoltura conjuntiva llamada epimisio, que rodea externamente al músculo completo. El tejido conjuntivo penetra al interior del músculo formando el perimisio (Fig. 6), que corresponde a delgados septos de tejido conjuntivo que envuelven a manojos o fascículos de fibras musculares. A partir del perimisio, se origina el endomisio formado por delgadas vainas de fibras reticulares que rodean cada una de las fibras musculares. Los vasos sanguíneos penetran al músculo a través de estos septos conjuntivos. 246 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La inervación del tejido muscular esquelético se relaciona directamente con la regulación de la contracción de cada fibra muscular y en consecuencia con el estado de tensión del músculo completo. Fibras nerviosas efectoras Fibras alfa: inervan las fibras musculares a través de la placa motora. Dan origen a la unidad motora Fibras g: inervan las fibras intrafusales Receptores sensoriales El tejido muscular esquelético contiene terminaciones nerviosas espirales, sensibles a la distensión y a la tensión. Estas se asocian a un tipo especial de fibras musculares, las fibras intrafusales, para formar un órgano sensitivo: el huso neuromuscular. Fibras musculares esqueléticas Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Las fibras musculares esqueléticas se caracterizan por la presencia de estriaciones transversales periódicas. (Figs. 1 y 2). Esta estriación resulta de la existencia en su citoplasma de las miofibrillas (Fig. 3) estructuras responsables de la contracción muscular. Las miofibrillas son estructuras cilíndricas largas (1 a 3 mm de diámetro) que corren paralelas al eje longitudinal de la 247 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL célula, y están formados por miofilamentos finos y miofilamentos gruesos, dispuestos en tal forma que inducen la apariencia de bandas claras y oscuras que se repiten a lo largo de cada miofibrilla, determinando la organización de los sarcómeros (Fig. 4). Figura 5 La banda oscura se conoce como banda A (de anisótropa) y la clara como banda I (de isótropa). Cada banda I aparece bisectada por una línea transversal oscura denominada disco o línea Z (de Zwichenscheibe= disco intermedio,). Al centro de la banda A hay una zona más clara que corresponde a la banda H (de Hell = claro) en cuyo centro está la línea M (de Mittellmembran= membrana media) (Fig. 5). Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 En el citoplasma que rodea a las miofibrillas se disponen tanto las mitocondrias como las cisternas del retículo sarcoplásmico a las cuales se asocian los túbulos T, en una organización precisa con respecto a los sarcómeros (Figs. 6 y 248 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 7) y repetidas a todo lo largo de las células musculares esqueléticas (Figs. 8 y 9). Estrechamente asociadas a las fibras musculares esqueléticas se encuentran las células satélites, separadas del endomisio por la misma membrana basal que rodea a la fibra muscular. Ellas son células musculares indiferenciadas que juegan un rol importante en el crecimiento y reparación de los músculos Bases moleculares de la contracción muscular La secuencia de eventos que conduce a la contracción del sarcómero se presenta en la Fig.1. Al inicio del ciclo, la cabeza de la miosina, que carece de un nucleótido unido, se encuentra estrechamente unida al filamento de actina (estado I). La unión de ATP a la cabeza de la miosina, reduce la afinidad de la cabeza de la miosina por la actina (estado II). La hidrólisis parcial del ATP (durante la cual ADP y Pi permanecen unidos a la miosina), activa la cabeza de la miosina, la que experimenta un cambio conformacional y se desplaza respecto del filamento fino (estado III). La miosina activada contacta a una molécula de actina y se une a ella produciéndose la liberación de Pi (estado IV). Una vez unida a actina, la cabeza de la miosina experimenta un nuevo cambio conformacional que se traduce en un desplazamiento del filamento fino y en la liberación de ADP (estado V). De esta manera, cada cabeza de miosina se desplaza hacia el extremo (+) del filamento fino adyacente. Mientras la concentración de Ca++ sea alta y exista ATP disponible, los ciclos de formación de puentes actina-miosina continúan y el sarcómero continúa contrayéndose. En ausencia de ATP, el complejo actina-miosina se estabiliza, fenómeno que explica el "rigor mortis" Figura 1 249 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Estructura de las miofibrillas Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 La unidad estructural y funcional de las células musculares estriadas es el sarcómero (Fig. 1), elemento que se repite a lo largo de las miofibrillas. El análisis de la estructura y composición molecular del sarcómero (Fig. 2), permite entender el mecanismo de contracción de las fibras musculares estriadas, basado en el deslizamiento de los miofilamentos gruesos sobre los miofilamentos finos. Los filamentos gruesos (de 15 nm de ancho y 1.6 mm de largo) están formados principalmente por miosina y se localizan a lo largo de la banda A (Fig. 3 y 4). Los filamentos finos (de 8 nm de ancho y 1.0 mm de largo) corresponden a microfilamentos de F-actina. Estos anclan en la línea Z, luego cursan a lo largo de la banda I y penetran la banda A, donde corren paralelos a los filamentos gruesos, terminando a nivel de la banda H que contiene sólo filamentos gruesos. 250 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En la banda A se observan puentes que se extienden desde los filamentos gruesos hacia los filamentos finos y que corresponden a las cabezas de las moléculas de miosina. A nivel de la línea M cada filamento grueso se asocia a 6 filamentos gruesos adyacentes, a través de puentes proteicos dispuestos radialmente. Durante el proceso de contracción, los filamentos finos de los sarcómeros adyacentes son empujados hacia el centro de la banda A, lo que produce el acortamiento del sarcómero (Fig. 5). Como consecuencia de este proceso, se oblitera la banda H y disminuye la longitud de la banda I, sin que se modifique la longitud de la banda A. El grado de traslapamiento entre filamentos gruesos y finos explica este fenómeno. Estructura molecular de los miofilamentos y sus interacciones Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Los filamentos finos están formados por actina, tropomiosina y troponinas, proteínas que se relacionan directamente con el proceso de acortamiento del sarcómero (Fig. 1). Los microfilamentos de actina están constituidos por 2 hebras proteicas, que se enrollan para formar una estructura helicoidal doble (Figs. 2 y 3). Cada hebra corresponde a un polímero de moléculas asimétricas de G actina, lo que otorga a los microfilamentos de actina una polaridad definida. La tropomiosina es una molécula con forma de bastón, de alrededor de 40 nm de longitud, que corresponde a un dímero de 2 cadenas-hélice idénticas, que se enrollan una respecto de la otra para formar filamentos que corren a lo 251 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL largo de ambos bordes del microfilamento de F-actina (Fig. 4). La troponina es un complejo de 3 subunidades que se dispone en forma discontinua a lo largo del microfilamento. El complejo está formado por TnT, que se une fuertemente a la tropomiosina, TnC que une iones calcio y TnI que se une a actina. En los filamentos finos, cada molécula de tropomiosina recorre 7 moléculas de G-actina y tiene un complejo de troponina unido a su superficie (Fig. 4). Los filamentos finos de sarcómeros vecinos anclan en la línea Z a través de las proteínas a-actinina y Cap Z, que se unen selectivamente al extremo (+) de los filamentos de actina. Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 La molécula de miosina-II está formada por 2 polipéptidos de 220 kD cada uno (cadenas pesadas ) y 4 polipéptidos de 20 kD cada uno (cadenas livianas) (Fig. 5). Está organizada en 3 dominios estructural y funcionalmente distintos: cabeza, cuello y cola. En el extremo NH2-terminal las 2 cadenas pesadas presentan una estructura globular, llamada cabeza, la que se continúa en una zona con forma de bastón, de unos 150 nm de largo, cuya porción inicial corresponde al cuello de la molécula y el resto a la cola. En el músculo estriado, cada filamento grueso es una estructura bipolar formada por la asociación antiparalela de alrededor de 300 moléculas de miosina-II (Fig. 6). La región central del filamento grueso está compuesta de un conjunto de colas dispuestas en forma traslapada y antiparalela. Los filamentos gruesos son simétricos a nivel de la región central desnuda y su polaridad se revierte a ambos lados de esta zona. Las cabezas protruyen del filamento en un 252 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ordenamiento helicoidal a intervalos de 14 nm (Figs. 6 y 7). Los filamentos finos a que se enfrenta cada extremo del filamento grueso están también polarizados. En la molécula de miosina existen dos sitios que pueden experimentar cambios conformacionales: uno a nivel de la unión de la cabeza con la cola y otro a nivel del sitio en que el inicio de la cola se une al cuello de otras moléculas de miosina (Fig. 8). Estas modificaciones se relacionan con las interacciones que establece la molécula de miosina con ATP y/o G-actina. Regulación de la contracción del sarcómero Figura 1 Figura 2 La contracción muscular está regulada por variaciones en los niveles citosólicos de Ca++, los que afectan las interacciones entre las cabezas de miosina y los filamentos de actina a través de las 2 proteínas accesorias asociadas a actina en el filamento fino: tropomiosina y troponina (Fig. 1). En el músculo en reposo (concentración citosólica de Ca= 10-7M) la miosina no puede asociarse a la actina debido a que los sitios de unión para las cabezas de miosina en las Gactina, están bloqueados por la tropomiosina. Al aumentar las concentraciones citosólicas de Ca (10-5M), la subunidad TnC de la troponina une Ca, produciéndose un cambio conformacional de la molécula de troponina y el desplazamiento de la molécula de tropomiosina hacia la parte mas profunda de la hendidura de la hélice de actina. Como consecuencia los sitios, en la G-actina, capaces de interactuar con las cabezas de la miosina quedan libres (Fig. 2). Las variaciones en las concentraciones citosólicas de Ca se producen en respuesta a los estímulos nerviosos que inducen la contracción muscular y que actúan desencadenando la liberación de Ca desde el retículo sarcoplásmico hacia el citosol. 253 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Retículo Sarcoplásmico y túbulos T (túbulos transversos) En el músculo esquelético, cada miofibrilla está rodeada de un elaborado sistema de membranas lisas que corresponden al retículo sarcoplásmico. Estas membranas están alineadas en forma precisa con respecto al patrón de bandeo de las miofibrillas (Fig. 1). En la zona de unión de la banda A con la banda I el retículo sarcoplásmico se expande para formar las cisternas terminales. Las 2 cisternas terminales paralelas se asocian estrechamente a un tubo transverso (T), formando un complejo denominado tríada (Figs. 1 y 2). El sistema de tubos T (Figs. 3 y 4), está formado por numerosos túbulos continuos con la membrana plasmática (sarcolema) de la célula muscular. Cada uno de estos túbulos corre transversalmente entre 2 cisternas terminales. Aunque las cisternas terminales y el túbulo T están físicamente separados, el espacio entre ellos aparece ocupado regularmente por estructuras que se asocian estrechamente a la membrana de ambos sistemas. La contracción de una fibra muscular requiere de la contracción simultánea de todas sus miofibrillas. La forma y distribución del sistema T permite que la onda de depolarización, responsable de la contracción muscular, se distribuya rápidamente desde la superficie celular hacia el interior del citoplasma alcanzando a cada miofibrilla. La depolarización de la membrana plasmática de la célula muscular, que se propaga a lo largo de los túbulos T, produce la apertura de canales de Ca++ en la membrana del retículo sarcoplásmico y la liberación de Ca++ hacia el citosol. Se piensa que la onda de depolarización induce un cambio conformacional en proteínas sensoras del túbulo T, que se transmite directamente a la proteína que forma los canales de Ca++ del retículo sarcoplásmico. Figura 1 254 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 2 Placa motora (unión neuromuscular) Figura 3 Figura 4 Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 La membrana plasmática de la célula muscular está eléctricamente polarizada. Un estímulo apropiado despolariza la membrana y produce la contracción. Normalmente, la depolarización es producida por un estímulo nervioso. El músculo está inervado por terminales nerviosas de neuronas motoras de la médula espinal. En el punto de inervación, el nervio pierde su vaina de mielina, y se asocia a una región especializada de la superficie de la fibra muscular, para formar la placa motora (Fig. 1). En una fibra muscular esquelética, cada terminal axónico motor forma sólo una placa motora (Fig. 2). En la zona de contacto, la terminal axónica forma una dilatación que se aloja en una depresión poco profunda de la superficie de la fibra llamada hendidura sináptica primaria (Fig. 3). El sarcolema que reviste la hendidura sináptica primaria muestra numerosos pliegues que constituyen las hendiduras sinápticas secundarias. En la zona de unión, la lámina basal de la célula de Schwann se fusiona con la lámina basal de la 255 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL célula muscular. Esta cubierta celular fusionada se extiende hacia la hendidura sináptica primaria, separando la fibra nerviosa de la fibra muscular, y penetra al interior de cada hendidura sináptica secundaria. Cuando el potencial de acción alcanza a la placa motora, el neurotransmisor acetilcolina, contenido en las vesículas sinápticas, se libera y difunde a través de la hendidura. Este mediador se une a receptores de acetilcolina presentes en la membrana postsináptica, concentrados principalmente en la entrada de los pliegues sinápticos secundarios, e induce la depolarización del sarcolema que es transmitida a los tubos T. Unidad Motora Se entiende por unidad motora (Fig. 4) al conjunto de fibras musculares esqueléticas inervadas por ramificaciones del axón de una misma neurona motora y que, en consecuencia, son estimuladas simultáneamente a contraerse. Ramas de una misma motoneurona pueden llegar a inervar hasta 500 fibras musculares. Sin embargo, mientras más fino el movimiento que debe efectuar el músculo, menor es el tamaño de la unidad motora, existiendo situaciones en que cada fibra nerviosa inerva sólo una fibra muscular. Tipos de fibras musculares esqueléticas Se distinguen 3 tipos de fibras musculares esqueléticas: rojas, blancas e intermedias. Las fibras rojas, que abundan en los músculos rojos, son de diámetro pequeño y contienen gran cantidad de mioglobina y numerosas mitocondrias, que se disponen en filas entre las miofibrillas y en acúmulos por debajo del sarcolema (Fig. 1). Los músculos rojos se contraen más lentamente, por lo que se ha asumido que la fibra roja es una fibra lenta. Las fibras blancas, presentes en los músculos blancos, son de diámetro mayor, poseen menor cantidad de mioglobina y un número menor de mitocondrias que se disponen, de preferencia, entre las miofibrillas, a nivel de la banda I. En este tipo de fibras la línea Z es mas delgada que en las fibras rojas (Fig. 2). Las fibras intermedias presentan características intermedias entre las otras 2 variedades de fibras, pero superficialmente se asemejan más a las fibras rojas y son mas abundantes en los músculos rojos. Poseen un número de mitocondrias equivalente al de las fibras rojas, pero su línea Z es delgada como en las fibras blancas. Figura 1 Figura 2 256 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Huso Neuromuscular El músculo esquelético posee receptores sensibles a la distensión, que forman parte de un sistema de retroacción para mantener el tono muscular normal. Las fibras sensitivas que entregan información sobre la tensión en el músculo esquelético tienen 2 orígenes: Terminaciones nerviosas encapsuladas que responden a la distensión en el tendón del músculo. Terminaciones nerviosas espirales (fibras aferentes sensitivas), sensibles a la distensión y tensión en fibras musculares especializadas contenidas en un órgano sensorial especial del músculo que se denomina huso muscular. El huso está formado por una cápsula fusiforme de tejido conjuntivo fibroso que rodea a un grupo de 8 a 15 fibras musculares delgadas (Fig.1). Estas fibras se conocen como fibras intrafusales. Se distinguen 2 tipos de fibras intrafusales: fibras de la bolsa nuclear fusiformes, con un agregado central de núcleos fibras de cadena nuclear de un ancho uniforme y núcleos dispuestos en cadena Figura 1 Las fibras intrafusales están inervadas por fibras nerviosas motoras especializadas (fibras eferentes) que ajustan la longitud de estas fibras en función del estado de distensión del músculo. El estado de distensión es detectado por las terminaciones nerviosas espirales, que forman una envoltura alrededor de las fibras intrafusales y dan origen a las fibras aferentes sensitivas especiales que viajan hacia la médula espinal. Músculo cardíaco Figura 1 Figura 2 257 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El músculo cardíaco (Fig. 1) está formado por células musculares ramificadas, que poseen 1 o 2 núcleos y que se unen entre sí a través de un tipo de unión propia del músculo cardíaco llamada disco intercalar (Fig. 2). A diferencia del músculo esquelético, las fibras musculares cardíacas corresponden a un conjunto de células cardíacas unidas entre sí en disposición lineal. Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 6 Las células musculares cardíacas, de unos 15 m m de diámetro y unos 100 mm de largo, tienen el núcleo ubicado al centro del citoplasma (Fig. 3) y presentan estriaciones transversales similares a las del músculo esquelético (Fig. 4 y 5)). El retículo sarcoplásmico no es muy desarrollado y se distribuye irregularmente entre las miofibrillas, que no aparecen claramente separadas. Sin embargo, las mitocondrias, que son extremadamente numerosas, están distribuidas regularmente dividiendo a las células cardíacas en miofibrillas aparentes. En el sarcoplasma hay numerosas gotas de lípido y partículas de glicógeno. Con frecuencia las células musculares cardíacas presentan pigmentos de lipofuscina cerca de los polos nucleares. Las células están rodeadas por una lámina externa, comparable a la lámina basal de los epitelios. Existen ciertas diferencias estructurales entre el músculo de los ventrículos y de las aurículas. Las células musculares de las aurículas son mas pequeñas y vecinos al núcleo, en asociación con complejos de Golgi presentes en esa zona, se observan gránulos de unos 0.4 m m de diámetro que 258 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL contienen el factor natriurético auricular, auriculina o atriopeptina. Estructuralmente, las miofibrillas del músculo cardíaco, son esencialmente iguales a la del miofibrillas del músculo esquelético. Por otra parte, los túbulos T del músculo cardíaco son de mayor diámetro que los del músculo esquelético y se ubican a nivel del disco Z (Fig. 6). Los túbulos se asocian generalmente con una sola expansión de las cisternas del retículo sarcoplasmico. De manera que lo característico del músculo cardíaco son las díadas, compuestas de un túbulo T y de una cisterna de retículo endoplásmico. Discos intercalares Los discos intercalares son los sistemas de unión que asocian a las células musculares cardíacas para formar las fibras del miocardio (Fig. 1). Estas estructuras se encuentran en regiones de la membrana donde los extremos de dos células se enfrentan y se ubican en lugar de un disco Z. Su nombre deriva del hecho que en cortes longitudinales aparecen como estructuras escaleriformes. Figura 1 Figura 2 Figura 3 Los discos intercalares presentan (Fig. 2 y 3): Una porción transversa, en la cuál se ubican dos tipos de unión intercelular : fascia adherens y mácula adherens Una la porción lateral, que corre paralela a miofilamentos, en la cuál se ubican uniones comunicación (nexos o gap junctions). los de La fascia adherens es un tipo de unión propia del corazón, pero su estructura es semejante a la de las zonas de adhesión de los epitelios. Estas estructuras anclan filamentos de actina a la membrana plasmática y también unen las membranas de células adyacentes. De esta manera, asocian el aparato contráctil de cada célula con el de la 259 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL célula vecina. Su organización molecular es similar a la descrita en el capítulo de epitelios. La mácula adherens corresponde a desmosomas típicos que se ubican en las porciones transversas y paralelas del disco. Estas estructuras anclan los filamentos intermedios de desmina de la fibra cardíaca y participan, junto con la fascia adherens, en la adhesión de las membranas plasmáticas de células vecinas. Las uniones de comunicación (nexos), corresponden a sitios que permiten el paso de iones y moléculas pequeñas desde el citoplasma de una célula a la célula vecina. Su ultraestructura y composición molecular es similar a la de las uniones de comunicación descritas en el capítulo de epitelios. MÚSCULO LISO Fig. 1 Fig.2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 8 260 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El músculo liso está formado por fibras musculares lisas que corresponden a células uninucleadas, delgadas y aguzadas en los extremos, cuya longitud varía entre 20 y 500 mm (Figs. 1 y 2). Este tipo de músculo forma la porción contráctil de la pared de diversos órganos tales como tubo digestivo (Fig. 3) y vasos sanguíneos (Fig. 4), que requieren de una contracción lenta y sostenida. Las células se organizan en grupos, formando haces, rodeados de tejido conjuntivo fibroso que contiene vasos sanguíneos. El núcleo de las fibras musculares lisas se ubica en el centro de la fibra y los organelos citoplasmáticos tales como mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplásmico rugoso y ribosomas libres se localizan, mayoritariamente, en la vecindad de los polos nucleares (Fig. 5). El resto del citoplasma está ocupado por abundantes miofilamentos finos de actina, una proporción menor de miofilamentos gruesos de miosina, y un citoesqueleto de filamentos intermedios formados por desmina. Existen, también, numerosos cuerpos densos, estructuras que anclan filamentos finos (Fig. 6). Las fibras musculares lisas se disponen desplazadas una respecto de la otra, de manera que el extremo delgado de una fibra se ubica vecino a la parte ancha de la fibra vecina. Esta disposición de las fibras y la localización del núcleo en el centro, explica el aspecto del músculo liso en corte transversal (Figs. 7 y 8). Las fibras musculares lisas están rodeadas por una lámina basal (lámina externa) comparable a la lámina basal de los epitelios (Fig. 9). Por fuera de la lámina externa, se dispone una trama de fibras reticulares. En sitios discretos, las células adyacentes están asociadas por uniones de comunicación ("nexos"), de estructura y función similares a la explicada en tejidos epiteliales. Fig. 9 Bases estructurales de la contracción del músculo liso Figura 1 Figura 2 261 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El aparato contráctil del músculo liso se contrae mas lentamente que el del músculo estriado, pero permite un acortamiento mayor de las fibras musculares lisas (Fig. 1). El mecanismo de contracción, en esta variedad de músculo, también se basa en el deslizamiento de los filamentos finos sobre los filamentos gruesos. Los filamentos de actina de las fibras musculares lisas son fáciles de detectar a nivel ultraestructural (Fig. 2); en cambio la visualización de los filamentos gruesos requiere de condiciones de fijación especiales, que demuestran que en el músculo liso por cada filamento grueso hay una proporción mucho mayor de filamentos finos (1:14) que la que se observa en el músculo esquelético (1:6). En estas células, la contracción es regulada también por alza en las concentraciones citosólicas de Ca++. Sin embargo, la regulación de la contracción está asociada a miosina y no a actina. Un alza en las concentraciones citosólicas de Ca++ induce la fosforilación de las cadenas livianas de la miosina lo que: Figura 3 produce una modificación en la cola de la molécula que permite la formación de filamentos gruesos (Fig. 3) y Genera un cambio conformacional en la cabeza que permite su interacción con actina. Figura 4 Figura 5 Los filamentos gruesos preparados in vitro, a partir de miosina de músculo liso, aparecen polarizados en una sola dirección en un lado del filamento y en la dirección opuesta a lo largo del otro lado (Fig. 3). En esta configuración no existe una zona libre de puentes, como la que se ve en el filamento grueso del músculo esquelético. Esta disposición tiene la ventaja que actina y miosina pueden interactuar sin interrupción a lo largo de todo el filamento grueso. Cuando la cabeza de la miosina se defosforila, los filamentos se desensamblan y la miosina se disocia de la actina. La fosforilación es catalizada por una enzima (quinasa de la cadena liviana de la miosina) cuya acción requiere de la presencia del complejo Ca++ - calmodulina. El modelo aceptado de contracción de las fibras musculares lisas (Fig. 4) establece que manojos de filamentos finos de 262 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL actina, asociados a filamentos gruesos de miosina, se anclan por un extremo a cuerpos densos adheridos a la membrana plasmática y por el otro a filamentos intermedios no contráctiles a través de cuerpos densos citoplasmáticos. La a-actinina es uno de los componentes de los cuerpos densos. El rol de los cuerpos densos es similar al de los discos Z de las miofibrillas del músculo estriado. Los manojos contráctiles se orientarían oblicuos respecto del eje mayor de la célula (Fig. 5), lo que explicaría el acortamiento que experimentan las fibras musculares lisas durante su contracción. Figura 6 Figura 7 En la superficie de las células musculares lisas existen numerosas vesículas membranosas o cavéolas (Figs. 7 y 8), vecinas a cisternas o túbulos de retículo endoplásmico liso. Se cree que este sistema membranoso juega un papel en la captura y liberación de calcio, similar al que desempeña el retículo sarcoplásmico en el músculo estriado. Además de su actividad contráctil, las células musculares lisas tienen la capacidad de sintetizar colágeno tipo III, elastina y proteoglicanos. Inervación del Músculo Liso El músculo liso está inervado por nervios (Fig. 1) de los sistemas simpático y parasimpático. Con frecuencia, los axones de los nervios terminan en una serie de dilataciones en el conjuntivo que rodea a las células musculares. Algunas de estas dilataciones axónicas están muy próximas (10-20 nm) a la superficie de la célula muscular dando origen a uniones neuromusculares. De acuerdo a la proporción de células inervadas en un determinado músculo, se distinguen: Figura 1 263 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 12 TEJIDO NERVIOSO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de enumerar, identificar, describir y comprender la organización histológica de los diferentes elementos estructurales que conforman el tejido nervioso, en base de una orientación morfológica y funcional. Objetivos Específicos: Definir el Tejido nervioso. Identificar el origen embriológico del tejido nervioso. Describir la organización general del sistema nervioso. Enumerar e identificar a los componentes principales del tejido nervioso. Conocer los tipos celulares integrantes del Sistema Nervioso. Definir a las neuronas y comprender la teoría neuronal. Identificar y describir los elementos constituyentes de las neuronas. Describir la organización ultraestructural de las neuronas, enumerando cada uno de sus elementos constituyentes así como su función e importancia. Identificar y describir los tipos de prolongaciones presentes en las neuronas, tanto a nivel óptico como electrónico. Comprender y explicar las propiedades de polaridad de la membrana de la célula nerviosa y el origen del impulso nervioso. Definir potencial de reposo, potencial de acción, umbral de excitación y despolarización. Describir la organización de la vaina de mielina y su proceso de formación tanto en el Sistema Nervioso Central como Periférico. Describir la morfología de las células de Schwann. Definir los términos: mesaxón interno, externo y bandas interperiódicas. Describir el mecanismo de propagación del impulso nervioso y sus variantes. Definir sinapsis. Describir la organización ultraestructural de la sinapsis. Comprender la estructura y función de los neurotransmisores. Describir el proceso de transmisión sináptica, reconociendo su importancia en la transmisión transneuronal de impulso nervioso. Describir la estructura general de los nervios - - - - - 264 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL periféricos. Conocer la organización de los revestimientos de tejido conectivo de los nervios periféricos. - Describir la estructura de los ganglios espinales y autonómicos. - Comprender la clasificación funcional de los nervios. - Definir neuroglía. - Clasificar los elementos gliales. - Describir la estructura de las diferentes células gliales tanto a nivel microscópico y ultraestructural. - Conocer la organización histológica del Sistema Nervioso Central. - Describir la estructura de la barrera hematoencefálica y comprender su importancia en el proceso de nutrición y protección del sistema nervioso central. - Describir la estructura de los plexos coroideos - Describir y comprender el proceso de formación y circulación del líquido cefalorraquídeo. - Describir la estructura histológica de las meninges. - Definir los espacios peridural, subdural y subaracnoideo, comprender la importancia clínica de los mismos. - Enumerar y describir los procesos normales de variaciones en la estructura histológica del tejido nervioso según la edad, hipoxia y traumatismos. Describir el proceso de degeneración y regeneración de los nervios periféricos. - Introducción El tejido nervioso está distribuido por el organismo formando una red de comunicaciones que constituye el Sistema Nervioso (SN). Las funciones fundamentales del tejido nervioso son: 1.-Transformar en impulsos nerviosos los variados estímulos que bajo distintas formas de energía(Calor-luz-energía mecánica y estímulos químicos) toman la forma de impulsos eléctricos. 2.-Coordinar el funcionamiento de los distintos órganos para que participen beneficiando al conjunto del organismo. 3.-Servir de sustrato morfológico para las funciones nerviosas superiores. Las neuronas se caracterizan por dos propiedades fundamentales: 1.- Irritabilidad: que es la capacidad de reaccionar ante estímulos físicos y químicos. 2.-Conductibilidad: que es la habilidad para transmitir la excitación originada por esos estímulos. El tejido nervioso se halla disperso por el organismo entrelazándose y formando una red de comunicaciones que constituyen el SN. Anatómicamente el SN se divide en: 265 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL SNC: formado por el encéfalo y la médula espinal. SNP: representado por los nervios y ganglios nerviosos. Los nervios están constituidos por prolongaciones de las neuronas situadas en el SNC o en los ganglios nerviosos. El tejido nervioso está formado por dos componentes principales: 1.-Neuronas que presentan generalmente largas prolongaciones. 2.-Células de la glias: tipos de células con funciones de sostén y nutrición. En el SNC hay una separación entre los cuerpos celulares de las neuronas y sus prolongaciones, esto hace que se reconozca en el encéfalo y en la médula espinal dos porciones denominadas Sustancia Blanca (SB) y Sustancia Gris (SG). La SB recibe este nombre por su color debido a la gran cantidad de mielina que envuelve los axones de las neuronas. La SG está formada principalmente por neuronas y células de la glía. Componentes estructurales del Sistema Nervioso El Sistema nervioso está compuesto de varios tipos de células altamente especializadas. Las células nerviosas comprometidas en la conducción de los impulsos nerviosos son llamadas neuronas. Estas células tienen largas prolongaciones las cuales se pueden ramificar y extenderse hasta varios metros o más, como en el caso del nervio ciático. Muchas neuronas grandes tienen un cuerpo poligonal llamado pericardio a partir del cual se extienden muchas prolongaciones o fibras. Las neuronas solamente constituyen aproximadamente el 10% de la población celular total del sistema nervioso. El 90% restante son de células de soporte llamadas neuroglía; ellas proveen de nutrición, aislamiento y protección ante sustancias nocivas. Las células gliales son más pequeñas que las neuronas. El espacio restante está ocupado por los procesos o fibras nerviosas. ORGANIZACIÓN DEL TEJIDO NERVIOSO: Desde un punto de vista funcional el SN puede subdividirse en dos sistemas relacionados entre si: - SN de la vida de relación: Se interpone entre el medio ambiente y el comportamiento del organismo. - SN Vegetativo: Regula las funciones viscerales del cuerpo (motilidad de los músculos lisos y estriados o de las glándulas exocrinas y endocrinas). La parte axil del SNC, se sitúa en capas profundas del cuerpo y está rodeada y protegida por huesos. - Consiste en: Encéfalo rodeado por el cráneo. Médula Espinal, que se extiende por el conducto vertebral hasta el nivel de la 1ra. a 2da. vértebra lumbar. 266 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Sistema Nervioso Periférico Representado principalmente por nervios acordonados que emergen bilateralmente del encéfalo (pares craneales) y médula espinal (nervios raquídeos). SISTEMA NERVIOSO CENTRAL (SNC): Médula Espinal: Sustancia Gris (SG): En la médula espinal semeja la letra H, cuando se observa en cortes transversales. La SG tiene 2 cuernos grises posteriores y otros 2 anteriores. Los cuernos son columnas que se extienden a todo lo largo de la médula espinal. En algunas partes también hay una columna lateral a cada lado. La SG contiene muchos cuerpos celulares, y poca mielina. Sustancia Blanca (SB): Rodea a la H. Contiene un abundante número de fibras nerviosas que ascienden y descienden por la médula. La SB no contiene cuerpos de neuronas. Las fibras que la forman se originan en la SG del encéfalo o médula espinal o en los ganglios raquídeos. Las fibras están organizadas en haces o fascículos, c/u de los cuales incluyen fibras de neuronas con funciones similares (sensitivos o motores). La SB contiene muchas células gliales (astrocitos, oligodendrocitos). La mielina (formada por los oligodendrocitos) es un complejo lipoproteñico que los solventes disuelven con facilidad, por lo que la preparación de cortes en parafina elimina la mielina. Al colorear los cortes con HE en c/sitio en los que había mielina aparece un espacio redondeado que parece vacío con un pequeño punto redondo (corte trasversal del axón) que en vida estaba rodeado por mielina. Distribución de la SG y SB en el encéfalo: - Médula espinal: SG interna, SB externa. - Bulbo Raquídeo, Puente de Varolio, Mesencéfalo, Partes del Prosencéfalo, SG interna SB externa. - Hemisferios Cerebrales, Cerebelo, SG externa e interna, SB interna. Corteza Cerebral: Constituye el recubrimiento de los 2 hemisferios cerebrales. Aquí se realizan las siguientes funciones: - integración de la información sensorial. - inicio de las respuestas motoras voluntarias. - coordinación de las respuestas motoras voluntarias. - Se efectúan procesos intelectuales complejos (adquisición y uso del lenguaje, aprendizaje en general, memoria). Los hemisferios cerebrales presentan circunvoluciones profundas, entre las que se ubican surcos(depresiones más superficiales) y cisuras (depresiones más profundas). Las neuronas de la corteza cerebral se disponen en 6 capas: - Capa molecular (más superficial): presenta pocos cuerpos celulares y abundantes fibras de células subyacentes. - Granulosa externa: neuronas pequeñas. - Piramidal externa: cuerpos celulares en forma de pirámide. - Granulosa interna: neuronas pequeñas. - Piramidal interna: cuerpos celulares en forma de pirámide. 267 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL - Polimorfas: cuerpos celulares de diversas formas. Corteza Cerebelosa: Se organiza en tres capas: - Molecular: la más superficial, neuronas pequeñas, escasa, junto con numerosas fibras mielínicas. - Células de Purkinje: en forma de pera. - Granular interna: con abundantes neuronas pequeñas. El cerebelo presenta las siguientes funciones: - regulación de los movimientos de grupos musculares. - Coordinación de los movimientos de grupos musculares. SISTEMA NERVIOSO VEGETATIVO O AUTONOMO (SNV-SNA ): El término autónomo es inadecuado por cuanto de ninguna manera este sistema se autogobierna. Son muchas los tipos de respuestas fisiológicas sujetas a influencia de impulsos nerviosos eferentes, pero solo la contracción de los músculos estriados puede originarse por voluntad. Las demás respuestas normalmente no están bajo regulación voluntaria, la inervación eferente de glándulas exocrinas, miocardio, músculo liso, vísceras y aparato circulatorio se designa como SNA, mientras que el resto de los nervios periféricos conforman el SN somático. Los músculos cardíacos y liso, así como las glándulas endocrinas poseen inervación de ambas divisiones del SNV, la simpática (S) y la parasimpática (PS). Tanto la división S como la PS del SNA tienen su origen el SNC, aunque en diferentes partes. Las fibras de las neuronas de c/u de estas divisiones que inervan a músculos y glándulas siguen trayectos diferentes. Siempre hay dos neuronas eferentes que unen al SNC con el efector inervado en ambas divisiones. El cuerpo celular de la primera neurona de c/cadena eferente se sitúa en el SNC, mientras que el de la segunda está fuera de dicho sistema, en un ganglio del SNA. Las neuronas que participan en c/cadena reciben los calificativos de preganglionar y postganglionar. División simpática: En las porciones torácica y lumbar superior de la médula espinal, hay cuernos intermedio laterales de SG. Los cuerpos celulares son más pequeños y sus axones levemente mielinizados salen de la médula espinal con las raíces anteriores de los nervios raquídeos. Estos axones forman parte de las raíces en un breve tramo después se separan de ellos: ramos comunicantes. Los ganglios reciben los calificativos de: Ganglios paravertebrales: cervical superior Ganglios prevertebrales: plexo abdominal que guarda relación estrecha con las vísceras. Ganglios Terminales: tienen localización periférica, cerca de los órganos que inervan. Los axones de las neuronas cuyos cuerpos celulares se sitúan en las astas laterales de la médula, forman parte de los “ramos comunicantes” y después establecen sinapsis con neuronas de los ganglios paravertebrales. Prevertebrales o terminales: estos axones son fibras preganglionares (amielínicos). También hay fibras postganglionares que nacen de los ganglios en los troncos simpáticos y entran de nuevo en los nervios raquídeos por medio de los ramos comunicantes. 268 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL División parasimpática: La división PS inerva la mayor parte de las estructuras que reciben fibras S. También hay una cadena de dos neuronas eferentes que trasmiten impulsos desde el SNC hasta las células blanco. Se origina de dos partes muy separadas del SNC. Los cuerpos celulares de algunas fibras se localizan en la SG del bulbo raquídeo y mesencéfalo; estas salen del SNC junto con los pares craneales III, VII, IX y X. Los cuerpos celulares de las demás fibras preganglionares se localizan en las astas laterales de la porción sacra de la médula espinal. Estas fibras salen del SNC como parte de los nervios S2 a S4, de los cuales se separan como ramas viscerales. En resumen las fibras preganglionares salen del SNC con los nervios craneales y sacros. Tienen mayor longitud que la división S, y en general todos llegan directamente hasta el músculo o glándula que inervan. Hacen sinapsis en ganglios terminales pequeños relacionados estrechamente con las estructuras inervadas. Los postganglionares suelen ser cortos. SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO (SNP): Está formado por 1.-Los ganglios del SNP son: a.- los ganglios craneales y raquídeos que incluyen cuerpos celulares de neuronas aferentes. Presentan cuerpos celulares de distinto tamaño. Los más grandes de 120 µ de diámetro a 15 µ los más pequeños. Núcleo: prominente. Cada uno de los cuerpos redondeados está separado del tejido conectivo del ganglio por una sola capa de células capsulares o satélites aplanadas. La prolongación proximal de cada célula ganglionar llega hasta el haz de fibras de la raíz posterior, donde se divide en dos ramas, una de estas pasa a formar parte del nervio raquídeo, por el que llega hasta una terminación aferente, la otra se dirige hacia el SNC por la raíz posterior y llega hasta la raíz posterior de sustancia gris del mismo lado, de la médula espinal. El tejido conectivo en el que están incluidas las células ganglionares y sus prolongaciones es equivalente a la vaina del mismo tejido de los nervios. b.- ganglios autónomos que incluyen cuerpos celulares de neuronas eferentes del Sistema Nervioso autónomo (SNA). Son similares a los raquídeos. Las neuronas son multipolares. Más pequeños que los raquídeos. Núcleo excéntrico. Salen como pares de nervios craneales y raquídeos que se conectan con todos los efectores y receptores del organismo. Los nervios periféricos son fuertes y resistentes, esto es debido a las vainas de conectivo que los envuelven. - Epineurio: vaina fibrosa externa. - Perineurio: rodea a c/fascículo de fibras nerviosas. - Endoneurio: envuelve a c/fibra nerviosa es de tejido conectivo laxo vascularizado. Los 3 tipos de envolturas de tejido conectivo están presentes en los ganglios craneales y raquídeos. 2.- Nervios periféricos: 269 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Por dentro del endoneurio, c/fibra nerviosa está en aposición íntima con una envoltura de vaina celular segmentada: la vaina de Schwann o neurolema. 3.- Terminaciones Nerviosas y Órganos de los Sentidos. Componentes Celulares del Sistema Nervioso Estructura de las Neuronas Núcleo: “La neurona es la unidad estructural y funcional del SN.” La característica morfológica sobresaliente la constituye la presencia de una o más prolongaciones protoplasmáticas de aspecto y longitud variable las que emergen del cuerpo o soma; denominadas dendritas y axones. Las neuronas son células de vida prolongada muy especializadas que no se dividen. Generalmente es esférico, grande con relación al tamaño del pericarión, poco coloreable. En general se observa un núcleo por célula. Dentro del núcleo generalmente hay uno o más nucleolos voluminosos. También pueden observarse cuerpos esféricos de 0.5 a 1 um de diámetro y argirófilos que contienen ADN, son de significado incierto y denominados con frecuencia cuerpos de Cajal. Constituye el citoplasma que circunda al núcleo y que con él conforma el cuerpo o soma. Forma: Irregular, dependiendo del número y distribución de sus prolongaciones. Contiene la mayoría de los orgánulos. Aparato de Golgi: Está presente en todos los tipos neuronales donde suele alcanzar un gran desarrollo. Al Microscopio óptico y con tinciones especiales (argénticas) se presenta como una red perinuclear de cordones irregulares que se anastomosan entre sí. Al Microscopio electrónico se lo ve como un conjunto de cisternas aplanadas. Participa en la formación de las envolturas de las vesículas sinápticas y de otros productos elaborados por la célula por ej. Hormonas. Ribosomas: Pueden hallarse libres o adheridos a las membranas del REL, este conjunto de ribosomas conforma la “sustancia de Nissl o sustancia Tigroide”. Es abundante en todo el citoplasma incluso en las dendritas, generalmente no se encuentra en la zona de origen del axón ni en el axón. Mitocondrias: Son abundantes. Centrosoma: Estructura esférica formada por dos centríolos. Su significado es incierto por que las neuronas no se dividen. Pericarión: 270 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Neurotúbulos: Son túbulos muy abundantes en el soma y sus prolongaciones. Poseen un diámetro de 200 a 500 A y una longitud de 100 um. Están constituidos por Tubulina. Neurofibrillas: Son estructuras muy desarrolladas en las neuronas grandes, en tinciones con plata se observan con la forma de hilos delgados dispuestos irregularmente por el pericarión y sus prolongaciones. Son agregados de neurofilamentos. Son estructuras proteicas formadas por dos subunidades dispuestas helicoidalmente. Lisosomas: Se los encuentra como cuerpos densos o multivesiculares asociados al Golgi. Son fosfatasa positivos. Gránulos: - Lipofuscina: Contienen un pigmento marrón dorado. Poseen un diámetro de 1 a 3 um. Su número y desarrollo incrementan con la edad. Se originan por la fusión de autolisosomas viejos que han degradado lípidos insaturados. Se los suele encontrar en el pericarión y en la base de las dendritas. - Gránulos de Melanina: Son grandes, negros o marrones. Su aparición tendría relación con el metabolismo de la dopamina. Inclusiones: Se hallan inclusiones de glucógeno - Fe. Prolongaciones Neuronales: Dendritas: Pueden ser consideradas como prolongaciones del pericarión. Tienen como función aumentar la superficie de recepción de las neuronas. Poseen una zona de mayor diámetro vecina al pericarión que a medida que se ramifica se va adelgazando. Los organoides disminuyen desde la porción proximal a la distal. Poseen gránulos de Nissl - REL – AG en la región proximal. Las mitocondrias son relativamente abundantes. Se caracterizan por su gran cantidad de microtúbulos y neurofilamentos. Los microtúbulos intervienen en el trasporte de sustancias desde el pericarión hacia la dendrita. Las dendritas presentan en su superficie pequeñas estructuras denominadas espinas dendríticas que intervienen en los contactos sinápticos. Las espinas son expansiones fungiformes de 1 a 5 um de diámetro. Al M.E. presentan un aspecto amorfo en su porción dilatada mientras que en la peduncular hay neurotúbulos y neurofilamentos. Las dendritas reciben terminales axónicos provenientes de distintos orígenes. Los impulsos nerviosos que ellos originan excitan o deprimen la actividad eléctrica de la dendrita. Axones: Es una prolongación única. Se origina del pericarión a través de una elevación, el cono axónico. Es larga, fina, lisa con una longitud variable de 200 um a 1 m. De su parte terminal salen numerosas ramificaciones colaterales que se originan en ángulo recto. Los axones constan de 4 segmentos: - Implantación o cono axónico: Se caracteriza por carecer de corpúsculos de Nissl y por la numerosa presencia de neurotúbulos y neurofilamentos dispuestos paralelos y 271 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL agrupados en fascículos. Se dirigen desde el soma al segmento siguiente. - Inicial: Es un fragmento que en los axones mielínicos se extiende desde el cono hasta la vaina de mielina. Carece de ribosomas y R.E.L. Presenta un diámetro uniforme. Posee abundantes microtúbulos, filamentos, vesículas claras y algunas mitocondrias. - Principal: El axoplasma carece de ribosomas. A este nivel se produce la ramificación colateral de las neuronas. - Terminal: Corresponde a la ramificación terminal del axón, mediante la cual las neuronas realizan contactos con otras neuronas, células musculares y glándulas. Los materiales se mueven en forma constante desde la célula y hacia la célula (somatofugo y somatopeto). El somatofugo es un flujo axoplásmico lento o rápido. Casi todos los materiales del axoplasma se mueven con lentitud a un ritmo de 0.5 - 5 mm/día, se piensa que incluye moléculas grandes las cuales se utilizan en la conservación y reparación del axón. Algunos materiales se mueven con rapidez 10 a 200 mm/día; estos materiales usan a los neurotúbulos para su transporte. Se considera que estos participan en las funciones sinápticas del axón. Clasificación Morfológica de las Neuronas: a.-Unipolares: En este tipo el pericarión emite una sola prolongación. De ella parten ramificaciones que cumplen funciones dendríticas y axónicas. Son típicas de los invertebrados. b.-Bipolares: Poco comunes. Emiten dos prolongaciones a partir de dos polos opuestos. La dendrita puede ramificarse y los axones tienen longitud variable. Ej.:neuronas de la retina. c.-Seudomonopolares: Poseen un pericarión piriforme del que se desprende una prolongación única. Esta prolongación, al cabo de un corto trayecto se bifurca en ángulo recto y origina dos ramas divergentes. Una es muy larga, dendrítica se dirige hacia la periferia formando los nervios sensitivos que finalizan en algún receptor. La otra prolongación se dirige hacia la médula, ej.:ganglios raquídeos. d.-Multipolares: Constituyen la mayoría de las neuronas del SN adulto. A partir del pericarión emiten varias prolongaciones dendríticas y un axón. Propagación del Impulso Nervioso La función de las neuronas es recibir estímulos eléctricos o químicos y generar un potencial eléctrico, el cual puede ser llamado ahora impulso nervioso. Este es generado por un cambio súbito de la carga eléctrica de la membrana plasmática. La mayoría de las células nerviosas tienen, en estado de reposo, 70 mV de carga negativa. 272 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cuando una neurona es estimulada en un punto de su superficie, su membrana (neurilema) abruptamente se hace permeable a los iones de sodio en esa región. El influjo de los iones de sodio en la región estimulada aumenta el potencial eléctrico por despolarización de la membrana. Cuando el estímulo y por ende la despolarización está presente en la cantidad apropiada, un potencial de acción es generado, permitiendo la propagación del impulso nervioso. Como la región despolarizada se repolariza inmediatamente, el potencial de acción de una neurona se propaga a lo largo de la fibra a manera de onda. Debido a que el potencial de acción es generado solo cuando el estímulo excitatorio ha alcanzado cierto nivel, como la cantidad de estímulo necesario para generar un potencial de acción, se llama estímulo de umbral. SINAPSIS La transmisión de información puede ser por dos mecanismos distintos, transmisión electro tónica y electroquímica. Electro tónica: En el tejido nervioso se realiza en sitios específicos llamados sinapsis eléctricas. Los sitios de transmisión eléctrica entre las células se denominan muescas de unión(nexos) ej. Fibras musculares lisas del Intestino Delgado. La esencia de esta relación es el acoplamiento iónico de membranas celulares en íntima aposición con un espacio intercelular mínimo. La estimulación eléctrica de las células relacionadas de esta manera permite la dispersión no polarizada de la excitación por flujo de corriente eléctrica entre los componentes de unión. Dado que las relaciones son íntimas, las membranas celulares que contribuyen funcionan como una sola unidad y la transmisión se logra con rapidez. Electroquímica: Son las más sinapsis más comunes. La actividad eléctrica de la membrana celular nerviosa presináptica libera un neurotransmisor que atraviesa el espacio intercelular y se une al sitio receptor sobre la membrana celular postsináptica adyacente. La unión de la sustancia transmisora con el sitio receptor origina los acontecimientos subsecuentes en la célula adyacente que pueden ser inhibitorios o excitatorios. Los sucesos relacionados con la liberación, difusión y unión de la sustancia neurotransmisora al receptor aumentan el tiempo de transmisión, retraso sináptico. Las terminaciones axonales son los elementos membranosos presinápticos y las células adyacentes o en órgano efector constituyen los elementos membranosos postsinápticos. Ambas membranas están separadas por un espacio intercelular (hendidura sináptica) cuyo ancho varía de 6 a 20 nm y tiene materiales electrodensos y filamentos finos. Las densidades filamentosas relacionadas con la membrana postsinápticas constituyen la membrana subsináptica. Los terminales presinápticos constan de mitocondrias, neurofilamentos, neurotúbulos y vesículas sinápticas. 273 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La porción presináptica del cilindroeje se expande hasta los procesos bulbosos, llamados bulbos o pies terminales. Estas expansiones al final de los axones se denominan pies terminales en tanto que los mismos dispuestos en el curso del cilindroeje se denominan "pies en pasaje". Estos últimos se localizan a lo largo de los axones de nervios no mielinizados o en los nódulos de Ranvier de nervios mielinizados. Los terminales axónicos que pueden formar sinapsis con varias partes de otras neuronas, se designan como: Axosomáticas: incluyen el axón de una neurona y el cuerpo celular de otra. Axodendríticas: Variables, pero involucran el axón de una neurona y a las dendritas primarias o secundarias o bien a las espinas dendríticas de otra. Axoaxónicas: comprenden dos axones. Hay también sinapsis dendrodendríticas, somatodendríticas y somatosomáticas. - Neurotransmisores (NT) y Receptores (R): Los NT son componentes químicos especiales que funcionan al unir la neurona pre con la postsináptica o el órgano efector. NT: Acetilcolina (Ach) - Adrenalina - Noradrenalina Serotonina El engrosamiento presináptico tiene muchas vesículas sinápticas. Es posible que los NT estén dentro o unidos a ellas. La exocitosis se produce bajo un estímulo eléctrico presináptico apropiado, estas vesículas se fusionan a la membrana presináptica y liberan su contenido en la hendidura, después se une en el sitio receptor para originar actividad eléctrica en la membrana postsináptica. Se han identificado dos poblaciones sinápticas: - claras en los terminales donde el NT es la acetilcolina - granulares o de “centro denso” que se relacionan con las neuronas que liberan catecolaminas. Las sinapsis de ambos tipos pueden sintetizar, degradar y reutilizar todas las porciones de los NT. Sobre o dentro de la membrana postsináptica se consideran estructuras moleculares con las que reacciona un solo NT. El sitio puede ser una enzima o un componente proteínico de la membrana. Los cambios en la conformación de la proteína receptora, después de su fusión con el NT pueden determinar alteraciones en la permeabilidad de la membrana subsecuentes a esta interacción. El estímulo de los sitios receptores origina dos fenómenos postsinápticos excitación o inhibición. La excitación como resultado del estímulo del receptor depende de una disminución de la polaridad de la membrana postsináptica. Receptores: La vaina de mielina. Muchas fibras nerviosas están envueltas en una gruesa capa lipídica llamada vaina de mielina. La microscopia electrónica 274 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ha revelado que esta vaina está compuesta de capas espirales de la membrana plasmática de las células de Schwann, las cuales rodean a la fibra a manera de brazo gitano. Durante el desarrollo la célula de Schwann se diferencia a partir del tubo neural alineándose a lo largo de la fibra nerviosa a medida que esta crece en longitud. Los sitios en los cuales los labios de la membrana plasmática de la célula de Schwann se relacionan con la membrana de la fibra nerviosa y con la lámina basal se denominan mesaxón interno y externo respectivamente. Nervios amielínicos. Son grupos de fibras que carecen de membrana de mielina, sin embargo, la microscopia electrónica ha revelado que también están cubiertas por las células de Schwann. Muchas fibras amielínicas pueden ser cubiertas por una sola célula de Schwann. Propagación del impulso a lo largo de la fibra nerviosa. Debido a que las fibras amielínicas están expuestas al espacio tisular, la propagación de un impulso a lo largo de la misma no es inhibido y por lo tanto, procede a una velocidad constante para un tipo de nervio dado. En contraste a la conducción del impulso en una fibra mielínica, la propagación del potencial de acción en las fibras mielínicas está dictado por la presencia de la vaina de mielina, la cual aísla a la fibra nerviosa, previniendo por lo tanto el influjo de los iones de sodio entre los nódulos. De manera que el impulso salta de nodo a nodo en las fibras mielínicas, aumentando la velocidad de la conducción. Esta modalidad de propagación del impulso entre los nodos de Ranvier, es llamada conducción saltatoria. Fibras Nerviosas: Están constituidas por un axón y por sus vainas envolventes. Los grupos de fibra nerviosas forman haces o tractos del SNC y los nervios del SNP. Todos los axones están envueltos por pliegues únicos o múltiples formado por una célula envolvente. En las fibras nerviosas periféricas esta célula se denomina célula de Schwann; en el SNC son los oligodendrocitos. Los axones de pequeño diámetro están envueltos por un único pliegue de la célula envolvente constituyendo las fibras nerviosas amielínicas. En axones de mayor calibre la célula envolvente forma un repliegue envolviendo en espiral el axón. Cuanto mayor es el calibre del axón mayor es el número de repliegues provenientes de la célula de revestimiento. El conjunto de estas envolturas concéntricas se denomina vaina de Mielina y las fibras se llaman fibras nerviosas mielínicas. La mielina es un complejo lipoproteico que incluye colesterol, fosfolípidos y glicolípidos. La conducción del impulso nervioso es progresivamente más rápida en axones de mayor diámetro y con vaina de mielina más gruesa. La vaina formada por las células de Schwann se denomina neurilema. 275 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fibras Mielínicas: En estas fibras las células envolventes se arrollan en espiral y sus membranas forman un complejo lipoproteíco denominado mielina. Esta vaina es discontinua ya que se interrumpe a intervalos regulares formando los nódulos de Ranvier. El intervalo entre dos nódulos se denomina ínter nódulo. El grosor de la vaina de mielina varía con el diámetro del axón pero es constante a lo largo del mismo axón. C/internódulo tiene la forma de un cilindro de mielina hueco recubierto por una célula de Schwann que contiene el axón en su parte central. C/segmento tiene una longitud de 0.08 a 1 mm. Al microscopio óptico se observan en la mielina hendiduras en forma de conos se las denomina incisuras de SchmidtLantermann. La mielina esta formada por capas lipídicas bimoleculares que se alternan con capas de moléculas proteicas alargadas. La primer etapa en la formación de la mielina consiste en la penetración del axón en un surco existente en el citoplasma de la célula de Schwann. Los bordes del surco se fusionan formando el mesaxón habiendo fusión de las capas externas de las membranas plasmáticas. A continuación el mesaxón se arrolla varias veces en torno del axón formando una espiral. Esta especialización da origen a dos mesaxones uno interno que une el axón a la mielina y otro externo que une la mielina a la superficie de la célula de Schwann. Las incisuras de Schmidt-Lantermann representan áreas en las que permaneció el citoplasma de la célula de Schwann durante el proceso de arrollamiento. El núcleo de la célula de Schwann es alargado y se ubica paralelo al eje mayor del axón. C/internódulo esta formado por una sola célula de Schwann. En el SNC la mielina es producida por los oligodendrocitos c/u de las prolongaciones de estas células puede envolver varias fibras nerviosas. No hay incisuras de SchmidtLantermann. Fibras Amielínicas: Periféricas, están envueltas por las células de Schwann, pero en este caso no ocurre el arrollamiento en espiral. Una sola célula de Schwann envuelve varias fibras nerviosas teniendo c/fibra su propio mesaxon. Las fibras nerviosas muy finas pueden formar pequeños grupos y c/u de ellos es envuelto como si fuese una fibra única. No existen nódulos de Ranvier. La SG del SNC es rica en fibras nerviosas amielínicas. CÉLULAS GLIALES La mayor parte de los tejidos corporales reciben el sostén de sustancias intercelulares que producen las células del conectivo que provienen del mesodermo. La SG y SB del SNC tienen origen en el ectodermo y con excepción de células endoteliales y pericitos de capilares carecen de células y fibras del conectivo, su sostén esta dado por las células de la neuroglia que derivan del neuroectodermo. 276 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las células neurogliales poseen prolongaciones citoplasmáticas que atraviesan el tejido del SNC, lo mantienen unido y lo fijan con firmeza a los capilares que cursan por él. En cortes con H - E de las células gliales solo se observan los núcleos. Por los métodos de impregnación argéntica pudieron identificarse los siguientes tipos de células gliales: 1.- Oligodendrocitos: son pequeños con prolongaciones arborescentes 2.- Astrocitos: poseen prolongaciones que se irradian y les dan un aspecto estrellado. 3.-Microglia: Son de pequeño tamaño. 4.- Células Ependimarias. 1.- Oligodendrocitos: Los cuerpos celulares están dispuestos en hileras entre las fibras mielínicas del SNC, SB. Poseen prolongaciones finas, escasas, que se extienden desde el cuerpo celular de c/u. El extremo de cada prolongación se ensancha y envuelve muchas veces a un axón en forma de espiral. Cada prolongación cubre una fibra diferente de modo que cada Oligodendrocito rodea los segmentos de varias fibras situadas en la vecindad. Las numerosas capas dobles de membrana celular se transforman en mielina y constituyen un segmento internodal. Se han identificado tres tipos de oligodendrocitos: claros, medios y oscuros. Estos tres tipos son numerosos en seres humanos de muy corta edad pero los oscuros son los comunes en adultos y están tanto en la SG como en la SB. Los claros tienen citoplasma abundante, núcleo grande que se tiñe de color claro. Al cabo de unas cuantas semanas se transforman poco a poco en medios cuyo tamaño es intermedio entre los claros y oscuros. Luego de algunas semanas se convierten en oscuros. Los oscuros son células pequeñas de 10 a 20 µm de diámetro con núcleo oscuro, que desempeñaran una función importante en la producción de la vaina de mielina (mantenimiento). Pueden surgir claros de células precursoras, incluso una vez terminado el crecimiento. 2.-Astrocitos: Células en forma de estrella. Cierto número de sus prolongaciones se une a "capilares" mientras que otras lo hacen a los cuerpos celulares de neuronas y fibras nerviosas. Las prolongaciones se caracterizan por tener puntas expandidas, los pies de astrocitos, que forman una vaina que recubre casi por completo a los capilares y que interrumpen solo las células gliales (o sus prolongaciones) de otros tipos en áreas pequeñas. Los pies también se unen a la membrana basal que hay entre el SNC y la piamadre. Hay dos tipos: Fibrosos: Células Gliales 277 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Presentes principalmente en la SB, tienen prolongaciones citoplasmáticas relativamente más escasas que tienden a ser rectas. Protoplasmáticos: Se localizan en la SG poseen prolongaciones numerosas que se ramifican de manera considerable y son relativamente cortas. Las prolongaciones de los astrocitos poseen microtúbulos y también están reforzadas por haces de filamentos intermedios formados por un tipo especial de proteína, la proteína ácido fibrilar glial, estos elementos le confieren rigidez y resistencia a la tracción, suficientes para unir los cuerpos celulares y fibras nerviosas a la membrana basal que rodea a los vasos sanguíneos del SNC y les brinda sostén. El núcleo es grande ovoide y por lo general excéntrico. Su citoplasma contiene ribosomas libres y polisomas así como mitocondrias filiformes en cantidad moderada. Además de los microtúbulos y filamentos intermedios mencionados posee unas cuantas cisternas de REL, Golgi y unos cuantos lisosomas. Función de los astrocitos: - a.-regulación de la composición del medio intercelular del SNC . - b.-Captan iones K excesivos que salen de las neuronas durante la transmisión de impulsos. - c.-La proximidad estrecha de sus prolongaciones con los capilares y los espacios del SNC y los alrededores de este que están llenos de liquido cefalorraquídeo sugieren la regulación de la entrada de sustancias en los espacios interneuronales. - d.-Median el intercambio de nutrientes y metabolitos entre neuronas y sangre. - e.-Aportan sustancias metabólicas intermedias para su uso por parte de las neuronas. Hipertróficos o reactivos: El tejido cicatrizal que se forma en el encéfalo y medula espinal no consiste en colágena. Las células gliales reaccionan a la lesión y proliferan para formar el tejido cicatrizal proceso denominado gliosis. Las células que forman este tejido se llaman astrocitos hipertróficos o reactivos, son más grandes que los normales, poseen muchas prolongaciones largas con prominentes filamentos intermedios así como mitocondrias en mayor número, REL más prominente y pilas de Golgi más abundantes que los astrocitos normales. También estas células tendrían actividad fagocitaria. Todas estas células se originarían de astroblastos que persisten como parte normal del SNC en la vida postnatal. 3.-Microglia: Está formada por células pequeñas, distribuidas de manera uniforme en la SB y SG. Presentan escaso RER y lisosomas abundantes. En condiciones normales, las células de la microglia no se dividen y son mínimas las indicaciones de su motilidad o actividad fagocitaria en la edad adulta. 278 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las funciones normales de estas células en reposo no se han identificado pero pueden transformarse en macrófagos con actividad fagocitaria como respuesta a las lesiones del SNC. 4.-Células Ependimarias: Las células gliales que revisten los ventrículos encefálicos y el conducto central de la médula espinal son las células ependimarias que forman una capa de epitelio simple denominada epéndimo. Dichas células presentan prolongaciones basales y forma cúbica o cilíndrica baja, además de cilios y microvellosidades en su superficie libre. Las células ependimarias de los plexos coroideos que se describen más adelante constituyen una capa especializada que se denomina epitelio de los plexos coroideos. MENINGES El encéfalo y la médula espinal son estructuras semisólidas delicadas que requieren protección y sostén; por ello se encuentra bajo una sólida protección ósea, están envueltas por varias membranas y flotan en un líquido trasparente (líquido cefalorraquídeo) que les sirve de amortiguación. Tres membranas rodean al SNC separándolo del tejido óseo, la externa es una envoltura fuerte conocida como "Duramadre o Paquimeninge". La más interna es una membrana traslúcida adherida al encéfalo y entre ambas existe una envoltura con forma de telaraña denominada Aracnoides. Duramadre: Esta adherida íntimamente al periostio craneano. Está compuesta por tejido conectivo denso con gran cantidad de fibras colágenas que siguen una dirección predominantemente longitudinal. Su cara interna esta revestida por un epitelio plano simple. En algunos lugares posee grandes espacios en su espesor cubiertos por endotelio, denominados senos venosos de la duramadre. La duramadre forma pliegues que dividen a la cavidad craneana en compartimientos. El más grande es la hoz cerebral que separa ambos hemisferios cerebrales, también forma el tabique transverso que separa el cerebro del cerebelo ( tienda del cerebelo). La duramadre espinal se continúa de la anterior, no se adhiere al periostio raquídeo quedando un espacio entre este y la duramadre llamado espacio "epidural" ocupado por tejido conectivo laxo, tejido adiposo blanco y plexo venoso. En el ámbito medular tanto la cara interna como la externa de la duramadre están tapizadas por epitelio plano simple. Tanto en el ámbito encefálico como medular la duramadre está separada de las aracnoides por un espacio virtual "subdural", ocupado por una delgada capa de líquido. La duramadre como las demás meninges se prolongan sobre las raíces nerviosas hasta aproximadamente el origen del tronco nervioso, donde se continúa con el epineuro. Aracnoides: Es una delgada membrana conectiva revestida interna y externamente por un epitelio plano simple. 279 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En toda su extensión emite trabéculas conectivas revestidas por el epitelio las cuales llegan hasta la piamadre. La membrana en si consta de haces de fibras colágenas que siguen diferentes direcciones, pocos fibroblastos y macrófagos fijos. Carece de vasos sanguíneos. Entre la Aracnoides y la piamadre queda un espacio "subaracnoideo" interrumpido por trabéculas que unen ambas membranas. Dicho espacio está revestido por epitelio plano simple que tapiza la cara interna de la aracnoides y la externa de la piamadre y se halla ocupado por el líquido cefalorraquídeo. La aracnoides sigue los contornos del sistema nervioso pero no tanto como la piamadre que se adhiere íntimamente al mismo. Como la aracnoides salta de una prominencia a la otra mientras la piamadre sigue fielmente cada hendidura del sistema nervioso la amplitud del espacio subaracnoideo varía de una región a otra. Las zonas donde el espacio es muy amplio se denominan "cisternas", por ejemplo en el ángulo que forman el cerebelo y el bulbo se halla la cisterna magna. En las regiones laterales, la aracnoides es atravesada a todo lo largo del canal raquídeo por ligamentos dentados: son láminas conectivas ricas en fibras colágenas que partiendo de la piamadre se fijan en la duramadre. En ciertos sitios la aracnoides forma expansiones hacia afuera en forma de dedos de guante que empujando a la duramadre se proyecta dentro de los senos venosos de esta última, son las "vellosidades aracnoideas". Piamadre: Es la membrana más interna y delgada por la cual transcurren las arterias antes de penetrar en la sustancia del encéfalo y la médula. Su cara externa se halla tapizada por un mesotelio que se continúa con el de las trabéculas que la unen a la aracnoides. La interna se relaciona directamente con el tejido nervioso del cual es muy difícil de separar y ello obedece a que los pies astrocíticos se adhieren a ella íntimamente. La piamadre consta de haces de fibras elásticas y fibroblastos algunos mastocitos esparcidos y acumulaciones esporádicas de linfocitos. Esta membrana se introduce en el tejido nervioso subyacente acompañando a los vasos que ingresan al mismo. Las arterias que penetran al SN desde la periferia son acompañadas por una vaina de piamadre pero antes que se conviertan en capilares, la vaina desaparece quedando el endotelio capilar en contacto directo con los procesos astrocíticos del tejido nervioso. Mientras la vaina esta presente queda limitado un espacio entre ella y la pared del vaso, denominado espacio perivascular de Virchow-Robbin. Las venas abandonan el encéfalo y terminan en su mayoría en los grandes senos venosos situados en el espesor de la duramadre en la línea donde esta forma los pliegues que originan la hoz del cerebro y la tienda del cerebelo. La sangre se dirige por los senos hacia la región occipital donde se reúnen y vacían las venas yugulares. 280 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL SISTEMA ACUEDUCTAL DEL SNC: Líquido Cefalorraquideo (LCR): La primitiva luz del tubo neural no desaparece totalmente sino que persiste en la medula bajo la forma de conducto ependimario y en el encéfalo como ventrículos conectados entre sí. En c/hemisferio cerebral existe un ventrículo lateral que conecta con el III ventrículo situado en el diencéfalo, a través del agujero interventricular de Monro. Del III ventrículo parte el acueducto de Silvio que termina en el IV ventrículo situado a nivel de la protuberancia y el bulbo raquídeo. El IV ventrículo se comunica a su vez con la cisterna Magna del espacio subaracnoideo, a través de los orificios de Luschka y con el conducto ependimario de la médula. Los cuatro ventrículos están tapizados por el epitelio ependimario derivado de la capa más interna del tubo neural. En algunas zonas de cada ventrículo el epéndimo no apoya sobre tejido nervioso, sino que a falta de este lo hace directamente sobre la piamadre y sus vasos sanguíneos. De esta manera queda formada una delgada membrana constituida por epitelio ependimario y piamadre en estrecho contacto denominado "tela coroidea". En ciertas regiones de la tela coroidea de cada ventrículo los vasos de la piamadre forman manojos que protruyen dentro de la cavidad ventricular arrastrando consigo epitelio ependimario constituyendo así los plexos coroideos, cuya función es elaborar LCR que llena los ventrículos. Cada plexo consta de múltiples vellosidades cuyo centro esta formado por un capilar el cual se halla rodeado de epitelio ependimario modificado. Las células epiteliales forman una capa única de células cúbicas cuya superficie apical posee un ribete de microvellosidades y algunas cilias. La superficie basal apoya sobre la membrana basal del endotelio capilar que se encuentra intensamente plegada. Ambos bordes están especializados para el transporte de sustancias desde la sangre capilar hacia la cavidad ventricular. El líquido cefalorraquídeo es el resultado de la filtración de plasma a nivel de los plexos y productos de secreción de las células. El líquido de los ventrículos laterales accede al III ventrículo a través de los agujeros de Monro, para sumarse a la propia producción del III ventrículo. De aquí pasa al IV por el acueducto de Silvio donde se agrega la producción del plexo local. El caudal de todos los plexos abandona el encéfalo por los agujeros de Luschka y el que comunica con el conducto ependimario medular. Así este conducto y el espacio subaracnoideo se llenan de LCR. Otra fuente de LCR la constituyen los espacios perivasculares de Virchow-Robbins, el líquido extracelular del tejido nervioso desagota en estos espacios para llegar al espacio subaracnoideo donde se une con el liquido proveniente de los plexos coroideos ventriculares. (Se sugirió que los espacios perivasculares constituyen un sistema linfático modificado para el SNC ya que la pequeña cantidad de proteínas que se escapan de los capilares 281 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL encefálicos y medulares hacia el intersticio es retirada por dichos espacios hacia el LCR, para luego retornar a la circulación general.) La retirada del LCR se produce por varios medios, los más importantes son: a.-por vía linfática a través de los espacios endoneurales de las raíces nerviosas. b.-a través de las vellosidades aracnoideas. Características del LCR: Claro, densidad baja (1004-1008), pobre en proteínas con cantidades elevadas de Na y K. Suele contener células ependimarias descamadas y unos pocos linfocitos. El LCR circula bajo una presión constante cuyo nivel depende del equilibrio existente entre el grado de producción y el de drenaje de los senos venosos. Sirve para sostén y amortiguación del SNC contra los traumatismos. BARRERA HEMATOENCEFÁLICA Esta barrera tiene como función: - aislar las neuronas del SNC de moléculas trasportadas por la sangre que actúen como neurotransmisores. - Proteger a las neuronas de fármacos tóxicos o toxinas bacterianas. El perímetro completo de cada célula endotelial de los capilares en que está presente la barrera se caracteriza por la presencia de un nexo (zónula occludens) continuo, que impide el paso de sustancias desde la luz del vaso hacia el tejido encefálico circundante. Cualquier sustancia que entra o sale de los capilares en la mayor parte del SNC debe hacerlo atravesando las células endoteliales, en vez de pasar entre ellas. La membrana basal capilar es relativamente gruesa. BIBLIOGRAFÍA: 1. Alberts B., Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson J. Biología molecular de la Célula. Ed. Omega S.A. Barcelona. España. 1983 2. Alzola, Ricardo. CURSO DE HISTOLOGÍA, EMBRIOLOGIA Y TERATOLOGIA. GUIA DE ESTUDIO: TEJIDO NERVIOSO. Facultad de Ciencias Veterinarias. Departamento de Ciencias Biológicas. UNCPBA 3. Bacha W., Wood L.M.Atlas color de Histología Veterinaria. Editorial Inter-Médica S.A.I.C.I. – Bs. As. 1991. 4. Bloom W., Fawcett D.W.Tratado de Histología. Ed. Labor S.A. España. 8 Ed. 1981. 5. Boya Vegue J.Atlas de Histología y Organografía Microscópica. Ed. Médica Panamericana S.A. Madrid. España. 1996 6. Cormack D. H. Histología de Ham. Ed. Harla. México. 9na. Ed. 1987. 7. Dellmann H. Textbook of Veterinary Histology. Ed. Lea y Febiger. Philadelphia. 4ta. Ed. 1993. 8. Dellmann H.D., Carithers J.R. Citología e Histología. Serie Nacional de Medicina Veterinaria. Ed. Inter- Médica S.A. I. C. I. Bs. As. Argentina. 1999. 9. Di Fiore M.H. Diagnóstico Histológico Tomos I y II. Ed. El Ateneo Bs. As. 1986. 10. Gartner L.P., Hiatt J.L. Histología, Texto y Atlas. Ed. McGraw-Hill Interamericana Editores S. A. de C.V. Mexico.1997. 11. Geneser F. Atlas Color de Histología. Ed. Médica Panamericana S. A. Madrid. 1ra. Ed. 4ta. Reimpresión. 1992. 12. Geneser F. Histología. Ed. Médica Panamericana S. A. De C. V. Mexico. 1ra. Ed. 9na. Reimpresión. 1992. 13. Hib J. Histología de Difiore. Texto y Atlas. Ed. El Ateneo Bs. As. 1ra. Ed. 2001. 282 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 14. Junqueira L. C., Carneiro. Histología básica. Ed. SALVAT S.A. Barcelona. España. 1ra. Ed. 1988. 16. Leeson T. S., Leeson R., Paparo A. Texto y Atlas de Histología. Ed. Interamericana. Mc Graw-Hill S. A. Mexico. 1ra. Ed. 1990. 17. Novotny G. E. K., Gnoth C. Variability of fibroblast morphology in vivo: a silver impregnation study on human digital dermis and subcutis. J. Anat. 177: 195-207. 1991. 18. Pecci Saavedra J., Vilar O., Pellegrino de Iraldi A Histología Médica. Ed. López Libreros Editores S.R.L. bs. As. Arg. 1ra. Ed. 1984. 19. Ross M., Reith E., Romrell L. Histología. Texto y Atlas Color. Ed. Médica Panamericana S.A. Bs. As. 2da. Ed. 1992. 20. Trautmann A. Histología y anatomía microscópica comparada de los Animales domésticos. Ed. Labor S.A. Madrid. 1ra. Ed. 1950. 21. Von Lawzewitsch I. Lecciones de Histología Veterinaria. 9 tomos. Ed. Hemisferio Sur. Bs. As. 1987 283 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 13 HISTOLOGIA DEL OJO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema, el estudiante deberá estar en capacidad de identificar y describir todas las estructuras que componen el globo ocular, sus organización y funciones, al igual que el mecanismo general de producción del estímulo visual, así como la estructura y función de los anexos oculares. Objetivos Específicos: Establecer las características generales del ojo con respecto a: localización, tamaño, ejes, meridianos, curvatura, divisiones generales, polos, estructuras de protección, etc. - Determinar los componentes de la túnica fibrosa. - Explicar las características de la córnea en cuanto a: capas, inervación, función y nutrición. - Explicar las características de la esclerótica en cuanto a: localización, dimensiones, emergencia del nervio óptico, capas y función. - Explicar las estructuras, componentes, localización y función del limbo esclero - corneal al igual que el proceso de formación del humor acuoso. - Señalar las modificaciones regionales de la túnica vascular. - Explicar la ubicación, capas y función de la coroides. - Explicar la ubicación, límites, partes y función del cuerpo ciliar. - Explicar la ubicación, dimensiones, divisiones, capas y función del iris. - Explicar la localización, dimensiones, capas, características generales y variaciones regionales de la túnica nerviosa. - Describir la estructura general, características y función del nervio óptico. - Describir la estructura y función de los conos y bastones, al igual que el resto de las células que forman la retina. - Señalar los elementos constituyentes y características generales de los medios ópticos. - Explicar las características generales, localización, estructura y función del cristalino. - Describir la localización, composición y función del cuerpo vítreo. Describir la histología general, estructura, divisiones y función de los anexos del ojo. - 284 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Introducción El sistema visual constituye uno de los principales mecanismos de las especies superiores para recibir constante información del medio exterior; utilizando para tal la captación e identificación de las ondas electromagnéticas ubicadas entre los 400 y 760, es decir, la luz visible. El ojo constituye el órgano receptor de dicho sistema. Se encuentra ubicado en la parte anterior de la fosa orbitaria, rodeado por un cojinete graso y los músculos extrínsecos del ojo, así como la aponeurosis orbitoocular ó Cápsula de Tenón. Posee un polo anterior y posterior, meridianos, ejes anatómico, visual y óptico. Desde el punto de vista estructural el ojo puede dividirse en: Pared ocular Túnica fibrosa: Córnea- Esclerótica. Túnica Vascular: Iris- Cuerpo ciliar - Coroides Túnica Nerviosa: retina. Medios transparentes: Humor acuoso – Cristalino - Cuerpo Vítreo - Córnea. Túnica fibrosa El estudio de la pared ocular comprende, de afuera hacia adentro, lo siguiente: 1. Córnea: Anterior, transparente, mayor curvatura que el resto del ojo, menor extensión (1/6). Presenta las siguientes divisiones: a) Epitelio anterior: conjuntiva estratificado no queratinizado. bulbar, plano b) Lámina Limitante Externa (Membrana de Bowman): Capa superficial de la sustancia propia, pero con disposición irregular de las fibrillas colágenas. c) Estroma: Representa los 9/10 del espesor de la córnea, está compuesto por laminillas de fibras colágenas paralelas entre sí pero varían su dirección entre lámina y lámina. d) Lámina Limitante Interna (Membrana de Descemet): Constituye la membrana basal muy ancha del epitelio posterior. e) Epitelio Posterior: mesotelio. Plano simple, denominado 285 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2. Esclerótica: Es gruesa, opaca y resistente; representa los 5/6 de la circunferencia ocular. En la parte posterior es más gruesa, presentando la lámina cribosa que es atravesada por las fibras del nervio óptico. Tiene función protectora y de manutención de la forma y tono del ojo. Puede ser dividida en las siguientes capas de afuera hacia adentro: a) Lámina epiescleral: Es la más externa, constituida por tejido conectivo laxo, siendo su transición gradual hacia la siguiente. b) Sustancia propia: Haces gruesos de colágeno que corren paralelos a la superficie. Escasos fibroblastos. c) Lámina fusca: Haces de colágeno más finos, rica en melanocitos y macrófagos con melanina. No se diferencia nítidamente de la siguiente capa. 3. Limbo Esclero - Corneal: Es la zona de transición entre la córnea y la esclerótica, presentando estructuras comunes a ambos. Su importancia reside en el hecho de poseer, hacia su porción interna, el sistema de drenaje del humor acuoso. Hacia la parte periférica de la cámara anterior se encuentra el ángulo iridocorneal donde se forma el surco escleral interno. A este nivel se encuentra un conjunto de laminillas anastomosadas entre sí que forman la red trabecular del limbo. Externamente a esta se encuentra un conducto anular, aplanado, denominado Conducto de Schlemm. Túnica Vascular Rica en vasos y pigmentos, constituyendo la capa media de las tres túnicas oculares. Se compone de las siguientes partes: 1. Coroides: Membrana fina muy vascularizada y pigmentada. Se continúa hacia delante con el cuerpo ciliar y hacia atrás se pone en contacto con el nervio óptico. Consta de las siguientes capas: a) Lámina supracoroidea: Finas fibras conectivo, melanocitos aplanados. de tejido b) Estroma: Representa la mayor parte de la coroides. Contiene una densa red de arteriolas, vénulas y pequeñas venas anastomosadas. Numerosos melanocitos. c) Capa Coriocapilar: Red capilar densa fuertemente aplanada. No se continúa con el cuerpo ciliar e irriga la parte externa de la retina. 286 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL d) Membrana Vítrea (Membrana de Bruch): En realidad es la membrana basal de la capa pigmentada de la retina. La función de la coroides es nutrir la parte periférica de la retina al igual que impedir la reflexión de la luz y mantener la presión intraocular. 2. Cuerpo Ciliar: Tiene forma anular y se extiende desde la ora serrata hasta el iris. Transversalmente es triangular con vértice posterior. Es la continuación anterior de la coroides y las zonas no fotosensible de la retina. Está formada por las siguientes capas: a) Lámina Supraciliar: Transición entre el cuerpo ciliar y la esclerótica. b) Músculo Ciliar: Es un único músculo con tres haces de fibras (meridionales, circulares y radiales). Se fijan en los procesos ciliares. c) Capa Vascular: Estroma muy vascularizado. Rama del círculo arterial mayor del iris. d) Membrana Vítrea: Continuación de la de coroides. e) Epitelio Ciliar Pigmentado: Capa única de células cúbicas pigmentadas de la retina. f) Epitelio Ciliar no Pigmentado: Parte no fotosensible de la retina, en su proximidad con el iris y en este, se llena de pigmento melánico. Su superficie basal se encuentra orientada hacia el interior, donde se encuentra la membrana basal constituyendo la siguiente capa. g) Capa Limitante Externa El cuerpo ciliar se encarga de producir el humor acuoso y de intervenir en la acomodación mediante la contracción de su músculo, de esta manera se relajan los procesos ciliares y de esta manera el cristalino aumenta su diámetro anteroposterior. 3. Iris: Ubicado por delante del cristalino, presenta en su centro el orificio pupilar. En su superficie anterior se reconocen varias zonas, sin embargo, desde el punto de vista histológico se divide en las siguientes capas: a) Lámina Marginal Anterior: Es una diferenciación local del estroma, posee poco colágeno y gran cantidad de fibroblastos y melanocitos, siendo los primeros más superficiales. b) Estroma: Tejido conectivo laxo, gran cantidad de vasos sanguíneos que forman dos círculos arteriales. En su interior presenta el músculo esfínter de la pupila. 287 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL c) Mioepitelio: Capa única de células, siendo la más anterior de la porción irídica de la retina. Posee dos capas de células, una basal muscular y otra apical epitelial. Constituye el músculo dilatador de la pupila. d) Epitelio Posterior: Única de células pigmentadas. Túnica Nerviosa Está constituida por la retina. Esta estructura posee diferenciaciones locales como la porción sensitiva y la porción ciega que consta de dos capas celulares y se conoce como porción ciliar e irídica de la retina. También tiene dos zonas especiales como aquella por la que salen las fibras del medio óptico y entran los vasos retinianos, conocida con el nombre de papila óptica, y la fóvea en la cual las fibras y capas de la retina se separan dejando solo exposición de los fotorreceptores, los cuales, en esta zona, con exclusivamente conos donde están en mayor densidad en el resto de la retina. Histológicamente la porción nerviosa de la retina puede ser dividida de afuera hacia adentro en diez capas: 1. Pars Pigmentosa: La más externa, capa única de células cúbicas con gran contenido de melanina. En su superficie apical presenta una gran cantidad de microvellosidades . Entre estas se ubican los Conos y Bastones. 2. Capa de fotorreceptores: Compuesta por la porción fotorreceptora de la célula, que son conocidas como Conos y Bastones: a) Bastones: Presenta un segmento externo fotorreceptor formado por discos transversales. Se encuentra unida a una porción interna a través de unas cilios de conexión. Dicha porción contiene otras organelas y a continuación se encuentra el núcleo Conos: Más cortos que los bastones, con un segmento interno más grueso. Se encarga de la percepción de los colores. Estrutura y ultraestructura de los conos y bastones. En una sección vertical de una retina vista al microscopio óptico es relativamente fácil distinguir a los conos de los bastones. Los conos presentan una estructura cónica, con sus núcleo alineados en una sóla capa justo por debajo de la membrana limitante externa. Sus segmentos internos y externos se proyectan dentro del espacio subretinal hacia el epitelio pigmentario. A nivel de la fovea, donde sólo existen conos, sus cuerpos celulares se situan oblicuamente con respecto a sus procesos. Los bastones por otra parte, poseen una morfología alargada con sus segmentos internos y externos rellenado el espacion entre los conos y los procesos de las células del epitelio pigmentario. Los cuerpos celulares de los bastones constituyen el resto de la capa nuclear externa, donde se situan formando varias capas. Aunque no siempre resulta claro en las preparaciones histológicas habituales, 288 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL los procesos de las células del epitelio pigmentario rodean completamente tanto a los segmentos externos de los conos como los de los bastones. Fig. 1. Corte semifino de retina humana (imagen en formato jpeg de 78 K) (78 K jpeg image) Utilizando el microscopio electrónico se obtiene una mejor resolución de la morfología de los conos y bastones. Es obvio que los segmentos internos (i.s.) de los bastones son más delgados que los de los conos. Así los segmentos internos de los conos poseen un diámetro de unas 6 micras frente a las 2 micras de los segmentos internos de los bastones. Sin embargo a nivel de la fovea, donde sólo existe conos, los segmentos internos de estos pueden llegar a medir unicamente alrededor de 1.5 micras. Los segmentos internos de los conos y bastones estan repletos de largas mitocondrias. A nivel de la unión entre los segmentos internos y externos de los fotoreceptores existe un cilio de unión. < a> Fig 2. Imagen de microscopia electrónica a bajo aumento a nivel de los fotoreceptores (imagen en formato jpeg de 59 K) < a> Fig. 3. Imagen de microscopia electrónica a gran aumento a nivel de los segmentos externos de los fotoreceptores (imagen en formato jpeg de 59 K) 289 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL A partir de estos cilios se producen una serie de evaginaciones e invaginaciones de la membrana plasmática de los fotoreceptores que dan lugar a los segmentos externos (o.s.). Esta es la porción de los fotoreceptores donde se encuentran los pigmentos visuales. Los segmentos externos de los conos y bastones derivan de repliegues de la membrana plasmática (ver Fig. 4,5 y la animación que les sigue). . < a> Fig 4. Segmentos externos de los fotoreceptores < a> Fig. 5. Diagrama de la regeneración de los segmentos externos. (imagen en formato jpeg de 59 K) Hacer CLIC aqui para ver una animacion de la regeneracion de los segmentos externos (pelicula en formato quicktime de 420 K) Al final a nivel de los bastones, los segmentos externos estan constituidos por discos membranos aislados de la membrana plasmática donde se encuentran inmersos los pigmentos sensibles a las radiaciones luminosas. Por contra en los conos no existen discos membranosos aislados sino multiples repliegues de la membrana plasmática. Fig. 6. Modelo del segmento externo de un baston (imagen en formato jpeg de 39 K). La rodopsina es el pigmento visual que se encuentra nivel de los segmentos externos de los bastones. Esta formada por una molecula proteica, la opsina, que se fabrica en el aparato de Golgi (situado en los segmentos internos) y el retinal. La opsina se dirige hacia la zona del cilio de unión gracias a la acción de proteinas G y desde aquí pasa ya hacia 290 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL el segmento externo (Papermaster et al., 1985; Derectic and Papermaster, 1995). La otra parte del pigmento visual, el retina (derivado de la vitamina A) en proporcionado a los discos desde el epitelio pigmentaria a través de proteinas transportadoras ( proteínas IRPB) que se encuentran a nivel de la matriz que existe entre los distintos fotoreceptores. Fig. 7. Ciclo de las proteinas necesarias para formar la rodopsina (imagen en formato jpeg de 39 K). 2. Pigmentos visuales y fototransducción Los fotoreceptores de todos los vertebrados responden a la luz en función de los pigmentos visuales que se encuentran incrustados a nivel de la bicapa lipídica de los repliegues (en el caso de los conos) y discos membranosos (en el caso de los bastones). Los bastones contienen rodopsina y son responsable de la visión en condiciones de baja luminosidad, presentando un pico de mayor sensibilidad hacia la longitud de onda de los 500 nm (luz verde azulada). Los conos por su parte contienen tres tipos diferentes de opsinas. Una con mayor sensibilidad para las longitudes de onda largas (luz roja), otra que es sensible a las longitudes de onda medias (luz verde) y otra con mayor sensibilidad a las longitudes de onda cortas (luz azul). Los conos son la base de la percepción del color. 291 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fig 8. Representación esquemática de la rodopsina a nivel de la membrana de los discos de los segmentos externos de los bastones (imaen en formato jpeg de 59 K) Fig. 9. Modelo de la molécula de rodopsina (imagen en formato jpeg de 59 K). Cada molécula de rodopsina consiste en siete porciones transmembranosas que rodean al 11-cis retinal. Este 11-cis retinal o cromóforo se une mediante un residuo de lisina a la septima helice (Hargrave et al., 1984; Hargrave and McDowell, 1992). Cada disco de los segmentos externos continen miles de estas moléculas. Cuando un foto de luz llega a esta nivel el cromoforo se isomeriza y pasa de la forma 11-cis a la forma todo trans, lo cual da lugar a cambios conformacionales de la proteina, que producen lo que se denomina como blanqueamiento de la rodopsina. Durante este proceso se forman varios metabolitos intermediarios como la Metarodopsina II que activa a una proteina G especial, conocida como Transducina que al final va a desencadenar la cascada de la fototransducción que se presenta en la Fig. 10. Fig. 10. Activación de la rodopsina por la luz (imagen en formato jpeg de 59 K). 292 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cuando la retina esta en condiciones de oscuridad, se encuentran abiertos una serie de canales ionicos a nivel de los segmentos externos de los fotoreceptores que permiten la entrada fundamentalmente de iones Sodio. Esta entrada de Sodio, depolariza parcialmente a los fotoreceptores, permitiendo la liberación de neurotransmisor a nivel de sus terminales sinápticos. El transmisor liberado se supone que es Glutamato. Cuando la luz estimula a la molecula de rodopsina, se producen una sería de cambios que se presentan esquemáticamente en la Fig. 9. y en la animación que la sigue, que van a producir el cierre de los canales ionicos permeables al Sodio. Por tanto cesa la entrada de Sodio y el fotoreceptor se hiperpolariza, con lo que deja de liberar neurotransmisor (para profundizar en los mecanismos de este proceso consultar las revisiones de Stryer, 1991; Yau, 1994 y Kawamura, 1995). Hacer clic aquí para ver una animación de la cascada de la fototransducción (pelicula en formato quicktime de 641 K) La corriente que se produce durante las condiciones de oscuridad es debida en un 80% a la entrada de iones Sodio, sin embargo el canal también es permeable para los iones de Calcio y Magnesio (Yau, 1994). Además en oscuridad debe existir un mecanismo para eliminar tanto el Calcio como el exceso de Sodio. Este mecanismo parece ser que consiste en un intercambiador Sodio/Calcio a nivel de la membrana de los segmentos externos. El Calcio, además tiene un importante papel en todo el proceso de la fototransducción, ya que aunque no participa directamente en la cascada de la fototransducción, mejora la capacidad de los bastones para recuperarse después de la iluminación, teniendo un importante papel regulador en los fenomenos de adaptación a las condiciones de luz/oscuridad (Yau, 1994). 3. Fagocitosis de los segmentos externos por las células del epitelio pigmentario. Los discos membranosos que contienen los pigmentos visuales estan continuamente renovandose en el caso de los bastones. Nuevos discos son añadidos a nivel de la unión de los segmentos interno y externo que van desplazando hacia la zona del epitelio pigmentario a los discos viejos. Estos discos más externos son fagocitados por las células del epitelio pigmentario durante el ciclo diurno y convertidos en fagosomas. 293 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fig. 11. Microfotorafía electrónica de una célula del epitelio pigmentario (imagen en formato jpeg de 59 K) < a> Fig. 12. Representación esquemática del intercambio de discos membranosos a nivel de los bastones (imagen en formato jpeg de 59 K) En el caso de los conos las células del epitelio pigmentario también fagocitan sus porciones más externas durante el ciclo diurno, pero en diferentes periodos del día. Asi en el caso de los bastones la fagocitosis se produce fundamentalmente hacia la hora de la salida del sol, mientras que en el caso de los conos los procesos de fagocitosis aumentan cuando se acerca la hora de la puesta de sol (Young, 1971, 1976; Le Vail, 1976; Steinberg et al., 1977; Beharse, 1982). 4. Tipos de conos A diferencia de los bastones, que forman un sólo tipo morfológico y funcional de fotoreceptor, existen tres tipos de conos: unos que presentan una sensibilidad máxima para las longitudes onda más largas ("conos rojos"), otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda medias ("conos verdes") y otros con mayor sensibilidad a las longitudes de onda más cortas ("conos azules"). Estos tres tipos de conos dan lugar a la visión tricomática que poseen la mayoría de los humanos. Estudios fotométricos y psicofisiológicos han demostrado que en la retina humana los conos rojos tienen su pico de sensibilidad a los 558 nm, los conos verdes a los 531 nm y los conos azules a los 420 nm (consultar el trabajo de Gouras, 1984 para una revisión más amplia). Fig. 14. Espectros de sensibilidad de los distintos tipos fotoreceptores (imagen en formato jpeg de 59 K) A diferencia de los seres humanos, algunas especies de mamiferos poseen una visión dicromática debido a la presencia de bastones y de sólo dos tipos de conos: los sensibles a las longitudes de onda medias y cortas. Por el contrario otros animales como las aves, reptiles y peces poseen mecanismos de visión tricomátrica e incluso pentacromática 294 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Aunque en retina de aves, peces y reptiles existen algunas diferencias morfológicas entre los diversos tipos de conos, no esta claro que ocurra lo mismo en la retina de los primates. Sin embargo parece ser que si existen evidencias que muestran que es posible distinguir al menos a los conos azules del resto de los conos utilizando métodos exclusivamente morfológicos (Ahnelt et al., 1987). 5. Densidad de conos y bastones en retina humana. Para entender la organización de los circuitos neuronales dentro de la retina es preciso conocer la organización espacial de los distintos tipos de fotoreceptores a lo largo de la retina. Las Figuras 15 y 16 muestran las densidades para cada uno de los tipos de fotoreceptores. Así en la fovea existe una alta densidad de conos que se encuentran distribuidos espacialmente formando un mosaico hexagonal muy regular. Por fuera de la fovea, la presencia de bastones desorganiza un poco este patrón hexagonal. En terminos cuantitativos, la mayor densidad de conos se concentra a nivel de la foveola, decreciendo su numero conforme nos alejamos de la misma hasta una densidad mas o menos uniforme en la retina periférica (Osterberg, 1935; Curcio et al., 1987). Existe también un pico de bastones alrededor de la fovea. La zona de la papila (que corresponde al nervio óptico) carece de cualquier tipo de fotoreceptor ("punto ciego"). < a> Fig. 15. Densidad de conos y bastones a lo largo del meridiano horizontal. (imagen en formato jpeg de 59 K). < a> Fig. 16. Densidad de conos en retina humana (image en formato jpeg de 59 K) 6. Ultraestructura de las terminaciones sinápticas de los conos y los bastones. La información que codifican los fotoreceptores, respecto al número de quanta de luz y su sensibilidad respecto a las distintas longitudes de onda es transmitida a través de sus terminaciones sinápticas. Estas terminaciones son de forma triangular y se denominan pediculos en el caso de los conos, mientras que su morfología es redondeada, denominandose esférulas en el caso de los bastones. 295 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fig. 17. Terminaciones sinápticas de los conos y los bastones (imagen en formato jpeg de 59 K). Ambos tipos de terminaciones estan rellenas de vesículas sinápticas. Además a nivel de las sinápsis con los siguientes tipos celulares (células horizontales y bipolares) contienen unas estructuras densas que se conocen como Sinapsis en Cintilla. Cada pediculo presenta aproximadamente unas 30 de estas sinápsis en cintilla (Ahnelt et al., 1990) mientras que las esférulas contienen sólo unas 2 de estas sinápsis en cintilla. < a> Fig. 18 Pediculo de un cono (imagen en formato jpeg de 59 K) < a> Fig. 19. Esférula de un baston (imagen en formato jpeg de 59 K). A nivel de los pediculos se forman una estructuras que se conocen como triadas en la que encontramos 3 procesos: 2 procesos laterales que corresponden a células horizontales (HC) y un proceso central, alineado con la sinápsis en cintilla que corresponde a una célula bipolar invaginante (imb). Además existen otros tipos de células bipolares que también contactan con el pediculo mediante contactos basales (fmb) (Missoten, 1965; Dowling y Boycott, 1966; Kolb, 1970). Fig. 20. Triada (imagen en formato jpeg de 59 K). Las esférulas de los bastones presentan sólo 2 sinápsis en cintilla, que dan lugar a unas estructuras conocidas como diadas en las que existen 1 elemento lateral y un elemento central. Los elementos laterales son terminaciones axonicas de las celulas horizontales (HC)mientras que los elementos centrales corresponden a dendritas invaginantes de las 296 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL células bipolares para bastones (Missoten, 1965; Dowling y Boycott, 1966; Kolb, 1970). No existen habitualmente contactos basales a nivel de las esferulas de los bastones. Fig. 21. Diada (imagen en formato jpeg de 59 K) Además de estos tipos de contactos sinápticos también existen sinápsis de tipo electrico entre conos y conos y entre conos y bastones a nivel de la retina humana. Así los pediculos de los conos presentan una pequeñas proyecciones laterales que se denominan telodendria y que forman pequeñas sinapsis eléctricas (Raviola and Gilula, 1975; Nelson et al., 1985). Fig. 21. Sinápsis eléctricas entre fotoreceptores (imagen en formato jpeg de 59 K). b) 3. Capa Limitante Externa: Separa los Conos y los Bastones de los cuerpos celulares. A este nivel se realizan conexiones con las células de Müller. 4. Capa Nuclear Externa ó Granulosa Externa: Presenta los núcleos de los Conos y los Bastones. Se encuentra en contacto con la capa anterior a través de la Fibra Externa y de ellos se emite una prolongación interna (Fibra interna) ó axón. 5. Capa Plexiforme Externa: Puede dividirse en tres zonas, una externa con las prolongaciones de las células Bipolares y las células de Müller, y una media donde se encuentran las terminaciones de los Conos y Bastones y se establecen conexiones complejas con las Bipolares y Horizontales. 6. Capa Nuclear Interna ó Granulosa Interna ó de Células Bipolares: Se encuentran los núcleos de la primera neurona de la vía óptica. Se pueden encontrar cuatro tipos celulares: a) Células Horizontales: Son multipolares y las hay de Conos y de Bastones. b) Células Bipolares. 297 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL c) Células de Müller: Son células gliales y se entienden entre las dos capas limitantes. d) Células Amacrinas: No presentan axón definido sino múltiples prolongaciones. 7. Capa Plexiforme Interna: Donde se ubican las prolongaciones de las células antes descritas. Establecen complejas conexiones entre sí y con las siguientes en la vía. 8. Capa Nuclear Interna ó de las Células Ganglionares: Constituyen la segunda neurona de la vía óptica. Existen de tamaño variable y mono ó polisinápticas. 9. Capa de Fibras Nerviosas: Forman los haces nerviosos que se reúnen en el nervio óptico. 10. Capa Limitante Interna: Terminales internos de las células de Müller y su membrana basal. Como puede observarse, el estímulo luminoso debe atravesar toda la retina antes de llegar a los fotorreceptores. Una vez allí, induce cambios estructurales en una molécula con parte proteica (Opsina) y un caroteno (Retinal) que desencadenan un potencial de acción y se transmite al resto de la célula y a la vía. En el caso de los Bastones esta molécula se conoce como Rodopsina. ALGUNOS DATOS SOBRE LA RETINA 1. Tamaño de la Retina. 42 mm de Ora serrata a Ora serrata (Van Buren, 1963; Kolb, datos sin publicar). 2. Tamaño de la Papila o Disco óptico 2 x 1.5 mm 3. Grados y distancias en micras. 1 grado es igual a to 288 um (Drasdo and Fowler (1974). 4. Posición de la Fovea. 17o temporal a la papila 5. Tamaño de la Macula. 3 mm muy pigmentados, rodeados por una zona de 1 mm con menor pigmentación (Polyak, 1941). 6. Tamaño de la Fovea. 1.5 mm (Polyak, 1941) 1.2-1.5 mm (Ahnelt and Kolb, datos sin publicar) 7. Tamaño de la zona central sin conos. 400-600 um (Polyak, 1941) 750 um (Hendrickson and Youdelis, 1984) 570 um (Yamada, 1969) 298 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 250 um (Ahnelt et al., 1987) 8. Espesor de la Fovea. En la Foveola 150 um (Yamada, 1969) Anillo Foveal 400 um 9. Tamaño de la zona central donde no existen pediculos de conos. 250 um (Yamada, 1969) 200 um, (Hendrickson and Youdelis, 1984) 300 um (Ahnelt and Pfug, 1986). 10. Longitud de la capa de Fibras de Henle. 150-300 um (Ahnelt and Pflug, 1986). 11. Edad en la completamente. que la Fovea esta desarrollada No antes de los 4 a. (Hendrickson and Youdelis, 1984). 12. Máxima densidad de conos en la zona central de la Fovea (50 x 50 um). 147,000/mm2 (Osterberg, 1935) 178,000-238,000/mm2 (Ahnelt et al., 1987) 96,900-281,000/mm2 mean 161,900/mm2 (Curcio et al., 1987). 13. Número total de conos en la Fovea. Aproximadamente 200,000. 14. Número de conos en la retina. 6,400,000 (Osterberg, 1935). 15. Número de bastones en la retina. 110,000,000 to 125,000,000 (Osterberg, 1935). 16. Distribución de los bastones. La densidad máxima de bastones se da a los 18o desde el centro de la fovea, donde existen 160,000 bastones/mm2 No existen bastones en la region central (200 um). Número medio 80-100,000 bastones/mm2 17. Número de axones en el Nervio Optico. 564776-1,140,030 (Bruesch and Arey, 1942) 800,000-1,000,000 (Polyak, 1941) 1,200,000 (Quigley et al., 1982; Balaszi et al., 1984). 18. Proporción de conos/células ganglionares en la Fovea. 1 cono por cada 2 células ganglionares hasta unos 2.2 o (Schein, 1988). 19. Proporción de conos/células del epitelio pigmentario. 299 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 30 conos/células epitelio pigmentario a nivel de la Fovea (Rapaport et al., 1995). 20. Proporción pigmentario. de bastones/células del epitelio En la periferia 22 bastones/célula epitelio pigmentario En la zona de máxima densidad de bastones (4-5 mm desde el centro de la fovea) 28 bastones/célula epitelio pigmentario (Rapaport et al., 1995). Medios ópticos Constituyen los medios transparentes del ojo, los cuales están formados por la Córnea, el Humor Acuoso, el Cristalino y el Cuerpo Vítreo. Solo será descrito el cristalino. Cristalino Cuerpo biconvexo transparente que constituye el lente del ojo. Posee un polo anterior y otro posterior, así como un eje y un ecuador. Se encuentra fijo en su posición a través de las fibras de la Zónula de Zinn. Histológicamente puede dividirse en: a) b) Cápsula del cristalino: Constituida por una membrana basal bastante gruesa y sin fibras elásticas. Epitelio: Ubicado en la cara anterior y ecuador donde se dividen sus células cúbicas para formar las fibras del cristalino. Fibras del cristalino: Una vez divididas las células, se prolongan sus cuerpos celulares. El núcleo permanece a nivel del ecuador y se va lisando a medida que se incorpora la célula al cuerpo del cristalino, constituyendo por último dichas fibras, el núcleo del cristalino. c) 300 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 14 HISTOLOGIA DEL OIDO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en la capacidad de identificar y describir los diferentes componentes que constituyen la organización histológica del oído (Aparato vestíbulococlear), así como su histofisiología. Objetivos Específicos: Al finalizar el presente tema, el estudiante deberá estar en capacidad de: Mencionar las características generales del Aparato vestíbulococlear. Describir las estructuras que componen el oído externo y su función. Describir las estructuras del oído medio. Explicar las características de la membrana timpánica, así como de las partes que la componen. Explicar las características de la cadena de huesecillos del oído medio, así como su función. Determinar las características del antro mastoideo. Señalar los componentes del oído interno. Explicar las características y componentes del laberinto óseo. Señalar los componentes del laberinto membranoso. Explicar las características, componentes, histología y función del laberinto vestibular. Comprender los principios básicos de la histofisiología de la audición y del sentido del equilibrio. - Introducción Los oídos son un par de órganos encargados de: 1. La audición 2. La detección de la posición de la cabeza, en relación con la fuerza de la gravedad. 3. La detección del movimiento de la cabeza. Cada órgano de la audición está compuesto de 3 partes llamadas: 1. oído externo 2. oído medio 3. oído interno. 301 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las vibraciones mecánicas del aire que se conocen como sonido, son la principal fuente de estímulo del medio externo al organismo. Es por ello que a lo largo de la evolución se han ido especializando cada vez más, las estructuras encargadas de recibir dicha información al organismo. Desde el punto de vista filogenético el sentido del equilibrio es muy antiguo y presenta iguales características en todos los mamíferos, incluso en la de formar una cavidad con el órgano de la audición. En el hombre el oído puede dividirse en tres partes: externo, medio e interno. OIDO EXTERNO Tiene una porción externa constituida por cartílago elástico y una intensa formada por hueso. La piel es fina y posee glándulas serosas y ceruminosas que son un tipo especial de glándulas sudoríparas apocrinas. Comprende las siguientes estructuras: 1. Pabellón auricular: Constituido por una delgada piel fina que recubre una placa de cartílago elástico. La piel del pabellón se continua con la del conducto auditivo externo. 2. Conducto auditivo externo: Longitud de 3.5 mm aprox., se extiende desde el pabellón auricular hasta el tímpano que lo limita del oído medio. El oído externo consiste en: 1. Un apéndice notable que es la oreja recubierta por un pericondrio flexible. 2. El meato o conducto auditivo externo, tubo que va desde la oreja hasta llegar a la cavidad timpánica en la unión petrosa del temporal. 3. La membrana del tímpano, división fibrosa que cierra el extremo interno del conducto auditivo externo y lo separa del oído medio. CARACTERÍSTICAS HISTOLÓGICAS: La región central de la oreja, en forma de concha, participa en la localización vertical de los sonidos. Su forma característica depende de una lámina interna de sostén, hecha de cartílago elástico. Debajo de la piel, en el borde postero-interno de la oreja y en el lóbulo está una pequeña cantidad de tejido adiposo. El conducto auditivo externo es una estructura corta de tipo tubular, recubierta de fina piel. Su porción cartilaginosa distal no sufre colapso, gracias a que posee cartílago elástico en su pared. Cuenta también con folículos pilosos, glándulas cebaceas y otras llamadas ceruminosas, productoras de cerumen que son glándulas sudoríparas modificadas. 302 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El cerumen, material céreo que se acumula en el meato y a veces entorpece la audición, representa la secreción mixta de las ceruminosas y sebáceas. La porción ósea interna del conducto óseo apoyada firmemente por la porción timpánica del hueso temporal, tiene las glándulas ceruminosas solamente en el techo. La membrana timpánica que es fina y fibrosa, obtura el extremo medial o interno del meato y está mas bien de dos capas de fibras colágenas; la capa externa es radial y la interna es circular. Estas dos capas junto con un número pequeño de fibras elásticas, están cubiertas en sentido externo por piel fina y en sentido interno por epitelio plano simple (escamoso) o cúbico simple muy bajo. OIDO MEDIO El oído medio, que cuenta con una cadena de 3 huesecillos, capaces de transmitir las vibraciones de la membrana del tímpano, del oído externo al interno. Está formado por: Una cavidad llena de aire llamada timpánica, revestida normalmente por epitelio cúbico simple. Una cadena de 3 huesecillos que son: o martillo, o yunque y o estribo Que atraviesan la cavidad timpánica de su pared externa a la interna. CARACTERÍSTICAS HISTOLÓGICAS 1. Cavidad timpánica: CAJA DEL TIMPANO Es un espacio irregular, lleno de aire en el hueso del temporal. Su pared lateral está formada en gran parte por la membrana timpánica y su pared medial por la cara lateral de la pared ósea del oído interno. Por delante se continúa con la trompa auditiva y por detrás esta conectada a través del antro timpánico, con las cavidades llenas de aire de la apófisis mastoides del hueso temporal. El epitelio que reviste la cavidad timpánica en su mayor parte es plano simple pero cerca de la abertura de la trompa auditiva y del borde de la membrana timpánica es cuboide o cilíndrico y está provisto de cilios. En sentido posterior, la cavidad del tímpano se continúa con un número variable de espacios aéreos alveolares dentro de las mastoides y región vecina del hueso temporal, que son conocidas como celdas o cavidades neumáticas mastoideas. Pars fláccida (la membrana de Shrapnell) La porción superior de la membrana timpánica es fina y flácida ya que no tiene fibras de colágena. Tiene la forma de un cono muy aplanado con su vértice dirigido medialmente. • Obtura el extremo medial e interno del meato. 303 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • Está compuesta más bien de dos capas de fibras colágenas; la capa externa es radial y la interna es circular. • Estas dos capas están cubiertas por piel fina y en sentido interno por epitelio plano simple o cúbico. 2. Membrana timpánica: Oval de 1 cm de diámetro. Unida al mango del martillo por su cara medial. Está compuesta por una capa externa de piel no cornificada sin pelos ni glándulas, una capa media de tejido conectivo fibroso con fibras colágenas en sentido radial, otras circulares y una capa interna que es la mucosa de la cavidad timpánica. 3. Huesecillos del oído: Se extienden desde la inserción del martillo en la membrana timpánica hasta la pared media de la caja del tímpano. Los 3 huesecillos del oído transmiten las vibraciones de la membrana timpánica a una pequeña abertura oval en la pared interna de la cavidad mencionada, llamada ventana oval o vestibular. La abertura mencionada está cerrada por la base del estribo, cuyo perímetro está unido en forma flexible al de la ventana oval por medio del ligamento anular. La ventana redonda o coclear en la porción inferior de la pared interna de la cavidad timpánica está cerrada por la membrana timpánica secundaria. 4. Antro mastoideo: En sentido posterior la cavidad del tímpano se continúa con un número variable de espacios aéreos alveolares dentro de la mastoides y región vecina del hueso temporal, que son conocidos como celdas o cavidades neumáticas mastoideas. 5. Trompa de Eustaquio: La trompa de Eustaquio. • Conecta la cavidad timpánica con la nasofaringe. • El extremo timpánico de la trompa es un conducto óseo, en tanto que su porción interna más mas ancha en la que desemboca, posee cartílago de apoyo en sus paredes. • Esta porción cartilaginosa es más flexible y muestra en casi todas las circunstancias colapso parcial. • Hacia la faringe, la trompa de Eustaquio está revestida de epitelio cilíndrico pseudoestratificado ciliado, con células mucosas y glándulas submucosas mixtas intercaladas. FUNCIÓN DEL OÍDO MEDIO La función del oído medio es transformar las ondas mecánicas del aire en impulsos mecánicos que se transmiten a la perilinfa. Debido a la dificultad de transmitir el sonido al líquido la cadena de huesecillos y todo el oído medio actúan como una caja de resonancia amplificadora de los estímulos auditivos de manera que no se pierda la señal al ser transmitida al líquido. 304 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL OIDO INTERNO El oído interno posee grupos especiales de receptores sensoriales estimulados en forma selectiva por sonidos o cambios en la posición relativa o el movimiento de la cabeza. El oído interno cuenta con 2 grupos importantes de componentes sensoriales que están situados en: 1. El caracol o cóclea, dentro el cuál está el órgano de la audición. 2. Los conductillos semicirculares, utrículo y sáculo, que constituyen el órgano de la función vestibular. Los componentes sensoriales mencionados están dentro de la porción petrosa del temporal, conocido como laberinto óseo del oído. Cada oído interno posee 4 conductos óseos: 1. El conducto coclear o del laberinto 2. Conducto semicircular anterior, 3. Conducto semicircular externo o lateral y 4. Conducto semicircular posterior. El vestíbulo es la cavidad central ampliada ósea, con la que comunica los cuatro conductos. El epitelio que reviste las estructuras membranosas del vestíbulo es de tipo plano simple, semejante al que se encuentra en los conductos semicirculares. Contiene el utrículo y el sáculo. Estos 2 sacos membranosos interconectados y los 3 conductos óseos, comprenden la porción vestibular del laberinto membranoso. Cuya porción auditiva esta representada por el conducto coclear. El líquido que llena el espacio entre las paredes óseas del laberinto óseo y las paredes membranosas del laberinto membranoso es la perilinfa, de composición similar a la del líquido cefalorraquideo y el líquido que se halla dentro del laberinto membranoso es la endolinfa, de composición diferente, por que su concentración de iones sodio es relativamente menor. 1. Laberinto Óseo: Se encuentra constituido por tres divisiones. a) Vestíbulo: Es oval, en su cara externa presenta la ventana oval en relación con el estribo. Se comunica posteriormente con los canales semicirculares y por delante con el caracol. b) Conductos Semicirculares Óseos: En número de tres, uno superior, perpendicular al eje longitudinal del hueso; posterior que es paralelo a dicho eje y el lateral el cual es perpendicular a los otros dos. Cerca de su unión con el vestíbulo presenta un ensanchamiento conocido como Ampolla. c) Cóclea: Base de 9 mm y altura de 5 mm. Es una estructura semejante al caracol. Su eje es perpendicular al eje del hueso. Presenta: 305 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Pilar óseo central ó columela: la que contiene conductillos para el Nervio coclear (conductillos columnares centrales). Lámina espiral ósea: Parte de la columela en forma de repisa hacia la luz de la cóclea, formando un espiral. Conducto espiral de Rosenthal: En el se encuentra el ganglio espiral de Corti y esta incluida en los límites externos de la columela. Escala vestibular y Escala Timpánica: formada de la división incompleta de la luz de la cóclea en dos estructuras; una superior (Vestibular) y otra inferior (Timpánica), por parte de la lámina espiral. Estas se comunican entre sí, cerca del ápex, donde se continúan a través de un orificio llamado Helicotrema. La escala vestibular comienza en la ventana oval y termina en la ventana redonda. El laberinto óseo contiene en su interior al laberinto membranoso, y están separados entre sí por un espacio llamado espacio perilinfático que se encuentra lleno de perilinfa. La perilinfa se compone de manera similar al líquido cefalorraquídeo y guarda relación con el espacio subaracnoideo por el Acueducto del caracol. El espacio esta recubierto por una capa de aplanadas, las células perilinfáticas. 2. Laberinto Membranoso: Se divide en laberinto vestibular y otro coclear. a) Laberinto Vestibular: Está constituido por el sáculo y el utrículo que se encuentran ubicados a nivel del vestíbulo y los canales semicirculares membranoso. Se incluye aquí el conducto y el fondo de saco endolinfático. Los canales semicirculares presentan en su extremo una ampolla y desembocan en el utrículo. El utrículo comunica con el sáculo a través de un conducto llamado utrículo – sacular, éste último con la cóclea a través del Canalis Reuniuns. En la cara posterior del utrículo y en la medial del sáculo se encuentran engrosamientos llamados máculas al igual que en los canales semicirculares se llaman crestas. Son las receptores para el sentido del equilibrio. Las características histológicas son similares: 1. PARED: delgada, células planas hacia la endolinfa y epitelio perilinfático hacia la perilinfa. 2. EITELIO CILINDRICO: en ciertas zonas de la pared no se presenta plano sino cilíndrico. Tiene función productora de endolinfa y se pueden distinguir: Células claras y oscuras. células 306 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3. PLANO SEMILUNAR: a ambos lados de las crestas se manifiesta como un engrosamiento del epitelio. Se cree son las que sintetizan la sustancia gelatinosa de la cresta. 4. EPITELIO DE LA MACULA O CRESTA: Se presenta cilíndrico alto y contiene: Células ciliadas tipo 1: Ensanchadas en la base y delgada en el ápex, rodeada por una terminación nerviosa en forma de cáliz. Presenta estereocilios polarizados hacia un único cinocilio en su extremo apical. Células ciliadas tipo 2: Más cilíndricas, núcleos ubicados a distinto nivel. Su inervación es a nivel basal solamente. Ambas constituyen los receptores nerviosas del sentido del equilibrio. Células de Sostén: Cilíndricas altas, se encuentran en la mácula desde la membrana basal hasta la luz del órgano. Su núcleo es redondeado y basal. 5. MEMBRANA OTOLITICA: A nivel de las máculas ó cresta ampollar, es una sustancia gelatinosa en donde se incluyen las prolongaciones de las células ciliadas. A nivel de las máculas, presentan otolitos (Cuerpos cristaloides de carbonato de calcio entre su componente principal) por lo que se llama membrana otolítica. La estimulación adecuada se produce por movimientos de aceleración en la endolinfa que produce cambios de los estereocilios, cambiando así el potencial de las células ciliadas. En la mácula el estímulo es la aceleración lineal y en las crestas es la aceleración angular (Rotación). b) Laberinto Coclear: Está formado por el conducto coclear, el cual puede ser dividido en: 1. TECHO: Formado por la membrana vestibular ó de Reissner, constituida por dos capas de células planas. 2. PARED EXTERNA: Estría Vascular: Espiral. Especialización del Ligamento Ligamento Espiral: Engrosamiento del periostio. Epitelio: Estratificado a nivel de la estría vascular. Intervienen en la producción de la endolinfa. Rodete del ligamento: Engrosamiento de dicho ligamento cercano a la inserción de la membrana basilar. 307 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cresta de inserción de la membrana basilar: Engrosamiento en forma de cresta de dicho ligamento. 3. PISO: Constituido por varios elementos: Lámina Espiral Ósea: Se encuentra dividida en dos partes (Superior e inferior) por las fibras del nervio coclear. El periostio engrosado hacia el conducto coclear, forma el Limbo de la Lámina Espiral, el que se divide en dos labios, uno superior o vestibular y otro inferior o timpánico, que se continúa con la membrana basilar. Entre los dos delimitan e surco Espiral interno y se encuentra cubierto por las células interdictales que se presume intervienen en la formación de la Membrana Tectoria. Membrana Basilar: formada por tejido conectivo con haces de fibras colágenas que determinan distinta estabilidad a las distintas vibraciones. Se encuentra separada de la Rampa Timpánica por un epitelio simple y de la vestibular por el Organo de Corti. Organo de Corti: es el verdadero órgano receptor de la audición. Es complejo y presenta diversidad de tipos celulares, los cuales de dentro hacia fuera son los siguientes: Células de Sostén y Células Ciliadas, éstas últimas constituyen las receptoras de los estímulos. Las de Sostén están separadas del tejido conectivo de la membrana basilar por una membrana basal. Células Ciliadas Internas: hilera única de células, por dentro de las células del pilar interno y rodeadas por las falángicas internas, su base está en contacto con terminaciones nerviosas del Nervio Coclear. Superficie apical cubierta de estereocilios en contacto con la Membrana Tectoria y citoplasma apical, presenta una condensación llamada Placa Cuticular. Células ciliadas externas: 3 a 5 hileras regulares por fuera de las células del pilar externo, rodeados por células falángicas. También tienen placa cuticulada y poseen más estereocilios y con distintas disposición que las internas. Los estereocilios más largos están incluidos en la Membrana Tectoria. Las células de Sostén, se encuentran ordenadas de adentro hacia fuera: Células Limitantes Internas: limitan con las Falángicas Internas, son células cilíndricas dispuestas en varias hileras. Células Falángicas Internas: son células cilíndricas con un núcleo basal, una sola hilera. Presenta un prolongación llamada falángica así como una condensación apical (Placa Cuticular). Células del Pilar Interno: Limitan el conducto de Corti en su pared interna. Son células con una base ancha y 308 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL un citoplasma Cuticular. delgado. Presentan también Placa Células del Pilar Externo. Células Falángicas Externas. Todos estos tipos celulares descritos hasta ahora poseen Placa Cuticular. La unión de todas estas placas forman una estructura al microscopio óptico llamada Membrana Reticular. Entre las células del Pilar Externo y las Falángicas Externas hay un espacio conocido como Túnel Medio o Túnel de Corti. Células Limitantes Externas: están separadas de las Falángicas por el Túnel Externo. Se disponen en varias hileras que cierran el Organo de Corti. Células Externa de Sostén: estas cubren la parte más externa de la Membrana Basilar. No se consideran parte del Organo de Corti. La Membrana Tectoria se ubica desde el Limbo Esclerococlear y sobre el Organo de Corti hasta las Células Limitantes Externas. Está compuesto por fibrillas incluidas en la matriz gelatinosa. Ante los movimientos generados por el Estribo en Perilinfa, se producen vibraciones de la Membrana Basilar en el punto en que ésta corresponda a la frecuencia adecuada (Sonidos Graves en el ápex y Agudos en la base). Este movimiento estimula las células ciliadas por inclinación de sus cilios y trasmiten potenciales de acción al Nervio Coclear. 309 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 15 HISTOLOGIA DEL SISTEMA TEGUMENTARIO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el alumno estará en capacidad de identificar y describir las estructuras histológicas del sistema tegumentario, así como los receptores periféricos especializados presentes en el organismo así como los principios básicos de histofisiología de cada uno de dichos elementos. Objetivos Específicos: - Describir la estructura histológica general de la piel. - Mencionar los tipos celulares presentes en la epidermis y su distribución y localización en la misma. - Identificar y señalar las características diferenciales de los estratos epidérmicos. - Describir la citomorfosis del queratinocito. - Señalar la estructura histológica y relación morfofuncional de los melanocitos. - Señalar la estructura histológica y relación morfofuncional de las células de Langerhans. - Señalar la estructura histológica y relación morfofuncional de las células de Merkel. - Diferenciar los dos estratos de tejido conectivo de la dermis. - Diferenciar las glándulas sudoríparas apocrinas y ecrinas. - Indicar los componentes de las unidad pilosebácea. - Describir la estructura histológica de los folículos pilosos, considerando su formación y crecimiento. - Describir la estructura histológica de las glándulas sebáceas. - Describir la formación y crecimiento de la uña. - Explicar brevemente la irrigación sanguínea de la piel. - Señalar la ubicación, estructura histológica, clasificación y relación morfofuncional de los receptores de la piel. - Enumerar las diferencias entre piel delgada y gruesa. - Investigar las variaciones del color y elasticidad de la piel. - Investigar las funciones del sistema tegumentario y correlacionarlas con sus componentes histológicos. 310 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Características generales de la piel. La piel es un órgano de vital importancia, de estructura compleja y de múltiples funciones que incluye las siguientes: Barrera que se opone a las pérdidas hidroproteícas. Protección frente a ajustes externos nocivos . Termorregulación. Sensibilidad y percepción (tacto, calor, presión, dolor) La piel presenta los siguientes estratos: a) La epidermis es una capa de epitelio plano estratificado queratinizado formado principalmente por células llamadas queratinocitos. b) La dermis es la capa media vascularizada, rica en anexos cutáneos y terminaciones nerviosas, inmersas en un estroma elástico y de colágeno producida por fibroblastos. c) La hipodermis es la capa más profunda, suele estar formada principalmente por tejido adiposo. Durante el desarrollo embrionario, la epidermis se invagina sobre la dermis para formar los diferentes apéndices o anexos cutáneos que son: 1) 2) 3) 4) Glándulas sebáceas. Glándulas sudoriparas (apocrinas y ecrinas). Folículos pilosos. Uñas. Epidermis Es la capa externa y proporciona al organismo una barrera protectora contra la invasión de microorganismos, la pérdida de líquido, la abrasión y otras agresiones mecánicas. Está compuesta por múltiples capas de células llamadas queratinocitos, cuya función primordial consiste en formar la capa córnea (barrera epidérmica) y en sintetizar una serie de proteínas (queratinas) desde el punto de vista bioquímico. A partir de la capa basal sufren un proceso de progresiva maduración o degeneración, a medida que llegan a la superficie, donde alcanzan a constituir el producto final, es decir, la capa córnea. Las modificaciones estructurales que experimentan estas células se denominan Citomorfosis de las células epidérmicas. La epidermis esta constituida por cuatro estratos: basal, espinoso, granuloso, lúcido y córneo. 311 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Microscopia Óptica: 1. Estrato Basal: Capa sencilla de células cilíndricas o cúbicas altas que descansan sobre la membrana basal. Las células están activamente en división. A medida que se dividen son empujadas hacia la superficie y experimentan cambios específicos relacionados a su diferenciación. Sus núcleos son grandes con nucleolos prominentes y el citoplasma es basófilo. 2. Estrato Espinoso: Consta de varias capas de células con apariencia espinosa debido a la presencia de abundantes puentes intercelulares. 3. Estrato Granuloso: Consta de 2 a 5 capas de células aplanadas. El citoplasma de las células está lleno de gránulos de queratohialina que se visualizan intensamente con la coloración de H.E. 4. En la piel gruesa, puede observarse entre el estrato granuloso y el córneo, una banda eosinófila, que ha sido denominada estrato lúcido. 5. Estrato córneo: Se compone de numerosas capas de células córneas que son células planas, sin núcleo puesto que todo el citoplasma ha sido ocupado por queratina. Representan el último paso de la diferenciación del queratinocito. Las células superficiales de este estrato son descamadas con cierta frecuencia y son sustituidas por células que provienen de los estratos inferiores. Microscopia Electrónica. 1. Células Basales: Se unen mediante hemidesmosomas en la superficie basal de la célula. Los organelos citoplasmáticos consisten en RER escaso, complejo de Golgi pequeño, abundantes ribosomas y filamentos de queratina. Estos últimos son estructuras fibrosas e insolubles las cuales confieren fortaleza a la célula citoesqueleto, y terminan a nivel de los desmosomas. 2. Células Espinosas: a. Los tonofilamentos aumentan en número y se agregan en haces grandes esparcidos por el citoplasma, correspondiendo a las tonofibrillas que se observan con el microscopio óptico. b. De igual forma, los desmosomas vistos sólo con microscopia electrónica son los puentes intercelulares vistos a la microscopia óptica. c. Las células de esta capa poseen numerosos gránulos recubiertos de membranas que se forman en el aparato de Golgi y poseen contenido lipídico (cuerpos lamelares). 312 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3. Células de la Granulosa: a. Los gránulos de queratohialina están libres en el citoplasma, no están rodeados por membranas y se asocian a los tonofilamentos. b. En las células más superficiales del estrato granuloso, los gránulos recubiertos por membrana se desplazan hacia la superficie, sus membranas se fusionan con la plasmática y descargan su contenido lipídico por un mecanismo de exocitosis al espacio intercelular. Esto hace que dicho espacio sea impermeable al agua. c. En este estrato mueren las células probablemente por acción de enzimas lisosómicas que destruyen todos los organelos intracelulares exceptuando los tonofilamentos y los gránulos de queratohialina. 4. Células Cornificadas: El estrato córneo cubre la superficie entera del cuerpo, es la capa protectora-mecánicamente resistente, altamente impermeable a la penetración de microorganismos y sustancias hidrosolubles. Para lograr esto las células deben alcanzar un alto grado de especialización y no pueden permanecer vivas. Las células córneas consisten en las siguientes estructuras: a. Membranas celulares gruesas, debido a proteínas (involucrina, queratolinina) que se adhieren a la parte interna de la membrana plasmática, aumentando así su grosor y fortaleza. b. Células llenas de queratina (tonofilamentos rodeados y mantenidos juntos por el material queratohialinico). c. Numerosos desmosomas. Estas tres características confieren al estrato resistencia y fortaleza ante la abrasión mecánica. córneo d. Espacios intercelulares llenos con el material de los cuerpos lamelares. Melanocitos. Las células discutidas arriba son llamadas queratinocitos (productoras de queratina) y constituyen el sistema queratinizante. Existe otro sistema celular, el pigmentario, constituido por los melanocitos, los cuales no producen queratina sino un pigmento marrón, la melanina. Embriológicamente, los melanocitos y queratinocitos tiene origen diferente. ¿Cuál es? 313 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los melanocitos se localizan en la capa basal de la epidermis, tiene forma estrellada y sus prolongaciones citoplasmáticas se extienden entre los queratinocitos vecinos. Carecen de desmosomas y poseen pocos filamentos. Ellos sintetizan la melanina en unos gránulos denominados melanosomas. Sólo los melanocitos poseen la enzima tirosina, la cual convierte al aminoácido precursor, la tirosina, en dihidroxifenilalanina (Dopa) y luego de una serie de reacciones se produce un polímero grande, la melanina. Esta última es transferida a los queratinocitos vecinos del estrato basal, por lo que ellos poseen gránulos de melanina en su citoplasma pero no la sintetizan. La función de la melanina es la de absorber la radiación ultravioleta (UV), protegiendo al organismo de los efectos dañinos de estos. Es por esto, que los rayos UV estimulan la actividad de los melanocitos (bronceado) aumentando así su acción protectora. Las diferencias raciales de color se deben principalmente al nivel de actividad de la tirosinasa, la tasa de producción de melanina y el tamaño y distribución de los gránulos de melanina, ya que el número de melanocitos en la piel clara y oscura es el mismo. Células de Langerhans. Ellos derivan de los leucocitos de la sangre, probablemente de los monocitos. Aparentemente capturan los antígenos que penetran la epidermis y “los presentan” a las células inmunes para provocar la reacción inmunológica. Este es un mecanismo protector de la epidermis. Una tercera población de células se encuentran en la epidermis, son células dendríticas que se localizan en las capas superiores del estrato espinoso. En las preparaciones rutinarias de hematoxilina y eosina tienen un núcleo, intensamente teñido y un citoplasma claro y pálido. A nivel de microscopía electrónica el núcleo de las células de Langerhans es de baja densidad, el RE es escaso y el citoplasma contiene pocos mitocondrias la célula no posee desmosomas, pero si contiene gránulos característicos de aspecto bastoniforme, envuelta por una membrana única llamados gránulos de Birberck. La función de las células de Langerhans no se conocía con precisión, pero ahora se sabe que participan en las respuestas inmunitarias del organismo ya que se encarga de presentar antígenos a los linfocitos T, por lo tanto, participa en las reacciones de hipersensibilidad cutánea por contacto. Células de Merkel Es una célula epidérmica modificada que se encuentra en el estrato basal. Entra en contacto con las células vecinas de 314 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL las epidermis a través de desmosomas. Contiene gran cantidad de pequeños gránulos densos que se consideran emparentados con los gránulos de catecolaminas del tejido nervioso. La base de la célula de Merkel está en contacto con una terminación axónica expandida la manera de un disco y forma un receptor especial, que por sus características funcionales se le clasifique como mecanorreceptor. Dermis. Presenta dos estratos: 1. Estrato Papilar: Es la capa superficial de la dermis formada por fibroblastos y células del tejido conectivo dispersas entre haces entretejidos de fibras de colágeno tipo III. 2. Estrato Reticular: Está constituido por tejido conectivo denso irregular, con gruesos haces de fibras de colágeno tipo I. Sus fibras colágenas se disponen paralelas a la superficie de la piel y adoptan una dirección predominante formando líneas de tensión denominadas “Geneser”. ¿Cuál es la importancia de estas líneas? Anexos. A. Uñas: Placa córnea constituida por dos porciones: una oculta llamada raíz y una visible más grande, denominada cuerpo ungueal. Este último está rodeado por un pliegue de piel, el rodete ungueal, del cual está separado por una fisura, el surco ungueal. En el surco ungueal, la epidermis del rodete se reduce a los estratos basal y espinoso , y el estrato córneo se extiende sobre el cuerpo ungueal constituyendo el eponiquio. (cutícula). La placa ungueal descansa sobre el lecho ungueal, que en su parte proximal, por debajo de la raíz, ya que es responsable de la formación y crecimiento de la uña. Por debajo del borde libre de la uña, el lecho ungueal se continua con la piel de las palmas y plantas y el estrato córneo presenta un engrosamiento denominado hiponiquio. ¿Qué diferencias encuentra entre el proceso de queratinización de la epidermis y de la uña? B. Folículo Piloso: El pelo es una formación delgada, cilindro idee, de longitud variable constituida por células completamente queratinizadas cuyo origen es la porción epitelial del folículo piloso. Dichas células al morir quedan trasformadas en discos o placas de queratina fuertemente adheridas entre sí. Elementos estructurales: El pelo consta de dos partes a. Tallo. Porción totalmente queratinizada de forma cilíndrica cónica. Esta porción es casi toda externa, es flexible y elástica. 315 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La porción inferior está implantada en la dermis. b. Raíz. Es la parte más profunda del pelo. En su porción proximal es cónica, en la distal es en forma de botellón, esta parte ensanchada se denomina “bulbo piloso”. La raíz está formada por células epiteliales vivas. En el borde inferior el bulbo piloso presenta una escotadura que es la papila del pelo, por ella llegan los vasos sanguíneos, hasta su cercanía. Folículo Piloso: Estructura sacular de doble origen: - Interna: Epitelial. - Externa: Conectiva. En un corte longitudinal podemos observar las siguientes estructuras : a.- Capa externa conjuntiva del folículo: De tejido conectivo denso. Predominan las fibras colágenas. Se relaciona con los músculos erectores del pelo, estos músculos están unidos por un extremo del folículo por medio de tendones. Por el extremo opuesto se une a la dermis. El pelo dentro del folículo y el mismo folículo son algo oblicuos con respecto a la epidermis por eso de un lado queda un ángulo obtuso y del opuesto uno agudo. El músculo se une del lado opuesto al ángulo obtuso por eso al contraerse lo pone de punta. Las glándulas sebáceas se hallan en el espacio que delimita el músculo erector y el ángulo obtuso, por eso es que el músculo al contraerse comprime la glándula, pero no es necesario para que se excrete sebo normalmente. b.- Capa interna conjuntiva del folículo: Es de fibras reticulares. Las fibras en su mayoría se disponen a lo largo. Las dos capas constituyen las vainas conectivas del folículo. c.- Vaina epitelial externa: Tiene todas las capas propias de la epidermis delgada, hasta un poco más arriba del ecuador del folículo, hasta allí tiene todos los estratos. Desde el ecuador del folículo a medida que se profundiza va perdiendo capas, al llegar a nivel del bulbo piloso solo tiene células del estrato germinativo. Esta vaina se denomina vaina radicular externa porque en la parte inferior del folículo se continúa con las células de la matriz. d.- Vaina epitelial interna: Se origina en las células de la matriz alineadas en la ladera de la papila, la capa anterior lo hace en las células alineadas por encima de la papila. Está formada por tres capas: Capa de Henle: Sus células forman un solo estrato, son planas o cúbicas muy bajas. El citoplasma contiene gránulos de queratohialina denominada tricohialina. A poca distancia de la raíz se queratinizan, mueren y de la tricohialina se forma queratina blanda. Capa de Huxley: Consta de 4 o 5 hileras de células cúbicas. Núcleo central, posee en el citoplasma gránulos de tricohialina, se queratinizan un poco más lentamente que la anterior. Poseen prolongaciones a manera de ganchos por las que se unen a la capa anterior. 316 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Capa cuticular: Consta de un solo estrato de células casi planas. Están imbricadas, se queratinizan pronto. Estas tres capas a medida que el pelo crece como tallo, se funden en una sola y se disgregan. Son eliminadas del tubo folicular por el sebo que excretan las glándulas. A esta zona que rodea la porción distal de la raíz se la denomina “vaina radicular interna”. e.- Corteza del pelo: La porción periférica o corteza del pelo está formada por varios estratos de células cúbicas. En su citoplasma solo se forman tonofibrillas de queratina. Cuando las células mueren están completamente queratinizadas, es queratina dura. Se originan de las células del estrato espinoso, que están alineadas alrededor del centro de la papila, no hay estrato granuloso allí. Las células de la corteza se vuelven planas y forman la epidermícula del pelo, se imbrican en forma contraria a las células de la capa de Huxley. Si el pelo muere, puede quedar retenido por la disposición de las células en imbricación opuesta hasta el nacimiento de un nuevo pelo o hasta la acción de algún agente mecánico. f.- Médula del pelo: Se trata de 2 o 3 hileras de células queratinizadas. Forman una especie de columnita que encaja exactamente dentro de la corteza, la queratina es blanda. Las células se forman de la capa germinativa que forma la porción central de la raíz, que está sobre la papila. g.- Escotadura de la porción epitelial de la raíz: En la región central del bulbo se forma una escotadura, lo que podríamos llamar porción fértil de la raíz, son las células de la capa generativa que está sobre esta escotadura. La capa germinativa que está rodeando esta porción fértil, produce la vaina epitelial interna, las demás células que están sobre las dos pendientes de la papila se continúan con la vaina epitelial externa. h.- Papila: Pertenece a la porción conectiva del folículo. Por ella penetran los vasos que alimentan las células de la capa germinativa y demás células epiteliales mientras no se han queratinizado. Pelo Papilar y pelo en maza: Se denomina pelo papilar al pelo vivo, es el que mantiene su unión con la papila. Pelo en maza es aquel que está formado y tiene aspecto de maza o clava por lo que no se diferencia en la forma de un pelo vivo. Ya no crece más porque se ha desprendido de la papila o porque han muerto las células de la capa generativa que le dieron origen. El pelo papilar puede seguir creciendo. ¿Cómo se origina un pelo nuevo?: La vaina epitelial externa que está reducida a la capa germinativa en cercanía de la papila, o del bulbo, emite células hacia la superficie de la papila, vuelve a cubrir y así se origina una nueva matriz para la vaina epitelial interna, corteza y médula de otro pelo papilar. Este crecimiento del estrato germinativo forma el techo del pelo nuevo. Los cordones de células epiteliales originados por 317 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL la vaina radicular externa., penetran entre las células de la matriz vieja, en forma dispersa. Empujan las células que quedan hacia arriba, de esta manera las células viejas son eliminadas y se forma una matriz completamente nueva. El pelo que se ha de formar de este lecho crece oblicuo al anterior. Cuando emerge del folículo empujara o arrastrará el pelo viejo sino ha caído aún. Irrigación e Inervación del pelo: Irrigación: Hay pelos comunes y especiales. En los comunes los vasos penetran la pared del folículo conectivo hasta la proximidad de la membrana basal de la vaina epitelial o radicular interna. Los pelos especiales son los llamados vibrisas o pelos sinusales en estos casos el folículo es muy grande porque entre la capa externa y la interna del folículo conectivo los vasos sanguíneos forman senos notables. En estos casos la sangre no entra en contacto con la vaina epitelial ni con parte alguna del pelo, se extravasa el plasma cerca de la membrana basal. La papila es una parte muy irrigada del folículo, allí la actividad del epitelio es mucho mayor. Las fibras nerviosas también atraviesan la pared del folículo conectivo y contactan con la raíz del pelo. Inervación: el pelo recibe inervación sensitiva. La motora va a los vasos sanguíneos del folículo conectivo o al músculo erector. Las fibras nerviosas penetran por debajo de las glándulas sebáceas y también por la región inferior y aún por la papila. Las terminaciones nerviosas atraviesan la membrana basal y llegan hasta el epitelio de la vaina radicular interna. En la vibrisas penetran entre las células. Tipos de folículos pilosos: Los folículos se distinguen en primarios y secundarios. Los primarios presentan glándula sebácea, glándula sudorípara y músculo erector del pelo como estructuras asociadas. Los folículos secundarios solo poseen glándulas sebáceas. El tipo de pelo producido es diferente de acuerdo al tipo del folículo: los primarios producen pelos gruesos, con médula. Los secundarios, en cambio, producen pelos finos, con médula discontinua o sin médula como la lana de la oveja. ¿Cuáles son sus sitios de inserción y cual es su función? C. Glándulas Sebáceas. 1. Glándulas alveolares simples ramificadas, ubicadas a todo lo largo de la superficie corporal, exceptuando la piel gruesa, y generalmente asociadas a folículos pilosos, en los que descargan su secreción de tipo holocrina que es una sustancia aceitosa que lubrica la piel y los pelos. 2. El conjunto formado por un folículo piloso, el músculo erector del pelo y las glándulas sebáceas que se le asocian recibe el nombre de unidad pilosebácea. D. Glándulas sudoríparas. 318 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Son glándulas tubulosas simples contorneadas y se clasifican en dos grupos de acuerdo a su mecanismo de acción: 1. Glándulas sudoríparas ecrinas: Son las más numerosas, distribuidas prácticamente por toda la superficie corporal. La porción secretora posee tres tipos celulares que desde la luz hacia afuera son: células oscuras, células claras implicadas en la producción del sudor y células mioepiteliales, capaces de contraerse y facilitar así la secreción de la glándula. La evaporación del sudor constituye uno de los mecanismos de pérdida de calor y por tanto de regulación de la temperatura corporal. 2. Glándulas sudoríparas apocrinas: Se localizan únicamente en axila, región pubiana, areola mamaria y área perianal. Comienzan a funcionar a partir de la pubertad y son estimuladas por las hormonas sexuales. Producen una sustancia blanco - grisácea de consistencia láctea que adquiere olor por degradación bacteriana. Clasificación de los Receptores: a.- De acuerdo con su distribución: - Receptores somestésicos: se hallan distribuidos por casi todo el organismo y son generales. Ej. Calor, tacto, dolor, presión. - Sentidos especiales: son muy diferenciados y forman órganos complejos. Ej. Ojo, oído, posición, olfato y gusto. b.- De acuerdo con su ubicación en relación a la naturaleza del estímulo: - Exteroceptores: son receptores adaptados a captar estímulos externos. Ej. Tacto, dolor, temperatura, presión, olfato, vista y oído. - Interoceptores: son receptores adaptados a la recepción de estímulos originados dentro del cuerpo. Ej. Estímulos relacionados a la locomoción y postura. c.- de acuerdo con la naturaleza del estímulo: - Quimiorreceptores: están adaptados a percibir sustancias químicas, como el olfato y el gusto. - Mecanorreceptores: están adaptados a captar las modificaciones mecánicas, como los corpúsculos de VaterPacini y de Meissner. - Termorreceptores: están adaptados a informar sobre las modificaciones de la temperatura, como los corpúsculos de Krause y de Ruffini. - Nociceptores: están adaptados a percibir sensaciones dolorosas, como las terminaciones libres. - Fotorreceptores: están adaptados a percibir la luz, como la retina. 319 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL - Audirreceptores: están adaptados a percibir sonidos. d.-Clasificación histológica de acuerdo con su estructura histológica se distinguen en: - Terminaciones nerviosas libres: son aquellas en que la terminación nerviosa se presenta desnuda, sin ninguna envoltura, como las terminaciones para el dolor y los discos de Merkel. - Terminaciones nerviosas encapsuladas: poseen una modificación conjuntiva que rodea a la terminación nerviosa, como los corpúsculos de Vater-Pacini y de Meissner. - Terminaciones nerviosas muy diferenciadas: son aquellas que se alojan en otros órganos de estructura compleja, como el ojo y el oído. Receptores sensoriales: La piel contiene gran cantidad de receptores sensoriales que corresponden a terminales axónicos periféricos de neuronas sensitivas, los más abundantes son las Terminaciones Nerviosas Libres en la epidermis y también en la dermis. Estas terminaciones se extienden hasta el estrato granuloso y actúan como nocireceptores (receptores del dolor). En la dermis, muchos folículos pilosos están rodeados por redes de terminaciones nerviosas libres. Otras terminaciones nerviosas se encuentran encapsuladas e incluyen a los corpúsculos de Pacini, de Meissner, de Ruffini y de Krausse. Todos estos receptores son mecanorreceptores. 1.- Terminaciones nerviosas libres: Corresponden a los tramos finales de ciertas fibras nerviosas aferentes. Captan sensaciones táctiles, de presión, frío, calor, y dolor. Tacto: fibras mielínicas que se ramifican en la epidermis y en torno a los folículos pilosos. Presión: fibras mielínicas que se localizan en la piel y en la cornea. Frío y calor: son amielínicas. Se localizan en la dermis y a veces invaden la epidermis (mucosa bucal). Dolor: fibras amielínicas que se ramifican y distribuyen en la dermis. Reaccionan ante estímulos mecánicos intensos (estiramiento, apretones, pellizcos, etc), térmicos y químicos. 2.- Complejo de Merkel: Está formado por el disco de Merkel y la célula homónima. El disco es el extremo sináptico de una fibra nerviosa mielínica que se une a la membrana de la célula de Merkel. Receptor para el tacto localizado en la piel. 3.- Corpúsculo de Meissner: perpendicular a la superficie cutánea y está rodeado por una cápsula de tejido conectivo denso. Es atravesado por una a cinco fibras nerviosas mielínicas, las cuales ingresan en el corpúsculo y se ramifican, pierden la vaina de mielina y siguen un trayecto helicoidal. Receptor para el tacto. Se localiza en las papilas dérmicas de los labios, párpados, pezones, genitales externos. 4.- Corpúsculo de Vater-Pacini: 320 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tienen forma ovoide (1.5 por o.7 mm) Está formado por una fibra nerviosa que recorre el eje longitudinal del receptor y se engrosa en la punta. La fibra está rodeada por células de Schwann modificadas, las cuales se hallan en el centro de 20 a 60 capas de fibroblastos aplanados. Los espacios que separan a estas capas concéntricas contienen fibras colágenas y un líquido de baja viscosidad. Responde a la presión y a la vibración mecánica. Localización: capa reticular de la dermis, hipodermis de la piel de las mamas, genitales externos, submucosa del conducto anal y en las articulaciones. 5.- Bulbo Terminal de Krause: De forma esférica, está rodeado por una cápsula de células planas. Una fibra nerviosa mielínica ingresa en su interior y emite ramas que pierden la mielina y se vuelven a ramificar. Responden a la presión. Se localizan en: pailas dérmicas de la piel de los genitales externos, lámina propia de la mucosa lingual conjuntiva. 6.-Corpúsculo de Ruffini: De forma alargada (1 por 0.3 mm). Consta de una fibra nerviosa que se despoja de la mielina y emite varias ramas, cuyos extremos se dilatan y se relacionan con las fibras colágenas del tejido conectivo circundante. Una cápsula conectiva que posee 4 o 5 capas de fibroblastos envuelve las fibras nerviosas y colágenas. Responde al estiramiento de la piel y cápsulas articulares. 321 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 16 HISTOLOGIA DEL SISTEMA RESPIRATORIO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de describir la estructura histológica del Aparato Respiratorio relacionando la morfología de sus diferentes órganos con su histofisología. Objetivos Específicos: - Describir la estructura histológica de la mucosa nasal, senos paranasales, nasofaringe, laringe, epiglotis y tráquea. - Describir la estructura histológica de las sucesivas subdivisiones del árbol bronquial, señalando en cada caso su histofuncionalidad. - Esquematizar el patrón de distribución de las arterias pulmonares, venas y arterias bronquiales. - Reconocer los tres posibles mecanismos de eliminación de un partícula de polvo dentro del tracto respiratorio. - Describir la estructura de un saco alveolar donde ocurre el intercambio molecular de oxígeno. - Señalar la organización histológica de los alvéolos pulmonares. - Describir la estructura histológica de la cavidad pleural. - Comprender los procesos histofisiológicos relacionados con el aparato respiratorio. Sistema Respiratorio A. La porción conductora El aparato respiratorio se divide en dos porciones funcionales: • Conecta los pulmones con el exterior del cuerpo y conduce el aire introducido para luego expulsarlo, en ese proceso el aire es calentado y humedecido por la mucosa y se atrapan partículas suspendidas. • Esta compuesta por: a) vías nasales b) nasofaringe c) laringe d) traquea e) bronquios B. La porción respiratoria • En esta porción se cumplen el intercambio de gases. • Constituye el tejido pulmonar y sus espacios aéreos. A. PORCION CONDUCTORA LA NARIZ • Constituida por; a) hueso b) cartílago 322 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL c) tejido conectivo d) músculo. • Está dividida en: Vestíbulo • Es la porción más ancha y está por detrás de las fosas nasales. • El revestimiento de piel que cubre la nariz se prolonga y continúa a través del borde del vestíbulo. • El epitelio es plano estratificado. • existiendo numerosos folículos pilosos, glándulas sebáceas y sudoríparas. • En el resto de la cavidad nasal el epitelio cambia a cilíndrico ciliado pseudoestratificado con células caliciformes mucosas. • Este epitelio se apoya en una membrana basal, por debajo el tejido conectivo contiene glándulas mucosas. • El moco producido humedece el revestimiento de la cavidad nasal. • Bajo el epitelio en la lámina propia existen abundantes plexos venosos, que calientan el aire. Cornetes • Son tres estructuras curvas que sobresalen de la pared lateral de la cavidad nasal, apoyadas por hueso esponjoso, cubiertas por una membrana mucosa. a) Cornete superior b) Cornete medio c) Cornete inferior EPITELIO OLFATORIO • Recubre casi todo el techo de la cavidad nasal. • Tiene epitelio cilíndrico pseudoestratificado grueso. • Tiene tres tipos celulares. a) células de sostén • son cilíndricas altas. • Su borde superior está cubierto por microvellosidades. • Su citoplasma presenta un pigmento amarillo, pardo. • El núcleo se tiñe debilmente. • Se observan complejos de unión bien desarrollados. • Presenta un fieltro terminal que se une a ambos lados con la zónula adherente. b) células basales • Son de aspecto cónico y están dispersas sobre la membrana basal. • Tienen núcleo denso y prolongaciones ramificadas. • Se estima que sean células progenitoras no diferenciadas. c) células receptoras olfatorias • Son neuronas bipolares modificadas. • La porción apical es una dendrita modificada. • Se ubican en sentido perpendicular a la superficie de la membrana. • La célula se estrecha a nivel de sus complejos de unión con las células de sostén vecinas. • Por encima de la zona estrecha la dendrita se ensancha y tiene la forma de un bulbo. (vesícula olfatoria). • La vesícula olfatoria presenta varios cilios olfatorios, no móviles, largos. • En su estructura intima está formado por microtúbulos. • La porción basal de la célula se va adelgazando, se prolonga en un axón (amielínico) siendo una fibra del nervio olfatorio. • Pasa al tejido subepitelial conectivo, se junta con otras 323 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL fibras y forma pequeños haces nerviosos. • Las fibras amielínicas del nervio olfatorio pasan a través de la lámina cribosa del etmoides. • Penetran al bulbo olfatorio. LAMINA PROPIA • Esta se continúa con el periostio de la lámina cribosa. • Contiene células pigmentarias y células linfoides. • Contiene un abundante plexo de capilares sanguíneos. • En la región olfatoria presenta glándulas tubuloalveolares. (Glándulas de Bowman). • La porción secretora está orientada paralela a la superficie. • Son células serosas. • La secreción acuosa mantiene humedad y disuelve las sustancias odoriferas. SENOS PARANASALES • Son espacios llenos de aire dentro de los huesos del cráneo. a) seno frontal. b) seno etmoidal c) seno esfenoidal d) senos maxilares. (más grande) • Revestidos por epitelio cilíndrico ciliado menos grueso que de la cavidad nasal y con menor número de glándulas. SENOS PARANASALES Cavidades dilatadas de los huesos frontales, maxilares, etmoides y esfenoides. Su delgado revestimiento de epitelio respiratorio tiene pocas células caliciformes y está unido en forma estrecha al periostio de los huesos. NASOFARINGE Parte superior de la faringe, es una cavidad única amplia encima del paladar blando, se continua por delante con las fosas nasales y por debajo con la parte bucal de la faringe. Las paredes están revestidas por epitelio respiratorio, y están sostenidas por hueso y músculo esquelético. LARINGE Tubo bilateralmente simétrico, localizado en el cuello entre la base de la bucofaringe y la tráquea. Durante la deglución, está protegida por la epiglotis. Sus paredes sostenidas por varios cartílagos laríngeos en la lámina propia, contienen músculo esquelético y albergan el aparato bucal. Tiene dos funciones. a) producción de la voz. b) evita que una sustancia diferente del aire penetre en su porción inferior. La laringe tiene una estructura cartilaginosa que le sirve de armazón. El epitelio plano estratificado no queratinizado es el que cubre las cuerdas vocales y la parte superior de la epiglotis. El epitelio cilíndrico pseudoestratificado ciliado recubre el epitelio debajo de las cuerdas vocales, empieza en la base de la epiglotis y se extiende por la laringe, traquea y bronquios. 324 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Hay células caliciformes diseminadas entre las células cilíndricas. Las glándulas de la laringe son mucosas y mixtas tubuloalveolares. La cuerdas vocales falsas son pliegues mucosos uno por encima de otro. Las cuerdas vocales verdaderas contiene en su interior ligamentos tiroaritenoideos. La lámina propia contiene glándulas mucosas excepto en las cuerdas vocales. CARTILAGOS LARINGEOS. Forman el marco de la luz laríngea y sirven como inserciones para los músculos esqueléticos que controlan el aparato vocal. El cartílago tiroides y cricoides más grandes y la mayor parte de los cartílagos aritenoides son hialinos. En tanto que los pares cuneiformes y corniculados, el epiglótico y los extremos de los aritenoides son elásticos. La parte ancha de la laringe, por debajo del epiglotis y rodeada por el cartílago tiroides, contiene dos pares simétricos bilateralmente de pliegues de la mucosa denominados cuerdas vocales falsas y verdaderas. APARATO VOCAL. EPIGLOTIS. Su estructura tiene forma de aleta. Durante la deglución, el movimiento hacia atrás de la lengua fuerza a la epiglotis sobre la apertura laringe, dirigiendo la comida fuera de las vías respiratorias y hacia el esófago. Tiene una acción pasiva para evitar que los líquidos y alimentos penetren en la laringe durante la deglución. Está compuesta internamente por una lámina de cartílago elástico. En la porción de contacto con la base de la lengua (cara anterior), el epitelio es estratificado plano no queratinizado. El epitelio que cubre la porción superior de la cara posterior, está sometida a fricción y desgaste, es epitelio plano estratificado no queratinizado. El epitelio que cubre la porción inferior de la cara posterior es parte del epitelio respiratorio, es epitelio cilíndrico pseudioestratificado con células ciliadas mucosas. TRAQUEA Posee 10 cm de longitud y se extiende a partir de la laringe hasta los bronquios primarios. Su trayecto va desde la laringe en sentido caudal hasta donde se bifurca en dos bronquios primarios. Se encuentra cubierta por el epitelio respiratorio con abundantes células caliciformes. Descansa sobre una delgada membrana basal. Su característica fundamental es la presencia de anillos cartilaginosos en forma de “C” que se encargan del soporte anatómico de ésta estructura. Contiene 16 a 20 cartílagos en forma de herradura, que casi rodean por completo la circunferencia interior. Los extremos abiertos están orientados hacia atrás y el espacio entre sus extremos está lleno de tejido conectivo fibroelástico y músculo liso. 325 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Epitelio traqueobronquial Es epitelio cilíndrico ciliado pseudoestratificado con células mucosas. Tipos celulares 1. Células ciliadas Tienen a 200 cilios de 6µm de alto. Están dispuestas en hileras. 2. Células caliciformes Son mucosecretantes. 3. Células en cepillo Son células cilíndricas delgadas, con el borde luminal en cepillo, se cree que tengan función quimioreceptora. 4. Células basales Son piramidales. Sus núcleos están alineados por debajo de los de las células cilíndricas ciliadas y son los que dan el aspecto de pseudoestratificación. Serían células de reserva indiferenciadas. 5. Células neuroendocrinas o de Kulchitsky o células K. Producirían serotonina y otras hormonas polipéptidas. se encuentran en todo el epitelio, solitarias o en grupos. Lámina propia Formada por tejido conjuntivo laxo con abundantes fibras elásticas. Contiene glándulas submucosas tubuloalveolares. Está presente una lámina densa de elastina. La pared posterior de la traquea tiene haces entrelazados de músculo liso. BRONQUIOS. La Tráquea se divide en dos Bronquios principales, cada uno entra en un pulmón . Estos a su vez se divide en bronquios cada vez más pequeños. BRONQUIOS PRIMARIOS. Aspecto similar al de la tráquea pero sus anillos cartilaginosos rodean en forma completa la luz de la estructura. primarios, su estructura histológica es similar a la de los bronquios primarios excepto en los bronquios más pequeños que el cartílago está dispuesto en placas irregulares. BRONUIOS SECUNDARIOS. Se originan de los bronquios BRONQUIOS TERCIARIOS. Se originan de los bronquios secundarios a los que semejan histológicamente, cada uno de estos bronquios segmentarios abastece un segmento del lobulillo pulmonar, el aspecto histológico es idéntico al de los bronquios secundarios. BRONQUIOLOS. El árbol bronquial se ramifica en un sistema dicotómico. Se calculan de 10 a 32 órdenes de ramificación. El epitelio que rodea a los bronquiolos está constituido por células cilíndricas ciliadas y células de Clara (altas no ciliadas). Células de Clara: Son activas en su metabolismo, posee en su citoplasma numerosos gránulos secretorios, que parecería desempeña esta secreción un papel similar a la surfactante. 326 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Existen tres órdenes de bronquiolos a) preterminales Llevan el aire a cada lobulillo. b) terminales; De tres a cinco por lobulillo, llevan el aire a los acinos. c) respiratorios Que se originan de la bifurcación de los terminales (forman parte de la porción respiratoria). DIFERENCIAS EXISTENTES ENTRE LOS BRONQUIOS INTRAPULMONARES CON RELACIÓN A LA TRAQUEA Los BRONQUIOS INTRAPULMONARES presentan: a) Laminas irregulares de cartílago, en vez de anillos. b) El tejido de músculo liso esta solo en la porción posterior de la traquea y bronquios extrapulmonares, en los intrapulmonares rodea la circunferencia entre las mucosa y el cartílago. c) La mucosa de los bronquios intrapulmonares muestra pliegues longitudinales. d) Existen cordones de tejido elástico en la lámina propia de los bronquios intrapulmonares. DATOS DE INTERÉS: A medida que desaparece el cartílago en el árbol bronquial aparece músculo liso. El epitelio bronquial intrapulmonar es epitelio cilíndrico ciliado pseudoestratificado. Presenta células caliciformes y glándulas submucosas. (estas son serosas y mucosas y se observan células mioepiteliales) Las glándulas submucosas van disminuyendo hasta desaparecer en los bronquiolos. La altura del epitelio va disminuyendo hasta hacerse cuboideo y escasamente ciliado. La lamina propia contiene linfocitos, células cebadas y eosinófilos. B. PORCION RESPIRATORIA: Porción en donde se produce el intercambio de gases, constituida por espacios aéreos que son estructuras intralobulillares en las que terminan los bronquiolos: a. Bronquiolos respiratorios. b. Conductos alveolares. c. Atrios y sacos alveolares. d. Alvéolos BRONQUIOLOS RESPIRATORIOS. Representan la primera parte de la porción respiratoria, con un revestimiento epitelial cúbico semejante al de los bronquiolos terminales, pero que está interrumpido por evaginaciones saculares de paredes delgadas llamadas alvéolos. CONDUCTOS ALVEOLARES. Son sencillamente extensiones distales de los bronquiolos respiratorios, donde los alvéolos son tan densos que la pared está formada casi por completo por estos sacos, y el 327 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL revestimiento se ha reducido a pequeñas porciones de músculo cubierto por células cúbicas simples sin cilios. ATRIOS, SACOS ALVEOLARES. Son las terminaciones distales de los conductos alveolares. La diferencia entre los atrios y los sacos alveolares es que los atrios se abren en los conductos alveolares, alvéolos y sacos alveolares en tanto que los sacos alveolares sólo se abren en los alvéolos y atrios. ALVEOLOS. Representan la unidad estructural y funcional del intercambio respiratorio. Desembocan en un saco alveolar. Se calculan de 300 millones de alvéolos. Componen una superficie de 140 m2 La pared alveolar está constituida por dos tipos celulares: Neumocitos tipo I Células planas que recubren un área extensa con un grosor de 0,2 µ Se unen mediante uniones adherentes. No tienen capacidad mitótica. Permiten la fácil difusión de los gases. Neumocitos tipo II Son células secretoras Conservan su capacidad de mitosis Serían células progenitoras de las tipo I como de las de tipo II. Presentan corpúsculos laminares, gránulos de tipo denso ricos en fosfolípidos. Los tabiques alveolares están en su mayor parte ocupados por espacios vasculares. Donde el epitelio alveolar esta cerca de los espacios capilares, el espacio intersticial se reduce a una fina capa situada entre la lámina basal del capilar y la membrana basal del epitelio. La barrera de difusión; entre el aire alveolar y la sangre está por tanto constituida por: a) una capa de líquido surfactante. b) el epitelio alveolar. c) su lamina basal. d) espacio intersticial muy delgado. f) la lámina basal del capilar, g) el endotelio capilar. Son células que se presentan partículas fagocitadas, se unen al epitelio alveolar. derivan de monocitos y cumplen la función de atrapar todo tipo de partículas extrañas, y degraden la sustancia tensoactiva. En el parénquima pulmonar se observan acúmulos linfoides que pertenecen al Sistema inmunitario de las mucosas. Macrófagos alveolares CAPITULO 17 328 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL HISTOLOGIA DEL SISTEMA DIGESTIVO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de comprender la organización morfofuncional de los diferentes segmentos del tubo digestivo y sus glándulas anexas. Objetivos Específicos: Describir la estructura general del tubo digestivo, indicando los distintos componentes de sus paredes, así como sus variaciones regionales. Describir la estructura histológica de los labios y la cavidad bucal. Describir la estructura histológica del diente permanente. Describir la estructura histológica de la lengua indicando sus variaciones regionales . Identificar los diferentes tipos de papilas gustativas. Comprender el proceso de funcionamiento del sentido del gusto. Describir la estructura histológica de la faringe. Describir la estructura histológica de las glándulas salivares mayores y menores. Describir la estructura histológica y las variaciones regionales del esófago. Describir la estructura general del estómago. Identificar las variaciones regionales de la mucosa gástrica. Comprender la histofisiología de la mucosa gástrica. Describir la estructura histológica de las vellosidades intestinales. Describir la estructura histológica y citológica de la mucosa del duodeno y yeyuno - ileon. Comprender la histofisiología del proceso de absorción intestinal. Describir la estructura histológica del apéndice cecal. Describir la estructura histológica del colon, mencionando las variaciones regionales. Describir la estructura histológica del pasaje ano- rectal. Identificar los diferentes tipos celulares presentes en el tubo digestivo y sus funciones. Comprender la organización histológica del hígado. Identificar la circulación sanguínea, linfática y biliar del hígado en base a los modelos propuestos. Describir la estructura histológica y citológica de las trabéculas hepáticas y los hepatocitos. Describir la estructura histológica de la Vesícula y vías biliares. Describir la organización histológica del páncreas exocrino. - Comprender los páncreas exocrino. principios básicos histofisiologicos del Definición El aparato digestivo está formado por el tubo digestivo (cavidad bucal, esófago, estómago, intestino delgado e 329 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL intestino grueso) y sus glándulas anexas (salivales, páncreas e hígado). Revisión Anatómica del Tubo Digestivo. Tomado de: http://personales.ya.com/erfac/digesti.htm El aparato digestivo es un largo tubo, con importantes glándulas asociadas, siendo su función la transformación de las complejas moléculas de los alimentos en sustancias simples y fácilmente utilizables por el organismo. Estos compuestos nutritivos simples son absorbidos por las vellosidades intestinales, que tapizan el intestino delgado. Así pues, pasan a la sangre y nutren todas y cada una de las células del organismo Desde la boca hasta el ano, el tubo digestivo mide unos once metros de longitud. En la boca ya empieza propiamente la digestión. Los dientes trituran los alimentos y las secreciones de las glándulas salivales los humedecen e inician su descomposición química. Luego, el bolo alimenticio cruza la faringe, sigue por el esófago y llega al estómago, una bolsa muscular de litro y medio de capacidad, cuya mucosa secreta el potente jugo gástrico, en el estómago, el alimento es agitado hasta convertirse en una papilla llamada quimo. Pulsa aquí para ver un buen dibujo. A la salida del estómago, el tubo digestivo se prolonga con el intestino delgado, de unos siete metros de largo, aunque muy replegado sobre sí mismo. En su primera porción o duodeno recibe secreciones de las glándulas intestinales, la bilis y los jugos del páncreas. Todas estas secreciones contienen una gran cantidad de enzimas que degradan los alimentos y los transforman en sustancias solubles simples. El tubo digestivo continua por el intestino grueso, de algo mas de metro y medio de longitud. Su porción final es el recto, que termina en el ano, por donde se evacuan al exterior los restos indigeribles de los alimentos. Descripción anatómica 330 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El tubo digestivo está formado por: boca, esófago, estómago, intestino delgado que se divide en duodeno, yeyuno, íleon. El intestino grueso. que se compone de: ciego y apéndice, colon y recto. El hígado (con su vesícula biliar) y el páncreas forman parte del aparato digestivo, aunque no del tubo digestivo. Esófago: El esófago es un conducto músculo membranoso que se extiende desde la faringe hasta el estómago. De los incisivos al cardias porción donde el esófago se continua con el estómago hay unos 40 cm. El esófago empieza en el cuello, atraviesa todo el tórax y pasa al abdomen a través del hiato esófagico del diafragma. Habitualmente es una cavidad virtual. (es decir que sus paredes se encuentran unidas y solo se abren cuando pasa el bolo alimenticio). Estómago: El estómago es un órgano que varia de forma según el estado de repleción (cantidad de contenido alimenticio presente en la cavidad gástrica) en que se halla, habitualmente tiene forma de J. Consta de varias partes que son : fundus, cuerpo, antro y píloro. Su borde menos extenso se denomina curvatura menor y la otra curvatura mayor. El cardias es el límite entre el esófago y el estómago y el píloro es el límite entre estómago y duodeno. En un individuo mide aproximadamente 25cm del cardias al pìloro y el diámetro transverso es de 12cm. Para ver cómo es el estómago por dentro pulsa aquí. Intestino delgado: El intestino delgado se inicia en el píloro y termina en la válvula ileoceal, por la que se une a la primera parte del intestino grueso. Su longitud es variable y su calibre disminuye progresivamente desde su origen hasta la válvula ileocecal. El duodeno, que forma parte del intestino delgado, mide unos 25 - 30 cm de longitud; el intestino delgado consta de una parte próxima o yeyuno y una distal o íleon; el limite entre las dos porciones no es muy aparente. El duodeno se une al yeyuno después de los 30cm a partir del píloro. El yeyuno-ìleon es una parte del intestino delgado que se caracteriza por presentar unos extremos relativamente fijos: El primero que se origina en el duodeno y el segundo se limita con la válvula ileocecal y primera porción del ciego. Su calibre disminuye lenta pero progresivamente en dirección al intestino grueso. El límite entre el yeyuno y el íleon no es apreciable. El intestino delgado presenta numerosas vellosidades intestinales que aumentan la superficie de absorción intestinal de los nutrientes. Intestino grueso: El intestino grueso. se inicia a partir de la válvula ileocecal en un fondo de saco denominado ciego de donde sale el apéndice vermiforme y termina en el recto. Desde el ciego al recto describe una serie de curvas, formando un marco en cuyo centro están las asas del yeyunoíleon. Su longitud es variable, entre 120 y 160 cm, y su calibre disminuye progresivamente, siendo la porción más estrecha la región donde se une con el recto o unión rectosigmoidea donde su diámetro no suele sobrepasar los 3 cm, mientras que el ciego es de 6 o 7 cm. 331 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tras el ciego, la segunda porción del intestino grueso es denominada como colon ascendente con una longitud de 15cm, para dar origen a la tercera porción que es el colon transverso con una longitud media de 50cm, originándose una cuarta porción que es el colon descendente con 10cm de longitud. Por último se diferencia el colon sigmoideo, recto y ano. El recto es la parte terminal del tubo digestivo. Es la continuación del colon sigmoideo y termina abriéndose al exterior por el orificio anal. Páncreas: Es una glándula íntimamente relacionada con el duodeno, el conducto excretor del páncreas, que termina reunièndose con el colédoco a través de la ampolla de Vater, sus secreciones son de importancia en la digestión de los alimentos. Hígado: El hígado es la mayor víscera del cuerpo pesa 1500 gramos. Consta de dos lóbulos. Las vías biliares son las vías excretoras del hígado, por ellas la bilis es conducida al duodeno. normalmente salen dos conductos: derecho e izquierdo, que confluyen entre sí formando un conducto único. el conducto hepático, recibe un conducto más fino, el conducto cístico, que proviene de la vesícula biliar alojada en la cara visceral de hígado. De la reunión de los conductos cístico y el hepático se forma el colédoco, que desciende al duodeno, en la que desemboca junto con el conducto excretor del páncreas. La vesícula biliar es un reservorio musculomembranoso puesto en derivación sobre las vías biliares principales. Contiene unos 50-60 cm3 de bilis. Es de forma ovalada o ligeramente piriforme y su diámetro mayor es de unos 8 a 10 cm . Histología General del Tubo Digestivo PLAN GENERAL DEL TUBO DIGESTIVO El tubo digestivo tiene cuatro capas: a) MUCOSA b) SUBMUCOSA c) MUSCULAR EXTERNA d) SEROSA a. MUCOSA A la vez tiene tres capas: a) EPITELIO b) LAMINA PROPIA c) MUSCULO LISO (muscularis mucosae) EPITELIO El tipo de epitelio depende de la función del tubo digestivo, puede ser: de protección, (plano estratificado de esófago y ano). de secreción; (secretor de moco del estómago, colon) de absorción, (epitelio cilíndrico de los intestinos). Las glándulas digestivas accesorias, incluyen las salivales, hígado y páncreas. LAMINA PROPIA Es la lámina que brinda sostén al epitelio y lo une a la muscular de la mucosa. 332 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Contiene linfocitos y folículos linfoides (no encapsulados), “tejido linfoide propio del intestino”. Es fuente de Inmunoglobulina A, tiene capilares sanguíneos fenestrados, capilares linfáticos. MUSCULAR DE LA MUCOSA Es la capa externa de la mucosa. Tiene dos capas delgadas de músculo liso. Su actividad contractil hace que tenga movimiento independiente y la formación de pliegues en la mucosa. (facilita digestión y absorción). b. SUBMUCOSA Une la mucosa a la muscular externa. Es tejido conectivo laxo, tiene vasos sanguíneos de mayor calibre. En el duodeno y esófago, la submucosa tiene también glándulas secretoras de moco. Sus capas profundas tiene fibras autónomas, y células ganglionares que conforman el plexo de Meissner o submucoso. c. MUSCULAR EXTERNA Tiene dos capas gruesas de músculo liso, la interna circular y la interna longitudinal. El tono de la capa circular interna es el factor del que depende el diámetro de la luz intestinal. La muscular externa, tiene contracciones peristálticas que impulsan el contenido del aparato digestivo, en dirección al ano. Estas contracciones eferentes dan un segundo plexo autónomo (Mientérico o de Auerbach) situado entre las capas circular y longitudinal). La estimulación parasimpática aumenta el tono y el peristaltismo, mientras que la simpática tiene efecto opuesto. d. SEROSA Es la capa externa, es tejido conectivo laxo cubierto por una capa, de epitelio escamoso. Los mesenterios del tubo digestivo, son serosas cubiertas por mesotelio, con un centro de tejido conectivo, contiene adipocitos, vasos sanguíneos, nervios, vasos linfáticos. Organización del Tubo Digestivo I.- CAVIDAD BUCAL. 1.-Labios: Están formados por músculo estriado (músculo orbicular de los labios) y tejido fibroelástico. La superficie externa está recubierta de piel, la porción roja libre constituye una zona de transición de la piel a la mucosa (epitelio plano estratificado no queratinizado), la lámina propia presenta 333 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL numerosas papilas y es rica en vasos sanguíneos; dentro de la submucosa se hallan las glándulas submucosas. 2.-Lengua: Formada por tejido muscular estriado (fibras musculares orientadas en los tres planos). Entre las fibras musculares existe gran cantidad de tejido conectivo laxo. La mucosa presenta una superficie lisa en la cara inferior y en la superior la superficie es irregular debido a la presencia de las papilas linguales y los nódulos linfáticos. Papilas linguales: Son elevaciones de epitelio y lámina propia con formas y funciones diferentes. Clasificación de las papilas: Filiformes. Fungiformes. Caliciformes. 2.1.- Papilas filiformes: Tamaño 2 a 3 mm. de longitud. Forma alargada puntiaguda. Estructura: El tejido conjuntivo central contiene papilas secundarias de extremo puntiagudo. No poseen corpúsculos gustativos. Distribución: Formando hileras paralelas a la V lingual. 2.2. Papilas fungiformes: Tamaño Forma de hongo. Estructura: Base estrecha, zona apical ensanchada; el tejido conjuntivo central forma papilas secundarias, algunas de las cuales presentan corpúsculos gustativos. Distribución: Son poco frecuentes y están entremezcladas con las papilas filiformes. 2.3. Papilas caliciformes: Tamaño Forma de hongo, rodeadas de un gran surco. Estructura: El tejido conjuntivo central presenta papilas secundarias, de las cuales las laterales presentan corpúsculos gustativos. En el surco de las papilas desembocan glándulas salivales. Distribución: En la V lingual. Amígdala lingual: 334 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Pequeñas protuberancias ubicadas en la base de la lengua y que dependen de acúmulos discretos de nódulos linfáticos en la lámina propia. 3. Dientes: Dispuestos en las arcadas dentales superior e inferior. Está formado por un tipo especial de tejido conjuntivo denominado dentina. Estructura: De adentro hacia afuera presenta: 3.1. La pulpa. Está constituida por tejido conjuntivo laxo rico en fibroblastos, existen fibras colágenas sin formar haces. Es muy irrigado e inervado. La dentina: Tejido conjuntivo calcificado rico en sales de calcio y matriz orgánica formadora de glucoproteínas y colágeno. 3.2.1. La porción de la dentina que sobresale encima recibe el nombre de corona anatómica y está cubierta por esmalte (derivado epitelial calcificado). 3.2.2. Raíz anatómica es la porción de la dentina que se encuentra dentro de la encía y que está cubierta de adentro hacia afuera por: a. El cemento: Capa ósea que recubre la raíz dentaria, no posee conducto de Havers, ni vascularización, sus células se denominan cementocitos y estos se encuentran en lagunas. b. Ligamento periodontal: Tejido conjuntivo denso que une el cemento y el hueso alveolar. c. La Lámina densa o hueso alveolar: Tejido óseo inmaduro en el cuál las fibras no están dispuestas en formaciones laminares típicas. 3.2. Esófago Está entre la faringe y el estómago, Es un tubo recto de pared muscular. Esta revestido por epitelio plano estratificado queratinizado Este epitelio experimenta renovación continúa. Está formado por: no a. LAMINA PROPIA A nivel del cartílago cricoides de la laringe la capa elástica de la laringe es sustituida por la muscularis mucosae, formada por fibras musculares longitudinales lisas además de delgadas redes elásticas. 335 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL b. SUBMUCOSA Formada por tejido conjuntivo denso formado por fibras colágenas y elásticas y con pequeños acúmulos linfoides alrededor de las glándulas esofágicas. La submucosa junto con la muscularis mucosae forman numerosos pliegues longitudinales. c. GLANDULAS MUCOSAS ESOFAGICAS Están dispersas en la SUBMUCOSA, otras en la LAMINA PROPIA de la parte superior del esófago y cerca del estómago. Hay dos tipos de glándulas esofágicas: 1. Glándulas esofágicas genuinas: Son glándulas compuestas con porciones secretoras tubuloalveolares ramificadas que contienen solo células mucosas. Se distribuyen irregularmente en la capa submucosa. El epitelio de los conductos es cilíndrico y el epitelio del conducto principal es plano estratificado. 2. Glándulas cardiacas esofágicas: Siempre están en la lámina propia. Están revestidas por células cilíndricas y cuboideas con alguna positividad para mucina. Forman dos grupos: Se ubican en la parte inferior del esófago. El epitelio plano estratificado puede estar sustituido por epitelio cilíndrico simple, con células caliciformes y su apariencia es similar a las fosillas gástricas. El otro grupo está en la parte alta del esófago a la altura del cartílago cricoides. c. CAPA MUSCULAR Formada por músculo estriado, o muscular externa, continúa desde la faringe, en el tercio superior del esófago. Luego es músculo liso en el tercio medio hasta el tercio inferior. Donde se une el esófago al estómago su muscular externa no cambia de grosor y forma parte del cardias. d. ADVENTICIA En vez de serosa, es tejido conectivo laxo que une a las estructuras circundantes. Estómago Está ubicado entre el esófago y el duodeno. Es la parte más extensible del tubo digestivo. Su función es de reservorio de alimentos, sus paredes son distensibles y retiene su contenido por la presencia del píloro. División del estómago a. Cardias La porción que rodea inmediatamente a la abertura del esófago con el estómago. b. Fondo Está a la altura del extremo inferior del esófago, forma una cúpula por encima del nivel de la unión gastroesofágica. c. Cuerpo Representa losdos tercios de la porción restante. Es la porción central. 336 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Distalmente está el antro pilórico, conducto pilórico y píloro, Histológicamente el estómago tiene tres regiones: a) CARDIACA Rodea al cardias b) FUNDICA O DEL CUERPO c) PILORICA La mucosa gástrica incluye glándulas tubulares simples, la submucosa no tiene glándulas excepto en el píloro y cerca del duodeno. Organización del tubo digestivo en el estómago a. EPITELIO Y GLANDULAS DE LA MUCOSA (Mucosa gástrica) La mucosa forma numerosos pliegues longitudinales, por la consistencia laxa de la submucosa y la contracción de la muscular de la mucosa. El estómago tiene células cilíndricas mucosas similares entre si. La parte apical de estas células epiteliales, tienen vesículas secretoras que contiene moco, en la superficie epitelial se abren depresiones o foveolas gástricas que llegan hasta la lámina propia. Las glándulas gástricas tienen diferencias de una región a otra del estómago y se subdividen en: 1. GLANDULAS CARDIACAS Forman una zona estrecha del cardias, en torno a la unión esófago gástrica, las fosillas son planas pero se continuan por abajo con varias glándulas tubulares tortuosas. (cardiacas) estas están forma 2. GLÁNDULAS FUNDICAS [OXINTICAS (ZIMOGENAS) Se encuentran en toda la mucosa del fondo y el cuerpo del estómago producen el mayor volumen de jugo gástrico y una parte del moco, cada glándula consiste en: a) base: Incluye células zimógenas, principales, estas células producen las enzimas de la secreción gástrica, entre ellas hay células parietales productoras de HCL. b) cuello: Consisten en células mucosas del cuello intercaladas con células parietales. c) istmo: Incluyen células epiteliales superficiales y parietales u oxínticas que están muy apretadas unas junto a otras, se extienden por todo el espesor de la mucosa, compuestas por cuatro tipos celulares: a. CELULAS MUCOSAS DEL CUELLO Son escasas y están entre las células parietales en el cuello de las glándulas. Son cilíndricas y con vacuolas mucosas, de núcleo basal. son identificadas por tinción de PAS. b. CELULAS PRINCIPALES (ZIMOGENAS) Forman un epitelio cuboideo que reviste el tercio o la mitad inferior de las glándulas gástricas del 337 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL cuerpo del estómago, faltan en las glándulas cardiacas. Son escasas en las glándulas del fundus, (requieren ser fijadas adecuadamente para su observación). Tienen un citoplasma basófilo subnuclear y granular epinuclear. Producen pepsinógeno. c. CELULAS PARIETALES (OXINTICAS) Son células grandes piramidales, tienen una base ancha y redondeada, es prominente hacia afuera en la periferia de la glándula. Citoplasma eosinófilo. Presenta una invaginación canalicular tortuosa de la superficie apical que puede llegar a rodear el núcleo y extenderse hasta cerca de la lámina basal. Producen HCL y factor intrínseco para la absorción de la vitamina B12. d. CELULAS ENTEROENDOCRINAS (ENTEROCROMAFINES) Se encuentran en todo el tubo intestinal, producen hormonas peptídicas cuya función es de actuar en la motilidad gástrica e intestinal, pueden ser identificadas por su secreción con tinciones especiales de inmunohistoquímica, con tinciones de plata solo se identifican groseramente. al microscopio electrónico se observa que tiene gránulos pequeños de secreción. Se han reconocido tres variedades importante que se localizan principalmente en la mucosa del estómago que son: a) CELULAS EC - Que secretan serotonina. b) CELULAS ECL - Que secretarían histamina. c) CELULAS G - Que secretan gastrina. b. LAMINA PROPIA El tejido conectivo ocupa estrechos espacios entre las glándulas y entre sus bases. son fibrillas de colágeno y reticulares, fibroblastos y linfocitos, células plasmáticas y eosinófilos como células cebadas. c. MUSCULAR DE LA MUCOSA Formada por fibras musculares lisas en una capa externa longitudinal y una capa interna circular, Su contracción comprime la membrana mucosa y puede facilitar la descarga de las secreciones. d. SUBMUCOSA Es más densa que la lámina propia, posee fibras colágenas más abundantes y muchos linfocitos, eosinófilos y células cebadas. Presenta una red submucosa de linfáticos. e. MUSCULAR EXTERNA Formada por tres capas de fibras musculares lisas, a) Longitudinal b) Circular y c) Oblicua. Las longitudinales por debajo de la serosa se continuan con las fibras longitudinales. de la pared del esófago. Esta capa es incompleta. Las circulares forman una capa completa y uniforme. 338 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es más gruesa en el píloro donde forma un f. ÁREA DEL ESFINTER PILORICO ANULAR. En esta zona Las fibras musculares oblicuas están por debajo de las circulares. No es una capa completa, es más abundante en el cardias. Su actividad funcional está regulada por plexos nerviosos situados entre sus capas. SEROSA Es una fina capa de tejido conectivo laxo. que recubre la muscular externa y recubierta por mesotelio, se continúa con la cubierta del epiplón mayor y menor. INTESTINO DELGADO. Es la porción del tubo digestivo entre el estómago y el intestino grueso, mide de 4 a 8 metros. Se divide en tres segmentos: a) duodeno (25 cm. aprox.) b) Yeyuno c) Ileon. Completa la digestión, absorbiendo productos útiles. Produce hormonas gastrointestinales. Su arquitectura histológica organizada en pliegues mucosos formando criptas y vellosidades, le permite aumentar la superficie de absorción. Presenta cuatro capas concéntricas. a) Mucosa b) Submucosa. c) Muscular. d) Serosa. a. LA MUCOSA INTESTINAL Para aumentar la eficacia de esta capa, hay varias especializaciones estructurales, para ampliar el área de superficie y facilitar así una mayor absorción: a. Los pliegues circulares (válvulas de Kerckring) Son pliegues en forma de media luna que se extienden por la mitad o los dos tercios de la pared. Son estructuras formadas por la mucosa y la submucosa. b. Las vellosidades intestinales Son prolongaciones digitiformes de la mucosa. Miden de 0,05 cm. a 0,15 cm. Cubren la superficie de la mucosa. Hay de 10 a 40 por mm2 Dan un aspecto aterciopelado. c. Las criptas de Lieberkühn Son glándulas tubulares simples, se extienden en profundidad hasta alcanzar a la capa de músculo liso. (musculares mucosae). Los espacios que están situados entre las glándulas intestinales están ocupados por la lámina propia, que es tejido conectivo laxo. 339 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL TIPOS GLANDULARES del INTESTINO DELGADO GLANDULAS DE BRUNNER. Se encuentran en la submucosa del duodeno Secretan moco, sus conductos secretores llegan en la muscular de la mucosa y se abren en las criptas intestinales. CRIPTAS DE LIEBERKÜHN. Son glándulas tubulares simples, las células de Paneth producen lisozima (bactericida) VELLOSIDADES INTESTINALES Son proyecciones de la mucosa en forma de hoja o dedo, en el duodeno son más anchas, en yeyuno tienen forma de lengua, distalmenta las vellosidades son angostas y digitiformes, la superficie de absorción aumenta con la presencia de microvellosidades en la superficie libre de las células epiteliales de absorción. TIPOS CELULARES 1. Células de absorción Son cilíndricas. Núcleo ovoide basal. La superficie libre tiene un borde estriado muy marcado por debajo existe una zona clara libre de organelos fieltro terminal. Al ME. el borde estriado o llamado borde en cepillo está formado por numerosas microvellosidades, que aumenta la superficie de absorción. Presentan una capa protectora de naturaleza glicoproteica. Por debajo del fieltro terminal el citoplasma presentan mitocondrias y lisosomas. 2. Células caliciformes Están irregularmente distribuidas entre las células absorbentes. El núcleo tiende a se aplanado. El citoplasma que lo rodea es basófilo. Presentan cisternas de RE, un complejo de Golgi muy desarrollado está situado entre el núcleo y las gotitas de mucina. Se unen alas células de absorción por medio de uniones yuxtaluminales. El moco de las vacuolas es una glicoproteina, (PAS positiva). 3. Células enteroendocrinas Su localización basal con presencia de gránulos que liberan su secreción en la lámina propia y no en la luz intestinal. Se encuentran aisladas unas de otras. No todas son del mismo tipo por su cualidad tintorial y fluorescencia con luz ultravioleta. Es una población celular heterogénea. Células EC Células G Secretan serotonina. Se encuentran en la región fúndica y antral de estómago. Presentan gránulos pequeños de alta densidad electrónica. 340 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Células D Se parece a la célula Delta del páncreas endocrino. Produce péptido intestinal vasoactivo. (D1) Secretan somatostatina. Células A Se parecen a las células Alfa de los islotes del páncreas. Son la fuente del glucagon intestinal. Secretan la hormona gastrina. Se encuentran mayormente en el antro gástrico. Células I Se localizan en la mucosa duodenal. Su secreción seria colecistocinina. Células S Producen la hormona secretina. Solo se encuentran en la mucosa intestinal. Estas células pertenecen al Sistema APUD. Pueden captar y decarboxilar ciertos precursores de aminas. CRIPTAS DE LIEBERKÜHN Están cubiertas por un epitelio cilíndrico con células absorbentes, células caliciformes y aisladas células granuladas. En la parte inferior existen células menos diferenciadas con mitosis. Son las que reemplazan a las células que se desprendes en la superficie. Las células epiteliales migran hacia la parte superior de las criptas. Existen fibroblastos aplanados que forman una vaina. Contienen las Células de Paneth, que se encuentran en el fondo de las criptas de Lieberkühn, son de forma piramidal con el núcleo redondo u oval. Su citoplasma basal basófilo. Presentan gránulos secretorios en el citoplasma apical. Se encuentra lisozima en sus gránulos secretores. Su función principal no ha sido aclarada aun. b. LAMINA PROPIA Formada por tejido areolar laxo, ocupa los espacios que quedan entre las criptas de Lieberkühn y forma el eje de las vellosidades intestinales. Contiene células libres en un estroma de células argirófilas. presenta el vaso quilífero, una rama terminal del plexo linfático submucoso, que termina en un extremo ciego cerca de la punta de cada vellosidad. (transporte de lípidos). Se encuentran abundantemente células linfocitarias, eosinófilos y macrófagos. PRESENCIA DE NODULOS LINFOIDES Existen linfocitos emigrantes, más la lámina propia presenta nódulos linfoides solitarios, de diámetro que o,4 a 3 mm. son agregados de linfocitos diseminados a todo el largo del intestino delgado. Son más abundantes y mayores en la porción distal, según su tamaño pueden ocupar solo la mucosa o la submucosa. las PLACAS DE PEYER, son acúmulos linfoides en el ileo. 341 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL INTESTINO GRUESO. MUCOSA El intestino grueso consiste en: a) apéndice b) colon ascendente c) colon transverso d) colon descendente e) sigmoide f) recto No posee vellosidades en la vida postnatal, a partir de la válvula ileocecal. Es mas gruesa, las criptas son más profundas. Carecen de células de Paneth Poseen más células caliciformes. Posee glándulas tubulares rectas. Tipos celulares • Células epiteliales, de bordes estriados, Células cilíndricas absorbentes. Células enteroendocrinas. Es semejante a la del intestino delgado, con nódulos linfoides solitarios (puede penetrar en la submucosa) Formada por fibras circulares y longitudinales, envían delgados fascículos de células musculares hacia la superficie de la mucosa. Las fibras longitudinales están agrupadas en tres bandas longitudinales equidistantes, las tenias del colon. Forman una capa fina y discontinua entre estas tenias. La capa circular interna es semejante a la del intestino delgado. Haustras Las tenias tienen un estado de contracción parcial, lo que causa que las porciones interpuestas de la pared, hagan saliente hacia afuera y constituyan unas saculaciones. Tiene como particularidad la presencia de acúmulos locales de células adiposas, situadas por debajo del mesotelio, forman una protuberancias llamadas apéndices epiploicos. El recto mide 12 cm. de longitud. Forma la ampolla rectal. que es una porción dilatada. La mucosa es semejante a la del colon. La mucosa rectal al llegar al canal anal forma unos pliegues longitudinales llamadas columnas rectales de Morgagni. Las criptas de Lieberkühn se acortan bruscamente y desaparecen. Existe una transición abrupta de epitelio cilíndrico simple a epitelio plano estratificado. Presenta las características de la piel. La lámina propia presenta un plexo de grandes venas, que cuando se dilatan forman las hemorroides. La capa circular del músculo liso del canal anal esta engrosada y forma el esfínter interno del ano. Por debajo existe músculo estriado formando otro anillo, el esfínter LAMINA PROPIA MUSCULAR DE LA MUCOSA MUSCULAR EXTERNA SEROSA RECTO Y ANO 342 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL APENDICE externo del ano. Es un divertículo que se origina a unos cuantos cm. de la unión ileocecal. Mide de 6 a 18 cm. Su pared presenta todas las capas intestinales más, presenta un engrosamiento por la presencia de tejido linfoide que forma una capa continúa de nódulos linfáticos. No presenta vellosidades y las criptas de Lieberkühn tienen forma irregular. El epitelio presenta células cilíndricas y células caliciformes aisladas. GLANDULAS ANEXAS. 1. HIGADO Y VESICULA BILIAR. El hígado es la glándula de mayor tamaño y el principal órgano metabólico del organismo. El hígado está cubierto por una fina cápsula (de Glisson) de tejido conectivo, resistente y cubierta por mesotelio peritoneal. Presenta parénquima y estroma, el parénquima está formado por células epiteliales llamadas hepatocitos (origen endodérmico) y el estroma es tejido conectivo de origen mesenquimal. ORGANIZACION HISTOLOGICA. Constituido por células epiteliales dispuestas en placas o láminas que están interconectadas. Forman un retículo tridimensional continuo. Su disposición es radial respecto a las ramas terminales de las venas hepáticas, llamadas las venas centrales. Esta disposición radial permite tener una relación con la sangre que fluye en un sistema paralelo de canales llamados sinusoides hepáticos, que se adaptan a las superficies de las láminas celulares y se intercomunican a través de fenestraciones labradas, constituyendo un sistema laberíntico de vasos de pared delgada, en estrecha relación de una superficie amplia del parénquima hepático. LOBULILLO HEPATICO El concepto de lobulillo es semejante al de las glándulas exócrinas compuestas en que los lobulillos son segmentos de parénquima demarcados por tabiques interlobulillares de estroma. En el hígado normal del ser humano no aparecen los tabiques interlobulillares. (sí se identifican en el hígado de los cerdos) En los cortes los lobulillos son de forma hexagonal, con los ángulos del polígono ocupados por los espacios portales. El lobulillo tradicional no se lo compara con los lobulillos de las otras glándulas quienes tienen un conducto central que los drena. La definición clásica de lobulillo hepático ha sido cuestionada y se han planteado otras dos definiciones: 1. LOBULILLO PORTA 343 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Se emplea para indicar un grupo de unidades secretoras exócrinas. El canal porta se consideraba como el centro del lobulillo, y se decía que las ramas de la vena hepática estaban situadas en su periferia. 2. EL ACINO HEPATICO La unidad funcional seria una masa de tejido parenquimatoso que se define en correspondencia con su riego sanguíneo, asociado a las ramas terminales de la vena porta, de la arteria hepática y del conducto biliar. No es una unidad secretora. Es una masa ovoide apenas definida de parénquima, que incorpora las zonas contiguas de dos lobulillos clásicos adyacentes. No existe una marca anatómica reconocible, se extienden por fuera hasta las ramas terminales de las venas hepáticas y los límites externos imaginarios de los acinos que rodea los espacios portales vecinos. LOS ESPACIOS PORTALES Están formados por: a) una rama pequeña de la vena porta, b) por la arteria hepática y c) por un conducto biliar y un conducto linfático, englobados en una envoltura común de tejido conjuntivo. LOS SINUSOIDES HEPATICOS Son mayores que los capilares sus células limitantes están aplicadas a las células del parénquima sin que se interponga tejido conjuntivo. el revestimiento de los sinusoides está constituido por una delgada capa de células que difieren del endotelio capilar típico, en dos aspectos. a) algunas de las células limitantes son fagocitarias. b) los límites celulares no se ennegrecen con nitrato de plata. En el epitelio de los sinusoides se identifican tres tipos celulares: 1. Las células de Kupffer. Representan macrófagos derivados de los monocitos, Son móviles y representan fagocitosis. El citoplasma es más rico en organelos y más heterogéneo que las células endoteliales. 2. Las células endoteliales. Son de forma aplanada. Son la mayor parte del revestimiento fino de los sinusoides, formando un endotelio fenestrado. 3. Las células almacenadoras de grasa. Fuera de los sinusoides hay células que contienen gotas de grasa y ocupan huecos entre las células parenquimatosas. Extienden prolongaciones muy largas que se ponen en contacto con el endotelio. (células intersticiales, lipocitos, células almacenadoras de grasa). Tiene rasgos de fibroblastos por se estrelladas. almacenan Vit. A. ESPACIO DE DISSE Entre la capa endotelial que recubre a los sinusoides hepáticos y los hepatocitos que limitan 344 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL con ella, está un espacio fino conocido como perisinusoidal de Disse. La Microscopía electrónica demuestra que, contiene dos tipos de estructura de sostén, haces de colágeno (fibras reticulares) y laminina, es una trama reticular extensa. LOS HEPATOCITOS Son células poliédricas, con seis o más caras, son de tres tipos de superficie: a) Las que dan al espacio perisinusoidal, cubiertas de microvellosidades, aumenta la superficie de absorción. b) Las que miran a la luz del canalículo biliar, son secretoras y poseen algunas microvellosidades c) Las que están en contacto con las células hepáticas vecinas, presentarían interdigitaciones. La presencia de organelos en su distribución citoplasmática es variable presentando numerosas mitocondrias, retículo endoplásmico liso y rugoso, algunas vacuolas con gotas de grasa, peroxisomas. La bilis se drena a través de los canalículos biliares que vacían su contenido en los conductos de Hering que son cortos y parcialmente bordeados por hepatocitos y células ductulares, y terminan en los conductos biliares, rodeadas por células epiteliales cuboideas. A medida que se van fusionando se engrosan y empiezan a presentar un reborde de tejido conectivo denso y algunas fibras de músculo liso. Forman luego los conductos hepáticos derecho e izquierdo, y de mayor calibre tienen epitelio cilíndrico simple, y su fusión forma el conducto hepático común (colédoco). Está constituido por: Una parte exócrina, su secreción es esencial para la digestión de grasas, proteínas e hidratos de carbono. Una parte endocrina, que secreta hormonas esenciales para el metabolismo reas son redondos y alargados y están compuestos por células piramidales de una sola capa, la luz del acino es estrecha. Cada acino está rodeado por una membrana basal. Las células presentan una variación tintorial dependiendo de su ciclo secretor. El citoplasma en la parte superior presenta gránulos de secreción llamados gránulos de zimógeno. (acidófilos). En su base el citoplasma es basófilo por la presencia de REr. En la parte media de un acino existe un núcleo que pertenece a las células centroacinares. Son estructuras terminales del sistema de conductos. Invaginadas en el interior de un acino. Es un fino conducto que sale de un acino. Revestido de epitelio cúbico a plano. CONDUCTOS BILIARES 2. EL PÁNCREAS Conducto intercalar 345 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Conductos intralobulillares Los conductos intercalares vacían su contenido en los Son poco visibles, cubiertos por epitelio cúbico simple. Estos conductos son tributarios de los: Van entre los lobulillos, están revestidas de epitelio cilíndrico bajo. Estos conductos se extienden de dos conductos uno principal o de Wirsung y uno accesorio o de Santorini. Estos dos conductos están cubiertos por tejido conectivo denso. El epitelio de ambos es cilíndrico simple. Con células caliciformes aisladas. Se pueden observar glándulas mucosas en las paredes. La secreción del jugo pancreático es regulado por dos hormonas gastrointestinales. secretina Colecistocininapancreocinina. Las enzimas que componen el jugo pancreático son varias y tienen acción en diferentes compuestos, Tripsina, quimiotripsina, lipasa, amilasa, desoxiribonucleasa, ribonucleasa, fosfolipasa, carboxipeptidasa. Es un órgano piriforme de pared delgada que concentra la bilis, se comunica al conducto colédoco por medio de otro conducto cístico. Mide hasta 10 cm., es un órgano hueco, si no está distendida por bilis su mucosa presenta pliegues pequeños. EPITELIO Está integrado por células cilíndricas altas de absorción con microvellosidades. LAMINA PROPIA Tejido conectivo laxo. No posee muscularis mucosae. MUSCULARIS EXTERNA. Músculo liso. (Dispuestas de manera circular y longitudinal. Los intersticios son llenados por fibras elásticas). SEROSA Formada por tejido conectivo laxo. Conductos interlobulillares 3. VESICULA BILIAR 346 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 18 HISTOLOGIA DEL APARATO CIRCULATORIO Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de reconocer la estructura histológica, de cada uno de los elementos que constituyen el sistema circulatorio y linfático y establecer una correlación morfofuncional de sus estructuras constituyentes. Objetivos Específicos: Describir la estructura histológica de los vasos arteriales, y clasificar los mismos con criterios morfológicos y funcionales. Describir la estructura histológica de los vasos venosos, y clasificar los mismos con criterios morfológicos y funcionales. Describir la estructura histológica de los vasos de la microcirculación, y clasificar los mismos con criterios morfológicos y funcionales. Relacionar la morfología del sistema cardiovascular con los procesos dinámicos que en él ocurren. Describir la estructura histológica de los vasos linfáticos, y clasificar los mismos con criterios morfológicos y funcionales. Describir la estructura anatómica general e histológica del corazón, relacionando sus elementos de acuerdo al funcionalismo y resaltando su importancia como bomba impulsora. Conocer la influencia de factores nutricionales relacionados con patologías cardiovasculares y cambios con la edad. - - - - - - Introducción El sistema cardiovascular. Posee tres divisiones funcionales: A. Bomba B. Vasos conductores C. Vasos de Intercambio = = = Corazón Arterias y venas Capilares y linfáticos En el sistema cardiovascular la sangre está normalmente en contacto con el endotelio, el cual es un epitelio plano simple común a todos los vasos. Organización General del 347 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL corazón, arterias y venas CAPA A Interna B. Media C. Externa TEJIDO Endotelio Tejido Conectivo Muscular Tejido Conectivo Tejido Conectivo CORAZON Endocardio Miocardio Epicardio ARTERIAS Y VENAS Túnica íntima Túnica media Túnica adventicia Dos circulaciones CIRCULACIÓN PULMONAR o pequeña circulación: Transporta la sangre hacia los pulmones y de regreso al corazón. CIRCULACIÓN SISTÉMICA o gran circulación: Transporta sangre hacia los demás tejidos del organismo y de regreso al corazón. Todos los vasos de diámetro considerable presentan en su pared tres capas o túnicas: ÍNTIMA: células endoteliales en ocasiones tejido Conectivo. MEDIA: tejido Conectivo y células musculares lisas. ADVENTICIA: tejido Conectivo. Sistema Macrovascular: corazón y todos los vasos visibles a simple vista. Microvascular: arteriolas, capilares y vénulas visibles sólo al microscopio. ARTERIA Art. elástica (de conducción) Ej. Aorta. ÍNTIMA Endotelio con cuerpos de Weibel-Palade, lámina basal, capa subendotelial, lámina elástica interna incompleta. MEDIA ADVENTICIA Capa delgada de tejido conectivo fibroelástico, vasa vasorum, vasos linfáticos y fibras nerviosas. Membranas elásticas fenestradas (40 a 70), fibras musculares lisas intercaladas, lámina elástica externa delgada, vasa vasorum en la mitad exterior. Art. muscular (de distribución) ej. femoral Endotelio con cuerpos de Weibel-Palade, lámina basal, capa subendotelial, lámina elástica interna gruesa. Hasta 40 capas de células de músculo liso, lámina elástica externa gruesa. Capa delgada de tejido Conectivo, vasa vasorum no prominente, vasos linfáticos y fibras nerviosas. Arteriola Diámetro menor a 100 um Endotelio con cuerpos de Weibel-Palade, lámina basal, capa subendotelial no prominente, algunas fibras elásticas no lámina definida. Una o dos capas de células de músculo liso. Tejido conectivo laxo Fibras nerviosas. metarteriola Endotelio, lámina. basal. Células de músculo liso forman un esfínter precapilar Tejido conectivo laxo escaso. 348 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las células musculares son los únicos componentes celulares de la túnica media y son responsables de la producción de los componentes extracelulares. Esfínter precapilar: en la porción terminal de una arteriola, regula el flujo sanguíneo que llega al dominio capilar al variar el grado de contracción. La lámina elástica interna separa la túnica íntima de la media. La externa, menos definida, separa la túnica media de la adventicia. CAPILARES. Diámetro luminal promedio: 10 um. Se anastomosan formando reticulado continuo: DOMINIO o TERRITORIO CAPILAR. La cantidad de sangre que llega al dominio es regulada por los esfínteres. En condiciones normales, un dominio, un dominio capilar presenta un canal o vía preferencial cuya porción proximal es una metarteriola, mientras que la distal tiene características de capilar pero de mayor luz.. Los verdaderos capilares se ramifican desde el canal preferencial y forman un reticulado anastomosado que lo rodea. Por el canal preferencial siempre fluye sangre mientras que los demás capilares no se abren todos al mismo tiempo, salvo en casos de mayor demanda de oxígeno. Pared capilar Células endoteliales. Lámina basal que incluye pericitos dispersos. Los pericitos son células alargadas cuyo citoplasma ramificado rodea al endotelio capilar sin formar una capa continua. Se ubican en espacios de la lámina basal, contienen los componentes de un aparato contráctil y se piensa que son contráctiles, por lo que podrían influir en el flujo sanguíneo, también tienen capacidad fagocítica y posiblemente no conformen una población celular uniforme. Con microscopía electrónica se distinguen tres tipos de capilares: - Continuos: el más común. Células endoteliales con gran cantidad de vesículas en relación con el plasmalema interno y externo. Se las denomina vesículas de pinocitosis a pesar de no ser esta su función, sino lo es la transcitosis (transporte transendotelial de moléculas hidrosolubles). - - Fenestrados: se encuentran el la lámina propia del tubo digestivo, capilares renales y glándulas endocrinas. Zonas endoteliales muy aplanadas donde hay fenestraciones. Escasas vesículas. Lámina basal continua. Sinusoides: en el hígado, bazo, médula ósea, hipófisis y glándulas suprarrenales. No son cilíndricos sino que adaptan su forma. Mayor calibre. Paredes menos continuas. VÉNULAS. Se forman por unión de capilares. Pared: delgada capa de endotelio, unidas por zónula occludens y nexos. Descansa sobre una lámina basal con pericitos Representa el contacto endotelial menos denso de todo el sistema de vasos sanguíneos. 349 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Nunca se encuentran láminas elásticas interna o externa. ENDOTELIO E INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS. El endotelio sintetiza y secreta varias sustancias que influyen sobre la coagulación sanguínea, la presión arterial y el flujo sanguíneo local, y sobre la migración de células. Sintetiza: - Heparán sulfato Prostaciclina (PGI2) anticoagulantes Óxido nítrico (NO) Factor de Von Willebrand (almacenado en los gránulos de Weibel-Palade) PGI2 NO vaso dilatadores vaso constrictora. estimulante de la coagulación. - Endotelina-1 Expresa moléculas de adhesión celular (MAC) - adresinas: para el pasaje de linfocitos. selectinas: para el pasaje de granulocitos neutrófilos, monocitos y algunos linfocitos. VENAS: Conducen la sangre de regreso al corazón. De mayor diámetro y paredes más delgadas, con las mismas tres capas pero sin láminas elásticas interna y externa y los límites son menos definidos. de colágeno con Medianas y Endotelio, lámina. basal, Fibras reticulares y elásticas, Capas Características de las venas: válvulas tejido Conectivo algunas células de músculo pequeñas fibroblastos. subendotelial. liso. VENAS ÍNTIMA lámina.basal, MEDIA conectivo, células de ADVENTICIA liso, capas de colágeno Endotelio, lámina basal, Tejido Músculo Grandes Vénulas valvas, tejido conectivo conectivo Endotelio, lámina basal subendotelial. (pericitos, vénulas postcapilares) músculo liso. Tejido Conectivo escaso y unas cuantas células de músculo liso. con fibroblastos. y unos cuantos Algo de colágeno fibroblastos. VALVAS VENOSAS. Ubicadas a intervalos regulares. Pliegues de la túnica íntima que contienen un núcleo de tejido conectivo recubierto por una capa de endotelio. Impiden el reflujo de la sangre, dado que ésta durante el flujo de retorno hacia el corazón, aplasta las valvas contra la pared venosa. Sobre la cara de la valva orientada hacia el corazón, se produce un ensanchamiento: seno de la valva. Existen sobre todo el las venas que conducen sangre en contra de la fuerza de gravedad. ÓRGANOS Y ESTRUCTURAS VASCULARES ESPECIALES. SISTEMAS DE VASOS PORTA. Compuestos por un sistema de vasos interpuestos entre dos dominios capilares. Sistema porta arterial –riñones- ovillos de capilares (glomérulos). Estos capilares se unen para dar origen a la 350 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL arteriola eferente que luego forma una segunda red capilar alrededor de los túbulos renales. ANASTOMOSIS ARTERIO-VENOSA. Importantes para la regulación de flujo en muchos tejidos. En la piel, contribuyen a mantener la temperatura. GLOMO CAROTÍDEO Y GLOMO AÓRTICO. Estructura pequeña alargada, localizada en la división de la arteria carótida común. Es un quimiorreceptor que reacciona en un principio ante la falta de O 2 que desencadena por reflejo aumento en la ventilación. También reacciona ante un aumento en la presión parcial de CO 2 o disminución del pH sanguíneo. Rodeados por una capa de tejido conectivo, desde el cual se extienden tabiques hacia el interior del órgano. Las células parenquimatosas son de dos tipos: DEL GLOMO (tipo I), forman cúmulos densos rodeados por células SUSTENTACULARES (tipo II). Citoplasma con vesículas con dopamina. CORAZÓN: Bomba muscular que mediante contracciones rítmicas bombea la sangre a través del sistema vascular. ENDOCARDIO. Más gruesa en las aurículas. Se continúa en la túnica íntima vascular. Se compone de un endotelio y por debajo capa de tejido conectivo denso que contiene muchas fibras elásticas y haces de células musculares lisas. MIOCARDIO. - Fibras musculares cardíacas. - Superficie interna de los ventrículos: relieve de haces de fibras musculares aisladas recubiertos por endocardio – TRABÉCULAS CARNOSAS-. - Ventrículos: pocas fibras elásticas. - Aurículas: ampliamente extendidas. - En la aurícula: células mioendocrinas con gránulos auriculares que contienen precursores de la hormona PÉPTIDO NATRIURÉTICO AURICULAR causante de aumento de eliminación de Na y H2O por orina y disminución de presión arterial. EPICARDIO. - Capa visceral del pericardio. - Membrana serosa delgada con una capa de células endoteliales y una capa submesotelial de tejido conectivo laxo con vasos sanguíneos y nervios. Estructuras de tejido conectivo en el corazón: Válvulas cardíacas, compuestas por repliegues del endocardio que contienen una placa central de tejido conectivo denso. Anillos fibrosos, anillo de tejido conectivo fibroso denso en el que se insertan las cúspides, rodean los orificios. - - 351 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Trígonos fibrosos, pequeñas zonas de tejido conectivo denso (pueden presentar características de cartílago fibroso) comunican los anillos fibrosos y junto con ellos separan el miocardio de las aurículas y los ventrículos. Pars membranosa de los tabiques interventriculares, de tejido conectivo denso. Cuerdas tendinosas, comunican la punta de cada músculo papilar con el borde o la superficie ventricular de las cúspides de las válvulas mitral y tricúspide. Sistema de conducción de la excitación cardiaca: sistema de fibras musculares especializadas que regulan las contracciones de las aurículas y los ventrículos en una secuencia objetiva. - SISTEMA DE VÍAS LINFÁTICAS. Comienzan en el tejido conectivo intersticial bajo la forma de capilares linfáticos ciegos y anastomosados, que se fusionan para dar origen a vasos colectores que, tras unirse con otros similares, forman dos troncos principales que se vacían en las grandes venas del cuello. El sistema nervioso central, la médula ósea y el oído interno no contienen vías linfáticas. Su principal función es devolver a la sangre el exceso de agua y solutos generado por la diferencia entre filtración y reabsorción en los capilares. También transportan a la sangre las inmunoglobulinas (anticuerpos) formadas en los linfonodos. Estructura de las vías linfáticas: Capilares de mayor diámetro que los sanguíneos (hasta 100 um). Pared: una capa de células endoteliales aplanadas rodeadas por tejido conectivo donde finos filamentos de anclaje de ramifican desde las fibras colágenas cercanas hasta la superficie externa del endotelio con el fin de mantener los vasos abiertos. Carecen de lámina basal o ésta es discontinua. mayor Tampoco hay complejos de unión entre las células permeabilidad endoteliales. Vasos colectores: Similares a venas pequeñas. No presentan capas en su pared. - - - 352 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Presentan gran número de anastomosis y suelen rodear como una red a las venas, a las que, con frecuencia acompañan. Presentan valvas muy cercanas entre sí, apareadas, compuestas por un pliegue de tejido conectivo con una placa interna delgada de fibras colágenas. Son el principal factor de control de la dirección del flujo. Su recorrido se ve interrumpido por la presencia de linfonodos Son contráctiles (fibras musculares lisas) y muestran ondas peristálticas, es decir, contracciones locales que se desplazan en la dirección del torrente sanguíneo, que favorecen el transporte de la linfa. Conducto toráxico: 5 mm de diámetro (es el más grande). Se distingue una lámina elástica interna y una túnica media, con células musculares, circulares y longitudinales. La adventicia no está bien delimitada y contiene células musculares lisas. - - - 353 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 354 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 19 HISTOLOGIA DEL SISTEMA URINARIO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el alumno deberá estar en capacidad de describir y explicar, con bases morfológicas y funcionales, la estructura histológica del sistema urinario. Objetivos Específicos: - Describir la estructura macroscópica del Riñón. - Definir la nefrona, enumerando sus componentes. - Describir la vascularización renal. Enumerar y describir cada uno de los elementos del corpúsculo renal. - Definir la barrera de filtración. - Describir la estructura cito e histológica de los túbulos contorneados proximales, asa de Henle, túbulos contorneados dístales y túbulos colectores. - Describir la estructura histológica de los uréteres, vejiga urinaria y uretra masculina y femenina. - - RIÑON: RIÑONES • • • • El riñón cumple una función importante al conservar el equilibrio de líquidos en el organismo. • Regula la perdida diferencial de electrólitos en dicho liquido. (función excretora). • Otra función es la producción ERITROPOYETINA, hormona que regula la eritropoyesis del tejido mieloide. • Además secreta la RENINA, que influye en la presión sanguínea.(función endocrina). • En el extremo ciego proximal de cada túbulo hay una esfera característica de capilares fenestrados llamado glomérulo, que forma una unidad de filtración llamada CORPUSCULO RENAL. • El liquido que pasa por la pared de los capilares GLOMERULARES se conoce como ULTRAFILTRADO GLOMERULAR. • Se necesita algún tiempo para que el ultrafiltrado llegue al extremo distal de los túbulos, con una longitud de unos 6.5 cm. por lo que hay tiempo suficiente para que las células de revestimiento: 1.- resorban constituyentes útiles del ultrafiltrado 2.- excreten sustancias inútiles hacia los tu bulos. • El tubulo renal y el glomérulo asociado constituye la NEFRONA que es la unidad estructural y funcional del riñón. Son órganos pares. La forma del riñón se asemeja a la de un guisante. Miden de 10 a 12 cm. de largo. 5 a 6 cm. de ancho. 355 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • 3 a 4 cm. de grosor. • En su borde medial hay una concavidad, llamada hilio, suele haber una cantidad variable de tejido adiposo. • Por el hilio salen un conducto por el que sale la orina del riñón, el uréter, junto con arteria, vena y linfáticos renales y el plexo nervioso que lo rodea. • El riñón esta delimitado por una delgada cubierta de tejido conectivo denso de gran resistencia, la CAPSULA. CORTEZA • Es la porción mas externa de cada riñón MEDULA • Es la porción mas interna de cada riñón • El parénquima del riñón rodea una cavidad llamada seno renal. • Se extiende hacia atrás y contiene la pelvis renal. La pelvis renal. • Es una dilatación en forma de embudo del extremo superior del uréter. • Esta envía hacia el tejido renal dos a tres bolsas los cálices mayores. • Estos a su vez dan un número menor de ramas los cálices menores. MEDULA RENAL • Está constituida por cinco a once subdivisiones cónicas las pirámides renales. • Cada pirámide está separada de la siguiente por tabiques o reparticiones notables de sustancia cortical que penetran en un ramo determinado en la medula las COLUMNAS RENALES o DE BERTIN. • Las pirámides tienen una base dirigida a la corteza y una punta que sobresale, la papila. LOBULO RENAL. La unidad macroscópica de la estructura renal es el LOBULO RENAL. • El riñón del ser humano esta integrado por 18 lóbulos. • Cada uno esta formado por una pirámide medular cónica, con un "capuchón" de tejido cortical. • El vértice de cada pirámide forma una papila redondeada, que sobresale en la pelvis renal. • El riñón del ser humano posee innumerables papilas, por lo que el extremo proximal del uréter consiste en varios cálices mayores, subdivididos en cálices menores. • El cáliz menor es una estructura en embudo, que se adapta sobre una papila. • El recubrimiento epitelial de la papila se continúa con el de su cáliz. • La papila esta cubierta en gran medida de epitelio cilíndrico simple, en tanto que el cáliz lo esta por epitelio de transición. • La punta de cada papila presenta varios orificios, los que se abren a la luz del cáliz menor los segmentos terminales de los túbulos uriníferos. LOBULILLOS RENALES • Cada lóbulo del riñón comprende diversos lobulillos que tienen una demarcación menos visible que los lóbulos. • Las arterias interlobulillares ascienden en la corteza entre 356 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL los lobulillos y cuando se las identifica en cortes, pueden ser útiles como puntos de referencia que delineen los lobulillos. • El lobulillo se define como una porción pequeña de un órgano que esta separada de otras zonas, por tabiques de tejido conectivo. • Las partes que drenan en un solo conducto han sido llamadas lobulillos del riñón a pesar de que no están separadas entre si por divisiones. • Los lobulillos corresponden a partes del órgano en que todas las nefronas drenan en el mismo túbulo colector. • Estas zonas tisulares no están separadas entre si por tabiques de tejido conectivo, por lo que no es fácil identificarlas y es mucho mas sencillo reconocer sus centros que se conocen como rayos medulares. RAYOS MEDULARES.- (De Ferrein) • Son extensiones de tejido medular que se proyectan en la corteza renal de cada pirámide medular. • En la parte media de cada rayo hay un tubo colector ramificado en el que drenan las nefronas vecinas y es el equivalente del conducto intralobulillar ramificado de una glándula exócrina compuesta. • El grupo de nefronas que desemboca en él equivale a un LOBULILLO de la glándula. TUBULOS URINIFEROS Son las unidades funcionales del riñón. • Están compuestos de dos porciones: LA NEFRONA EL TÚBULO COLECTOR Las nefronas pueden ubicarse bien en la región cortical o en la región yuxtamedular. Las nefronas están formadas por: a. Corpúsculo renal. b. Túbulo contorneado proximal. c. Asa de Henle. d. Túbulo contorneado distal. e. a. Corpúsculo renal. GLOMERULO RENAL • Comprende capilares glomerulares • Los vasos aferentes y eferentes. • Células mesengiales de sostén. • Epitelio especial y el resto del extremo ciego proximal ensanchado de la nefrona. CAPSULA DE BOWMAN. • Rodea al ovillo de capilares glomerulares. • Es una capa de doble pared formada por epitelio plano. • El epitelio de cada capilar glomerular constituye el epitelio glomerular, conocido también como, CAPA VISCERAL DE LA CAPSULA DE BOWMAN. • El epitelio que tapiza la pared externa del corpúsculo se llama capsular o capa parietal de la cápsula de Bowman • Se continúa con el epitelio del glomérulo. El interior o luz del corpúsculo renal se conoce como ESPACIO DE BOWMAN O CAPSULAR. (el espacio entre las dos capas.) 357 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • En el polo vascular del corpúsculo renal, la capa visceral se refleja sobre los vasos glomerulares aferente y eferente, para continuarse con el epitelio de la capa parietal. • En el polo urinario el epitelio capsular plano se continúa con el epitelio cuboideo del túbulo contorneado proximal. • Las células de la capa visceral se modifican en el desarrollo y en el adulto presenta poca semejanza con cualquier otra célula epitelial. • Estas células se llaman: PODOCITOS • Son células que componen el epitelio glomerular visceral. • Son células estrelladas con varias prolongaciones primarias irradiadas que envuelven a los vasos de un modo que parecen los pericitos de los otros vasos capilares. • Cada podocito se adhiere a la superficie externa de un capilar por medio de varias prolongaciones citoplasmáticas largas. • Las prolongaciones primarias poseen varias prolongaciones o procesos secundarios. PEDICELOS • Son las prolongaciones secundarias, estas se interdigitan con los elementos semejantes de los podocitos vecinos y crean un sistema complejo de fisuras intercelulares. (fisuras de filtración) • Se advierte que cada hendidura de filtración está atravesada por un diafragma. BARRERA DEL FILTRADO GLOMERULAR • Para pasar la barrera de filtración en el riñón, una molécula que viaja en la sangre necesita cruzar: 1.- El endotelio de los capilares glomerulares. 2.- La membrana basal glomerular. 3.- El epitelio de los capilares. • El endotelio es fenestrado y tiene poros abiertos sin obstáculos por lo que la capa mencionada no puede devolver algún elemento cuyo diámetro sea menor que las células hemáticas y las plaquetas. • La membrana basal glomerular es de máxima importancia en la filtración, por que actúa como una criba de diversas moléculas, y permite el paso de aquellas de tamaño pequeño que no tienen una fuerte carga negativa neta. MEMBRANA BASAL GLOMERULAR • La lámina basal de 0,1 a 0.15 µm de grosor. • En las micrografias electrónicas se advierte que esta es una estructura formada por tres zonas de densidad electrónica deferente. • Esta membrana es mucho más gruesa que otras de esa índole porque representan mas bien una MEMBRANA BASAL FUSIONADA integrada por las membranas basales de epitelio y endotelio. 1) LAMINA LUCIDA INTERNA (o rara). La capa electronicolúcida que esta junto al endotelio. 2) LAMINA DENSA. La capa media, que es comparativamente electrónicodensa. 3) LAMINA LUCIDA EXTERNA. La capa electrónicolucida . • El endotelio de los capilares glomerulares es muy delgado y perforado por poros o fenestras. • Los espacios intercapilares del glomérulo que irradian desde su hilio están ocupadas por mesangio, constituido por células mesangiales y por una matriz extracelular que se 358 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL parece al material de las láminas basales. CELULAS MESANGIALES • De forma estrellada poseen características comunes con los pericitos de otros capilares. • Son fagocíticas. • Participan en el mantenimiento de la membrana basal de los capilares glomerulares. • De la que extraen y destruyen los desechos de filtración. • Las células que producen que la matriz extracelular en regiones del "tallo" de los capilares glomerulares, tienen un núcleo bastante pequeño y oscuro y su forma es mas bien estrellada. • Pueden extender sus prolongaciones citoplasmáticas entre células endoteliales al grado de llegar al interior del capilar, sitio en que fagocitan materiales macromoléculares que vienen desde los espacios intercapilares. • Las células mesangiales poseen 2 acciones importantes: 1. Conservar el filtrado glomerular sin restos celulares o de otro tipo. 2. Brindar apoyo adicional en sitios en que falta la membrana basal de origen epitelial. POLO VASCULAR Y CELULAS YUXTAGLOMERULARES • A parte de su función excretora, los riñones juegan un papel en la regulación de la presión sanguínea. • El riñón produce y libera a la sangre una sustancia llamada renina. • Actúa en una globulina del plasma el angiotensinógeno. • Separa de él un decapéptido angiotensina I. • Una enzima convertidora del plasma sanguíneo actúa entonces sobre este fragmento para separar otros dos aminoácidos mas y lo convierte en Angiotensina II. (sustancia vasoconstrictora potente.) • En el polo vascular del corpúsculo renal el túbulo contorneado distal se insinúa entre las arteriolas aferente y eferente. • Este es una región especializada en la pared del segmento distal. • Entre la mácula densa y el glomérulo y en la escotadura que media entre las arteriolas aferente y eferente, hay un grupo de células pequeñas de núcleo pálido, llamadas células LACIS • Según se piensa son células mesengiales de sostén que a veces se las conoce como MESANGIO EXTRAGLOMERULAR. • El signo más importante del polo vascular del corpúsculo renal es la presencia de células renales modificadas de músculo liso. • En la capa media de la arteria aferente que se encuentran cerca del glomérulo por lo que se las conoce como YUXTAGLOMERULARES. • Se utiliza el término COMPLEJO YUXTAGLOMERULAR para describir estructuras intimas relacionadas con la mácula densa, las células Lacis y las yuxtaglomerulares. • Este complejo posee las siguientes características: 359 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1.- Las arterias yuxtaglomerulares están en las paredes de la arteria aferente. 2.- Cuando aparecen las células yuxtaglomerulares no se detecta la lamina elástica interna de la arteriola. 3.- Las células yuxtaglomerulares están en contacto intimo con la mácula densa en el surco que separa las arteriolas aferente y eferente. 4.- La membrana basal, que por lo demás rodea a la nefrona en toda su longitud, no está presente en la mácula densa. • Por esto las células yuxtaglomerulares están en contacto directo con el epitelio del túbulo distal en ese sitio. 5.- Las células yuxtaglomerulares reciben fibras nerviosas adrenérgicas y la estimulación simpática incrementa su tasa de secreción. 6.- En las demás células tubulares, el aparato de Golgi esta situado entre el núcleo luminal de la célula, en tanto que en casi todas las células de la mácula densa lo esta en el lado que guarda relación con las células yuxtaglomerulares. • La membrana basal glomerular puede impedir el paso de macromoléculas de muy diversos pesos; su acción filtrante depende no solo del tamaño de la molécula si no de su carga. • Se sabe que el constituyente de la membrana basal glomerular del que depende el efecto mencionado, es el proteoglicano heparan sulfato. TUBULO CONTORNEADO PROXIMAL • Constituye el segmento más largo de la nefrona. • Constituyen la mayor parte de la corteza renal. • Cada uno está constituido por una porción tortuosa. (pars convoluta). • Una porción recta. (pars recta). • Al salir del polo tubular del corpúsculo renal, penetra en la corteza renal después de describir una curvatura a manera de flexión y entra en un rayo medular. • Desde este punto desciende en la medula en la forma de la porción descendente gruesa del asa de Henle, que no es sinuosa pero que tiene un aspecto microscópico gral. semejante. • El epitelio de la pars convoluta está compuesto por una capa única de células con un ribete en cepillo (aspecto de borde estriado).muy desarrollado en su superficie luminal. • El borde cuya acción es de resorción se identifica con mayor nitidez después de coloración con tinción PAS. • Las células del túbulo proximal también son de mayor tamaño y más acidófilas. • En el corte transversal su aspecto es ancho y triangular, con un núcleo esférico basal. • Los bordes laterales de las células muestran interdigitación muy amplia que las vuelve poco precisas en cuanto a sus límites en los cortes estudiados con ML. • El túbulo contorneado proximal resorbe en forma activa diversos constituyentes como agua y algunos iones, en especial sodio, cloruro, calcio y fosfato. • El túbulo proximal además de lo anterior, reabsorbe casi toda la glucosa del filtrado glomerular. • El túbulo proximal también excreta algunos metabolitos, colorantes productos de desecho, sustancias carentes de valor nutritivo y fármacos. 360 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • El túbulo contorneado proximal resorbe de 60 a 70 % del agua y el sodio que pasan por la nefrona. El asa de Henle consiste en: 1. Una porción gruesa descendente e inicial que es una continuación del túbulo contornado proximal y se le conoce como porción recta. 2. Una porción fina descendente. 3. Otra porción fina ascendente 4. Una porción gruesa ascendente que, dado que representa el comienzo del túbulo distal y es semejante en estructuras microscópicas se le ha llamado porción recta del túbulo distal. • La rama ascendente del asa está muy cerca y en forma paralela al asa descendente, que se extiende en un tramo variable en la médula renal. • En la zona externa de la médula la porción descendente del túbulo proximal se estrecha repentinamente. • El ribete en cepillo termina repentinamente. • Las asas cortas de Henle tienen un brazo delgado descendente que se continúa en la flexura con la porción recta ascendente del túbulo distal. • No existe brazo delgado ascendente. • Las asas largas están formadas por un brazo delgado descendente y un brazo delgado ascendente. • Los brazos delgados del asa están revestidos por un epitelio que muestra en su ultraestructura fuertes diferencias regionales. • Se pueden reconocer cuatro segmentos distintos. El tipo I.epitelio simple plano sin interdigitación con las células vecinas. • Sus zónulas ocludens están formadas por dos a cuatro líneas junturales anastomosadas. El tipo II.Es más alto y tiene numerosas microvellosidades. El tipo III.Está otra vez constituidas por células planas no interdigitadas con varios cordones de unión ocluyente. El tipo IV.Es delgado y presenta otra vez prolongaciones celulares interdigitadas de modo complejo y muy pocas microvellosidades. TUBULO CONTORNEADO DISTAL • La porción mas distal de la nefrona es el TUBULO CONTORNEADO DISTAL, el cual, a semejanza del proximal, está dentro de la corteza renal. • Es más corto y más delgado que el proximal. • Comienza a nivel de la mácula densa . • Sigue un trayecto flexuoso hasta llegar al extremo proximal del tubo colector en el cual vacía su contenido • Está constituido por tres partes. La porción recta. • Comienza en la banda interna de la zona externa de la médula. • Constituye el brazo grueso ascendente del asa de Henle. La porción macular o pars maculata. • Es la porción adyacente al corpúsculo renal que contiene la mácula densa. La pars tortuosa. ASA DE HENLE 361 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • El borde luminal de las células de recubrimiento no posee un número suficiente de microvellosidades como para tener un borde estriado neto. • Los bordes laterales son un poco más delimitados que los del túbulo proximal. • Tal como tiene lugar en el túbulo proximal, las invaginaciones basales profundas e interdigitaciones de la membrana celular se acompaña de innumerables mitocondrias que en este caso, pueden ser extraordinariamente alargadas. • La ALDOSTERONA que es un mineralocorticoide, es la principal hormona esteroidea producidas por células de la zona glomerulosa de la corteza suprarrenal y estimula la resorción de sodio en esta última parte de la nefrona. • El factor NATRIURETICO AURICULAR (ANF),una hormona péptica liberada por la masa cardiaca de la aurícula en reacción a la distensión de esta cámara, estimula la excreción de sodio por riñón. . Funciones del Glomérulo. Es el proceso por el cual pasan sustancias y líquidos desde los capilares glomerulares hasta la cápsula de Bowman. La tasa de filtración glomerular o GFR es el volumen de líquido filtrado desde los capilares glomerulares hasta la cápsula de Bowman por unidad de tiempo. Por ejemplo: en humanos el gasto cardíaco es de 5000 ml/min. Como 1/5 parte del gasto cardíaco va al riñón, irán 1000 ml. De estos 1000 ml nos quedamos con el 60%, que corresponde al valor hematocrito (el plasma), es decir, 600 ml/min. Como el 20% (la 1/5 parte) va a los riñones, eso es 120ml/min, es decir, 180 l/día. A partir de estos datos sabemos que: La filtración glomerular es una función enorme de tamaño. No todo se excreta al exterior, por tanto, la resorción es exhaustiva. En la mayoría de los animales la tasa de filtración glomerular es aproximadamente el 20% del plasma. Se debe sólo a fenómenos biofísicos. Las proteínas no filtran, es decir, no hay filtración de proteínas, no pasan a la cápsula de Bowman, porque la cápsula de Bowman es fenestrada, pero no lo suficiente para el tamaño de las proteínas. Factores que determinan la GFR. ! GFR = Kf · PNF Kf. Constante de filtración. Depende del área de intercambio entre el glomérulo y la cápsula de Bowman, y la permeabilidad al agua. Kf = área · permeabilidad PNF. Presión neta de filtración. PNF = (PC + siendo: PC. Presión capilar. CdB) - (PCdB + C), CdB. Presión coloidosmótica de la cápsula de Bowman, que es 0 (porque no se filtran las proteínas). PCdB. Presión de la cápsula de Bowman. C. Presión coloidosmótica capilar. 362 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La GFR se debe a estos 5 componentes (área, permeabilidad, PC, C, PCdB, CdB), por lo que cuando cambie uno de ellos, cambia la GFR. Esto es importante porque es una forma de regulación. PC Extremo glomerular Extremo glomerular aferente capsular 60 PCdB 15 C 21 PNF 24 eferente capsular 58 15 33 10 PC. El valor del extremo aferente al eferente disminuye un poco, normal ya que se ha filtrado. PCdB. El valor se mantiene en ambos extremos, ya que se distribuye de un modo homogéneo. C. Aumenta, como cabría esperar. PNF. Disminuye, ya que influye la C. Factores que afectan a la GFR. El riñón modula la actividad del organismo según sus necesidades. Modifican la superficie de contacto, mediante las células mesengiales, que al contraerse o relajarse pueden modificar el área de contacto. Permeabilidad. (patogénicamente sí). Sobre la PC. Fisiológicamente no se puede modificar PNF. Pueden actuar sobre los 3 valores que la determinan: Vasoconstricción arteriola aferente ! ! Resistencia ! ! Pc glomerular, ! Flujo (ya que F = P/R), ! GFR. Vasoconstricción arteriola eferente ! ! Pc glomerular ! ! GFR. Sobre C. Fisiológicamente no se usa, porque es una constante. La C altera la GFR cuando hay un proceso patológico (por ejemplo, procesos hepáticos, en los que ! producción de proteínas, ! GFR; deshidrataciones; etc.) En este caso, no afecta sólo a la GFR sino también a todo el organismo. PCdB. ! PCdB ! ! GFR, y viceversa. No se produce en condiciones fisiológicas. Se produce, por ejemplo, cuando hay una alteración en la nefrona (como estenosis). En condiciones fisiológicas sólo participan el área y la PC. Hemodinámica renal. Un ! Part renal se traduce en ! Partertiola aferente, ! Pcap. glomerular. Sin embargo, una ! P se produce en la arteriola eferente, porque se pierde mucho líquido durante el filtrado. En los capilares peritubulares sigue un poco baja. ! P arterial (Pa). Conlleva ! GFR. Si ! Pa de 80 -180, ! GFR, por autorregulación. Autorregulación. Mecanismo miogénico. Cuando las arteriolas eferentes reciben mucho flujo de sangre, se estiran ! producen una vasoconstricción. Mecanismo de retroacción túbulo-glomerular. Es más importante. Cuando ! Pa ! ! GFR ! ! velocidad del flujo tubular, que impide una resorción normal ! ! [Na+, Cl-] que están en el contenido tubular. Por esta razón, estimulan las células de la mácula densa, que libera una sustancia vasoconstrictora arterioral aferente, que no es la renina, y que pudiera ser adrenalina. Esto hace que ! flujo ! ! GFR. ! P arterial (Pa). En este caso, hay 2 tipos de respuesta que son de tipo sistémico, pero que no sólo afectan al riñón. 363 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Autorregulación. Se pone en marcha el sistema nervioso simpático (SNS). Por ejemplo: ante una hemorragia o vasodilatación (circunstancias que implican ! flujo), al organismo le interesa reconducir la sangre para los órganos vitales: corazón, cerebro. El SNS provoca una vasoconstricción para regularlo ! El riñón en condiciones normales recibe 1/5 parte del gasto cardíaco para filtrarlo, pues en estas situaciones no depura tanta sangre pero tampoco se queda sin sangre. El SNS renal produce una vasoconstricción arterioral aferente y eferente: Con la vasoconstricción aferente, ! flujo, ! P ! ! GFR, ! Pa. Con la vasoconstricción eferente, ! flujo (relativamente), ! GFR. Consideramos el flujo sanguíneo renal y la GFR: ! flujo sanguíneo, por la vasoconstricción arterioral aferente, y después por la vasoconstricción arterioral eferente sigue bajando (no lo deja aumentar). ! GFR también, por la vasoconstricción arterioral aferente, pero no tanto como el flujo sanguíneo porque la vasoconstricción arterioral eferente la hace subir. Con esto se consigue regularlo: el riñón sigue filtrando, pero no tanta sangre. En resumen: cuando ! Pa, al organismo le interesa reconducir el flujo sanguíneo y que llegue a todo el organismo ! para ello se produce la activación del SNS, que provoca una vasoconstricción general y en el riñón, vasoconstricción arterioral aferente y eferente. Con ello reducimos en gran medida el flujo sanguíneo renal y que la GFR no sea tan baja como la disminución del flujo. Se activa el sistema renina-angiotensina (SRA). La renina es un péptido que actúa como enzima que transforma el angiotensinógeno (una proteína plasmática) en angiotensina I. La angiotensina I, por medio de una convertasa se transforma en angiotensina II (en sangre circulante). Es una sustancia química muy potente con un efecto vasoconstrictor generalizado, y que también actúa en los riñones. La renina se sintetiza en las células granulares del aparato yuxtaglomerular, por acción de estímulos. La convertasa que transforma la angiotensina I en angiotensina II se encuentra sobre todo en los capilares pulmonares y tejido pulmonar. Cuando ! Pa se activa este sistema renina-angiotensina. El efecto que produce sobre el riñón la angiotensina II es una vasoconstricción arterioral aferente y eferente. Al contrario que el SNS, tiene más efecto en la arteriola eferente que en la aferente. Cuando se inicia el efecto, aunque ! flujo sanguíneo renal, ! GFR (porque ! PC). Si persiste, cuando hay una dificultad de salida de sangre, se retiene y ! C, ! GFR. En resumen: Cuando hay ! Pa, se libera renina, que transforma el angiotensinógeno en angiotensina I, y ésta, por una convertasa, en angiotensina II. La angiotensina II provoca en el riñón vasoconstricción arterioral aferente y sobre todo, eferente. En consecuencia: Al inicio, ! flujo sanguíneo renal, leve ! GFR. Al persistir, ! C ! ! GFR. También produce otro efecto: las células mesengiales tienen receptores para la angiotensina II, que provoca una contracción en ellas ! disminución de la superficie de contacto ! ! GFR ¿A qué se debe la liberación de la renina? Se va a producir porque se estimulan unos barorreceptores intrarrenales en las células granulares, que se encuentran en la arteriola aferente. Cuando ! Part sistémica, lo detectan y producen renina. Mediante las células de la mácula densa, que se encuentra en el túbulo distal: ! Pa ! ! GFR ! ! contenido del flujo tubular que le llega a la mácula densa. Al haber menos cantidad filtrada, hay una mejor resorción de sustancias y ! [Na+, Cl-] ! estimulan las células granulares. El SNS estimula la producción de renina por 3 vías: 364 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Indirecta, actuando sobre los barorreceptores intrarrenales. Indirecta, sobre las células de la mácula densa. Directamente, con receptores -adrenérgicos en las células granulares. La noradrenalina y la adrenalina se unen a los receptores y provocan la síntesis de renina. Para alcanzar la homeostasis (el equilibrio) se usan mecanismos complementarios, como si fuera un balanceo: hemos visto que hay sistemas vasoconstrictores, pero también hay sistemas vasodilatadores: Sistema de producción de prostaglandinas, en concreto PGE2, PGI2. Producen una vasodilatación arterioral en el riñón. Son de origen renal. Se sintetizan por orden del SNS y el sistema renina-angiotensina. Producen estiramiento. Sistema de la calicreína-cinina renal. Cuando hay una vasoconstricción severa se libera de los túbulos renales la calicreína. Actúa enzimáticamente produciendo la transformación de ciertas globulinas en bradicinina. La convertasa inhibe el exceso de producción de bradicinina, que tiene 2 efectos: Directamente, vasodilatación arterioral. Indirectamente, estimula la síntesis y secreción de PGE2 y PGI2. Resumen de las Funciones de la nefrona: · Filtración glomerular. Es un proceso que se produce entre capilares glomerulares y la cápsula de Bowman, en el glomérulo. Es el paso de sustancias de los capilares sanguíneos a la cápsula de Bowman. · Resorción tubular. Es el paso de líquido y sustancias desde la luz tubular hacia los capilares peritubulares. · Secreción tubular. Es un proceso por el cual pasan sustancias desde los capilares tubulares hacia la luz tubular. Sólo se produce filtración en el glomérulo, las otras 2 funciones tienen lugar en los túbulos renales. En la nefrona hay procesos bidireccionales, que cuestan energía. Esto se debe a que el riñón selecciona con cuidado lo que se queda y lo que no. APARATO O COMPLEJO YUXTAGLOMERULAR. Se encuentra próximo al aparato glomerular. Son células diferenciadas con funciones reguladoras concretas. · Células de la mácula densa. Son células del túbulo distal. Tienen función reguladora en la autorregulación renal. · Células granulares. Son células de la pared de la arteriola aferente. Se encargan de la síntesis y secreción de renina. · Células mesengiales. Son células situadas entre el túbulo distal y la arteriola eferente. Tienen receptores para la angiotensina. Al contraerse y relajarse modifican la superficie de intercambio glomerular. 365 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Este complejo actúa liberando renina de las células yuxtaglomerulares hacia la sangre, cuando caen los niveles de presión arterial o de sodio. La renina conlleva la formación de angiotensina I (al actuar sobre el angiotensinógeno), la cuál por una enzima convertidora se transforma en angiotensina II (vasoconstrictor) que estimula e incrementa la secreción de aldosterona por la corteza adrenal, y actúa a su vez, sobre los túbulos colectores para retener agua y sodio. Vascularización e inervación renal. Los riñones son órganos muy vascularizados, que reciben 1/5 del gasto cardíaco. Esta llegada de sangre se debe a la función que desempeña el riñón, no a su nutrición. Al riñón llega la arteria renal, que se divide en arterias segmentarias, éstas en interlobulares, en arciformes y finalmente en arterias interlobulillares, que se dividen a su vez en arteriolas eferentes, que se recapilarizan a capilares peritubulares. De ellos un ramal forma los vasos rectos, que conducen la sangre siguiendo la trayectoria del asa de Henle. Los capilares peritubulares y los vasos rectos forman vénulas y después venas. La sangre que fluye por los vasos rectos lo hace en sentido contrario al asa de Henle. En la parte descendente del asa de Henle conecta con una sangre ascendente de vasos rectos, y en la parte ascendente conecta con sangre descendente. El riñón recibe inervación tanto simpática (del ganglio celíaco) como parasimpática. El sistema simpático actúa sobre la arteriola aferente y eferente. Funciones tubulares. · Resorción tubular. Es el proceso por el cual vuelve el líquido y las sustancias tubulares a los capilares peritubulares. Se produce a lo largo de los túbulos renales. Las sustancias muy importantes para el organismo que fueron filtradas son resorbidas al 100% para no perderse con la orina: en situaciones fisiológicas no las encontraremos en orina. Respecto a los productos de desecho, se resorben parcialmente, y una cierta tasa de ellos es excretada. La resorción determina quién aparece en la orina y quién no. Se puede realizar: · Transporte específico: a nivel de las células del epitelio tubular (atravesándolas). · Transporte paracelular: por uniones intercelulares (sobre todo los iones). La mayor parte de la resorción se lleva a cabo en el túbulo contorneado distal. · Resorción transmedular: a través de la membrana basolateral y mediada por transportadores. · Transporte máximo: cantidad máxima que puede ser resorbida por transportador y por unidad de tiempo. Si [sustancia en túbulo renal] > cantidad 366 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL máxima que satura al transportador, esa sustancia aparece en orina ! no puede ser resorbida. · Secreción tubular. Es el paso de sustancias desde el compartimento sanguíneo (medio intersticial) hacia la luz tubular. Se realiza por transportadores y es modulable. Algunas sustancias al filtrarse se resorben, otras se secretan y otras se resorben y se secretan. El efecto neto se controla si aparece o no en la orina. La excreción = filtrado + resorción + secreción. · Depuración renal. También llamado aclaramiento plasmático: es el volumen de plasma que se libera de una sustancia por unidad de tiempo, o volumen de plasma que se depura por unidad de tiempo. Parámetro: cada sustancia tiene un valor de depuración renal, que se representa con la letra C. · Insulina. Es una sustancia ajena al organismo. El riñón la filtra pero no la resorbe ni la secreta. La cantidad filtrada es la misma que aparece en la orina, es decir: cantidad filtrada/min = cantidad excretada/min. GFR · [I]plasma = Volumen orina/min · [I]orina. GFR = (Vol orina/min) · [I]orina [I]plasma · Creatinina. Se utiliza como parámetro de referencia. Es una sustancia secretada por el organismo parecida a la insulina: se filtra, no se resorbe y se secreta un poco. Mediante la tasa de creatinina en plasma y orina se calcula la filtración glomerular (GFR). Un ! de tasa de creatinina en plasma indica una glomerulonefritis: el riñón no filtra bien. · Aclaramiento plasmático de insulina ! GFR = CI. · Aclaramiento plasmático de glucosa ! CG = 0. Se resorbe el 100%. · Aclaramiento máximo para una sustancia = GFR. Manejo renal de sustancias de interés para el organismo: Componentes orgánicos como la glucosa, los aminoácidos, etc. son muy importantes para el organismo, por lo que se filtran y se resorben al 100%. · Glucosa. Transporte Na-dependiente ! transporte activo secundario. · Proteínas. No filtran, pero pequeños escapes al túbulo renal se resorben al 100% (en túbulo contorneado proximal ya están resorbidas). · Urea. Producto de desecho del metabolismo. La urea se filtra, se resorbe y se excreta. El 50% de la que se filtra se resorbe en el túbulo contorneado proximal, y el 50% restante en el túbulo contorneado distal. · Ion K+. Es un ion intracelular. Es responsable del potencial de membrana en reposo. La hipotaremia (![K+]) provoca cansancio, y la hiperpotaremia (![K+]), parada cardíaca. La poteremia 367 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL se regula por el K+ ingerido, y por la excreción a través de heces y orina. El K+ se regula por hormonas (insulina, adrenalina,...). · En la nefrona se filtra, se resorbe y se secreta. En orina se consigue un 10-15% de K+ filtrado. Del filtrado el 50% se resorbe en el túbulo contorneado proximal. · En el final del túbulo contorneado proximal y en la rama descendente del asa de Henle se produce secreción de K+. · En la parte gruesa de la rama descendente del asa de Henle se resorbe el K+. · En el túbulo contorneado distal queda ya un 10% del K+ filtrado. Al final del túbulo contorneado distal y en la parte cortical del túbulo colector hay sistemas específicos regulables para la secreción de K+. El K+ se secreta en el túbulo contorneado cortical y el final del túbulo contorneado distal. Se produce por 2 mecanismos, uno de los cuales es una ATP-asa Na+/K+ que se encuentra en la porción basolateral de la membrana de las células. El K+ sale por canales de la membrana apical, y su salida va acompañada de la resorción de Na+ en esa misma célula. En situaciones de hipopotasemia tendremos poco K+ en la carga tubular, pero más concentrado que a nivel sanguíneo, por lo que al entrar el K+ a la célula no sale después de forma natural (debido a [K+]), sino que se producirá resorción, en vez de secreción. La secreción de K+ se regula por: · La potasemia: [K+ en sangre] · La hormona aldosterona, una hormona esteroidea. También se llama mineralocorticoide, porque se sintetiza en la corteza adrenal. Cuando aumenta la potasemia ! hiperpotasemia, las células de la corteza adrenal sintetizan y secretan aldosterona. La angiotensina estimula la secreción de aldosterona. La aldosterona estimula la actividad de la ATP-asa Na+/K+ y además estimula los canales de K+ de la porción apical de la membrana de las células del final del túbulo contorneado distal y del túbulo colector. En consecuencia la aldosterona estimula la secreción (excreción) de K+. También la aldosterona estimula la apertura de canales de Na+ en la parte apical de las mismas células. En situaciones de hipernatremia (! [Na+]) por ingestión masiva, se disminuye la secreción de aldosterona. Esto provocaría una disminución de la secreción de K+. Sin embargo, el aumento de la volemia por ingestión de agua, el líquido que llega al riñón tendrá una [K+] baja. Esto aumentaría la secreción de K+. Por ambas cosas, no se modifica la secreción de K+. En situaciones de alcalosis se estimulan las ATPasas Na+/K+ de las células que regulan la secreción de K+ (túbulo contorneado distal y túbulo colector), por lo que se produce un aumento de secreción de K+. · Ion Na+. 368 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es un ion extracelular. Determina la osmolaridad del organismo, por lo que regula la retención o no de líquidos. Está implicado también en proteínas de membrana. ! Na+ ! ! volemia ! ! Parterial, y por ello: ! Na+ ! ! volemia ! ! Parterial En nefronas el Na+ filtra y se resorbe, pero no se secreta. Aproximadamente alrededor del 1% puede ser excretado. La resorción se produce en toda la nefrona, excepto en la rama descendente del asa de Henle y el túbulo colector. La resorción en la membrana apical de las células se produce: · Por acoplamiento con sustrato sodicodependiente. · Por la bomba Na+/K+. · Por acoplamiento en un transportador de cotransporte Na+, K+, Cl-. · Por acoplamiento con cloruro · Por canales. Cada una de estas formas se encuentra en una zona de la nefrona. La regulación se lleva a cabo por: · Regulación de la ingesta. · Regulación por parte del organismo: · En la filtración glomerular. · En la resorción tubular. En situaciones de hipernatremia (! [Na+]), ! filtración glomerular ! ! C (presión coloidosmótica). En situaciones de hiponatremia se reduce la cantidad de Na+, y se pierden muchos iones por sudoración o diarrea. Mecanismos de concentración y dilución de la orina. La hormona más importante para la concentración de la orina es la vasopresina, también llamada hormona antidiurética o ADH. Se secreta en el hipotálamo, y se encarga de regular los niveles hídrico y osmótico, al recoger impulsos de los receptores sensibles a los cambios de concentración osmótica. · ! ADH ! mayor permeabilidad al agua por parte de las células de los túbulos colectores ! ! resorción agua ! ! retención hídrica ! ! [orina] ! ! volumen orina excretada. · ! ADH ! ! resorción agua ! ! [orina] ! ! volumen orina excretada La osmolalidad en sangre es de 300 mOsm, y en el túbulo renal varía de 50 a 1200 mOsm. Cuando disminuye el ingreso de agua tiende a elevarse la osmolalidad de la sangre, lo que estimula la liberación de ADH, que actúa sobre el riñón para la resorción de agua. La angiotensina II induce la secreción de la ADH, y por ello, la retención de agua (! resorción agua). La liberación de la vasopresina está estimulada por la colecistoquinina y la THR (hormona liberadora de tinotropina). 369 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En la regulación de la concentración de la orina también intervienen el sistema renina-angiotensina, la aldosterona, los corticoides y el glucagón. Regulación del pH por vía renal. El pH es una constante fisiológica, de valor aproximado de 7'4. Una modificación en él va a provocar una respuesta de regulación, porque las enzimas no actúan igual y afecta a las funciones celulares. El pH está modificado constantemente por la propia actividad física, el organismo reacciona para contrarrestarlo y que se quede constante. Mecanismos para regular el pH: · Fisiología respiratoria: liberamos CO2 al exterior, que potencialmente es un ácido ! se estimula la ventilación. · Sistemas tampón del organismo: AH ! A- + H+ pH = pKa + lg [A-]/[ H+] La pKa es un valor para cada sistema tampón. · Sistema HCO3-/CO2. pKa = 6'1 · Sistema H2PO4-/HPO4-. pKa = 6'8 · Proteínas. pKa = 7'4 Cuanto más se acerca el pKa al valor fisiológico, más podemos regular el pH del organismo, o lo que es lo mismo: la regulación del pH será más exhaustiva. Aunque son los 3 buenos, el más eficaz para regularlo son las proteínas. · Sistema renal: Tiene 2 situaciones: · Manejo renal del HCO3-. El HCO3- es un ión que se filtra y casi en su totalidad se resorbe, sólo tiene una pequeña parte que se secreta. El 90% de la resorción se produce en el túbulo contorneado proximal, y el 10% restante en el túbulo contorneado distal. · Manejo renal del H+. La resorción del ión HCO3- implica la secreción de iones H+ (van acoplados). H+ se secretan en el túbulo contorneado proximal acoplados al Na+, mediante un sistema en el que participa la alosterona. En condiciones normales el H+ con el HCO3- se resorbe. · Manejo de iones HCO3- y H+. Los HCO3- que filtran en la luz tubular se van a unir a un H+ secretado de una célula del túbulo, y ambos van a reaccionar para producir H2CO3. El ácido carbónico se disocia en H2O y CO2, que penetran en las células de la pared tubular, donde se unen de nuevo para formar H2CO3. Ahora se disocia en H+ y HCO3-. Todas estas reacciones están catalizadas por la anhidrasa carbónica. El H+ es secretado de nuevo, y el HCO3- es resorbido. Por lo tanto, HCO3- será resorbido y H+ es reciclado para su resorción. · Alcalosis. En el caso de que ! pH, se filtra más el HCO3- de la luz tubular. Esto nos lleva a que la carga tubular de HCO3- es elevada y la disponibilidad de H+ es baja. Esto hace que no todo el HCO3- pueda reaccionar con iones H+, sino que una parte de HCO3- se pierde por los túbulos y será excretado por 370 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL la orina. Sólo una escasa parte de HCO3- podrá ser resorbido. · Acidosis. En el caso de que ! pH, hay un exceso de H+ en la luz tubular, y el HCO3- filtra de forma masiva. A pesar de que se resorbe el HCO3- al 100%, hay un exceso de H+ que serán excretados por la orina. Esta excreción de H+ se produce por tamponamiento con otro ión que se filtra: HPO42(monoácido) de modo que sale como H2PO4(diácido). Por esta razón la resorción de HPO42- está disminuida. La acidosis provoca: · Resorción de todo el HCO3-. · Exceso de H+ que se pierden en orina acoplados a HPO42- formando H2PO42-. · Las células tubulares metabolizan glutamina (de la célula o captada de la sangre) que produce: HCO3-, que será resorbido, y NH4+, que será secretada a la luz tubular y excretada con la orina. · Secreción de aldosterona que estimula la secreción de iones H+ en el túbulo distal. Esto provoca la liberación de acidez por la orina. VIAS URINARIAS INTRARRENALES. TUBULO COLECTOR Las conexiones de las nefronas con los túbulos colectores se localizan en la corteza del riñón a lo largo de los rayos medulares. (Los túbulos colectores del riñón, que representan las tributarias finas de sus principales conductos colectores ramificados, están en su mayor parte en la médula y los rayos medulares del riñón se diferencian fácilmente de otras zonas de las nefronas, porque están integrados por células cilíndricas o cúbicas, cuyos bordes laterales están demarcados porque no es muy grande su interdigitación. Los sistemas ramificantes de los conductos colectores que vacían la orina en la pelvis renal desembocan en las papilas y los principales conductos que son los PAPILARES O DE BELLINI, se diferencian con nitidez por su luz ancha y por el epitelio cilíndrico simple de color pálido. • La función esencial de túbulos y conductos colectores es resorber agua. • Cada una de las partes del túbulo renal posee características propias de permeabilidad respecto al agua, iones y sustancia de desecho, como urea. • En particular, la porción gruesa de la rama ascendente del asa de Henle: 1) prácticamente es impermeable al agua. 2) es muy activa para expulsar por bombeo iones de cloruro de acompañados de iones de sodio, del filtrado en su interior. • Los iones de cloruro y sodio atraviesan pasivamente la porción de la rama ascendente 371 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL del asa de Henle, de pared delgada, hasta los espacios intersticiales medulares. HISTOLOGIA Y FUNCION DEL TUBULO COLECTOR. Los túbulos distales se continúan con los túbulos colectores. Están revestidos por células cúbicas de límites bien definidos, citoplasma pálido claro, núcleo redondo fuertemente teñido y límites celulares bien definidos. No poseen ribete en cepillo. Su función es transportar la orina, tornándose permeables al agua, bajo acción de la hormona antidiurética (ADH). EL INTERSTICIO RENAL: El intersticio renal se lo define como el espacio situado por fuera de las láminas basales de los túbulos renales y de los vasos linfáticos y sanguíneos. El riñón posee una fina cápsula fibrosa, resistente y tejido conectivo laxo, junto a los grandes vasos, pero salvo que exista una enfermedad la víscera no tiene una gran cantidad de dicho tejido. Las nefronas y los túbulos colectores están rodeados por cantidades mínimas de tejido conectivo laxo. Además cada túbulo está rodeado por una membrana basal perfectamente desarrollada. La cápsula del riñón sano es lisa y brillante y en la autopsia es fácil desprenderla de la corteza, pero en algunos tipos de nefropatía se forma tejido fibroso en el parénquima cortical, que penetra a la cápsula. Los tipos celulares de células intersticiales son: a) células con parecido a los fibroblastos. b) células parecidas a los linfocitos. • No ha quedado aún definida la función de estas células. • Producirían colágeno y glucosaminoglicanos, para la matriz extracelular. • En la médula renal se han descrito tres tipos de células intersticiales. Tipo I. Es una célula pleomórfica que contienen numerosas gotitas lipídicas. Tipo II. Es de aspecto linfocitoide. Tipo III. Es un pericito asociado a los vasos rectos descendentes. IRRIGACION SANGUINEA DEL RIÑÓN. A cada riñón llega una gran arteria renal que nace directamente de la porción abdominal de la aorta. • Cerca de hilio del riñón, la arteria mencionada se divide en 2 grandes ramas y de ellas nacen 5 arteria terminales, llamadas SEGMENTARIAS, que llevarán sangre a una región particular del riñón. • Las arterias segmentarias emiten ramas que descienden a la corteza y se conocen como interlobulares y algunas 372 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL de las arterias mencionadas se dividen en ramas principales dentro de las columnas renales, aunque todas se ramifican a nivel del borde cortico medular. Sus ramas describen arcos en dicho borde, por lo que se llama ARQUEADAS. Las arterias arqueadas emiten ramas que ascienden a la corteza que transcurren entre los lobulillos, Las arterias interlobulillares y constituye las fronteras de demarcación de lobulillos; y por consiguiente, alternan con rayos medulares que constituyen la zona central de los lobulillos. Las arterias interlobulillares emiten ramas por todos su lados, que penetran en los lobulillos vecinos estas son las INTRALOBULILLARES. De ellas nacen las arteriolas aferentes de los glomérulos. Las ramas terminales de las arterias interlobulillares continuan y llevan sangre a los lechos capilares de la cápsula. Mientras que todas las partes de la corteza cuentan con árboles arteriales amplios, la médula renal no tiene riego arterial directo. Los capilares renales y los vasos rectos venosos en los cuales vacían su contenido los capilares poseen endotelio fenestrado. La sangre retorna desde los capilares corticales y medulares por el sistema de vasos. En términos generales, los vasos rector venosos y las venas son correspondientes a los vasos rectos arteriales y las arterias descritas. • • • • • • • • • • LINFATICOS DEL RIÑON • El sistema de drenaje linfático principal de los riñones comienza en los linfáticos INTRALOBULILLARES, y de estas ramas de inicio, los vasos linfáticos acompañan a los vasos a los vasos sanguíneos del árbol del riñón. • Por medio de LOS LINFATICOS INTERLOBULILLARES ARQUEADOS vacían su contenido en los linfáticos INTERLOBULARES que llegan a la médula renal. VIAS URINARIAS EXTRARRENALES. Están constituidas por los cálices, la pelvis renal, uréter, vejiga y uretra. Las características histológicas de estas vías, salvo las de la uretra, son similares por lo que en líneas generales podemos decir que poseen: A. Mucosa: Revestida por epitelio de transición que aumenta en espesor a medida que desciende la vía, es decir, que en los cálices es de 2-3 capas de células y en la vejiga de 6-8 capas (en estado contraído). B. Lámina propia de tejido conectivo denso con fibras elásticas. C. Túnica muscular constituida por cordones de músculo liso separadas por tejido colágeno, en general formada por 373 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL dos capas de límites poco definidos, longitudinal interna y circular externa. En el tracto inferior del uréter y la vejiga aparece una tercera capa longitudinal externa muy evidente en esta última estructura. D. Túnica adventicia constituida por tejido conjuntivo. LA VEJIGA.La vejiga es un reservorio de paredes musculares que almacena la orina antes de ser expulsada. La vejiga es un saco y no un tubo, por lo que las 3 capas de músculo liso que integran su pared no son muy diferentes. Sin embargo, en muchos aspectos la estructura de la pared semeja a la de los uréteres. La vejiga está revestida de epitelio TRANSICIONAL y la distensión de sus paredes, como resultado del depósito de orina, permite acomodarla por aplanamiento de los innumerables pliegues de la mucosa y expansión del epitelio transicional que al final termina por aparecerse al plano estratificado. Se identifica otro signo propio de las células superficiales del epitelio que al aparecer permite soportar la distensión y también restringir el movimiento de líquidos por el borde luminal. La porción luminal de la membrana celular que en el sujeto sano muestra contornos y concavidades desiguales es reforzada por estructuras superficiales llamadas PLACAS. Son zonas en que la membrana celular posee un engrosamiento especial en su superficie externa. La adventicia de la vejiga tiene naturaleza fibroelástica. LA URETRA.La uretra es el conducto en situación central que expulsa la orina de la vejiga al exterior del cuerpo. En los varones pertenece al aparato reproductor, las características de la uretra en la mujer obligan a hacer una descripción somera. La uretra de la mujer es un tubo de paredes musculares bastante recto cuyo interior tiene forma semilunar en el corte transverso. En casi todo su trayecto el epitelio es estraficado o pseudo estratificado, cilíndrico, con unas cuantas glándulas pequeñas que secretan moco. Sin embargo, el extremo proximal de la uretra está revestido por epitelio transicional y en el extremo distal de la uretra dicha capa cambia a la forma de estratificado plano no queratinizado en el punto en el que se acerca al orificio externo. La lámina propia de la uretra es gruesa y fibroelástica y contiene un plexo de venas de paredes finas. Junto a dicha capa está otra muscular poco delimitada, compuesta de una capa longitudinal interna y otra circular externa de músculo liso. A nivel del orificio externo, la uretra esta rodeada por un esfínter uretral, de tipo voluntario e integrado por fibras de músculo estriado. 374 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La superficie de la membrana mucosa de la uretra muestra muchos pequeños divertículos, las lagunas de Morgagni, estas evaginaciones se continuan en túbulos más profundos y ramificados las glándulas de Littre. Las más grandes de ellas se encuentran predominantemente en la superficie dorsal de la parte esponjosa de la uretra. Las glándulas de Littre están revestidas por el mismo epitelio que recubre la superficie de la membrana mucosa. En muchos puntos este epitelio se transforma en nidos intraepiteliales compactos de células claras. En la mujer presenta un epitelio plano estratificado. Suele encontrarse epitelio cilíndrico pseudoestratificado. El epitelio forma numerosas invaginaciones. Tales divertículos están revestidos en muchos puntos por células claras. La lámina propia es tejido conjuntivo laxo, con abundantes fibras elásticas. URETRA MASCULINA. Presenta tres porciones: A. Uretra prostática. B. Uretra membranosa. C. Uretra esponjosa o peneana. A. Uretra prostática: Presenta un epitelio de transición, lámina propia de tejido conectivo laxo vascularizado y una capa de músculo liso, continuación de la capa muscular longitudinal externa de la vejiga. B. y C. La uretra membranosa y peneana presenta un epitelio cilíndrico estratificado o pseudoestratificado. En la porción esponjosa se pueden observar placas de epitelio plano estratificado y glándulas de Littré. A nivel de la capa muscular, la porción membranosa presenta una masa de músculo estriado, que forma parte del diafragma urogenital. URETRA FEMENINA A. Mucosa recubierta por epitelio plano estratificado. B. Lámina propia de tejido conectivo laxo con abundantes fibras elásticas. C. Muscular constituida por una capa de músculo liso longitudinal interno y circular externo. Fisiología de la micción. Una vez producida la orina en el riñón va a ser secretada al exterior. La micción requiere una respuesta del aparato excretor, porque es un proceso controlado. Toda la orina va a la pelvis renal que va a los uréteres, y a la vejiga. Cuando la pelvis renal recibe orina se pone en marcha una actividad contráctil rítmica, similar a un marcapasos, que va a transmitir a los uréteres el bolo de orina. La actividad contráctil se transmite sólo a la zona proximal del uréter (porque se va amortiguando). Los uréteres son unos tubos 375 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL que en su espesor membranoso tienen mucha musculatura, inervada por los sistemas simpático y parasimpático. El paso del bolo de orina de la pelvis al uréter determina una respuesta por parte de éste último: · Transmitir marcapasos. · Generar actividad peristáltica estimulada por el sistema parasimpático. Gran cantidad de los terminales nerviosos son nociceptores ! si hay una oclusión (cálculos renales) se generan contracciones severas y dolorosas para hacerlo avanzar, lo que se llama cólico nefrítico Se estimula el sistema simpático para que no filtre más sangre (mediante una vasoconstricción), y se disminuya la producción de orina. Los uréteres se insertan en la vejiga de la orina, que es una estructura más o menos esférica con 2 partes: · Cuerpo, más ancha. · Cuello vesical, que se continúa con la uretra, que es la vía de conducción al exterior. En hembras, el cuello vesical presenta un esfínter interno de músculo liso. La vejiga está formada por músculo liso, que se llama músculo detrusor y que es un músculo bastante potente, con gran capacidad de contracción. Los uréteres penetran a la altura del trígono, oblicuamente, lo que les permite atravesar más longitudinalmente el músculo detrusor. De esta forma, cuando la vejiga se contrae se cierran más y así no puede volver la orina a ellos (evitan el reflujo) La uretra tiene un esfínter exterior formado por músculo esquelético inervado por nervios somáticos (los n. pudendos), que la mayor parte del tiempo lo mantienen contraído. La micción se produce del siguiente modo: · La orina cae en la zona del cuello. Mientras entra se produce una distensión de la pared del músculo que origina un reflejo que va a la zona sacra por vía aferente y que provoca una respuesta por vía eferente a través de los nervios parasimpáticos sacros (los n. pélvicos), que generan una respuesta contráctil. · Generan contracciones autogeneradas: cada contracción genera la siguiente contracción, hasta que los receptores de la tensión se agotan y cesan, y se inicia otro ciclo igual (cada vez mayor). · Este proceso dura hasta que las contracciones se hacen muy fuertes, la P es muy grande y se supera la P del cerramiento del esfínter externo. Esto tiene un efecto inhibidor sobre los n. pudendos, que relajan el esfínter y permiten la micción. Los n. pudendos son de respuesta central ! la vejiga va contendiendo la orina. CAPITULO 20 HISTOLOGIA DEL APARATO REPRODUCTOR MASCULINO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: 376 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Al finalizar el tema el alumno deberá estar en capacidad de identificar y describir los diferentes elementos que constituyen la organización histológica del Sistema Reproductor Masculino. Objetivos Específicos: Enumerar los órganos constituyentes del Sistema Reproductor Masculino. Describir la Anatomía General del Testículo. Describir la constitución histológica de los túbulos seminíferos. Explicar los procesos de Espermatogénesis y Espermiogénesis. Definir el ciclo u ola espermática. Describir la ultraestructura del espermatozoide. Describir la estructura histológica de las vías espermáticas (Conos eferentes, Epidídimo, Conducto deferente, Conducto Eyaculador). Describir la estructura histológica de las Glándulas Anexas (Vesículas Seminales, Próstata, Glándulas bulbouretrales). Describir la estructura histológica del Pene. Explicar el Mecanismo de la Erección. - INTRODUCCION: El aparato reproductor del varón consiste en: 1. Dos gónadas, los testículos, que producen espermatozoides o células germinativas masculinas y andrógenos. 2. Un órgano copulatorio, el pene por el son introducidos los espermatozoides en el aparato reproductor femenino de la mujer; 3. Una serie de vías y de conductos de longitud considerable que vienen desde los testículos, dos de cuyas funciones principales son de permitir a los espermatozoides madurar al quedar almacenados y listos para ser expulsados por el órgano copulatorio 4. Algunas glándulas accesorias que aportan el líquido que servirá de vehículo para los espermatozoides. TESTICULOS Es una glándula tubular compuesta con función exocrina (producción de células germinales) y función endocrina (producción de testosterona). Los testículos se desarrollan en el abdomen, pero descienden al escroto, estructura en forma de saco desde la vida fetal. El escroto de pared fina, tiene una gran área superficial que en circunstancias comunes permite que dichas glándulas estén a una temperatura un poco menor que la que priva en el resto del cuerpo y éste en un factor importante para la producción de un número adecuado de espermatozoides. Capas del escroto 1. Piel 2. Dartos 377 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Fascia espermática externa Fascia cremastérica Músculo cremaster. Fascia infundibiliforme Capa parietal de la túnica vaginalis Capa visceral de la túnica vaginalis Túnica albuginea. Cada testículo es un órgano ovoide compacto de 4 a 5 cm. de longitud y que lleva adosado en sus bordes superior y posterolateral el epidídimo de forma más bien semilunar. La capa mesotelial representa la porción la porción visceral de la túnica vaginal del testículo, cubierta membranosa de un saco seroso evaginado desde el peritoneo. túnica albugínea En plano profundo de la capa mesotelial se advierte una cápsula gruesa de tejido conectivo ordinario denso conocida como túnica albugínea por su aspecto blanco fibroso. Desde la túnica albuginea se extienden tabiques fibrosos al interior del testículo y los subdividen en lobulillos incompletos de forma más bien piramidal. Mediastino testicular En los puntos en que convergen los tabiques en la línea media del borde posterior de los testículos, se advierte un engrosamiento posterior a manera de borde de la albuginea. A lo largo de dicho borde, desembocan ambos extremos de los túbulos seminíferos que comprenden cada lobulillo por medio de las vias anastomótica de la rete testis, en diversos conductillos eferentes. Se conocen como células de Sertoli, las células cilíndricas de sostén, de los túbulos seminíferos. Estas células altas que provienen de las subepiteliales de los cordones sexuales en las glándulas en desarrollo, cubren todo el espesor del epitelio seminífero desde su membrana basal vecina hasta la luz interior del túbulo. Por fuera de la membrana basal de cada túbulo seminífero existe tejido laxo que contiene una o más capas poco consistentes de células mioides, que semejan al músculo liso, excepto que son escamosas. Los testículos en la niñez y la pubertad. Los pequeños grupos de las células intersticiales que están entre los túbulos seminíferos, secretan de manera activa andrógenos en la vida fetal. Durante la niñez secretan en menor cantidad y durante la pubertad se advierte una mayor liberación de hormona luteinizante en respuesta a la hormona liberadora de gonadotrofina. El aumento de andrógenos tanto testiculares como adrenales 378 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL permiten la aparición de los caracteres sexuales del varón. Durante los primeros años de vida los túbulos seminíferos permanecen inactivos y no tiene luz. FASES MICROSCOPICAS DE LA ESPERMATOGÉNESIS. Espermatogionas. En las paredes gruesas de los túbulos seminíferos se identifican diversas fases del desarrollo de las células germinativas. Las espermatogonias esféricas están situadas junto a la membrana basal. Se han identificado tres tipos de espermatogonias. Tipo A Pálido Tipo A oscuro Tipo B Se las clasifica por la tinción de la cromatina nuclear, mas clara u oscura. Las células A se dividen y forman otras células A. La mitad de la población de las células A se transforma en células B. Las células B ya no producen células A y sufren mitosis para formar espermatocitos primarios. Espermatocitos. Estos presentan franjas paralelas de 60 nm de ancho entre espacios de 100 nm de ancho, llamados complejos sinaptonémicos. Los espermatocitos secundarios son menores que los primarios y están en las capas medias y superficiales del epitelio seminífero. ESPERMIOGENESIS Son los fenómenos evolutivos en los cuales las espermátides se transforman en espermatozoides. En la última fase de la espermatogénesis, las espermátides, redondeadas se transforman directamente, es decir, sin división, en los espermatozoides alargados que aún permanecen en las depresiones de la superficie de las células de Sertoli. Las fases principales de la transformación, conocida como Espermiogénesis, comprenden la región de Golgi y el núcleo y las posiciones relativas de los centriolos y mitocondrias de la espermátide. La región de Golgi muestra intima relación con el núcleo y da origen a un organelo membranoso llamado vesícula acrosómica. Se forma en el interior de la vesícula un gránulo notable 379 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL redondeado electrodenso llamado acrosoma y la propia vesícula se aplana y comienza a rodear el futuro polo anterior del núcleo. El sáculo resultante, aplanado y a manera de copa, se conoce como capuchón cefálico. El acrosoma y el capuchón acrosómico del espermatozoide. comprenden el sistema El acrosoma contiene hialuronidasa y otras enzimas como hidrolasas lisosómicas y una proteasa similar a la tripsina, cuya función es facilitar la penetración de las capas que rodean al oocito secundario, al tener lugar la fecundación con el espermatozoide. Junto con el desarrollo del capuchón cefálico, los dos centriolos emigran al polo caudal del núcleo y en este sitio comienza a surgir junto con el centriolo distal el axolema del flagelo o cola. Alrededor del centriolo distal se forma una estructura electrónica densa anular llamada anillo. El núcleo entonces se condensa, aplana y alarga y el capuchón cefálico se alarga para cubrir un poco más de la mitad anterior del núcleo. También se dispersa el contenido del acrosoma dentro del capuchón cefálico. Las mitocondrias guardan relación con la porción proximal del axolema en desarrollo. Al final, su disposición es término terminal, es decir, extremo con extremo, en forma de una hélice muy cerrada, que constituye la vaina mitocondrial a manera de cuello de camisa, que se forma entre el núcleo y el anillo. ESPERMATOZOIDES Cada espermatozoide está compuesto de una cabeza una pieza media que representa la porción proximal de la cola y la fracción principal de la cola. La cabeza elipsoide, un poco aplanada, contiene el núcleo, que es relativamente rígido y esta lleno de cromatina muy condensada. El extremo anterior del núcleo está recubierto del capuchón cefálico acrosómico. La pieza media y el resto de la cola comprenden el flagelo. La pieza media también incorpora la vaina mitocondrial y una pequeña cantidad de matriz citoplasmática. El resto de la cola consiste en pieza principal y pieza terminal. La disposición de los microtúbulos (nueve dobletes 380 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL periféricos y dos microtúbulos centrales solos) en el axolema del flagelo. De particular importancia en la motilidad de los flagelos son los brazos de la dineina, la ausencia de tales brazos ocasiona inmovilidad de los espermatozoides e infertilidad. La pieza terminal no posee estructura tan compleja y comprende sólo el axonema flagelar y su membrana celular. La función de la vaina mitocondrial es aportar el triosfosfato de adenosina necesario (ATP) para motilidad del flagelo. La vaina fibrosa, termino utilizado para la estructura compleja de sostén integrada por fibras gruesas y sus costillas acompañantes, según los expertos "soporta" las fuerzas, resultado del deslizamiento de microtúbulos y las aplica a la generación de los movimientos propulsores de la cola. El número de espermatozoides en la eyaculación excede de 100 millones de células por mililitro de semen, en un volumen promedio de 3 ml de eyaculación. CELULAS INTERSTICIALES (DE LEYDIG) Las células testiculares de origen mesenquimatoso que producen testosterona están distribuidas, en islotes aislados en tejido conectivo laxo, que están entre los túbulo seminíferos y por ello se les conoce como células intersticiales, también se conocen como células de Leydig de uno 20 nm de diámetro, son bastante grandes con núcleo esférico típico y en su mayor parte están cerca de capilares sanguíneos o linfáticos no fenestrados. La región periférica de su citoplasma suele ser pálida por acumulación de gotitas de lípido, con ME se advierte un extenso retículo endoplásmico liso que constituye el signo característico de todas las células esteroidógenas. BASES HORMONALES DE FUNCION TESTICULAR La testosterona secretada en reacción a la hormona luteinizante, constituye un factor de mayor importancia en las fases incipientes de la espermatogénesis. La hormona luteinizantes producidas por las células gonadotropas de las adenohipófisis, estimula a las células de Sertoli en los túbulos seminíferos, para secretar una proteína ligadora de andrógeno. CELULAS DE SERTOLI Los túbulos seminíferos, como se señalo, están revestidos de epitelio cilíndrico simple constitutivo, integrado por células de Sertoli no proliferativas. Aun más, los bordes lateral y luminal de las células de Sertoli son suficientemente irregulares para que sea difícil identificarlos con el microscopio común. Las células de Sertoli producen el líquido testicular, secreción que pasa a la luz de los túbulos seminíferos. 381 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En respuesta a la hormona folículo estimulante, para la cuál poseen receptores de superficie celular, secretan también proteína ligadora de andrógeno y esto los capacita para concentrar testosterona, que estimula la espermatogénesis en su propio medio inmediato. Otras funciones atribuidas a las células de Sertoli incluyen: 1. Generación de un microambiente adecuado para estimular la presencia de células progenitoras en fase de diferenciación. 2. Translocación activa de los progenitores de células germinativas en diferenciación, interconectados hacia la luz. 3. Liberación activa de espermatozoides maduros hacia la luz. 4. Eliminación de células en degeneración, por intervención de fagocitos y también del citoplasma redundante, después de formación de espermatozoides. La barrera de permeabilidad hematotesticular. Otro signo funcionalmente importante de las células en cuestión, es que los bordes laterales de las células vecinas están unidos cerca de la base de las células por uniones continuas perfectamente desarrolladas del tipo zónula occludens. Las uniones de tipo ocludens entre las células de Sertoli, por su posición relativa en cuanto a la luz, generan 2 compartimientos separados en cada túbulo. Compartimiento basal, esta en la periferia del túbulo y se extiende hacia el adentro al nivel de la uniones de tipo occludens. Compartimiento adluminal se extiende hacia adentro desde el nivel de las uniones de tipo occludens e incluye la luz. Con este tipo de uniones se evita que grandes moléculas pasen libremente a los espacios intercelulares del compartimiento basal y viceversa. Algunas moléculas no liposolubles penetran difícilmente en el compartimiento periluminal desde el torrente sanguíneo y esta barrera se conoce como hematotesticular. Las espermatogonias ocupan una posición basal cerca de la membrana basal, aquí se efectúa la mitosis. Las células hijas en etapa de leptoteno de la profase I penetran en el compartimiento perilunar hasta quedar en los huecos que están en nivel más alto en los bordes laterales de las células de Sertoli. Estos espermatocitos y sus hijos terminan por depender del medio especial y el aporte indirecto de nutrimientos que les proporciona las células de Sertoli y así se puede advertir la importancia de estas células, en cuanto a que: 1. Generan y conservan el microambiente especial necesario para diferenciación 382 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL espermatogénica. 2. Secretan proteína ligadora de andrógeno, con lo que conservan la concentración necesaria de esta sustancia, para que tenga lugar la espermatogénesis en niveles normales. Agentes físicos y químicos que pueden dañar el epitelio espermatogónico: 1.- Calor: La Criptorquídia es una alteración en el descenso testicular. La temperatura interna del organismo (37 ºC) produce atrofia del epitelio espermatogónico. 2.- Rayos X: En todos los casos el grado de recuperación depende del número y condición de las espermatogonias supervivientes. PASAJE DE LOS ESPERMATOZOIDES DESDE LOS TUBULOS SEMINIFEROS: TÚBULOS RECTOS Los tubos rectos de cada testículo, revestidos de epitelio cilíndrico alto, semejan a las células de Sertoli y desembocan por medio de su rete testis en los conductillo eferentes y su epidídimo. RETE TESTIS La rete testis esta cubierta de epitelio cilíndrico simple, desemboca los conductillos eferentes. CONDUCTILLOS EFERENTES De la túnica albuginea desde el polo superior del testículo emergen varios conductillos eferentes y cada uno de ellos muestra acodamiento irregular y enrollamiento sobre si mismo. Los conductillos eferentes están revestidos de epitelio simple compuesto de grupos de células cilíndricas altas, que alternan con grupos de células de resorción, cilíndricas no ciliadas y más cortas, con lo cual el aspecto del epitelio, en forma característica es festoneado. Por fuera de la membrana basal del epitelio hay una fina capa circular de músculo liso con fibras elásticas y todo ello esta rodeado por tejido conectivo laxo y bastante vascularizado. Los espermatozoides, que en esta etapa aun no poseen motilidad eficaz, son transportados por actividad ciliar hasta el conducto epididimario, tubo fuertemente contorneado que junto con el tejido conectivo de sostén, comprende el cuerpo y la cola del epidídimo. EPIDÍDIMO El epidídimo está formado más bien por un tubo largo y contorneado, llamado conducto epididimario. Las asas y vueltas del tubo están cubiertas por una capa fibrosa fina, que representa el equivalente de la túnica 383 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL albugínea y una capa visceral superficial de la túnica vaginal. El conducto epididimario no posee cilios móviles y en vez de ellos cuentan con grupos notables de microvellocidades extralargas que se conocen como estereocilios, a pesar de que carecen de la disposición microtubular interna, característica de los cilios. El conducto epididimario está revestido de epitelio cilíndrico seudoestratificado con estereocilios. Las células altas del epitelio muestran vesículas recubiertas y otros signos de endocitosis activa en su superficie apical. La membrana basal del epitelio está rodeada por una capa circular de músculo liso cada vez más conforme se acerca al extremo distal del conducto. Los espermatozoides que salen de los testículos no tienen motilidad eficaz ni capacidad de fecundación. En el epididimo son almacenados y en ellos maduran y se capacitan para la fecundación. Sin embargo, incluso los espermatozoides que salen del epidídimo no han alcanzado su capacidad total de fecundación. TRANSPORTE DE LOS ESPERMATOZOIDES DE LOS TUBULOS SEMINIFEROS A TRAVES DEL EPIDÍDIMO: Los posibles factores que intervienen son: A. El músculo liso de los túbulos seminíferos, eferentes y del epidídimo. B. Los cilios del conducto eferente que la empujan hacia el epidídimo. C. El movimiento de líquido secretado en los túbulos seminíferos, reabsorbidos en el epidídimo y en los conductos eferentes. La capacidad de los espermatozoides para movilizarse es baja en los túbulos seminíferos, alta en el epidídimo, especialmente en su última porción. Los espermatozoides se desarrollan principalmente a través de su pasaje por el epidídimo. CONDUCTO DEFERENTE: Cada conducto deferente es un tubo de paredes musculares con 3 capas importantes de músculo liso y una luz o espacio central, relativamente angosto. La capa media del músculo mencionado tiene disposición circular en tanto que la interna y la externa son longitudinales. 384 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Durante la emisión, las concentraciones peristálticas de la capa muscular gruesa de cada conducto logran la transferencia de los espermatozoides desde cada uno de ellos hasta la uretra. El epitelio cilíndrico pseudoestratificado de este conducto cuenta con estereocilios, excepto en la ampolla, que es la porción distal del conducto. Su lámina propia fibroelástica, con funciones de sostén, lo fusiona en pliegues longitudinales bajos y el orificio central tiene aspecto bastante pequeño. En la zona en que el cordón espermático, por su adventicia elástica y laxa esta unida al músculo estriado vecino(cremáster) a arterias, linfáticos, nervios y el plexo panpiniforme vecino, integrado por venas anastomóticas que se distribuyen alrededor de él como pequeños zarcillo. URETRA DEL VARON La uretra del varón tiene 3 partes: 1) La primera atraviesa la próstata uretra prostática revestida por epitelio de transición, que en sentido distal se transforma en cilíndrico pseudoestratificado o estratificado. 2) La porción corta de la uretra que atraviesa el diafragma urogenital, es la membranosa, también revestida de epitelio estratificado. 3) La porción más larga de la uretra es la esponjosa o peneana. Comienza en el punto en que la uretra llega al cuerpo esponjoso y se extiende hasta el orificio uretral externo. Está revestida más bien por epitelio cilíndrico estratificado, pero es sustituida por otro escamoso estratificado en la región distal de la fosa navicular. En el extremo proximal se abren un par de válvulas bulbouretrales; son túbuloalveolares compuestas, relativamente menores que secretan una sustancia viscosa transparente y lubricante en la uretra, si el varón muestra excitación sexual. También junto con la porción distal de la uretra esponjosa se identifican algunas pequeñas glándulas uretrales que secretan moco. GLANDULAS ANEXAS: VESICULAS SEMINALES Cada vesícula es una estructura alargada, de 5 a 7 cm. de longitud, que desemboca en el extremo distal de un conducto deferente. Es más bien un divertículo tubular, sin ramificaciones del conducto, un poco mas largo y angosto de lo que parece a simple vista en la disección y formado por vueltas y enrrollamientos unidos por tejido conectivo. El tubo, una vez rectificado tiene una longitud de 15 cm. 385 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La pared del tubo está constituida por 3 capas: 1. Una capa externa hecha de tejido conectivo fibroso, con abundantes fibras elásticas. 2. Una capa media constituido por músculo liso. 3. Otra capa mucosa. La capa muscular es notable pero no tan gruesa como la del conducto deferente y comprende una capa circular interna y otra longitudinal externa de fibras lisas. El epitelio mucoso está dispuesto en pliegues complejos por lo que la gran área de epitelio secretor facilita la distensión de la vesícula con la secreción almacenada. El epitelio consiste en células cilíndricas altas y por lo común muestra algunas células menores intercaladas, entre ellas y la lamina propia. La secreción debilmente amarillenta y espesa producida por las vesículas seminales, contiene nutrimientos para los espermatozoides y es rica especialmente en fructuosa, ácido ascórbico y prostaglandinas. Durante la eyaculación es expulsada por los conductos eyaculadores y constituye en promedio la mitad del volumen del líquido seminal. La próstata, semejante en forma y tamaño a una nuez, rodea la uretra en el punto en que ésta sale de la vejiga. Por lo que al agrandarse la próstata, a veces obstruye el cuello vesical, problema bastante común en varones de 65 años. La próstata es de consistencia firme y está rodeada por una fina cápsula, que contiene tejido conectivo y fibras lisas. El parénquima prostático está compuesto de una gran número de glándulas individuales que desembocan por conductos separados en la uretra prostática y está dentro de un estroma, que es una mezcla de músculo liso y tejido conectivo fibroso. LAS GLÁNDULAS BULBOURETRALES (GLÁNDULAS DE COWPER) En las 3 regiones concéntricas alrededor de la uretra están distribuidas glándulas prostáticas túbuloalveolares, compuestas de 3 partes: Las más pequeñas de ellas son las mucosas, en el tejido periuretral. Las glándulas submucosas están dispuestas en el anillo del tejido alrededor de la zona periuretral. Las glándulas principales que generan casi toda la secreción están situadas en la porción externa y mayor de la próstata. Son del tipo tubuloalveolar compuesto, miden hasta 0,4 cm. Sus conductos atraviesan la uretra membranosa. La estructura del epitelio de las porciones secretoras está PROSTATA 386 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL sometida a grandes variaciones funcionales. LOS CONDUCTOS EYACULADORES Los conductos eyaculadores subdividen de manera imperfecta la próstata en 3 lóbulos, a su vez subdivididos de manera irregular en lobulillos compuestos de unidades secretoras túbuloalveolares, que producen su secreción y que están adaptados para almacenarla por lo que tienen una imagen dilatada. El epitelio secretor de la próstata está excesivamente plegado, razón por la que sus unidades secretoras se llenan con un volumen notable de secreción almacenada. Esta posición, junto con la presencia de un estroma fibromuscular, es decir, tejido conectivo fibroso, es decir tejido conectivo denso ordinario, mezclado con músculo liso entre los lobulillos hacen que la próstata tenga una imagen microscópica característica. El epitelio de las unidades secretoras y sus conductos suelen ser cilíndrico alto. Las células cilíndricas altas tienen un complejo de Golgi notable entre su núcleo y su borde luminal. A veces se identifican concentraciones calcificadas dentro del orificio central de las unidades secretoras prostáticas. Por debajo del epitelio existe una lámina propia fibrosa, en la que se observan abundantes capilares. PENE El cuerpo del pene contiene tejido eréctil dispuesto en forma de 3 cilindros largos, llamados cuerpos cavernoso, estructuras que están en intima relación rodeadas por una aponeurosis, tejido conectivo laxo bastante elástico. Hacia afuera existe piel fina de recubrimiento. El tejido eréctil de los cuerpos cavernosos es un extenso sistema espongiforme de espacios vasculares irregulares que se rellenan por medio de las arterias aferentes y se vacían por un sistema venoso eferente. Las estructuras eréctiles comprenden 2 cuerpos cavernosos que están unidos a lo largo de su borde interno a otra estructura un poco mayor que es el cuerpo esponjoso en sentido ventral a los 2 mencionados y que rodea la uretra. El cuerpo esponjoso termina en forma de una corta estructura cónica conocida como glande. La piel del pene cubre el glande, excepto en varones circuncidados para formar el prepucio que es una franja protectora de piel que normalmente tiene la suficiente elasticidad para retraerse. Cada cuerpo cavernoso está rodeado por una capa fibrosa 387 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL potente llamada túnica albugínea y cada uno de ellos posee en su interior una trama de espacios vasculares irregulares y característicos revestidos de endotelio y separados entre si por trabéculas compuestas de tejido fibroelástico denso con innumerables haces de músculo liso. La capa fibrosa que rodea al cuerpo esponjoso es más elástica que la que cubre los otros 2 cuerpos cavernosos y el pene no posee tal vaina. El pene especialmente el glande, posee en abundancia varios tipos de receptores sensitivos. TRANSPORTE DEL ESPERMATOZOIDE DESDE LOS VASOS DEFERENTES AL EXTERIOR: Durante la actividad sexual hay: 1. Erección: Por los nervios parasimpáticos: Hay dilatación de las arterias de los cuerpos cavernosos. Se incrementa el influjo de sangre hacia los grandes espacios sanguíneos. Se reduce el flujo sanguíneo del cuerpo cavernoso por compresión del retorno venoso. Se abre la uretra. El cuerpo esponjoso no se distiende ampliamente. Ocurre secreción de las glándulas bulbouretrales hacia la uretra. 2. Emisión: A través de los nervios simpáticos. La contracción del conducto deferente rápidamente moviliza la esperma hacia la uretra. La contracción del músculo en la próstata y las vesículas seminales fuerza sus secreciones hacia la uretra. 3. Eyaculación: A través de los nervios parasimpáticos: Una serie de contracciones particularmente en el músculo bulbocavernoso comprime la uretra y fuerza su contenido con cada contracción: orgasmo. El cierre del esfínter de la vejiga previene el reflujo del semen hacia la vejiga. 4. Perdida de la erección: Relajación. La contracción del músculo de las arterias helicíneas del cuerpo cavernoso reduce el influjo de sangre. SEMEN: Es una mezcla de secreciones de la próstata, vesículas seminales y espermatozoides. La fructosa de las vesículas seminales le conceden motilidad a los espermatozoides. Es la fuente de energía. El promedio del volumen eyaculado es de 3.5 cc.. La concentración de espermatozoides es de 50–150 millones por cc.. La concentración de espermatozoides es de 50-150 millones por cc.. Menos de 20 millones por cc.. disminuye la fertilidad. 388 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 21 HISTOLOGIA DEL APARATO REPRODUCTOR FEMENINO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de identificar y describir la estructura histológica de los diferentes componentes que constituyen el Aparato Reproductor Femenino, relacionando la morfología de los mismos con los diferentes estadíos funcionales. Objetivos Específicos: Definir el ciclo menstrual describiendo los cambios presentes en los órganos involucrados y los procesos hormonales que predominan en cada fase. - Describir la estructura histológica general del ovario. - Describir el proceso de la ovulación y los fenómenos morfológicos que le preceden. - Describir la estructura del cuerpo lúteo indicando las funciones de cada una de sus partes. - Describir la estructura del corpus albicans. - Describir en forma secuencial el proceso de atresia folicular. - Enumerar las partes de las Trompas Uterinas describiendo la estructura histológica y función de cada una de ellas. - Describir la morfología general del Endometrio. - Describir en forma secuencial las variaciones que sufre el endometrio a lo largo del ciclo menstrual. - Describir la estructura histológica del miometrio. - Describir la estructura, variaciones y función del cuello uterino. - Describir la estructura histológica general de la vagina. - Describir las variaciones del epitelio vaginal a lo largo del ciclo menstrual. - Integrar las variaciones histológicas que sufren los órganos genitales internos durante las diferentes fases del ciclo menstrual y hacer una relación entre la morfología y las hormonas gonadotróficas actuantes. - Describir la estructura histológica de los genitales externos. - Describir la estructura histológica general de la glándula mamaria. Describir las variaciones morfológicas que experimentan los diferentes componentes de la glándula mamaria durante la niñez, pubertad, fases del ciclo menstrual, embarazo y postmenopausia. - 389 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Introducción El sistema reproductor femenino comprende: A. Los órganos internos: 2 ovarios, 2 trompas de Falopio u oviductos, el útero, la vagina. B. Genitales externos: Monte de Venus, labios mayores, labios menores y clítoris; y de 2 glándulas mamarias. Ovarios Contienen las células germinales, que han migrado hasta allí durante el desarrollo embrionario. En el humano hay cerca de 400.000 células de este tipo, y no se generan más durante la vida postnatal del individuo. De éstas, sólo alrededor de 450 serán liberadas por los procesos de ovulación; el resto degenerará. El ovario es regulado por las hormonas gonadotrópicas (FSH y LH) de la hipófisis anterior. La secreción de las gonadotrópicas es cíclica, por lo tanto el ovario funciona de igual forma. Un ciclo ovárico completo toma alrededor de 28 días (promedio). Los ovarios de la mujer sexualmente madura son órganos ovoides moderadamente aplanados de 2,5 a 5 cm. de largo y 1.5 a 3 cm. de ancho. Uno de sus bordes, el hilio, está unido por el mesoovario (que es un pliegue peritoneal) al ligamento ancho. El ligamento uterovárico une la cara interna de cada ovario con el útero. Una característica especial de los ovarios es que están cubiertos de un Epitelio cubico y no del Epitelio Escamoso o plano típico. El ovario tiene una zona periférica gruesa o corteza, que rodea a la médula. En el tejido conectivo de la corteza están incluidos los folículos que contienen dentro a las células sexuales femeninas, los oocitos. El tejido conectivo de la corteza incluye células fusiformes de estroma, similares a fibroblastos, entre las cuáles hay innumerables fibras finas de colágena; dichas células y fibras están dispuestas en forma característica de remolino. Túnica albuginea La capa de corteza que está inmediatamente por debajo del epitelio; es diferente porque posee una mayor proporción de sustancia intercelular y sus haces de fibras y células están dispuestos en forma más bien paralela a la superficie. Presenta gran cantidad de sustancia intercelular y carece de vasos. 390 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Médula La médula es pequeña en comparación con la corteza y su tejido conectivo está dispuesto en forma laxa. Difiere más todavía en que contiene mayor cantidad de fibras elásticas, algunas células de músculo liso, arterias espirales e innumerables venas contorneadas, vasos finos van de la médula a la corteza. FOLICULOS OVÁRICOS Están incluidos en el estroma de la corteza por debajo de la túnica albuginea. En la mujer adulta se han contado más de 400,000. Menos de 500 oocitos son liberados en el proceso de ovulación durante la vida reproductora de la mujer. Durante el ciclo menstrual de 5 a 15 folículos comienzan a desarrollarse y crecer. Solo uno de ellos alcanza la ovulación. Los otros quedan detenidos en diferentes fases de su desarrollo y degeneran. Este proceso se llama atresia folicular. DESARROLLO FOLICULAR FOLICULOS PRIMORDIALES En la periferia del ovario, exactamente por debajo de su epitelio, se advierten algunos folículos que aún no han reaccionado a la hormona folículo estimulante. Contienen un oocito primario de 25 a 30 nm de diámetro y están en la fase inactiva de dictioteno, de la miosis I. Alrededor del oocito primario está una sola capa de células epiteliales planas (células de la granulosa) rodeadas por la membrana basal. De 20 a 50 folículos primordiales reaccionan a la hormona folículo estimulante en cada ciclo ovárico. Solo uno de los folículos culmina el proceso final, el resto sufre una fase de degeneración llamada atresia folicular. FOLICULOS PRIMARIOS Cuando el folículo primordial se agranda por el crecimiento de oocito y de las células foliculares se llama folículo primario. El desarrollo de los folículos en el ovario es de modo continuo desde la infancia hasta la menopausia. Solo es interrumpido por ciclos anovulatorios y embarazos. La hormona luteinizante es la encargada de la maduración final del folículo. 391 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La transición de un folículo en reposo primordial a un folículo primario en desarrollo implica cambios citológicos en el oocito, en las células foliculares y en las células del estroma vecino. Las células foliculares adquieren más receptores a la FSH y cambian de células planas a cúbicas y cilíndricas. Zona pelúcida Entre el oocito y las células granulosas se forma un espacio (la zona pelúcida). Es una cubierta alrededor del oocito de glucoproteinas y de material extracelular amorfo en el cual penetran microvellosidades de forma irregular que proceden de las células de la granulosa vecina. A media que el oocito se agranda, las células foliculares se hacen cuboideas o cilíndricas bajas y por proliferación mitótica dan origen a un epitelio estratificado de células de la granulosa. El folículo primario unilaminar se transforma de esa manera en folículo primario multilaminar. El epitelio estratificado se apoya en una lámina basal gruesa la membrana limitante externa. Este membrana separa la granulosa de las células del estroma vecino. Teca folicular Son las células del estroma vecino al folículo primario que se diferencian y se ubican alrededor de este. Se considera de ordinario un producto de las células de la granulosa. A medida que los folículos aumentan de tamaño se trasladan a zonas más profundas de la corteza. A la vez proliferan las células del estrato granuloso, la vaina de células del estroma que constituyen la teca del folículo se hacen más grandes. Cono de la teca Engrosamiento en forma de cuña que se extiende desde el folículo hacia la superficie del ovario. Teca interna La teca luego se diferencia en una capa interna muy vascularizada de células secretoras, la teca interna que contiene células fusiformes al principio con aspecto de fibroblastos. Teca externa La teca externa, constituida por tejido conectivo, que no sufre cambios. 392 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL FOLICULOS SECUNDARIOS Los folículos en crecimiento se hacen de forma oval con el oocito en posición excéntrica. Cuando el folículo aumenta de diámetro tiene de 6 a 132 capas de células, aparecen entre las células de la granulosa unos espacios irregulares llenos de líquido claro. El líquido folicular aumenta en cantidad a medida que crece el folículo. Antro folicular •Es una cavidad única, de forma de media luna, formada por la confluencia de los espacios irregulares entre las células granulosas. El folículo antral está revestido por un epitelio estratificado de células de la granulosa. Cúmulus oophorus. Es un engrosamiento local del epitelio en unos de los lados del folículo antral. Cuerpos de Call Exner Son pequeños acúmulos de material densamente teñido. Son formaciones extracelulares. (PAS+). Aparecen entre las células de la granulosa. FOLICULO MADURO (FOLÍCULO DE GRAAF) En el humano los folículos necesitan de 10 a 14 días a partir del comienzo del ciclo, para alcanzar su madurez. A media que se acercan a su tamaño máximo, se convierten en vesículas grandes que ocupan todo el grosor de la corteza el ovario y hacen prominencia en la superficie libre del órgano y prewsentan las siguientes características: Disminuyen el número de figuras mitóticas. Se va relajando la conexión de la células de la granulosa del cúmulo ovígero que rodea al oocito con el centro del epitelio, gracias al desarrollo de nuevos espacios intercelulares repletos de líquido. La teca interna está constituida por células grandes, fusiformes o poliédricas, con núcleos ovales con finas gotas de grasa en su citoplasma. Las células de la teca interna al ME. tienen rasgos citológicos semejantes a los de las células de otras glándulas endocrinas secretoras de esteroides. La mácula pelúcida o estigma Es un área oval en la superficie externa del folículo, en la superficie del ovario, que sobresale en forma de cono, al producirse un flujo sanguíneo lento en la corteza que luego cesa. OVULACION Es el proceso mediante el cual se rompe el folículo y se libera el oocito se llama ovulación. 393 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El oocito y las células de la granulosa que lo rodean se separan del cúmulo ovígero en las fases finales de la maduración folicular y flotan libremente en el líquido folicular. Corona radiada Capa de células de la granulosa que todavía cubren al oocito después de la ovulación cuando penetra en la trompa. CELULAS PRODUCTORAS DE ESTROGENO En la fase de maduración del folículo, la teca se diferencia en: 1) TECA INTERNA. Una región interna celular, perfectamente vascularizada, , compuesta de células tecales con un notable Retículo Endoplásmico de superficie lisa y mitocondrias con crestas tubulares. 2) TECA EXTERNA. Una región externa más fibrosa. La teca interna vascular produce líquido folicular nutritivo a manera de exudado. Aún más las células tecales fusiformes que están en esta porción de la teca secretan cantidades bastante grandes de substratos de andrógeno. Además de la producción de estrógeno intrafolicular como resultado de la esteroidogénesis por colaboración entre células de teca y granulosa, las células tecales producen directamente dicha sustancia y la hacen pasar a los innumerables vasos finos de la teca interna. Las células intersticiales también sintetizan de manera directa una pequeña cantidad de estrógeno. CUERPO AMARILLO El siguiente efecto importante de la hormona luteinizante es que desencadena la LUTEINIZACION del folículo roto. En reacción a la hormona mencionada, las células de granulosa y tecales restantes del folículo roto, se transforman en células luteinicas que constituyen un órgano endocrino de vida relativamente breve y que mide 1.5 a 2 cm. de diámetro en promedio y que se conoce como cuerpo amarillo debido al color que le da el pigmento amarillo LUTEINA a sus células. DESARROLLO DEL CUERPO AMARILLO La hemorragia pequeña que surge durante la rotura y el colapso del folículo maduro en la ovulación, hace que se llene de un coágulo de sangre y surja el llamado CUERPO HEMORRAGICO. En el centro del cuerpo amarillo, a veces se identifican después los restos de la sangre. En reacción a la hormona luteinizante se hipertrofian las células de granulosa, adquieren más retículo endoplásmico 394 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL liso y se transforman en células pálidas llenas de líquido llamado LUTEINA GRANULOSA. Después de la ovulación y de la eliminación del líquido folicular, la pared del folículo colapsa y el estrato de las células de la granulosa queda dispuestos en pliegues. Se despolimeriza la lámina basal que antes separaba la granulosa y la teca interna. Las células de la granulosa plegada y las de la teca interna sufren entonces unos cambios citológicos muy llamativos. Se agrandan, acumulan lípidos y se transforman en células poligonales, llamadas célula luteinicas. Una vez que se han producido estos cambios el folículo se llama cuerpo luteo. En las fases del desarrollo del cuerpo luteo, pueden distinguirse dos clases de células luteinicas. Las de la periferia, más pequeñas y más fuerte teñidas, se han llamado tecaluteínicas. Las del interior que constituyen la mayor parte del tejido luteínico, se habían llamado granuloso luteinicas. El cuerpo luteo segrega la hormona Progesterona. Mientras las células de la pared folicular colapsada están experimentando esta luteinización, los capilares de la teca interna proliferan e invaden el tejido luteínico. Con ellos también penetran dentro del cuerpo luteo en desarrollo elementos de tejido conjuntivo y forman un delicado retículo en torno a las células luteinicas, convirtiendo luego el cuágulo de sangre de la cavidad central en una masa fibrosa. Si no es fecundado el óvulo, su vida media es de unos 14 días aproximadamente. Si la ovulación es seguida de fecundación, el cuerpo luteo se agranda más y se convierte en un cuerpo luteo de gestación, que dura seis meses y va declinando entonces hasta el término del embarazo. Después del parto sufre una involución y sufre cambios semejantes a la cicatrización del cuerpo albicans. Cuerpo albicans El antiguo cuerpo luteo se reduce a una cicatriz blanca, formada por tejido fibrocolágeno. CELULAS PRODUCTORAS DE PROGESTERONA El cuerpo amarillo produce PROGESTERONA y ESTROGENO y como tuvo lugar en la secreción de estrógeno durante el desarrollo folicular, son las células de granulosa las que producen gran parte de la progesterona, hormona encargada 395 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL de preparar el endometrio para la implantación del óvulo fecundado. Sin embargo las células tecales y las intersticiales también sintetizan progesterona. Las células de la granulosa producen cantidades pequeñas de esta hormona, a partir de precursores androgénicos aportados por las células tecales durante la fase preovulatoria del ciclo ovárico. El promedio de vida del cuerpo amarillo y la secreción de sus hormonas depende de la acción luteotropa de la hormona glucoproteinica llamada GONADOTROFINA CORIONICA HUMANA producidas por las células del trofoblasto del embrión temprano ya implantado. La hormona mencionada que es importante pronto sustituye a la luteinizante en su función de conservar el cuerpo amarillo del embarazo. ATRESIA FOLICULAR En la mujer en la parte inicial de cada ciclo, un grupo de folículos inicia su crecimiento. De ordinario, solo uno de ellos llega a desarrollarse e folículo maduro, y todos los otros sufren un proceso degenerativo (atresia folicular). Los signos histológicos de atrésia temprana no son tan manifiestos como las etapas ulteriores del proceso en las que los fibroblastos invaden el folículo de degeneración y comienza a sustituirlo por tejido conectivo. La atresia puede comenzar en cualquier fase del desarrollo del folículo. En el folículo primario, el oocito se retrae y degenera, proceso que es seguido por la disolución de las células de la granulosa. En los folículos secundarios pequeños, el signo más precoz de anormalidad es frecuentemente la localización excéntrica del núcleo del oocito. Empieza a comenzar una granulación de la cromatina y se hace picnótico. En la atresia cíclica de los folículos del ovario humano el proceso parece iniciarse en la pared folicular. El oocito sufre efectos secundarios. Una de las más tempranas manifestaciones del proceso de atresia es la invasión del estrato de la granulosa y del cumulus ooforus por cordones de tejido vascularizado. Hay una relajación y caída de las células de la gránulos en la cavidad folicular y una hipertrofia de la teca interna. A media que progresa la degeneración de las células de la granulosa, el folículo colapsa, sus perfiles se hacen ondulados y la cavidad se rellena de un gran número de fibroblastos. 396 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los cambios en la teca interna se producen en la lámina basal que la separa del epitelio, esta aumenta de grosor y se transforma en una capa hialina gruesa, llamada membrana vítrea Los folículos ováricos no reaccionan a la hormona folículo estimulante en la menopausia. Después que los ovarios han desempeñado su función reproductora esencial durante unos 40 años, tal actividad se torna esporádica y dejan de liberar oocitos y producir hormonas. Cuando se interrumpe la ovulación ya no se forma más cuerpos amarillos. El signo más manifiesto de la insuficiencia del ovario es la desaparición de las menstruaciones y para tal fecha la mujer comienza la etapa de la MENOPAUSIA. MENOPAUSIA. La menopausia tiene en lugar en promedio a los 51 años de edad y señala el fin de la vida reproductiva de la mujer. EL TEJIDO INTERESTICIAL DEL OVARIO El estroma de la corteza del ovario humano está formado por células fusiformes y redes de fibras reticulares. Hay fibras elásticas solo en la pared de los vasos sanguíneos. El tejido intersticial de la corteza el ovario está formado por fibras reticulares y células fusiformes que tienen potencialidades diferentes de los fibroblastos ordinarios. La médula, está constituida por tejido conjuntivo laxo más típico, con fibroblastos, abundantes fibras elásticas y cordones de células musculares lisas que acompañan los vasos sanguíneos. En el hilo del ovario y el mesovario vecino, pueden encontrarse grupos de otros tipos celulares de tipo epitelioide, grandes, relacionadas con los espacios perivasculares y las fibras nerviosas amielínicas. Estos grupos celulares se denominan células hiliares, que serian semejantes a las células de Leydig del testículo. Son ricas en lípidos, ésteres de colesterol. Resumen de la Fase Folicular del Ciclo ovárico. 1. Folículos primordiales: Es el oocito primario rodeado por un estrato de células epiteliales planas. Estas células epiteliales son llamadas células epiteliales foliculares o células de la granulosa. 2. Folículos en crecimiento: Los cambios ocurren primariamente en las células foliculares pero también ocurren en el oocito y la teca. 397 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las células foliculares aplanadas forman un epitelio estratificado de células granulosas, el oocito crece y se rodea por un estrato acelular, la zona pelúcida; las células del estroma circundante forman arte del folículo y forman la teca interna, que será responsable de la síntesis de estrógeno. El crecimiento folicular se acompaña de acúmulo de líquido entre las células de la granulosa formándose el antro folicular. 3. Folículo Maduro (Folículo De Graff) La cavidad folicular aumenta en tamaño y el oocito se une a la pared del folículo por un pedículo de células foliculares. Las células foliculares del estrato más cercano al oocito se alargan y forman la Corona radiada. Esta primera parte del ciclo ovárico se llama fase folicular porque esta marcada por el crecimiento de un folículo hasta su completa maduración. Esta fase toma cerca de la FSH con la cooperación de la LH. En la fase folicular el ovario secreta hormonas estrogénicas. Resumen de la Fase Ovulatoria del Ciclo ovárico. En el día 14 (mitad del ciclo) hay ruptura del folículo maduro con liberación del oocito (rodeado por la corona radiada). El oocito entra entonces en el oviducto, a través del cual se moviliza hacia el útero. Si el oocito es liberado y no es fertilizado se desintegra. La ovulación ocurre debido a la elevación en la secreción de LH de la adenohipófisis para ese momento. Resumen de la Fase Fase Lútea del Ciclo ovárico. 1. Después de la liberación del oocito, las células remanentes del folículo (Teca interna y células de la granulosa) son reorganizadas y diferenciadas bajo la influencia de la LH hacia una nueva estructura. El cuerpo Lúteo, una glándula endocrina temporal productora de progesterona. 2. El cuerpo lúteo persiste por 14 días aproximadamente en ausencia de embarazo. Fase lútea del ciclo ovárico (Días 14 al 28). El cuerpo lúteo secreta estrógenos y progesterona. El estrógeno es secretado en ambas fases del ciclo ovárico mientras que la progesterona es secretada sólo en la fase lútea (Sólo por el cuerpo lúteo). 3. En ausencia de embarazo, el cuerpo lúteo comienza a degenerar y pierde su función después de 14 días. (Día 28 del ciclo). Caen los niveles de estrógeno y progesterona y con ello comienza la menstruación en el útero, día 1ro. de un nuevo ciclo. 398 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL También en el día 1ro. de un nuevo ciclo otro grupo de folículos primordiales comienza a desarrollarse en el ovario. Si se produce el embarazo, el cuerpo lúteo es mantenido (Cuerpo lúteo del embarazo) y continua secretando grandes cantidades de estrógenos y progesterona. No ocurre la menstruación. Trompas u Oviductos Cada trompa de Falopio u Oviducto tiene unos 12 cm. de longitud en su totalidad. En su extremo proximal hay una región ancha con franjas llamada INFUNDIBULO que conduce a la porción más larga de pared delgada que es la AMPOLLA. A su vez, ésta desemboca en una porción corta y más gruesa, el ISTMO, en la porción intramural que atraviesa la pared uterina y va a dar a la superficie interior por medio del pequeño orificio uterino. En la trompa tiene lugar comúnmente la fecundación y las etapas de segmentación inicial en el cigoto. El interior de la ampolla está surcado de innumerables pliegues longitudinales de mucosa, de tipo primario, secundario y terciario. El istmo posee un interior de forma estrellada y un menor número de pliegues longitudinales más sencillos. El epitelio cilíndrico simple de la trompa, cuya lámina propia es fina y relativamente vascularizada, está integrada por células ciliadas entre las cuáles están intercaladas otras secretoras no ciliadas que, según se sabe producen secreciones nutritivas. La altura relativa y absoluta de dichas células varia en relación con cambios cíclicos. Ambos tipos de células comienzan a tener mayor altura poco después de la menstruación y para la fecha de la ovulación tiene una altura aproximada de 30 nm. Las células ciliadas disminuyen después de altura en comparación con las no ciliadas secretoras y por esta razón la superficie se vuelve irregular. Conviene recordar que el peristaltismo de las trompas es la función que explica la impulsión del oocito hacia el útero. Por tal motivo cada trompa posee paredes musculares con una capa de músculo liso bastante bien desarrollada, que comprende 2 láminas poco definidas de músculo: la interna dispuesta en forma circular y la externa longitudinal. La capa interna de la lámina de músculo liso es particularmente gruesa en el istmo y en la porción 399 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL • intramural de la trompa. La capa externa o serosa de cada trompa es un recubrimiento de mesotelio peritoneal con una lámina subyacente de tejido conectivo laxo. El útero es un órgano hueco con paredes musculares gruesas. Está en posición central en la cavidad pélvica y tiene la forma de una pera invertida moderadamente aplanada. Su porción superior ancha se conoce como cuerpo, de la cuál la parte más alta, región por arriba del nivel de los orificios de las trompas, es el fondo. El cuerpo es moderadamente aplanado, por lo que su cavidad central en el útero sin embrión apenas es una hendidura por que las paredes anterior y posterior está en aposición. La cavidad mencionada desemboca en el conducto del cuello uterino, porción mas baja del útero. El extremo distal del conducto cervical desemboca en la vagina. El cuerpo del útero tiene paredes de 1 a 1.5 cm. de espesor, integradas más bien de músculo liso dispuesto en una capa muscular gruesa llamada MIOMETRIO, revestido por dentro por una mucosa notable llamada ENDOMETRIO y por fuera cubierta por una capa serosa fina semejante a las de las trompas. Miometrio Consiste en 3 capas poco definidas de fibras lisas; la capa media gruesa es circular y las capas interna y externa son longitudinales u oblicuas. La capa media del miometrio a menudo se conoce como ESTRATO VASCULAR porque tiene un número comparativamente grande de vasos. La contracción del músculo liso del útero es desencadenada por la hormona peptídica OXITOCINA producida por la neurohipófisis. Endometrio El endometrio es la capa mucosa de importancia funcional en el útero y consiste en: 1. Un epitelio cilíndrico simple con 2. Innumerables glándulas mucosas tubulares simples, que son las GLANDULAS ENDOMETRIALES, que penetran prácticamente hasta el miometrio. 3. Un estroma endometrial que representa una lámina propia notable. Algunas de las células del epitelio cilíndrico superficial son ciliadas y el resto tiene microvellosidades. Se ha descrito al endometrio desde el punto de vista funcional como una región superficial relativamente gruesa, la CAPA FUNCIONAL que muestra exfoliación en la Útero 400 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL menstruación y una fina CAPA BASAL que persiste y que más tarde se regenera para formar otra nueva capa adicional. Endometrio prepuberal Es una continuación del miometrio. Un epitelio cilíndrico recubre las superficies de aisladas glándulas tubulares simples que se invaginan en el tejido subyacente. El estroma es de tipo mesenquimatoso, constituido por células largadas, fusiformes con límites citoplasmáticos mal definidos, con núcleos muy coloreados redondos u ovales. El estroma contine macrófagos y linfocitos. Las paredes arteriales son las únicas que contienen fibras elásticas.Recibe el huevo fertilizado, provee de alojamiento y establece la conexión vascular necesaria para el crecimiento del embrión. La porción más gruesa de la pared uterina es el miometrio, compuesto de fibras de músculo liso separadas por tejido conectivo. Las funciones del endometrio son: 1. Preparar la implantación del huevo fertilizado. 2. Participar en la implantación. 3. Formar la porción materna de la placenta. En ausencia de embarazo, el endometrio sufre cambios mensuales en su estructura paralelos a las variaciones en la secreción de hormonas ováricas. Estos cambios en el útero se conocen como ciclo menstrual. Estos cambios se observan primariamente en el endometrio. EL CICLO MENSTRUAL Son cambios cíclicos del endometrio con características funcionales e imágenes microscópicas de la capa funcional diferentes. De manera similar al ciclo ovárico, se considera la duración del ciclo menstrual de 28 días. No todos los ciclos son constantes inclusive en una misma mujer. FASE PROLIFERATIVA, ESTROGENICA o FOLICULAR Existe proliferación celular; dicha fase proliferativa es estimulada por el estrógeno que en ese lapso es producidos por los folículos ováricos en fase de maduración. Fase proliferativa inicial El epitelio de la superficie del endometrio se regenera con una increíble rapidez. Las glándulas son rectas, rectilíneas, similares a las de un epitelio de superficie. El estroma poco vascularizado, denso compacto con células pequeñas fusiformes. 401 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La hipótesis del origen de las células indican una proliferación de células epiteliales como la transformación de las células mesenquimales del estroma (metaplasia) por el origen mulleriano de estas. Fase proliferativa intermedia Las glándulas aumentan de longitud y aumenta la luz glandular, las células cilíndricas aumentan su tamaño, los núcleos aumentan de tamaño y se desplazan unos a otros dando el aspecto de pseudoestratificación; aparecen figuras mitóticas. No se observa aún la presencia de moco o glucógeno. El estroma es ligeramente edematoso, existen figuras mitóticas y se diferencian los espacios capilares. Fase proliferativa avanzada La superficie del epitelio glandular es ligeramente ondulado, las glándulas son muy grandes. En la porción apical de las células aparece una pequeña vacuola secretoria. El estroma muestra ya desaparición de la figuras mitóticas al igual que el edema, los capilares están muy dilatados. FASE SECRETORA Dura unos 13 días en la que las glándulas endometriales comienzan a secretar y el endometrio continúa su engrosamiento. En dicha fase el endometrio está bajo la influencia de los niveles mayores de progesterona producida por el cuerpo amarillo. Las glándulas crecen y se aprecia un borde muy tortuoso, las células pierden la actividad mitótica y en su base, previo a la ovulación, aparece una vacuola basal subnuclear. Las vacuolas son luego movilizadas hacia el borde apical de las células. El estroma es edematoso, las arteriolas espirales aumentan su diferenciación. Entre los días 19 a 25 del ciclo, las glándulas tiene una luz muy dilatada borde muy tortuoso las células presentan una vacuolización y se observa la salida de la secreción hacia la luz glandular. El estroma es edematoso y laxo. En los días 25 a 27 del ciclo, se exageran los cambios glandulares anteriores y se observa ruptura del reborde epitelial por la salida de abundante secreción que se observa en la luz glandular. Las arteriolas espirales están netamente diferenciadas y llegan al límite superior del endometrio. Las células del estroma se agrandan y sufren una 402 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL transformación citoplasmática tintorial de tipo eosinófila y recibe el nombre de estroma “deciduiforme”. FASE MENSTRUAL Los primeros 4 o 5 días del ciclo constituyen la llamada FASE MENSTRUAL. Las arterias espirales debido a su tortuosidad y elongación ya casi no llegan a la capa mas superficial de la mucosa y su excesiva transformación lleva a acodaduras y obstrucción del flujo sanguíneo lo que da inicio a una fase isquémica. Esta lesión provoca una perdida de sangre y la necrosis del endometrio. En cualquier fase del ciclo el endometrio refleja el estado de secreción hormonal de los ovarios. Cuello Uterino Comunica a la cavidad uterina con la vagina. Se conoce como cuello uterino (cervix), a la porción inferior del útero, que es comparativamente más angosta que el resto de la víscera. Desemboca en la porción superior de la vagina, por el orificio cervical. Además de ser la parte más angosta del útero, el cuello muestra mínima o nula expansión durante el embarazo, pero durante el nacimiento se dilata en grado extraordinario. Aun más, las paredes del cuello están formadas más bien por tejido conectivo denso ordinario y poco músculo liso. En etapas ulteriores del embarazo, dicho tejido fibroso se reblandece. Este cambio depende de una hormona polipéptida llamada RELAXINA, que según se piensa es secretada más bien por el cuerpo amarillo del embarazo y quizá cantidades menores provienen de la Decidua. El conducto cervical aplanado esta revestido de un epitelio secretor de moco cilíndrico simple, con células pálidas y algunas ciliadas también. En su lámina propia fibrosa se identifican glándulas mucosas tubulares y ramificadas revestidas del mismo tipo de epitelio y poseen bordes y pliegues mucosos complejos que explican cuando menos su imagen glandular. A veces las glándulas de cuello quedan obturadas y dan origen a quistes llamados QUISTES DE NABOTH. Algunos de ellos sobresalen en la superficie de la porción del cuello uterino que penetra en la vagina y tales elevaciones se observan o palpan en la exploración vaginal. A poca distancia por arriba del orificio uterino el epitelio cambia repentinamente de cilíndrico simple, secretor de 403 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL moco, que es propio del conducto cervical a epitelio plano estratificado no queratinizante, propio de la vagina. Vagina Es una estructura cilíndrica de paredes fibromusculares, cuya forma semeja la de una vaina y que se abre a la superficie corporal. Su interior está aplanado en sentido anteroposterior y por tal razón, en casi todas las circunstancias, sus superficies mucosas anterior y posterior están en contacto. La Vagina es una estructura cilíndrica de paredes fibromusculares cuya forma semeja a una vaina y se abre a la superficie corporal. Su pared está integrada mas bien por músculo liso y tejido conectivo fibroelástico y su membrana mucosa están llenas de pliegues transversos conocidos como ARRUGAS. El epitelio de la vagina es de tipo plano estratificado, no queratinizante y en las mujeres adultas es bastante grueso, que también cubre la porción del cuello uterino que sobresale en la vagina. También excepto en la porción superior de este órgano, un surco longitudinal se extiende en las superficies anterior y posterior en aposición. Sin embargo antes de la pubertad y después de la menopausia, es bastante delgado, por la escasa estimulación por estrógeno y como consecuencia, no son raras en la niñez la infecciones vaginales. Esta porción del aparato reproductor no cuenta con glándulas propias, pero se conserva húmeda por el moco que desciende de glándulas cervicales y cuello a través del conducto cervical. Por fuera de la lámina propia, hay una capa de músculo liso con haces de disposición circular en su región interna poco precisa, e innumerables haces longitudinales de músculo en su región más externa. También algunas fibras de músculo estriado de disposición circular rodean el orificio vaginal. La capa más externa de la vagina es una adventicia fibrosa que une a dicho órgano con la uretra y también con otros órganos vecinos. Otro efecto del estrógeno en las células del epitelio vaginal es estimular su almacenamiento de glucógeno y lípidos, que les confiere un aspecto edematoso, vacío y pálido, en los cortes teñidos con H&E. Su contenido de glucógeno alcanza el máximo en el momento la ovulación. 404 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es posible que el glucógeno almacenado constituya una fuente de nutrimientos para espermatozoides una vez introducidos en la vagina, pero su función común es generar ácido láctico como resultado de la fermentación bacteriana y el medio ácido producido permite conservar una microflora idónea en el interior. Genitales externos Constituido por los órganos que rodean al introito vaginal. Consta de los labios mayores, menores, clítoris y glándulas vestibulares. Cuentan con abundantes terminaciones nerviosas aferentes; están compuestas de varias estructuras. Una masa de tejido adiposo sobre la sínfisis del pubis hace que la piel muestre una eminencia redondeada llamada MONTE DE VENUS, que después de la pubertad está cubierta de vellos. Dos pliegues cutáneos que son los LABIOS MAYORES se extienden en sentido posterior desde un punto exactamente por debajo del monte de Venus y el orificio vaginal es la hendidura entre ellos. Cerca del extremo anterior de la hendidura que separa los labios mayores está un cúmulo pequeño de tejido eréctil llamado CLITORIS que es el homólogo del pene. Dos pliegues finos de piel llamados LABIOS MENORES están por dentro de los labios mayores y se extienden en sentido posterior desde un punto exactamente por delante del clítoris, los labios menores no poseen pelos, pero en su superficie existen glándulas sebáceas y sudoríparas. La superficie interior de cada pliegue es piel, pero muestra de color rosado de las mucosas. En la virgen, sobresale hacia el centro, desde un pliegue del vestíbulo una estructura incompleta llamada HIMEN que ocluye parcialmente en orificio vaginal. En uno y otro lado del vestíbulo existe una pequeña glándula túbulo alveolar que secreta moco llamada de BARTOLIN y su desembocadura está en el surco entre el himen y el labio menor. PLACENTA La placenta, órgano cuya forma semeja un "pastel blando" tiene unos 3 cm. de espesor y unos 20 cm. de diámetro. En el comienzo su origen es fetal, pero también posee un componente materno. LA PORCION FETAL de la placenta proviene del CORION, UNA DE LAS MEMBRANAS EXTRAEMBRIONARIAS del producto de la concepción. LA PORCION MATERNA deriva de la DECIDUA BASAL, región del endometrio que está por debajo del sitio de 405 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL implantación. La importancia funcional de la placenta es que constituye el sitio de intercambio de sustancias que distribuye la sangre, entre las corrientes maternas y fetal, como sus nutrimientos, gases, hormonas, productos secundarios del metabolismo, anticuerpos de la clase IgG y fármacos o drogas o virus que pudiera circular por la sangre embarazada. Además la propia placenta constituye la fuente principal de hormonas durante el embarazo. COMPONENTES DE LA BARRERA PLACENTARIA En la primera mitad de la gestación, 6 componentes separan la circulación del feto, de la de su madre, que comprenden lo que se conoce como BARRERA PLACENTARIA. En primer término, las vellosidades y la lámina coriónica están cubiertas totalmente por: 1. El SINCITIOTROFOBLASTO, que se caracteriza por innumerables núcleos comparativamente pequeños y de color oscuro después de su tinción y 2. Una capa subyacente de células CITOTROFOBLASTICAS. Dentro de las 2 capas más externas de la porción fetal de la placenta existen: 3. Membrana basal trofoblástica y 4. El tejido conectivo laxo fetal, que constituye el centro de cada vellosidad. Los 2 componentes restantes de la barrera son: 5. El endotelio de los capilares fetales y 6. Su membrana basal que la rodea. En el ME se advierte que las células del citotrofoblasto contienen ribosomas abundantes y algunas mitocondrias y glucógeno, pero no tienen lípidos almacenados. El sincitiotrofoblasto posee un borde externo irregular con innumerables microvellosidades. Su masa fusionada de citoplasma contiene gran cantidad de gotitas de lípido, retículo endoplásmico rugoso bastante extenso, sáculos de Golgi y mitocondrias. Las gotitas de lípido pueden ser grandes y abundantes al principio del embarazo, pero más tarde se vuelven pequeñas y menos numerosas. HORMONAS IMPORTANTES PRODUCIDAS POR LA PLACENTA El sincitiotrofoblasto, según algunos autores, es el productor placentario de gonadotropina coriónica humana, hormona gonadotropa glucoproteinica que conserva el cuerpo amarillo del embarazo. Se piensa que la misma capa de la placenta es el sitio de producción de SOMATOMAMOTROPINA CORIONICA HUMANA, hormona proteínica placentaria cuya acción es 406 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL más bien lactogénica pero también posee, en mínimo grado, actividad estimulante del crecimiento. Además, la placenta produce las hormonas esteroides progesterona y estrógeno, pero la formación de estrógeno por la placenta requiere de la colaboración de la corteza suprarrenal y del hígado fetales. El endometrio sufre una transformación en el embarazo y las células estromales sufren una cambio de tipo “epitelioide”, con apariencia de células escamosas de citoplasma eosinófilo. Deciduas Decidua parietal, que cubre todo el interior del útero, excepto la zona en que se forma la placenta. Decidua capsular, Es la parte del endometrio que está en sentido superficial al embrión. Decidua basal Es la zona del endometrio que está entre el saco coriónico y la capa basal endometrial. El par de glándulas mamarias o senos comprende cada una, 20 o más GLANDULAS ALVEOLARES COMPUESTAS con orificios independientes en un promontorio cónico de la mama llamado PEZON. La recién nacida posee un sistema de conductos rudimentarios en cada seno, pero en esta etapa, el órgano mamario no se desarrolla. En los varones, las glándulas mamarias por lo regular no cambian en la pubertad. A veces, en cualquiera de las 2 fechas, hay notable agrandamiento de la zona de la tetilla similar al de las mujeres, alteración que se conoce como GINECOMASTIA. El estrógeno es la sustancia que produce los cambios en los senos de la mujer en la pubertad y también la ginecomastía fisiológica o patológica en varones. En el embarazo los mayores niveles de progesterona que se alcanzan actúan concertadamente con el estrógeno para estimular el desarrollo de alveolos secretores en las mamas. La influencia adicional de los niveles altos de PROLACTINA y de SOMATOMAMOTROPINA CORIONICA permite el desarrollo completos de los alveolos y estimula su actividad secretora. Se piensa que en el desarrollo completo de las mamas y de la lactina, intervienen insulina, glucocorticoides suprarrenales y hormonas de crecimiento y tiroidea, aunque su acción quizás sea permisiva. GLANDULAS MAMARIAS 407 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL PEZONES Los pezones y la piel que lo rodea conocida como areola cuenta con abundantes terminaciones nerviosas aferentes y por lo común muestra gran pigmentación. Gran cantidad de papilas dérmicas irregulares están muy cerca de la superficie epidérmica, y la epidermis suprayacente es muy delgada. Los conductos galactóforos. Los principales conductos de las innumerables glándulas compuestas que integran cada seno, desembocan en orificios separados en la superficie de cada pezón. Cerca de sus orificios externos, los conductos mencionados están revestidos de epitelio plano estratificado queratinizante. En planos más profundos del pezón están revestidos de 2 capas de epitelio cilíndrico. El tejido conectivo denso de sostén cuenta con haces finos de músculo liso, algunos dispuesto de forma circular alrededor de los conductos lactíferos y otros en paralelo con ellos. Cerca del orificio externo de cada conducto galactífero, se dilata y forma un SENO LACTIFERO de amplitud suficiente para guardar leche durante la expulsión de este líquido. GLANDULA MAMARIA EN INACTIVIDAD El término se aplica a la mama del pospúber que no ha recibido estimulación inicial para la lactancia. Cada glándula compuesta que desemboca en un seno lactífero constituye un lóbulo compuesto por numerosos lobulillos. Se forman islotes de tejido glandular separadas por tabiques de tejido conectivo interlobulillar que rodean el estroma del tejido intralobulillar. GLANDULA MAMARIA EN LACTANCIA En el embarazo se advierten otros cambios en el tejido epitelial de la mama. Por la segunda mitad del embarazo, se identifican en los cortes lobulillos perfectamente definidos que contienen alveolos secretores, además de los conductos intralobulillares en esta etapa, cada alvéolo secretor consiste en epitelio cilíndrico simple, junto con células mioepiteliales. Se advierte más tarde un incremento notable en los niveles de: 1. Progesterona 2. Las hormonas placentaria, en la sangre. lactógenas materna y Junto con los niveles cada vez mayores de estrógenos, las 3 hormonas mencionadas desencadenas LA FASE 408 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL SECRETORA, que sigue a la FASE PROLIFERATIVA que hemos descrito. En el tercer trimestre del embarazo las células secretoras eliminan líquido seroso rico en proteínas, pero con bajo contenido de grasa llamado calostro. La leche contiene grandes cantidades de grasa, así como proteínas, lactosa y vitaminas. Las proteínas principales en ella son: 1) Caseina 2) Lactalbúmina 3) Ig A secretora La transferencia de anticuerpos de tipo Ig A al neonato por medio del calostro y después por la leche materna, constituye un mecanismo importante de conferir inmunidad entérica pasiva, hasta que el bebé produce suficiente inmunoglobulina A y otras clases de anticuerpos propios. REGRESION DEL TEJIDO MAMARIO Una vez que cesa la lactancia, gran parte de los alveolos secretores de la mama muestran resorción y con ello, contracción de los lobulillos. Los tabiques de tejido conectivo interlobulillar se vuelven cada vez más gruesos. GLANDULA MAMARIA EN MENOPAUSIA A diferencia de la involución mamaria post-lactancia, en la cual existe principalmente una reducción en los alveolos mamarios, la involución de la mama postmenopaúsica se caracteriza por la por la regresión de las estructuras parenquimatosas lobuloalveolares. Al declinar la secreción ovárica de estrógenos y progesterona, predominan las secreciones de andrógenos. Existe una marcada reducción del tejido glandular con un aumento del depósito de grasa y una relativa predominancia de tejido conjuntivo. Al llegar al estado final de la involución mamaria en la menopausia, solo quedan pequeñas islas de un sistema ductal epitelial en medio de un tejido fibroso hialino denso. 409 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 22 HISTOLOGIA DEL SISTEMA ENDOCRINO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de enumerar los diferentes órganos del sistema endocrino, describiendo la estructura cito e histológica de cada uno de ellos, así como sus implicaciones histofisiológicas, tanto a nivel particular como general. Objetivos Específicos: Hipófisis. - Dibujar esquemáticamente los componentes en que se divide la glándula y las subdivisiones de cada uno de ellos. - Señalar el origen embriológico de cada uno de esos componentes. - Describir la organización histológica de la adenohipófisis. - Describir los tipos celulares de la adenohipófisis en base a sus reacciones tintoriales, rasgos ultraestructurales diferenciales y hormonas que secretan. - Enumerar las funciones de cada una de las hormonas producidas en la adenohipófisis. - Describir la regulación de la secreción hormonal de la adenohipófisis, haciendo especial énfasis en el papel que juega el hipotálamo y el sistema vascular portahipofisario. - Describir los diferentes tipos de células de la neurohipófisis, así como el resto de sus constituyentes. - Enumerar las funciones de las hormonas almacenadas en la neurohipófisis. - Señalar la importancia de la hipófisis como mecanismo integrador de los sistemas nervioso y endocrino del cuerpo. Tiroides. - Reconocer la ubicación y relaciones anatómicas de la glándula, e Indicar su origen embriológico. - Describir la organización histológica de la glándula, reconociendo sus componentes celulares. - Describir la unidad funcional y estructural del tiroides. - Señalar las diferencias entre una célula folicular activa y pasiva. - Nombrar las hormonas de cada componente celular y sus funciones. - Esquematizar la síntesis y secreción de las hormonas tiroideas y sus mecanismos reguladores. 410 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Paratiroides. - Indicar el número de glándulas y su localización anatómica. - Conocer su origen embriológico. - Describir la organización histológica general de la glándula y los cambios de la misma en relación con la edad. - Señalar el significado funcional de cada uno de sus componentes celulares. - Indicar el mecanismo de acción y efecto de la hormona paratiroidea. Páncreas. - Reconocer brevemente la estructura exocrina del páncreas. - Identificar la unidad del páncreas endocrino, ubicando sus proporciones en número a lo largo de dicho órgano. - Ubicar los diferentes tipos celulares, describiendo su porcentaje y ubicación en los Islotes de Langerhans. - Reconocer las hormonas secretadas por cada tipo celular y su papel funcional en el organismo. - Señalar el origen embriológico del páncreas endocrino. Glándulas Suprarrenales. - Indicar su ubicación anatómica. - Señalar el desarrollo filogenético del órgano. - Señalar el origen embrionario de sus dos componentes: Corteza y Médula. - Describir la organización histológica de cada uno de ellos. - Conocer las diferencias ultraestructurales entre las células de la corteza y la médula. - Señalar esquemáticamente las hormonas producidas por dichas regiones y sus funciones más importantes. - Describir la irrigación sanguínea de las glándulas adrenales. Epífisis. - Indicar su ubicación anatómica. - Describir la organización histológica de la glándula. - Investigar la filogenia de la epífisis. - Definir la hormona que secreta y su importancia en la especie humana. Sistema Celular APUD. - Defina y explique brevemente sus células constituyentes y la localización anatómica y función que se le atribuye a cada una de ellas. Ovarios y Testículos como Glándulas endocrinas. - Identificar la producción hormonal de los ovarios. - Identificar la producción hormonal de los testículos. 411 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1.1¿Qué es un sistema? "Combinación de varias partes reunidas para conseguir cierto resultado o formar un conjunto".( Definición dada por el resultado de varias definiciones agrupadas en congruencia y sistematización). 1.2¿Qué es el sistema endocrino? El cuerpo realiza funciones muy específicas que deben ser controladas como reguladas," el sistema endocrino es el sistema que logra que estos cambios se puedan dar a simple vista cuando son muy externos, aunque normalmente suelen ser internos"(DEBUSE N. Lo esencial en Sistema endocrino y aparato reproductor. Cursos "Crash" de Mosby. Harcourt-Brace. 1998. ). Es de noche y la habitación esta a obscuras, mientras buscas el interruptor de la luz a tientas, algo caliente roza tu pierna. Lanzas un fuerte grito o tal vez te quedas sin aliento. Recién lanzas un suspiro de alivio, cuando te das cuenta que fue el gato. A medida que disminuyen los latidos de tu corazón y tu cuerpo se relaja te empieza a invadir la calma. Tal vez y en forma un tanto más común, cuando vas por la calle y al pasar a un lado de un portón, un perro grande corre desde adentro de la casa hasta llegar a el portón y ladrarte, entonces gritas o solo saltas de miedo. Estos son hechos de que existen reacciones en el cuerpo que logran hacer cambiar de estado a los órganos; todo esto es hecho por el sistema endocrino. 1.3 La Endocrinología como ciencia "La Endocrinología es la especialidad médica que estudia las glándulas que producen las hormonas"( Bernstein, R. & S. Bernstein. 1998. Biología. McGraw - Hill. Colombia. 729 p.); es decir, las glándulas de secreción interna o glándulas endocrinas. Estudia los efectos normales de sus secreciones, y los trastornos derivados del mal funcionamiento de las mismas. Las glándulas endocrinas más importantes son: La hipófisis La glándula tiroides Las paratiroides El páncreas Las suprarrenales Los ovarios Los testículos "El Sistema Endocrino es el conjunto de órganos y tejidos del organismo que liberan un tipo de sustancias llamado hormonas"( DEBUSE N. Lo esencial en Sistema endocrino y aparato reproductor. Cursos "Crash" de Mosby. Harcourt-Brace. 1998). Los órganos endocrinos también se denominan glándulas sin conducto o glándulas endocrinas, debido a que sus secreciones se liberan directamente en el torrente sanguíneo, mientras que las glándulas exocrinas liberan sus secreciones sobre la superficie interna o externa de los tejidos cutáneos, la 412 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL mucosa del estómago o el revestimiento de los conductos pancreáticos. Las hormonas secretadas por las glándulas endocrinas regulan el crecimiento, desarrollo y las funciones de muchos tejidos, y coordinan los procesos metabólicos del organismo. Los tejidos que producen hormonas se pueden clasificar en tres grupos: glándulas endocrinas, cuya función es la producción exclusiva de hormonas; glándulas endoexocrinas, que producen también otro tipo de secreciones además de hormonas; y ciertos tejidos no glandulares, como el tejido nervioso del sistema nervioso autónomo, que produce sustancias parecidas a las hormonas. "La endocrinología es la rama de la ciencias biológicas encargadas del estudio del sistema hormonal o endocrino"( Bernstein, R. & S. Bernstein. 1998. Biología. McGraw - Hill. Colombia. 729 p.). El sistema endocrino, junto con el nervioso (y el inmune en parte), participan de manera coordinada en todas las funciones generales de regulación del cuerpo humano, como son mantener la temperatura, la presión sanguínea, la cantidad de glucosa en sangre, etc... La comunicación entre las distintas células y glándulas del sistema endocrino se lleva a cabo mediante un tipo especial de biomoléculas, unos mensajeros químicos que se denominan hormonas. "Las hormonas son sustancias de naturaleza orgánica (biomoléculas) con unas características muy peculiares"( D. W. Fawcett. Tratado de Histología. 12da. edición. Ed. Interamericana. 1995. ). Una vez liberadas al medio interno, se dispersan en él, y a concentraciones muy bajas, actúan provocando una respuesta fisiológica a cierta distancia del lugar donde se han segregado. Las hormonas afecta a determinados órganos o células diana, debido a la presencia en éstos de receptores específicos para la hormona. Estos receptores pueden encontrarse en la superficie de estas células, o bien en el interior de ellas. 1.4 Trastornos de la función endocrina Las alteraciones en la función endocrina se pueden clasificar como de hiperfunción (exceso de actividad) o hipofunción (actividad insuficiente), en el lactante, y mixedema, caracterizado por rasgos tosco y disminución de las reacciones físicas y mentales, en el adulto. La hiperfunción tiroidea (enfermedad de graves, bocio tóxico) se caracteriza por abultamiento de los ojos, temblor y sudoración, aumento de la frecuencia del pulso, palpitaciones cardiacas e irritabilidad nerviosa. La diabetes insípida se debe al déficit de hormona antidiurética, y la diabetes mellitus, a un defecto de la hormona pancreática insulina, o pede ser consecuencia de una respuesta inadecuada del organismo. 413 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2.1 Concepto de Glándula "Órgano de origen Epitelial cuya función es la de segregar ciertas sustancias."(Este concepto es sacado de la deducción de que la glándula es representada como un órgano por provenir de un sistema y esta compuesto de tejidos de células epiteliales). 2.2 La glándula como cuerpo pineal "Se le llama cuerpo pineal a la glándula por poseer y tener un aspecto o unas dimensiones de cono de pino"(GARCIAPELAYO Ramón y aportadores, Diccionario enciclopédico ilustrado de la salud,3ra Edición TOMO 1). "La glándula es un órgano de origen epitelial cuya función es la de segregar ciertas sustancias fueras del organismo" (La glándula es un órgano de tejidos como lo es el corazón u otro con la excepción de que este despide sustancias en una forma un tanto parecida al sudar de una persona, pero dado que este órgano desecha sustancias y las deja correr por las venas y arterias, utilizándolas como cañerías de desagüe para ir a su depósito). 2.3 Tipos de glándulas Las glándulas que existen en el cuerpo poseen distintas formas como estructuras, por lo que se dividen en distintos grupos según su función, las siguientes son los grupos más representativos de glándulas segregadoras de sustancias. 2.3.1 Las glándulas endocrinas "El sistema endocrino esta formado por glándulas que producen mensajeros químicos llamados hormonas"( Bernstein, R. & S. Bernstein. 1998. Biología. McGraw - Hill. Colombia. 729 p.). Las hormonas que producen las glándulas endocrinas, ayudan a controlar como a regular partes, sistemas, aparatos y hasta órganos individuales del cuerpo . "El sistema endocrino es el conjunto de órganos y tejidos del organismo que liberan hormonas"( D. W. Fawcett. Tratado de Histología. 12da. edición. Ed. Interamericana. 1995. ). Los órganos endocrinos también se denominan glándulas sin conducto o glándulas endocrinas, debido a que sus secreciones se liberan directamente en el torrente sanguíneo. Las hormonas secretadas por las glándulas endocrinas regulan el crecimiento, el desarrollo y las funciones de muchos tejidos, y coordinan los procesos metabólicos del organismo. Las encargadas de producir las hormonas son las glándulas endocrinas. Dentro de ellas, el primer lugar lo ocupa sin duda la hipófisis o glándula pituitaria, que es un pequeño órgano de secreción interna localizado en la base del cerebro, junto al hipotálamo. Tiene forma ovoide (de huevo) y mide poco más de diez milímetros. A pesar de ser tan pequeñísima, su función es fundamental para el cuerpo humano, por cuanto tiene el control de la secreción de casi todas las glándulas endocrinas. 414 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El sistema endocrino no tiene una localización anatómica única, sino que está disperso en todo el organismo en glándulas endocrinas y en células asociadas al tubo digestivo. Al conjunto de células que poseen una actividad secretora se le denomina glándulas. Además de las glándulas endocrinas existen otro tipo de glándulas, que corresponden a otros sistemas y que mencionaremos brevemente. También las glándulas pueden ser de distintos tipos. Cuando la secreción se libera al exterior (como los jugos digestivos), estamos hablando de glándulas exocrinas (como las glándulas lacrimales, las glándulas sudoríparas, o el páncreas y la vesícula biliar que vierten su contenido al duodeno). Por el contrario, cuando los productos de secreción se liberan al medio interno (tal es el caso de las hormonas) decimos que hay una secreción por glándulas endocrinas. Los ciclos endocrinos El sistema endocrino ejerce un efecto regulador sobre los ciclos de la reproducción, incluyendo el desarrollo de las gónadas, el periodo de madurez funcional y su posterior envejecimiento, así como el ciclo menstrual y el periodo de gestación. El patrón cíclico del estro (estro es la abreviatura de estrógeno, refiriéndose a una hormona que primordialmente produce la mujer) , que es el periodo durante el cual es posible el apareamiento fértil en los animales, esta regulado también por hormonas. 2.3.2 Las glándulas exocrinas Las glándulas del sistema exocrino no poseen solo mensajeros químicos como las hormonas, que llevan el mensaje a lugares de todo el cuerpo, ya que estos los envían por ductos o tubos, ya que no son como las hormonas del sistema endocrino que llevan sus hormonas por todo el torrente sanguíneo hasta el lugar indicado, mientras que las glándulas exocrinas al secretar estas hormonas van directo al lugar indicado receptor de susodicha hormona, ya sean los lagrimales, como axilas o tejidos cutáneos. Unicelulares: compuesta por una sola célula secretora. P. ejemplo. Células calicifores. Multicelulares: Se clasifican según la forma de sus partes secretoras en: alveolares, acinosas, tubuloalveolares, etc. Estas también se pueden clasificar según el grado de ramificación de los conductos excretores en: simples o compuestas. Según la forma de los adenómeros, las G. Simples y compuestas se dividen en: Glándula tubular: La parte secretora tiene forma de tubo. Alveolar: Si la parte secretora es en forma de bolsa o alvéolo. Acinosa: Cuando la parte externa tiene forma de bolsa, mientras que la luz es tubular. Tubuloalveolares 415 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tubuloacinosas. Las glándulas compuestas se clasifican según el producto de secreción en: Mucosas Serosas Mixtas. Contienen células serosas y mucosas. Regulación de la secreción exocrina Algunas son estimuladas únicamente por el sistema nervioso autónomo, mientras que otras sólo son estimuladas por medio de hormonas. Otras son estimuladas tanto por el S.N.A como por medio de hormonas. 2.3.3 Glándulas holocrinas "Las glándulas holocrinas son aquellas donde los productos de secreción se acumulan en los cuerpos células, luego las células mueren y son excretadas como la secreción de la glándula"( DEBUSE N. Lo esencial en Sistema endocrino y aparato reproductor. Cursos "Crash" de Mosby. HarcourtBrace. 1998.). Constantemente se forman nuevas células para reponer a las perdidas. Las glándulas sebáceas pertenecen a este grupo. 2.3.4 Glándulas epocrinas "Las glándulas epocrinas son intermedias entre las epocrinas y las exocrinas"( Bernstein, R. & S. Bernstein. 1998. Biología. McGraw - Hill. Colombia. 729 p.). Sus secreciones se reúnen en los extremos de las células glandulares. Luego estos extremos de las células se desprenden para formar la secreción. El núcleo y el citoplasma restante, luego en un corto periodo de recuperación. El núcleo y repite el proceso. Las glándulas mamarias pertenecen a este grupo. 2.3.5 Glándulas unicelulares Las glándulas unicelulares (una célula) están representadas por células mucosas o coliformes que se encuentran en el epitelio de recubrimiento de los sistemas digestivos, respiratorio y urogenital. En animales inferiores, tales como los peces y los anfibios, son comunes en la piel. Producen un material proteico, la mucita, la cual con el agua forma moco para lubricar las superficies libres de las membranas. La forma de las células mucosas es como una copa y de ahí el nombre de células caliciciformes. El extremo interno o basal es delgado y contiene el núcleo. Una célula caliciforme puede verter su contenido poco a poco y retener su forma, o vaciarse rápidamente y colapsarse. Otra vez se llena y se repite el ciclo. Periódicamente estas células mueren y son remplazadas. 2.3.6 Glándulas multicelulares Las glándulas multicelulares (se les llama así a cualquier cosa que posea más de dos células) presentan formas variadas. Las más simples tienen forma de platos aplanados de células secretoras o son grupos de células secretoras que constituyen un pequeño hueco dentro del epitelio y secretan a través de una abertura común. 416 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3.1 Definición conceptual de hormona "Una hormona es una sustancia química secretada en los lípidos corporales, por una célula o un grupo de células que ejerce un efecto fisiológico sobre otras células del organismo"( MARTÍN VILLAMOR Y SOTO ESTEBAN. Serie de manuales de Enfermería: Anatomo-Fisiología, tomo I y II. Masso-Salvat. 1994. ). Para facilitar la comprensión, las hormonas son sustancias fabricadas por las glándulas endocrinas, que al verterse en el torrente sanguíneo activan diversos mecanismos y ponen en funcionamientos diversos órganos del cuerpo. "Las hormonas son sustancias químicas producidas por el cuerpo que controlan numerosas funciones corporales"( DEBUSE N. Lo esencial en Sistema endocrino y aparato reproductor. Cursos "Crash" de Mosby. Harcourt-Brace. 1998.). Las hormonas actúan como "mensajeros" para coordinar las funciones de varias partes del cuerpo. La mayoría de las hormonas son proteínas que consisten de cadenas de aminoácidos. Algunas hormonas son esteroides, sustancias grasas producidas a base de colesterol. Las hormonas van a todos lugares del cuerpo por medio del torrente sanguíneo hasta llegar a su lugar indicado, logrando cambios como aceleración del metabolismo, aceleración del ritmo cardíaco, producción de leche, desarrollo de órganos sexuales y otros. El sistema hormonal se relaciona principalmente con diversas acciones metabólicas del cuerpo humano y controla la intensidad de funciones químicas en las células. Algunos efectos hormonales se producen en segundos, otros requieren varios días para iniciarse y durante semanas, meses, incluso años. 3.2 Funciones que controlan las hormonas Entre las funciones que controlan las hormonas se incluyen: Las actividades de órganos completos. El crecimiento y desarrollo. Reproducción Las características sexuales. El uso y almacenamiento de energía Los niveles en la sangre de líquidos, sal y azúcar. 3.3 Metabolismo Hormonal El hígado y los riñones desempeñan un papel fundamental en la depuración y excreción de estas hormonas, pero poco se sabe acerca del proceso detallado de su metabolismo. La 417 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL vida media de la prolactina es de 12 minutos; la de la LH y FSH es cercana a la hora, mientras que la HCG tiene una vida media de varias horas. Si el contenido de ácido siálico es mayor, más prolongada es la supervivencia de la hormona en la circulación. 3.4 Fábrica de hormonas Las encargadas de producir las hormonas son las glándulas endocrinas. Dentro de ellas, el primer lugar lo ocupa sin duda la hipófisis o glándula pituitaria, que es un pequeño órgano de secreción interna localizado en la base del cerebro, junto al hipotálamo. Tiene forma ovoide (de huevo) y mide poco más de diez milímetros. A pesar de ser tan pequeñísima, su función es fundamental para el cuerpo humano, por cuanto tiene el control de la secreción de casi todas las glándulas endocrinas. La hipófisis está formada por dos glándulas separadas, conocidas como adenohipófisis y neurohipófisis. La primera corresponde al lóbulo anterior y la segunda al lóbulo posterior. Se comunica anatómica y funcionalmente a través de la sangre con el hipotálamo, lo que articula una gran coordinación entre el sistema nervioso y el endocrino. La relación hipotálamo-hipófisis es bastante particular, puesto que, a diferencia del resto del sistema nervioso, en que las neuronas se relacionan directamente con su efector (órgano terminal que distribuye los impulsos nerviosos que recibe, activando la secreción de una glándula o contracción de un músculo), en la hipófisis las neuronas hipotalámicas no hacen contacto directo con sus efectoras. Estas últimas pasan a la sangre y alcanzan la adenohipófisis a través de una red capilar que se extiende entre el hipotálamo y la hipófisis anterior. En consecuencia, los núcleos hipotalámicos son fundamentales para el normal funcionamiento de la hipófisis. 3.5 Regulación de las hormonas La regulación de hormonas en general incluye tres partes importantes: heterogeneidad de la hormona regulación receptores hacia arriba y hacia abajo de los regulación de la adenil-ciclasa. Los factores de crecimiento son producidos por expresión local de genes. Operan por unión a receptores en la membrana celular. Los receptores generalmente contienen un componente intracelular con tirosina-quinasa. Otros factores actúan a través de segundos mensajeros, tales como el AMPc y el fosfoinositol. Los factores de crecimiento requieren condiciones especiales para actuar; para inducir la mitogénesis se requiere la exposición secuencial a varios de ellos, con limitantes importantes en cantidad y tiempo de exposición. Pueden 418 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL actuar en forma sinérgica con hormonas; por ejemplo el IGFI en presencia de FSH induce receptores para LH. 3.5.1 Regulación de arriba hacia abajo "La modulación positiva o negativa de los receptores por hormonas homólogas es conocida como regulación hacia arriba y hacia abajo" (Bernstein, R. & S. Bernstein. 1998. Biología. McGraw - Hill. Colombia. 729 p.). Poco se conoce sobre la regulación hacia arriba, pero se sabe que hormonas como la prolactina y la GnRH pueden aumentar la concentración de sus propios receptores en la membrana. La principal forma biológica como las hormonas peptídicas controlan el número de receptores y por ende, la actividad biológica, es a través del proceso de internalización. Esto explica el por qué de la secreción pulsátil de las gonadotropinas para evitar la regulación hacia abajo. "Cuando hay concentraciones elevadas de hormona en la circulación, el complejo hormona-receptor se mueve hacia una región especial en la membrana, el hueco revestido (coated pit)". A medida que esta región se va llenando sufre el proceso de endocitosis mediada por receptores. Esta región de la membrana celular es una vesícula lipídica que está sostenida por una canasta de proteínas específicas llamadas clatrinas. Cuando está completamente ocupada la vesícula es invaginada, se separa e ingresa a la célula como una vesícula cubierta, llamada también receptosoma. Es transportada a los lisosomas donde sufre el proceso de degradación. El receptor liberado puede ser reciclado y reinsertado en la membrana celular; a su vez, tanto el receptor como la hormona pueden ser degradados disminuyendo la actividad biológica. Este proceso de internalización no solo es utilizado para el control de la actividad biológica sino para transporte intracelular de sustancias como hierro y vitaminas. Los receptores de membrana han sido divididos en dos clases. Los de clase I son utilizados para modificar el comportamiento celular por regulación hacia abajo; son ocupados por FSH, LH, HCG, GnRH, TSH, TRH e insulina. Los receptores de clase II son utilizados para ingreso de sustancias indispensables para la célula y para remover noxas; por ejemplo son usados por la LDL para el transporte de colesterol a las células esteroidogénicas. 3.5.2 Heterogeneidad Las glicoproteínas tales como FSH y LH no son proteínas únicas sino una familia de formas heterogéneas (isoformas) con diversa actividad biológica e inmunológica. Las isoformas tienen variación en la vida media y peso molecular. Esta familia de glicopéptidos incluye la FSH, LH, TSH y 419 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL HCG. Todas son dímeros compuestos de dos subunidades polipeptídicas glicosiladas, las subunidades a y b. Todas comparten la subunidad a que es idéntica, conformada por 92 aminoácidos. Las cadenas b difieren tanto en los aminoácidos como en el contenido de carbohidratos, lo cual les confiere especificidad. El factor limitante en la producción hormonal está dado por la disponibilidad de cadenas b, ya que las a se encuentran en cantidad suficiente a nivel tisular y sanguíneo. Las glicoproteínas pueden variar en su contenido de carbohidratos. La remoción de residuos de la FSH lleva a la producción de compuestos capaces de unirse al receptor pero no de desencadenar acciones biológicas. La prolactina consta de 197 a 199 aminoácidos; tiene también variaciones estructurales que incluyen glicosilación, fosforilación y cambios en unión y carga eléctrica. Se encuentran varios tamaños que han llevado a utilizar términos como pequeña, grande y gran-gran prolactina. Todas estas modificaciones e isoformas llevan a que el inmunoanálisis no siempre pueda reflejar la situación biológica. 3.6 Receptores de hormonas "Los receptores de hormonas son selectivos tejidos formados por células que reaccionan a ciertas sustancias como las hormonas y se aceleran o cambian en alguna forma según la instrucción y el trabajo que desempeñan".( Esta definición es dada por conclusión de que las hormonas son sustancias que sirven como catalizadores y solo algunas células son sensibles a estos). La acción selectiva de las hormonas en tejidos específicos depende de la distribución entre los tejidos de los receptores específicos y varias proteínas efectoras que median las respuestas celulares inducidas por hormonas. Los receptores tienen dos componentes clave: a) Dominio específico de unión a ligando donde se une estereoespecíficamente la hormona correcta para ese receptor. b) Dominio efector que reconoce la presencia de la hormona unida al domino del ligando y que inicia la generación de la respuesta biológica. La unión de la hormona al ligando produce cambios finos pero críticos en el ambiente del sitio efector, de manera que se inicia la transducción, puede haber interacción con otros componentes celulares para completar la señal del proceso de transducción. Los receptores están compuestos principalmente por proteínas, pero tienen modificaciones secundarias de carbohidratos y pueden estar selectivamente inmersos en la membrana lipídica, también pueden estar fosforilados, o 420 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL formar oligómeros por puentes de disulfuro o interacciones covalentes. Para ejercer su acción, todas las hormonas deben unirse a su receptor específico, estas uniones inician mecanismos intracelulares que conllevan las respuestas celulares. Las hormonas esteroideas y tiroideas son liposolubles y entran a las células libremente y se unen a las proteínas del citosol. Los complejos resultantes translocan al núcleo donde se unen a elementos regulatorios en el DNA estimulando o inhibiendo la transcripción de genes específicos. Todas las demás hormonas se unen a los receptores celulares localizados en la membrana de las células diana. Esta unión disipara uno o más de las vías de transducción que llevan a las respuestas celulares. 3.7 Clases y clasificación de Hormonas Inicialmente las hormonas se clasificaban en tres grupos de acuerdo a su estructura química: hormonas peptídicas y proteicas, las hormonas asteroideas y las hormonas relacionadas con aminoácidos.En vertebrados se clasifican en: Aminas Prostaglandinas Esteroides Péptidos y proteinas. Esteroideas- Solubles en lípidos, se difunden fácilmente hacia dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia algún gen el núcleo al que estimula su trascripción. No esteroideas- Derivadas de aminoácidos. Se adhieren a un receptor en la membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los segundos mensajeros. Aminas- aminoácidos modificados. Ej : adrenalina, NE Péptidos- cadenas cortas de aminoácidos. Ej: OT, ADH Proteicas- proteínas complejas. Ej: GH, PTH Glucoproteínas- Ej: FSH, LH CLASIFICACIÓN Está hecha a partir de las relaciones anatómicas entre la célula A y la célula B. 1.- Sistémica La hormona se sintetiza y almacena en células específicas asociadas con una glándula endocrina, esta libera a la hormona al torrente sanguíneo hasta que recibe la señal fisiológica adecuada. La hormona viaja hacia un blanco 421 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL celular lejano que usualmente tiene una alta afinidad por la hormona. La hormona se acumula en este blanco y se inicia una respuesta biológica que suele resultar en un cambio de concentración de un componente sanguíneo que sirve como señal de retroalimentación para la glándula endocrina que disminuye la biosíntesis y secreción de la hormona. Ejemplo: liberación del hormonas del hipotálamo en un sistema porta cerrado lo que asegura que las hormonas lleguen a la pituitaria anterior, que contiene células receptoras de dichas hormonas. 2.- Paracrina La distancia entre las células A y B es pequeña de manera que A sintetiza y secreta la hormona que difunde hasta B. Ejemplo: producción de testosterona por las células intersticiales de Leydig, después difunde en los túbulos seminíferos adyacentes. 3.- Autocrina Es una variación del sistema paracrino en el que la célula que sintetiza y secreta la hormona también es la célula blanco. Ejemplo: prostaglandinas. 4.- Neurotransmisores Cuando la señal eléctrica de la neurona es sustituido por un mediador químico, (el neurotransmisor) que es secretado por el axón. El neurotransmisor difunde localmente en la sinapsis hasta el receptor de la célula adyacente. Neurotransmisores como acetilcolina y norepinefrina se clasifican como neurohormonas parácrinas. 3.8 Las hormonas de la juventud Cuatro son las hormonas que intervienen en el Plan de Antienvejecimiento: Pregnendona: Segregada en gran medida por las glándulas suprerrenales, juega un papel importante en las funciones cerebrales, específicamente en la memoria, pensamiento y alerta. Diversos estudios demuestran que es efectiva para combatir la fatiga. La producción de pregnendona declina con la edad. El organismo produce un 60% menos de esta hormona a los 75 años que a los 35 años; esto disminuye la claridad del pensamiento, la memoria, la habilidad creativa y de cálculos. No ha habido efectos adversos en humanos cuando se suministra en dosis fisiológicas. Dehidro-epi-androsterona ( DHEA ): es producida por la corteza de las gándulas suprarrenales. Estas glándulas producen unos 30 mg de DHEA al día en los hombres y la mitad en las mujeres, aunque las cantidades varían notablemente con la edad. Desde el nacimiento, la DHEA sigue varios ciclos hasta alcanzar su punto máximo alrededor de los 20 años. A partir de ese momento comienza la declinación a un ritmo del 2% anual. A los 80 años solo se tiene entre el 10% al 15% de DHEA que se tenía a los 20 años. Entre otros efectos esta hormona ayuda a reforzar el 422 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL sistema inmunológico, es un potente antioxidante, mejora la distribución de la grasa corporal, incrementa el deseo y la actividad sexual. Melatonina: Segregada por la glándula pineal, ubicada en el cerebro, interviene en importantes funciones como la de regular los ciclos circadianos del hombre y los animales , el sueño, la vigilia y la adaptación a las estaciones. Estimula la actividad inmunológica y previene las enfermedades cardíacas y degenerativas. Alivia y protege de los efectos negativos del stress. Somatototrofina: También llamada Hormona de crecimiento es segregada por la adeno hipófisis. Produce crecimiento de todos los tejidos del organismo capaces del mismo. Causa aumento del volumen de las células y favorece su reproducción. Además : Aumenta de la producción de proteínas Disminuye de la utilización de Hidratos de Carbono. Moviliza y utiliza las grasas para obtener energía En si lo que sucede es que aumenta las proteínas del cuerpo, ahorra hidratos de carbono y gasta los depósitos de grasa. Es llamada por algunos la " Hormona de la juventud " porque : Interviene en el rejuvenecimiento de la piel Estimula el corazón, disminuyendo el riesgo de accidentes cardíacos. Disminuye el riesgo de Stroke ( Accidentes cerebro vasculares ) Previene la osteoporosis Esta hormona, abundante en la juventud, se reduce sustancialmente después de la cuarta década de la vida. De ella depende mucho la vitalidad, y además, es necesaria para propiciar la síntesis de proteínas de todo el organismo. 3.9 Las hormonas en la obesidad Las hormonas asteroideos son "estructuras lipidias derivadas del ciclopentanoperhidrofenantreno"( es el nombre que se le da a una estructura de un lípido o grasa en la nomenclatura orgánica). Son sintetizadas por la transformación del colesterol en hormonas esteroideas, esto se obtiene porque la estructura química es modificada en el citoplasma y núcleo por muchas reacciones enzimáticas con cofactores importantes como el citocromo P-450. El mecanismo de acción es mediado por receptores que están incluidos en la súper familia de características similares, la 423 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL cual incluye también estrógenos, andrógenos, progesterona, glucocorticoides, aldosterona, ácido retinoico, triyodotironina, C-erb, etcétera. Estos receptores son factores de transcripción, que son activados por un ligando específico. Cuando esto ocurre, el complejo hormonareceptor activo la síntesis de proteínas en una forma muy compleja, con muchas regulaciones. El tejido adiposo no tiene los enzimas necesarias para la síntesis de hormonas asteroideos, aunque puede transformar androstenodiona en testosterona, estrona en estradiol o cortisol en cortisona. Este intercambio en conjunto con la diferente expresión de los receptores y enzimas en tejido adiposo visceral y periférico, pueden ayudarnos a entender la diferente distribución del tejido adiposo en hombres y mujeres (androide y ginecoide) en personas normales y obesos. La regulación del depósito de triglicéridos en el tejido odiposo depende de tres mecanismos: la lipoprotein-lipasa (LPL), el sistema beta adrenérgico y el sistema alfa-2-adrenérgico. Los glucocorticoides incrementan la actividad glúteo-femoral de la LPL. La progesterona tiene una acción competitiva sobre los receptores de glucocorticoides en el tejido adiposo visceral, dificultando el depósito de grasa en este lugar y esto pudiera explicar porqué los hombres tienen mayor grasa central que la mujer fértil. Lo opuesto ocurre cuando alcanzan la menopausia. En humanos los receptores de esteroideos sexuales son en poco número en el tejido adiposo glúteo-femoral, por la que uno explicación probable para la acción de los esteroides sexuales es que ellos pudieron interactuar con los receptores de glucocorticoides y quizá también a través de mecanismos no geonómicos. Hipófisis Anatomía y Embriología La Hipófisis tal vez sea la glándula endocrina más importante: regula la mayor parte de los procesos biológicos del organismo, es el centro alrededor del cual gira buena parte del metabolismo a pesar de que no es mas que un pequeño órgano que pesa poco más de medio gramo. 1 Localización La Hipófisis esta situada sobre la base del cráneo. En el esfenoides, existe una pequeña cavidad denominada "silla turca" en la que se encuentra la hipófisis. La silla esta constituida por un fondo y dos vertientes: una anterior y una posterior. Por su parte lateral y superior no hay paredes óseas; la duramadre se encarga de cerrar el habitáculo de la hipófisis: la envuelve completamente por el interior a la silla turca y forma una especie de saquito, abierto por arriba, en el que esta contenida la hipófisis. 424 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La hipófisis está directamente comunicada con el hipotálamo por medio de un pedúnculo denominado "hipofisario". A los lados de la hipófisis se encuentran los dos senos cavernosos (pequeñas lagunas de sangre venosa aisladas de la duramadre). La hipófisis tiene medio cm de altura, 1cm de longitud y 1.5cm de anchura. 1.1 Partes en que esta dividida Esta constituida por dos partes completamente distintas una de otra: el lóbulo anterior y el lóbulo posterior; aunque también esta un lóbulo intermedio que no se debe menospreciar ya que también es importante. Entre ambos existe otro lóbulo pequeño, el intermedio. El lóbulo posterior es más chico que el anterior y se continúa hacia arriba para formar el infundíbulo, la parte del pedúnculo hipofisario que esta en comunicación directa con el hipotálamo. Este esta constituido por células nerviosas. El infundíbulo a su vez esta constituido por las prolongaciones de las células nerviosas que constituyen algunos de los núcleos hipotalámicos. El infundíbulo desciende del hipotálamo a la hipófisis. P ars dista lis Ade noh ip ófisis P ars tu bera lis P ars in te rm ed ia Neu rohipó fisis P ars nerv osa (P roce so in fund ib ular) Tallo infu ndibu la r Infu ndibu lo Em inen cia m ed ia de l tube r c in erum Esquema de producción hormonal de la Hipófisis 1.1.1 Lóbulo posterior de la Hipófisis El lóbulo posterior esta formado por tejido nervioso que se denomina neurohipófisis. Durante la vida intrauterina, del suelo del tercer ventrículo desciende una porción que formara el lóbulo posterior de la hipófisis. El lóbulo anterior es de origen epitelial, es independiente del sistema nervioso y tiene una estructura típicamente glandular y se denomina adenohipófisis (hipófisis glandular). 1.1.1.1 Hormonas de la Hipófisis posterior Las hormonas de la neurohipófisis: la oxitocina y la antidiurética o adeuretina, ambas tienen una estructura química bastante sencilla y similar, y están constituidas cada una por ocho aminoácidos. 425 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1.1.1.1.1 Oxitocina "La función principal de la Oxitocina es la de estimular las contracciones del útero durante el parto"( ). La oxitocina, además, estimula la expulsión de leche de las mamas. La mama esta constituida por alvéolos de células que segregan la leche por pequeños conductos llamados galactoforos, la oxitocina actúa sobre las células de actividad contráctil contenidos en las paredes de estos conductos, estimulándolos a contraerse. A pesar de que esta hormona también es segregada en el hombre se ignora si existen acciones biológicas y cuales son. 1.1.1.1.2 Adiuretina Es de importancia secundaria, actúa sobre la regulación del tono arterial, es decir, sobre el mantenimiento de la presión a niveles suficientemente elevados. Pero su acción mas importante es sin duda, la disminución de la eliminación de agua con la orina. La ADH determinaría un "enrarecimiento" de la materia conjuntiva que esta entre célula y célula, dando al agua la posibilidad de filtrarse a través de ella y de escapar así de su eliminación en la orina. La ADH induciría el efecto del enrarecimiento de la sustancia intercelular, que cementa las células de los túbulos dístales y colectores mediante la activación de la hialuronidasa. 1.1.2 El lóbulo anterior de la Hipófisis El lóbulo anterior se continua también hacia arriba en su parte denominada "infundibular" -que envuelve por su parte anterior y por los lados al infundíbulo, constituyendo el pedúnculo hipofisario. El lóbulo anterior esta conectado con el resto solo a través de la circulación sanguínea. El sistema portal, con las redes de capilares , tiene una importancia capital en la fisiología de la hipófisis, ya que es el puente de unión entre el hipotálamo y la hipófisis, y a través de este los "releasing factors" producidos por los núcleos hipotalámicos, llegan a la hipófisis estimulándola para que segregue hormonas. La sangre venosa que procede de la hipófisis se vierte, a través del seno coronario, en los senos cavernosos vecinos. La hipófisis anterior esta constituida por células de sostén, que no segregan. Las células formadoras de las hormonas son hipotalámicas. Se sabe que las hormonas de la Hipófisis posterior, la oxitocina y la adiuretina, están producidas por las células de los núcleos hipotalamicos supraóptico y paraventricular. 426 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La hipófisis anterior esta constituida por cordones de células que se cruzan entre si, en contacto directo con los capilares sanguíneos, en los que son vertidas las hormonas secretadas. En base a fenómenos observados en la patología humana y a experimentos con animales, se ha tratado de establecer que hormonas son producidas por los diferentes tipos de células. 1.1.2.1 Hormonas de la Hipófisis Anterior. Las hormonas secretadas por la adenohipófisis son seis: La hormona ACTH, TSH, FSH, LH, LTH, STH. Las células delta producirían la hormona luteoestimulante (LH) que induce la formación del cuerpo luteo en la mujer y estimula la producción de testosterona en el hombre (la principal hormona masculina). Al parecer las células alfa y épsilon producen la hormona somatotropa (STH), que mantiene en actividad el cuerpo lúteo y estimula la producción de leche en la mujer; hormona adrenocorticotropa (ACTH), que estimula el funcionamiento de la glándula suprarrenal. Las células beta producirían la hormona tireotropa (TSH) que regula el funcionamiento de la tiroides; la hormona foliculoestimulante (FSH), que induce en la mujer la maduración de los folículos en los que liberara el óvulo , la célula germinal femenina, y en el hombre la producción de espermatozoides; por ultimo, la hormona exoftalmizante (EPH) que induce un aumento de la grasa retrobulbar del ojo. Las primeras cinco hormona se llaman glandulotropas por su especial tipo de acción. No actúan directamente sobre el organismo sino que estimulan a las glándulas endocrinas para que produzcan y pongan en circulación sus hormonas. Aquí radica la enorme importancia de la Hipófisis: regula el funcionamiento de las glándulas endocrinas más importantes; un mal funcionamiento de la hipófisis conduce a un desequilibrio grave y total de todo el sistema endocrino. De forma especial, la ACTH estimula el funcionamiento de las cápsulas suprarrenales, la TH el de la tiroides, mientras que la FSH, la LH y la LTH actúan regulando el funcionamiento de las glándulas sexuales. Solo la STH actúa directamente sobre el organismo. 1.2.1.1 Hormona adrenocorticotropa (ACTH) Es una proteína secretada por las células acidófilas de la hipófisis y esta constituida por un conjunto de aminoácidos en el cual hay un grupo de 24 que es la parte activa (realiza las acciones biológicas de la hormona). De los demás algunos sirven para unir la hormona a las proteínas de la sangre, otros unen la hormona a la glándula donde tiene que actuar. 427 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La ACTH, favorece el trofismo, el crecimiento, el estado de actividad normal de las cápsulas suprarrenales y provoca la formación y la liberación de una parte de sus hormonas. Las suprarrenales forman varias hormonas de distinta acción como la cortisona (metabolismo de los azúcares, actividad sexual tanto masculinizante como feminizante, en menor medida) y la aldosterona (equilibrio de las sales y el agua). La ACTH induce la liberación por parte de las cápsulas suprarrenales de los primeros grupos de hormonas. La ACTH posee otras acciones, aunque menos importantes: favorece la escincion de las grasas y su liberación de los lugares de acumulación; favorece la coagulación sanguínea; aumenta la formación de acetilcolina facilitando así las contracciones musculares; regula además la formación por parte del riñón de un factor que actúa activando la eritropoyetina, que estimula la medula ósea para que produzca glóbulos rojos; también posee una ligera acción pigmentante sobre la piel. 1.2.1.2 Hormona tireotropa (TSH) Su acción especifica se ejerce sobre el tropismo de la tiroides, (favorece su desarrollo) y sobre la formación y liberación de la hormona tiroidea (conjunto de sustancias de características y acciones muy similares). Cuando el organismo necesita de la hormona tiroidea, esta se escinde de la proteína a la que esta ligada y se pone en circulación. La TSH actúa facilitando todos estos procesos, de forma especial, la liberación en el torrente circulatorio de la hormona tiroidea. También actúa inhibiendo, aunque no de forma absoluta, la coagulación de la sangre, acelera la erupción dentaría e influye sobre el tejido conectivo; induce una inhibición excesiva de la capa de grasa retrotubular y causa la emergencia hacia fuera del globo ocular (exoftalmia). 1.2.1.3 Hormona exoftalmizante Posee acciones sobre el tejido conjuntivo que habían sido atribuidas a la TSH. La hormona se llamo por este motivo exoftalmizante (provocadora de exoftalmos). La TSH posee el mismo tipo de acción, aunque en menor medida. 1.3 El lóbulo intermedio de la Hipófisis El lóbulo intermedio, localizado entre la Hipófisis anterior y la posterior, produce una sola hormona: la intermedia. Esta hormona de escasa importancia actúa acentuando la pigmentación de la piel. 2 Sistemas Reguladores. 428 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Se ha dicho que las hormonas glandotropas, secretadas por la hipófisis estimulan el funcionamiento de las glándulas blanco correspondiente: sabemos que la ACTH estimula las cápsulas suprarrenales y en especial la secreción de cortisona por parte de estas; es precisamente la cantidad de cortisona presente en la sangre lo que regula la cantidad de ACTH secretada por la hipófisis; esta libera ACTH en proporción inversa a la tasa de cortisona en circulación (si hay mucha cortisona en la sangre la hipófisis bloquea la secreción de ACTH, mientras que si la cantidad de cortisona presente en la sangre baja, la hipófisis libera ACTH, estimulando las cápsulas suprarrenales para que acelere su ritmo de trabajo). Este mecanismo se denomina retroalimentación e indica cualquier mecanismo que, introducido en un sistema es capaz de regular su actividad, otorgando al mismo sistema la capacidad de autorregularse. Sin embargo si se someten a un examen cuidadoso los diversos fenómenos de tipo endocrino que se llevan a cabo en el organismo, se llega a la conclusión de que este mecanismo no basta por si solo para explicarlos. En el hipotálamo una formación nerviosa situada sobre la hipófisis, con la que se halla íntimamente comunicado y que a su vez esta conectada con las demás parte del cerebro, existen grupos de células nerviosas que segregan sustancias de acción especifica sobre la hipófisis: los factores liberadores (releasing factors). Cada una de las hormonas glandulotropas esta bajo el control liberador que, al llegar a la hipófisis desde el hipotálamo estimula su liberación en la sangre. Los factores liberadores constituyen el punto de conexión entre el sistema nervioso y el endocrino. Este hecho ha quedado completamente aclarado en lo que se refiere a la ASTH cuyo factor liberador se denomina CRF, y para la tireotropa TRF. Para las hormonas gonadotropas: su factor liberador no ha sido descubierto, en cualquier caso parece que existe un factor liberador para la hormona folículo estimulante (FSHRF) y para la luteoestimulante (LRH), mientras que el hipotálamo segrega un factor inhibidor con la secreción de la hormona luteotropa o prolactina (PIF). Para terminar, parece desprenderse que la melatolina forma una hormona secretada por la epífisis (en el interior del cráneo) que tiene también una acción inhibidora sobre la secreción de las gonadotropinas y se cree que el ritmo de secreción de la melatolina esta regulado por la cantidad de luz presente en el medio en el que vive el individuo. En la oscuridad la secreción de la melatolina aumenta y la actividad de las glándulas sexuales disminuye; en presencia de luz la secreción de melatolina disminuye y las glándulas sexuales son estimuladas en mayor medida. 3 Enfermedades producidas en la Glándula Hipófisis 3.1 Gigantismo 429 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La STH regula la función de los cartílagos de crecimiento: si aumenta, estos aceleran su ritmo de trabajo y aparece el gigantismo. Se habla del gigantismo cuando la estructura de los hombres sobrepasa el metro noventa y cinco, en la mujer el metro ochenta y cinco. El gigantismo hipofisario es una flexión muy rara: sobre 3190 endocrinopatías infantiles observada por Wilkins, noto solo dos casos de gigantismo. Según la edad de desarrollo del hipersomatotropismo, puede observarse un gigantismo puro armónico cuando la enfermedad empieza en la infancia, y una gigantoacromegalia cuando se manifiesta en la adolescencia. El tratamiento, dependiente de la existencia o no de un tumor hipofisario , deberá ser quirúrgico u hormonal, con el objeto de bloquear la hipófisis hiperfuncionante en ese sector. 3.2 Acromegalia Cuando los cartílagos de crecimiento desaparecen los huesos largos no pueden seguir creciendo en longitud; por consiguiente, si la producción excesiva de STH se realiza cuando ha terminado el desarrollo óseo, el individuo no padecerá ya un gigantismo sino de Acromegalia. Aquí, los huesos largos crecen solo en anchura, pero no se alargan, por lo que la estatura del individuo permanece invariable. Se produce, no obstante, un desarrollo excesivo, sobre todo donde todavía existen cartílagos, en especial en el rostro; las arcadas orbitarias y sigomáticas sobresalen; la nariz se hace gruesa y la mandíbula prominente. Todos los órganos aumentan de volumen: la lengua se engrosa hasta el punto de que, en los casos más graves no permite cerrar la boca, las manos y los pies no se alargan pero se hacen más gruesos; las cuerdas vocales que están constituidas por cartílagos se hacen mas gruesas, provocando un cambio en la voz, que se hace profunda y masculina, incluso en las mujeres; la piel es pastosa, gruesa, rugosa y aumenta la cantidad de bello corporal. Si se estudia el metabolismo de estos sujetos, se ponen en evidencia los signos típicos del trabajo que esta realizando la STH: aumenta los azucares en la sangre (dado que como sabemos, queda obstaculizada su utilización por parte de las células), mientras que es posible observar una eliminación reducida de la sustancia proteicas, que son utilizadas desmedidamente. Las grasas, escindidas y movilizadas de los lugares de almacenamiento, están presentes en la sangre en cantidad ligeramente superior a la normal. Otras interferencias debido al desequilibrio de las hormonas, tienen efectos en el comportamiento sexual (desaparición del apetito sexual). 3.3 La funcionalidad reducida de la hipófisis La funcionalidad reducida de la hipófisis se denomina hipopituarismo. La hipófisis, a través de diversas hormonas secretadas por ella, controla el funcionamiento de las 430 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL glándulas endocrinas mas importantes : tiroides, las cápsulas suprarrenales, las glándulas sexuales y además el crecimiento corporal ; queda claro, entonces, que una reducción de las capacidades de la hipófisis se manifestará con síntomas que derivan de una carencia de las hormonas secretadas que esta suele estimular. Si esto sucede en el niño, en el que es muy importante la presencia de la hormona somatotropa del crecimiento, se producirá el denominado "enanismo hipofisario". Por esto se entiende un síndrome clínico caracterizado por la detención del crecimiento debido a una reducida secreción de la hormona somatotropa hipofisiaria. Por lo general los enanos hipofisarios miden menos de 1.50mts, presentan un desarrollo sexual reducido, con infantilismo en los genitales y ausencia de caracteres sexuales secundarios. La inteligencia es normal. El tratamiento medico se basa en dosis altas de hormona somatotropa. La capacidad secretora reducida de la hipófisis puede limitarse a una sola de las hormonas sin afectar a la glándula en su conjunto, pero cuando se produce un "hipopituarismo total", los síntomas se encuadran en un conjunto característico que recibe el nombre de enfermedad de Simmonds. Se trata de un decaimiento progresivo de todo el organismo, el enfermo adelgaza de forma rápida y progresiva, tanto el tejido adiposo como los músculos sufren una atrofia progresiva para llegar a desaparecer casi por completo en las fases mas avanzadas. Los órganos internos (corazón e hígado) disminuyen su volumen. Este estado de deterioro gravisimo (llamado caquexia hipofisiaria) esta inducido por la falta de la hormona somatotropa, que controla el mantenimiento del estado de nutrición del organismo y estimula la formación de células que sustituyen a las que se destruyen por vejez u otros motivos. El defecto metabólico de fondo, es una reducción en la formación de proteínas. Otro fenómeno responsable en parte de esta caquexia es la falta de apetito, asociada a una digestión difícil y, por tanto, a una absorción reducida de los alimentos a causa de la ausencia o secreción deficitaria de HCl por parte de la mucosa gástrica. 3.3.1 Causas El hipopituarismo puede ser causado por una destrucción de la glándula o por una alteración orgánica de la misma. Hay un caso de alteración orgánica de la hipófisis que es considerado como una enfermedad independiente llamada necrosis hipofisaria pospartum o enfermedad de Sheehan. Existe, por ultimo, un hipopituarismo funcional, ello significa que la hipófisis no esta afectada por ninguna enfermedad especifica, la escasa producción de las hormonas se debe a causas extrahipofisarias que disminuyen su funcionalidad. Puede tratarse de una enfermedad metabólica que causa la desnutrición de la hipófisis ; puede ser una lesión hipotalámica capaz de inducir una secreción escasa de los llamados "releasing factors" ; o sino de un defecto o un exceso de funcionamiento 431 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL de una glándula endocrina satélite (tiroides, cápsulas suprarrenales o gónadas). Un trabajo excesivo por parte de estas puede conducir a un reposo de la hipófisis que deja de estimular a la glándula hiperfuncionante y a todas las demás. También pude producirse el mecanismo inverso, si una glándula satélite trabaja poco, la hipófisis acentúa su actividad estimulante sobre ella y puede pasar que este esfuerzo hipofisario llegue a agotar la capacidad funcional de la glándula. Tiroides La tiroides es una glándula bilobulada situada en el cuello. Las hormonas tiroideas, la tiroxina y la triyodotironina, aumentan el consumo de oxígeno y estimulan la tasa de actividad metabólica, regulan el crecimiento y la maduración de los tejidos del organismo y actúan sobre el estado de alerta físico y mental. El tiroides también secreta una hormona denominada calcitonina, que disminuye los niveles de calcio y fósforo en la sangre e inhibe la reabsorción ósea de estos iones. La tiroides produce unos compuestos hormonales que tienen una característica única en el organismo y es que en su composición entra el yodo. Y esto es un hecho muy importante, porque si el organismo no dispone de yodo el tiroides no puede producir hormonas. Podemos vivir con un número limitado de elementos, podemos vivir sin níquel, sin cadmio y sin muchísimas otras cosas, pero no podemos vivir sin yodo. Ya estudiaremos el tema con mas detenimiento al hablar del Bocio Endémico y de lo que es mas grave el Cretinismo Endémico. Algo parecido pasa con el hierro para la fabricación de la hemoglobina que es el elemento que transporta el oxigeno en los hematíes, pero ahora estamos hablando del tiroides. Las hormonas tiroideas, ya hemos dicho que son varias o mejor dicho ligeras modificaciones de un mismo compuesto básico, la tiroxina, cumplen múltiples funciones, que iremos analizando en detalle, pero en su conjunto y de una forma simplista podemos decir que son las hormonas que mantienen el "régimen" del motor del organismo. Cuando hay un exceso de producción de hormonas tiroides el organismo va "acelerado", cuando hay un déficit de producción el organismo va "bajo de revoluciones". Debe de ser muy importante, porque en lo que se llama la "Filogenia", es decir su aparición en los animales, el tiroides aparece ya en elementos bastante poco evolucionados. Es decir, el tiroides se desarrolla pronto en la evolución de las especies. Sin entrar en grandes tecnicismos y por citar un ejemplo muy clásico, el tiroides es imprescindible para la metamorfosis de los renacuajos en ranas. Embriología de la Tiroides 432 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es importante conocer el desarrollo del tiroides en el embrión, porque se pueden producir algunas anomalías en este desarrollo que pueden dar lugar a problemas como el Tiroides Lingual o el Tiroides Ectópico (fuera de su sitio), que no se comprenden si no conocemos el principio. Hay que comenzar señalando que todas las glándulas proceden del ectodermo esto es de lo que es la superficie o la "piel" del embrión. Y tenemos que comprender que ectodermo es todo lo que de alguna forma está en contacto con el exterior, aunque esté dentro del organismo. Es fácil, el tubo digestivo es una continuación de la piel que en la boca se transforma en mucosa bucal, mucosa esofágica, mucosa gástrica, etc. pero son mucosas y son ectodermo. El tubo digestivo se forma por una "invaginación" de la piel cuyo comienzo es la boca. El tiroides se origina en la base de la lengua y las células que van a formar el tiroides van descendiendo hasta que alcanzan su sitio definitivo y en el cuello. Esto ocurre muy pronto. Alrededor de la 3ª semana del embarazo, comienza la emigración de las células que han de constituir el tiroides. ¿ Porque ahí? Quizá porque el tiroides tenga que estar en la superficie para tener una temperatura algo mas baja que el resto del organismo, como le pasa a los testículos. Quizá porque ahí hay un hueco y el organismo está bastante lleno. Los primeros anatómicos, cuando lo encontraron y no sabían para que servia pensaban que era un relleno y que era mayor en las mujeres para hacerlas mas hermosas. ( Warton, 1656 que fue el que lo descubrió y le llamo "tiroides" , "escudo oblongo" , aunque realmente lo descubrió Vesalio en 1534 pero no se ocupó mucho del él). Lo que interesa es el hecho de que puede producirse una falta de emigración de esas células, o desde el principio o en el camino o quedar restos de ellas en cualquier parte del recorrido. Si las células no emigran y persisten en la base de la lengua, al crecer pueden constituir un Tiroides Lingual. Puede llegar a funcionar como un tiroides normal y descubrirse cuando el niño tiene 6 ó 7 años, en que se advierte el bultito en la parte de atrás de la lengua. Volveremos a hablar del tema de forma más amplia en el apartado de Alteraciones de la Situación. Si las células emigran parcialmente puede presentarse el Tiroides Sublingual que habitualmente esta en la parte superior del cuello. También nos referiremos a él. Si hemos comentado la embriología en el aspecto morfológico, es también importante comentar el desarrollo del tiroides en el aspecto funcional. Es decir, cuando empieza a tener su estructura glandular. Y lo que es más importante, cuando empieza a acumular el yodo y cuando empieza a trabajar. El tiroides se desarrolla muy pronto. Aproximadamente a los 30 días del desarrollo del embrión el tiroides aparece como una estructura con dos lóbulos y a los 40 días se 433 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL interrumpe la conexión que tenia con la base de la lengua, atrofiándose y desapareciendo este hilo de unión. En la 8ª semana empieza a reconocerse la estructura tubular que caracteriza al tejido glandular y entre la 11 y la 12 semana el tiroides del embrión ya concentra yodo y se puede decir que empieza a funcionar. No es preciso que funcione y si no funciona no pasa nada porque la hormona materna atraviesa la placenta y pasa al embrión. También la hormona que produce el embrión pasa a la madre y en ocasiones, y es un maravilloso fenómeno de mutua ayuda, el embrión con un tiroides normal ayuda a su madre si ella tiene un déficit funcional. Se sabe desde hace mucho tiempo que en el embarazo las mujeres hipotiroideas mejoran y a veces necesitan una menor compensación hormonal: El tiroides de su hijo está trabajando en colaboración y ayuda a la madre. Ya hablaremos de ello mas extensamente en el capítulo del embarazo. Anatomía del Tiroides, situación y tamaño Bien, ahora podemos decir que el tiroides es una glándula endocrina, situada en cuello, por debajo del cartílago cricoides, "la nuez de Adán", con forma de mariposa, con dos lóbulos, uno a cada lado, unidos por una zona central que se llama istmo, como lo que une las penínsulas a los continentes. A veces, sobre el istmo, hay una prolongación superior que constituye el lóbulo piramidal Habitualmente en los libros pone su peso, pero ese dato no interesa, lo que si interesa es saber su tamaño porque podemos medirlo por ecografía. Los lóbulos miden en ecografía aproximadamente 55 mm de diámetro longitudinal y unos 15 mm de grosor. Se puede calcular el volumen de los lóbulos midiendo en ecografía las tres dimensiones de cada lóbulo y aplicando una formula. El conocer las dimensiones, e insistimos ahora es fácil por ecografía, es importante, ya que esto es lo que nos va a decir si realmente está aumentado o no y sobre todo como evoluciona en su tamaño con el tiempo cuando creemos que aumenta o cuando se está poniendo un tratamiento para que su tamaño se estabilice o para que se reduzca, en los casos en que ello es posible. La simetría no es rigurosa, a veces el lóbulo derecho puede ser ligeramente mayor que el izquierdo (hasta 60 mm) y en algunas ocasiones más raras ocurre a la inversa. El tiroides suele ser tener una cierta relación con la talla. En personas altas, en chicas de 1.70 a 1.80, y ya empiezan a verse bastantes, puede tener 60 mm de diámetro longitudinal. El tiroides generalmente no se palpa, salvo en personas que tengan el cuello muy delgado. La situación del tiroides y sobre todo las estructuras que lo rodean tienen importancia en caso de intervención. 434 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En primer lugar hay que considerar que incluidas en el tiroides, en su cara posterior, están unas pequeñas glándulas que participan en el metabolismo del calcio y que son las paratiroides. Hay cuatro paratiroides, dos en cada lado, y el cirujano cuando hace una hemitiroidectomía o una tiroidectomía total tiende a respetarlas. Junto al tiroides pasa el nervio recurrente laringeo que enerva las cuerdas vocales. Si en una intervención se secciona este nervio el paciente puede quedar con una ronquera permanente. Volveremos sobre estos temas al hablar de la cirugía. Acción de las Hormonas Tiroideas Las hormonas tiroideas, tiroxina (T4) y triyodotironina (T3), tienen un amplio efecto sobre el desarrollo y el metabolismo. Algunos de los más destacados efectos del déficit de la hormona tiroidea ocurren durante el desarrollo fetal y en los primeros meses que siguen al nacimiento. Es por esto por lo que desde la cabecera de nuestra página insistimos ya en la importancia de la profilaxis de las alteraciones tiroideas en el recién nacido y de su diagnóstico precoz. En el niño las alteraciones más destacadas son el déficit del desarrollo intelectual y el retraso en el crecimiento. El déficit intelectual, que es proporcional al tiempo que persista la falta de hormonas, es irreversible; el retraso en el crecimiento parece ser de origen puramente metabólico, ya que el crecimiento se adapta rápidamente a su ritmo normal después de la instauración del tratamiento. En el adulto el efecto primario del efecto de las hormonas tiroideas se manifiesta por alteraciones del metabolismo. Este efecto incluye cambios en el consumo de oxígeno y en el metabolismo de las proteínas, hidratos de carbono, grasas y vitaminas. Considerando sólo las más importantes podemos citar las siguientes acciones. Son necesarias para un correcto crecimiento y desarrollo. Tienen acción calorígena y termorreguladora. Aumentan el consumo de oxigeno. Estimulan la síntesis y degradación de las proteínas. Regulan las mucoproteinas y el agua extracelular. Actúan en la síntesis y degradación de las grasas. Intervienen en la síntesis el glucógeno y en la utilización de la glucosa (azúcar). Son necesarias para la formación de la vitamina A, a partir de los carotenos. Estimulan el crecimiento y la diferenciación. Imprescindibles para el desarrollo del sistema nervioso, central y periférico. Intervienen en los procesos de la contracción muscular y motilidad intestinal. Participan en el desarrollo y erupción dental. 435 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En resumen: Las hormonas tiroideas intervienen prácticamente en la totalidad de las funciones orgánicas activándolas y manteniendo el ritmo vital 3.1 Las Hormonas Tiroideas en Sangre El organismo no utiliza directamente las hormonas que el tiroides produce. Utiliza las hormonas que se producen el fraccionamiento de la Tiroglobulina, básicamente Tiroxina (T4) y Triyodotironina (T3) Decíamos que la Tiroxina (T4) tiene 4 átomos de yodo por molécula, la Triyodotironina tiene solamente 3 átomos (T3). La proporción de T3 es muy baja en relación con la T4, sin embargo la T3 es la molécula realmente activa. Pasan por tanto a la sangre la T4 y la T3 y estas moléculas, que son hormonalmente activas, no andan sueltas en la sangre, sino que utilizan en este caso un "transportador". Ambas se unen a una proteína específica que, para no complicarse mucho la vida, los investigadores han llamado "proteína transportadora de compuestos yodados" (PBI de las siglas en inglés). También en este caso la mayor parte de la T4 y la T3 circulan en sangre en su forma "ligada-a-la-proteína" y sólo en una proporción muy pequeña en su forma libre. Para indicar las hormonas T4 y T3 que circulan sin ligar, es decir, en su forma libre, las denominamos T4-Libre (T4L) y T3-Libre (T3L). Esta fracción mínima constituye las auténticas hormonas activas. A partir de la T1 (MIT) y T2 (DIT) se forman la T4 y T3 que se almacenan en el Tiroides como Tiroglobulina, que según las necesidades se fracciona por hidrólisis en el propio tiroides liberándose T4 y T3. Estas circulan en sangre como T4 y T3 unidas a una proteína y sólo en una pequeña fracción como T4L y T3L. Durante mucho tiempo sólo hemos dispuesto de métodos para valorar la T4 y la T3 totales, y esto ya era un éxito, porque hasta que en la década de los 70 no se dispuso de las técnicas de radioinmunoanális (ya hablaremos de esto al comentar los métodos de estudio del tiroides), solo podíamos disponer de los valores de PBI, porque la cuantía en sangre de estas hormonas es muy baja (del orden de microgramos y nanogramos) y no teníamos métodos analíticos que afinaran tanto. Pero la valoración de T4 y T3 mide la cantidad total de estas hormonas en sangre, tanto las ligadas como las libres, y nos interesan las formas activas. Hace aproximadamente unos 10 años se mejoraron las técnicas de inmunoanálisis y ahora podemos cuantificar también la T4 Libre de forma rutinaria y la T3 Libre, esta con mas dificultad y todavía en centros de investigación. Como se regula la producción, secreción y paso de las hormonas a la sangre.La Hipófisis, la TSH y sus funciones en el equilibrio hormonal. El organismo está bien organizado y funciona con múltiples sistemas de regulación. De alguno de estos 436 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL sistemas reguladores sabemos poco, de otros sabemos algo mas, de la regulación del tiroides sabemos bastantes cosas. Un mecanismo de regulación que todos conocemos es el termostato que controla la temperatura de las habitaciones con la calefacción o el aire acondicionado. Si colocamos el termostato a una temperatura determinada, cuando en la habitación se alcanza esa temperatura se interrumpe la calefacción o la entrada de aire frío. La dilatación o la contracción de una espiral de un metal o de una aleación sensible a las variaciones de temperatura conecta o desconecta el sistema. El ejemplo simple es totalmente válido para comprender el mecanismo de regulación de la función del tiroides. La hipófisis es probablemente la glándula más importante del organismo, ya que regula la función de bastantes glándulas endocrinas. Si es tejido glandular iba a originarse en el embrión en el ectodermo, es decir, a partir e la piel o de las mucosas. En este caso la hipófisis se origina en la parte superior del paladar, en el "cielo de la boca", y asciende hasta la parte inferior del cerebro, quedando alojada en una pequeña cavidad que el hueso fabrica para ella y que a alguien se le ocurrió llamar "silla turca", que realmente tiene forma de nido. Es sin ningún género de duda la zona mas protegida del organismo y es también la mejor irrigada, estando rodeada por un circulo de vasos que aseguran su riego sanguíneo en cualquier circunstancia. El organismo coloca a la hipófisis en condiciones de "alta seguridad": Por algo será. La hipófisis regula la función de las glándulas suprarrenales, de los ovarios, y conjuntamente con ellos de los ciclos menstruales y del embarazo, de las glándulas mamarias y la secreción láctea, de los testículos y toda la función androgénica y del tiroides. Centremos nuestra atención en el tiroides. La hormona que regula la función tiroidea y que se produce en la hipófisis tiene un nombre muy poco original, se llama "hormona estimulante del tiroides", y se ha adoptado universalmente la abreviatura TSH ( Thyroid Stimulating Hormone ) de la literatura inglesa y es el termostato que activa o desconecta la actividad del tiroides. Es un mecanismo muy simple y de una precisión exquisita: Cuando el nivel de hormonas tiroideas baja en sangre, la hipófisis lo detecta y aumenta la producción de TSH que estimula al tiroides para que produzca y libere mas hormona tiroidea; cuando el nivel de hormonas tiroideas es alto, la hipófisis se frena, baja la TSH en sangre y el tiroides ralentiza su actividad. Tan sencillo y tan sensible como el acelerador de un coche que estuviera ajustado a una velocidad fija. El mecanismo fisiológico y bioquímico, no es realmente tan sencillo. Los investigadores son gentes que se ganan su sueldo. El mecanismo se realiza a través del hipotálamo, que está en el cerebro inmediatamente por encima de la hipófisis y unida a ella por el "tallo 437 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL hipofisario", y existe un neurotransmisor que estimula a la hipófisis a través de la TRH (tirotropin releasing hormone, - la TSH también se llama tirotropina-). Quizá al hablar de las alteraciones o patología de la función tiroidea volvamos a insistir en el tema, pero ahora estamos hablando de la Fisiología, es decir del Tiroides Normal. Con esto a grandes rasgos creo que podemos entender cómo funciona el tiroides y podemos pasar a comentar cómo son y como actúan en el organismo las hormonas tiroideas. 3.1.1 Tiroxina (T4) Deberíamos llamarla Tiroxina Total (TT4), y en algunos libros se encuentra ese nombre, ya que en esta cifra se engloba tanto la Tiroxina Ligada a las Proteínas, como la Tiroxina Libre. La Tiroxina circula en su casi totalidad ( 99.97% ) transportada o ligada a las proteínas, fundamentalmente la TBG (Tiroxin Binding Globulin – Globulina Fijadora de Tiroxina- insisto en que los bioquímicos no se calientan mucho el "tarro" buscando nombres y es mejor así). Hemos dicho, e insistimos en ello, que la Tiroxina Ligada a la TBG (ahora que lo conocemos vamos a usar el nombre específico de la proteína) es inactiva, es decir no tiene actividad hormonal. Solo el 0.03 % de la T4 que medimos, y que corresponde a la T4 Libre tiene actividad hormonal. La cifra de tiroxina total en sangre puede estar influencia por alteraciones de las proteínas transportadoras, pero tiene que ser una alteración muy importante para que llegue a alterar los niveles sanguíneos de T4 . ¿Porqué medimos entonces la T4? Yo diría que por dos motivos: En principio no disponíamos de métodos para valorar la insignificante cantidad de T4 Libre y sí los teníamos para medir la T4 y nos hemos acostumbrado a ella; pero hay un segundo motivo, las valoraciones de hormonas tiroides son bastante delicadas, si se dispone de los dos datos, T4 y T4L, el clínico y el propio analista tienen dos factores a ponderar y en caso de divergencias se realiza una comprobación del estudio. Una divergencia que se repite en la comprobación ya es una pista para buscar alteraciones de la TBG o en la cuantía de las Proteínas Transportadoras (la albúmina también tiene alguna participación). Y estas alteraciones son relativamente frecuentes en algunas circunstancias, embarazo por ejemplo, o en algún tipo de tratamientos. Hay un tercer motivo también importante. En el tratamiento del Hipertiroidismo, para el ajuste de dosis de medicación antitiroidea es más fácil seguir las variaciones de la Tiroxina que las de la T4 Libre. Tiene un rango de normalidad más amplio, y por ser una técnica menos sensible se influencia también menos por las ligeras variaciones que inevitablemente se producen en la realización analítica. 438 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Pero si su médico le pide solamente T4L y TSH, en Estados Unidos y en otros muchos países se hace así, no se preocupe. Es absolutamente correcto. Los niveles normales de T4 se encuentran entre 4.5 y 12.5 ug/dl (microgramos/decilitro) o expresado en otras unidades entre 55 y 160 nmol/L (nanomoles/Litro). Debemos de señalar que tanto en el caso de la T4 como del resto de las hormonas tiroideas cada laboratorio puede dar los resultados en unidades diferentes, por lo que siempre junto a los resultados se indican los niveles de normalidad en la unidad correspondiente. Esto no es debido a ninguna maldad achacable a los analistas: Hay varias casas que elaboran y comercializan los reactivos y cada una de ellas da sus resultados y tiene sus controles con una unidad específica. Y cada analista está acostumbrado a trabajar con determinadas casas comerciales. 3.1.1.1 Tiroxina Libre (T4-L) La valoración de la Tiroxina Libre en sangre ha planteado dificultades porque tenemos que detectar cantidades tan bajas de esta hormona, ya hemos dicho que el 0.03% , es decir, tres centésimas de la cantidad de tiroxina total y esta ya es baja, que se han tenido que desarrollar procederes inmunológicos extraordinariamente sutiles. Bien, el problema ya está resuelto, que es lo que a nosotros nos interesa. Las casas comerciales que trabajan en esta línea preparan un conjunto de reactivos de alta fiabilidad a un precio que resulta relativamente razonable. Las cifras de Tiroxina Libre reflejan ya exactamente la actividad la cuantía de esta hormona disponible para actuar a nivel periférico, dentro de las células. Una T4L alta es signo de hiperfunción tiroidea y una T4L baja de hipofunción tiroidea. Pero, cuidado, una T4L normal no significa que todo vaya del todo bien. Hay que afinar más y hay forma de hacerlo. Ya hemos adelantado, y repetimos ahora (la base de la enseñanza, y esto es enseñar, es la reiteración de los conceptos y la vamos a emplear hasta el aburrimiento), que los receptores hipotálamo-hipofisários son de una sensibilidad extraordinaria y podemos encontrar una elevación de la TSH, moderada pero significativa, con niveles normales de hormonas tiroideas en sangre. Esto ocurre en lo que ahora denominamos Hipotiroidismo Subclínico. Volveremos a insistir varias veces sobre este tema, el Hipotiroidismo Subclínico es realmente muy frecuente. Ampliaremos este tema. Para los valores normales en las distintas unidades también aquí remitimos al cuadro resumen. 3.1.2 Triyodotironina (T3) y Triyodotironina Libre (T3-L) Como en el caso de la Tiroxina, La Triyodotironina se encuentra en sangre ligada a la globulina TBG y también en este caso en una proporción igualmente elevada 439 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL (99.7%), circulando en forma libre solo el 0.3 %. Realmente esta última es la fracción hormonal realmente activa. Pero a efectos prácticos ya hemos comentado que la situación se encuentra en un equilibrio muy dinámico en el que siempre hay T4 convirtiéndose en T3 y esto ocurre tanto en el tiroides, como en la sangre, como a nivel intracelular. La valoración analítica de la T3 no es mucho más compleja que la de la T4L y se realiza por los mismos métodos. La cuantía de esta hormona en sangre es mucho mas baja que la de T4 y los técnicas analíticas son algo mas imprecisas que las e valoración de T4 o T4L. La valoración de la T3 Libre es bastante compleja y en la práctica se realiza solamente en centros de investigación. Tampoco, por lo que más adelante comentaremos, resulta imprescindible. La valoración de T3 en sangre puede no ser imprescindible y muchas veces no se solicita, pero es la única forma de descubrir lo que se denomina "Hipertiroidismo-T3" que es una forma muy poco frecuente de Hipertiroidismo en el que sólo hay elevación de esta hormona. Lo comentaremos en su apartado específico. 3.1.3 Hormona Estimulante del Tiroides (TSH) Hasta 1980 en que se pudo disponer de tecnología que permitía la preparación comercial de anticuerpos monoclonales, no hemos dispuesto de un método realmente fiable para la valoración de la TSH, primeramente por técnicas de RIA y más adelante por técnicas de quimiofluorescencia. Entre 1960 y 1980 utilizamos técnicas también de inmunoanálisis pero poco sensibles ( técnicas de 1ª generación ). En 1980 se incorporaron las técnicas de 2ª generación. A partir de 1990 disponemos ya de técnicas denominadas "ultrasensibles" que permiten valorar niveles de TSH en sangre de 0.01 microunidades/mililitro, son las técnicas de 3ª generación. Con este nivel de sensibilidad, la valoración de TSH se ha convertido en el método mas valioso para el estudio de las alteraciones funcionales tiroideas, Tanto en lo que respecta a las situaciones de hiperfunción, como a las de hipofunción. La importancia de este tema hace conveniente estudiar el tema en una apartado específico. 31.3.1 Niveles de TSH en funciones normales TSH uU/ml (microunidades/cc) Situación Funcional menor Probable Hiperfunción a 2.0 Rigurosamente Normal 2.0 a 4.0 Situación Dudosa (mantener control) a 10.0 Hipotiroidismo Subclínico mayor de 10.0 Hipotiroidismo Clínico Advertencia: Esto es un cuadro orientativo. Que nadie intente establecer un diagnóstico basado en estos datos. Es preciso el conjunto de pruebas y el estudio médico. Si 440 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pudiéramos hacer los diagnósticos con unas cifras, los médicos nos dedicaríamos a pescar. Vale la pena comentar este cuadro. Tenemos que insistir que esta es aproximadamente la Situación Funcional del Tiroides en el momento del estudio, independientemente del Diagnóstico del Paciente. Concretemos: Una TSH de 0.1 uU/ml o inferior puede indicar un Hipertiroidismo, si se acompaña de elevación de las hormonas tiroideas, o un Hipertiroidismo Subclínico si estas son normales. También podemos encontrar estas cifras en pacientes hipotiroideos que estén tomando mas medicación de la que realmente precisan. Seria en este caso un Hipertiroidismo Yatrogénico, es decir, inducido artificialmente por la medicación. Pero pueden encontrarse también estos valores en personas con un "Nódulo Inhibidor" en una Hiperplasia Multinodular o con un Adenoma Funcionante Inhibidor. ¿Ven como no es tan fácil? Ya iremos hablando de estos problemas. Al hablar de Situaciones Preclínicas nos referimos a circunstancias en que los niveles de hormonas tiroideas en sangre son normales o límites. Cuando los niveles de hormonas tiroideas son anormales ya hablamos de Situaciones Clínicas, pues generalmente se acompañan de síntomas ( las molestias que siente el pacientes ) y signos ( los datos que recoge el médico por observación o exploración ) de carácter anormal. Utilidad de la TSH en el Control del Tratamiento de Disfunciones Tiroideas Hemos dicho que el disponer de valoraciones de TSH de alta sensibilidad y especificidad había abierto muchas puertas. Su aplicación en el control del tratamiento de las Disfunciones Tiroideas es uno de ellos. La actuación médica, tanto en el control del Hipertiroidismo, como en el del Hipotiroidismo, pretende mantener los niveles de hormonas tiroideas dentro de sus límites normales. Y venimos repitiendo que las variaciones de la TSH son un índice más sensible que la propia determinación de las hormonas. En el tratamiento de un Hipertiroidismo con medicación antitiroidea (que ya podemos adelantar que actúa bloqueando la organificación del yodo en el tiroides), lo ideal es mantener la TSH entre 0.2 y 2.0 uU/ml. Si la TSH persiste en 0.1 uU/ml o por debajo de esto, el bloqueo de la producción hormonal tiroidea es insuficiente. Una elevación de la TSH por encima de 2.0-3.0 uU/ml indica que el bloqueo puede ser excesivo y permite rebajar la dosis de antitiroideos. El tratamiento del Hipertiroidismo, lo adelantamos también, es para el Endocrinólogo o el Medico General un fino trabajo de artesanía, y no nos parece injusto decir que es un arte, manteniendo el equilibrio de la función tiroidea con suaves movimientos de timón en la dosis de medicación antitiroidea. Y la brújula que permite ajustar el rumbo es la TSH. Nunca se 441 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL debe de prescindir de la valoración de la TSH en el control del Hipertiroidismo. Y nunca, nunca, lo remacho, puede el paciente considerase curado hasta que su médico no le da de alta. Abandonar el tratamiento prematuramente solo conduce a una recidiva y a un volver atrás. En el tratamiento del Hipotiroidismo la situación es parecida, solo que a la inversa. Aquí se trata de complementar al paciente con hormona tiroidea también en la medida justa, si la dosis de L-Tiroxina es baja la TSH persistirá elevada y si es excesiva la TSH se aproximará a 0.1 uU/ml indicando que se esta produciendo una situación de sobredosificación y pueden aparecer un Hipertiroidismo Yatrogénico o Inducido, que anteriormente hemos citado. Y para terminar de una manera informal este apartado, que es indudablemente duro, digamos que en el tratamiento de las disfunciones tiroideas es preciso mantener un equilibrio difícil con la dosis de medicación, que sólo el médico con la ayuda de los datos clínicos y analíticos está capacitado para establecer. Podría compararse con el juego de las siete y media, del que un comediógrafo español decía en una cuarteta infame: Las siete y media es un juego en el que o te pasas o no llegas " si no llegas da dolor/ porque indica que mal tasas, /pero hay de ti si te pasas, /si te pasas es peor". Que no se le ocurra a ningún paciente con Disfunción Tiroidea modificar por su cuenta la medicación o suspenderla. Es sencillamente arriesgado. 3.2 Valoraciones Hormonales La valoración analítica de los niveles de hormonas tiroideas en sangre nos aporta una prueba directa de la actividad funcional de la glándula. Sin embargo y paradójicamente en las situaciones límites, hipotiroidismo subclínico o hipertiroidismo subclínico resulta de mas valor la medida indirecta de la función tiroidea por medio del estudio del nivel sanguíneo de TSH. El mecanismo de regulación hipofisario de la función tiroidea es de tal precisión, que modificaciones mínimas en su situación se reflejan, podríamos decir que incluso amplificadas, en la concentración de TSH en sangre. También es cierto que para la valoración de la TSH disponemos de técnicas de tercera generación de exquisita precisión a las que se denomina "ultrasensibles". Con carácter general debemos señalar que la concentración de las hormonas tiroideas y de la TSH en sangre se encuentra en niveles de microgramos ( 0.000001 gramos ó 0.001 miligramos ) y de nanogramos ( 0.000.000.001 gramos ó 0.000-001 mg ) y esto requiere para su determinación la utilización de técnicas de radioinmunoanálisis o en general de inmunoanálisis competitivo de un elevado nivel de sofisticación. 3.2.1 Disponibilidad del Yodo y Absorción. 442 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El yodo se encuentra en la naturaleza especialmente en el agua y en el aire del mar, algas marinas, peces y algunos alimentos vegetales. En el capítulo de prevención de la enfermedad tiroidea incluimos tablas con contenido en yodo de los distintos alimentos. La cantidad de yodo necesaria para el organismo es de 80 a 200 microgramos diarios y es la que normalmente se ingiere en la dieta. En las regiones costeras y en las zonas con una alimentación variada la cantidad de yodo que recibe el organismo en la alimentación supera las necesidades medias. Pero, como indicábamos anteriormente, hay algunas zonas montañosas y del interior en la que la cantidad de yodo es baja y en estas condiciones puede haber problemas para la síntesis de las hormonas tiroideas. Como Vd. no tiene muchas posibilidades de saber si en la zona que vive el agua es rica en yodo o no, para evitar problemas lo mas fácil es utilizar sistemáticamente en casa sal yodada que se encuentra en todos los mercados y en todos los países. No tiene ninguna contraindicación. Pero el tema no es tan fácil, el que el añadir yodo a la sal de uso común era una buena solución para la prevención de algunas anomalías tiroideas se conoce desde hace mas de 50 años. Pero son muy pocos los países en donde este tema está regulado de una forma oficial y el consumo o no de sal yodada se deja al arbitrio de las personas. En los años 70 creíamos que este problema tendía a resolverse. Ahora no estamos tan seguros. En Estados Unidos, en donde el uso de sal yodada (con un contenido en yodo de 75 mg por kilo de sal) es opcional, consume este tipo de sal aproximadamente el 50 de la población. En Canadá está legislado que toda la sal para el consumo humano debe de contener un suplemento en yodo. La forma de conocer el nivel de la ingestión de yodo en la población es hacer medidas en orina de grupos seleccionados según criterios estadísticos. Pues bien, en ambos países se ha observado que en la última década el contenido medio de yodo en orina es aproximadamente la mitad que en la década anterior. Esto debe de estar en relación con el cambio en los hábitos de consumo. Si cada vez se tiende a consumir comida rápida o alimentos precocinados y en su elaboración no se utiliza sal yodada, de poco sirve el cuidado del ama de casa al seleccionar la sal en el mercado. Esto no quiere decir tampoco que haya que tomar puñados de yodo. .Nada en exceso es bueno. Hay otras fuentes que pueden aumentar las reservas de yodo. La amiodarona, un antiarrítmico que se usa con relativa frecuencia tiene 75 mg de yodo por comprimido; los contrastes radiográficos intravenosos contienen gramos de yodo, los desinfectantes, como el Betadine contienen mucho yodo y el yodo se absorbe por la piel. Nuestro consejo en cualquier caso sigue siendo: Moléstese en comprobar que la sal que compra es yodada y 443 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL despreocúpese del problema. Es extraordinariamente fácil. El yodo se toma como yoduro y en el intestino se reduce a yodo iónico y este se absorbe muy rápidamente. El yodo que ingresa en el organismo es atrapado de forma muy eficaz por el tiroides y es tan realmente atrapado que el mecanismo de captación se llama así "trampa del yodo". Pero no todo el yodo se fija en el tiroides, parte de él se elimina por la orina, parte se elimina por la saliva, parte se elimina por la mucosa gástrica y una parte pequeña se elimina por la leche materna durante la lactancia, el suficiente para que el niño que se alimenta al pecho también disponga de su ración de yodo. Lógicamente en las leches infantiles el contenido en yodo está perfectamente controlado. 3.2.2 Oxidación intratiroidea del yodo inorgánico El yodo una vez que es atrapado por el tiroides se incorpora rápidamente a un aminoácido por un proceso de oxidación. En el organismo existen unas proteínas sencillas, aminoácidos esenciales, que son la base que utiliza para a partir de ellos construir otros elementos. No suponen problema, los fabrica el mismo organismo si tiene una base mínima de proteínas en la alimentación y proteínas hay en la carne en el pescado, en los huevos, en las leguminosas, en muchos sitios. El aminoácido que es la base para la fabricación de las hormonas tiroideas es la tirosina (ojo Tirosina con "S", que no es la Tiroxina con "X", que será el producto final). La unión del yodo a la tirosina requiere la presencia de un factor que se denomina Tiroperoxidasa (TPO). Sin la presencia de la TPO el yodo inorgánico no puede convertirse en yodo organificado y es por tanto inútil. Hay niños con una alteración en la TPO, que aunque tengan una adecuada alimentación con yodo no pueden aprovecharlo y desarrollan un bocio e hipotiroidismo infantil. Es muy poco frecuente. Como veremos al hablar de las Tiroiditis Inmunitarias, pueden producirse Anticuerpos anti-TPO que hacen que el tiroides no puede aprovechar el yodo y son los causante de la mayor parte de los hipotiroidismos. Ya hablaremos de ello. El acoplamiento de una o dos moléculas de yodo a la Tirosina produce la Monoiodotirosina (T1) o Diiodotirosina (T2). La unión de dos moléculas de T2, dará origen a la Tiroxina (T4) con cuatro átomos de yodo y el de una molécula de T1 y otra de T2, formará la T3 o Triyodotironina. Todos estos elementos se combinan y se conjugan en un producto más complejo que es la Tiroglobulina. (TGB). La Tiroglobulina es el autentico almacén de hormonas tiroides en el tiroides y a partir de ella, por hidrólisis, se formaran la T4 y la T3 que pasan a la sangre, como hormonas tiroideas. 444 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es importante conocer que el proceso de organificación del yodo se inhibe por los tiocianatos y percloratos. Y es precisamente en esta propiedad en la que se basa el tratamiento de los hipertiroidismos, ya que en estos casos lo que se pretende es bloquear la fase inicial de la síntesis de hormonas tiroideas. Nos referiremos a ello de forma mas detenida en el capitulo de Farmacología cuando hablemos del mecanismo de actuación de los fármacos antitiroideos Paratiroides 1 Función de las Glándulas Paratiroides Las glándulas paratiroides producen la hormona paratiroidea, que interviene en la regulación de los niveles de calcio en la sangre. La exactitud de los niveles de calcio es muy importante en el cuerpo humano, ya que pequeñas desviaciones pueden causar trastornos nerviosos y musculares. La hormona funciones: paratiroidea estimula las siguientes La liberación de calcio por medio de los huesos en el torrente sanguíneo. La absorción de los alimentos por medio de los intestinos. La conservación de calcio por medio de los riñones. 2 Anatomía de las Glándulas Paratiroides Las glándulas paratiroides son dos pares de glándulas pequeñas, de forma ovalada, localizadas adyacentes a los dos lóbulos de la glándula tiroides en el cuello. 3 Enfermedades en la Paratiroides 3.1 El cáncer en la paratiroides El cáncer de la paratiroides, un cáncer poco común, es una enfermedad en la cual se encuentran células cancerosas (malignas) en los tejidos de la glándula paratiroides. La glándula paratiroides se encuentra en la base del cuello, cerca de la glándula tiroides. La paratiroides produce una hormona llamada hormona paratiroidea (PTH, por sus siglas en inglés), o parathormona, que permite que el cuerpo almacene y utilice el calcio. Los problemas con la glándula paratiroides son comunes y generalmente no están causados por cáncer. Si se detecta cáncer de la paratiroides, la glándula puede estar produciendo demasiada PTH, causando así que haya demasiado calcio en la sangre. La cantidad extra de PTH también extrae calcio de los huesos, causando dolor óseo, padecimientos renales y otros tipos de problemas. Hay otros padecimientos que pueden causar que la paratiroides produzca demasiada PTH y es importante 445 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL que un médico determine la causa de la producción excesiva de esta hormona. El hiperparatiroidismo es un padecimiento que puede causar que el cuerpo produzca cantidades extras de PTH. Las personas con antecedentes familiares de hiperparatiroidismo corren un riesgo mayor de contraer este tipo de cáncer. Se debe acudir a un médico si se tiene los siguientes síntomas: dolor en los huesos, una masa en el cuello, dolor en la parte superior de la espalda, músculos débiles, dificultad en el habla o vómitos. Si una persona tiene síntomas, el médico la examinará y buscará masas en la garganta. El médico también puede pedir que se le hagan análisis de sangre y otras pruebas para determinar si el paciente tiene cáncer o algún otro tipo de tumor que no sea cáncer (un tumor benigno). La probabilidad de recuperación (pronóstico) dependerá de si el cáncer se encuentra solamente en la glándula paratiroides o si se ha diseminado a otras partes del cuerpo (clasificación por etapas) y el estado de salud general del paciente. 3.1.1 Etapas del Cáncer de paratiroides Una vez detectado el cáncer de la paratiroides, se harán más pruebas para determinar si las células cancerosas se han diseminado a otras partes del cuerpo. Este procedimiento se denomina clasificación por etapas. El médico necesita saber la etapa en que se encuentra la enfermedad para planificar el tratamiento adecuado. Se emplean las siguientes etapas para la clasificación del cáncer de la paratiroides: 3.1.1.1 Localizado El cáncer se encuentra en la glándula paratiroides únicamente y no se ha diseminado a los tejidos próximos a la paratiroides. 3.1.1.2 Metastático El cáncer se ha diseminado a los ganglios linfáticos del área o a otras partes del cuerpo, como los pulmones (los ganglios linfáticos son estructuras pequeñas en forma de frijol que se encuentran por todo el cuerpo y cuya función es la de producir y almacenar células que combaten las infecciones). 3.1.1.3 Recurrente Cuando la enfermedad es recurrente, significa que el cáncer ha vuelto a aparecer (recurrido) después de haber sido tratado. Puede volver a aparecer en el lugar en que se originó o a otra parte del cuerpo. 3.2 Tratamiento del cáncer de la Paratiroides Existen tratamientos para todos los pacientes con cáncer 446 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL de la paratiroides. Se emplean dos clases de tratamiento: cirugía (la extracción del cáncer) radioterapia (el uso de rayos X en dosis altas u otros rayos de alta energía para eliminar las células cancerosas). 3.2.1 Cirugía La cirugía es el tratamiento más común para el cáncer de la paratiroides. El médico puede extraer la glándula paratiroides (paratiroidectomía) y la mitad de la tiroides en el mismo lado en que se encuentra el cáncer (tiroidectomía ipsilateral). 3.2.2 Radioterapia La radioterapia consiste en el uso de rayos X de alta energía para eliminar células cancerosas y reducir tumores. La radiación puede provenir de una máquina fuera del cuerpo (radioterapia externa) o de materiales que producen radiación (radioisótopos) aplicados a través de tubos plásticos delgados al área donde se encuentran las células cancerosas (radioterapia interna). Se está estudiando el uso de la quimioterapia (el uso de medicamentos para eliminar células cancerosas) en pruebas clínicas. Este tratamiento se puede tomar de forma oral o inyectarse en una vena o músculo. La quimioterapia se considera un tratamiento sistémico por que el medicamento se introduce al torrente sanguíneo, viaja a través del cuerpo y puede eliminar células cancerosas fuera de la glándula paratiroides. 3.2.3 Tratamiento por etapas El tratamiento para el cáncer de la paratiroides dependerá del tipo y la etapa en que se encuentre la enfermedad, la edad del paciente y su estado de salud general. Se puede considerar el recibir un tratamiento estándar basado en su eficacia en pacientes durante pruebas anteriores u optar por formar parte de una prueba clínica. No todos los pacientes se curan con terapia estándar y algunos tratamientos estándar podrían tener más efectos secundarios de los deseados. Por estas razones, se diseñan pruebas clínicas basadas en la información más actualizada para encontrar mejores maneras de tratar a los pacientes con cáncer. El tratamiento puede ser uno de los siguientes: 1. Cirugía para extraer la glándula paratiroides (paratiroidectomía) y la mitad de la tiroides que se encuentra al mismo lado en que se encuentra el cáncer (tiroidectomía ipsilateral). 2. Una prueba clínica de cirugía seguida de radioterapia. 447 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Una prueba clínica de radioterapia. Páncreas El páncreas está compuesto por una porción exocrina implicada en la producción de enzimas digestivas, y una porción endocrina cuya secreción juega un rol muy importante en el control del metabolismo de carbohidratos. En base a las características morfológicas de su componente exocrino se clasifica como acinar compuesta, y está organizada en lobulillos separados por tabique conjuntivos que se continúan con una cápsula fibrosa, fina y mal definida que rodea al órgano. Organización histológica del Páncreas endocrino. Está compuesta por pequeños acúmulos de células epiteliales, ricamente vascularizados, conocidas como islotes de Langerhans. En el páncreas humano existen más de un millón de islotes dispersos a lo largo del tejido exocrino, del cual están separados por una delgada capa de fibras reticulares. Son más numerosas en la cola que a nivel del cuerpo y cabeza de la glándula. Componentes Langerhans. celulares de los Islotes de Poseen tres tipos celulares, que en los cortes histológicos pueden ser teñidos selectivamente con diferentes técnicas especiales: 1. Células alfa: Se localizan principalmente en la periferia del islote, constituyendo el 20% de su población celular. 2. Células Beta: Son más numerosas que las células alfa (60%) y están distribuidas por todo el islote. 3. Células delta: Son pequeñas y escasas, representando tan solo una pequeña porción (5%) del páncreas endocrino. Todos estos tipos celulares secretan hormonas polipeptídicas, por lo que poseen las características ultraestructurales comunes de las células implicadas en la síntesis activa de proteínas. Sin embargo, pueden diferenciarse por el aspecto de los gránulos secretores y con más certeza mediante técnicas inmunohistoquímicas. Con el ME, se ha descrito recientemente un cuarto tipo celular que aparentemente produce el polipéptido pancreático, de función desconocida, por lo que se han denominado células PP. Principales funciones de las hormonas pancreáticas. La principal función de éstas hormonas es mantener el nivel de glucosa plasmática dentro de límites normales. Las células alfa producen glucagón cuando la glucosa sanguínea cae por debajo de los niveles normales, y la elevan 448 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL al estimular la formación de este carbohidrato a partir de algunas fuentes, como el glucógeno almacenado en los hepatocitos. Las células beta producen insulina, que tiene efecto contrario al Glucagón, disminuye los niveles de glucosa sanguínea al estimular la captación y utilización de ella por varios tipos celulares. La somatostatina, producida por las células delta, actúa como un modulador de la actividad secretora de las células alfa y beta. Enfermedades que se producen 2.1 Hipoinsulinismo El Hipoinsulinismo origina el padecimiento conocido como diabetes sacarina, que es el más común en las enfermedades endocrinas, una enfermedad metabólica que afecta a muchas funciones corporales Un signo de diabetes sacarina es la concentración anormalmente elevada de glucosa en la sangre o hiperglucemia; ésta, a su vez, provoca que la glucosa sea eliminada por la orina, circunstancia llamada glucosarina. Debido a que es incapaz de sayisfacer sus necesidades energéticas, el cuerpo empieza a consumir grasas y proteínas. 2.2 Hiperinsulinismo El hiperinsulinismo, o secreción de insulina en exceso por las células beta, es causado generalmente por un tumor de las células de los islotes. En tales casos, la glucosa sanguínea disminuye y puede bajar lo suficiente para causar desmayo, coma y convulsiones. Glándulas Suprarrenales El par de glándulas adrenales se encuentra embebido en un tejido adiposo en el polo superior de cada riñón. Dichas glándulas están compuestas por dos tejidos endocrinos distintos (la corteza y la médula), los cuales difieren en su origen embriológico, tipo de secreción y función. Organización histológica. 1. Corteza Adrenal: es de origen mesodérmico y rodea la porción central de la glándula, la médula. En ella se pueden distinguir tres zonas concéntricas que de adentro hacia fuera son: a. Zona Glomerulosa: es delgada y está en íntimo contacto con la cápsula de tejido conectivo que rodea a la glándula. Se compone de grupos irregulares de células secretoras dispuestas en forma de ovillo que recuerdan al glomérulo renal. Las células poseen un núcleo intensamente teñido y un citoplasma acidófilo con escaso contenido lipídico. En esta zona se 449 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL secretan las hormonas mineralocorticoides, fundamentalmente aldosterona. b. Zona Fasciculada: Esta formada por estrechos cordones de células secretoras, que son grandes, poliédricas y poseen un abundante citoplasma poco teñido debido a la presencia de una gran cantidad de vesículas lipídicas que le dan aspecto espumoso. Segregan hormonas corticosteroides (Cortisol) y pequeñas cantidades de hormonas esteroideas sexuales. c. Zona Reticular: es la más interna y delgada. Está formada por una red irregular de cordones anastomosados de células glandulares, mucho más pequeñas que las de la zona antes descrita, y con un citoplasma que se tiñe más fuertemente debido a que posee menos gotas de lípidos. Son las responsables de la secreción de una pequeña fracción de glucocorticoides, así como de pequeñas cantidades de hormonas esteroideas sexuales. ¿Cuál es la característica ultraestructural más resaltante de las células de la Corteza Adrenal y por qué? 2. Médula Adrenal: Esta compuesta por grupos celulares muy apretados sostenidos por una red reticular que posee numerosos capilares de luz amplia. La mayor parte de las células poseen un núcleo grande, granular y un citoplasma intensamente basófilo. Son llamadas células cromafines debido a la reacción de oxidación de los gránulos citoplasmáticos ante las sales de cromo. Estos gránulos, que representan la secreción almacenada, son el raso ultraestructural más llamativo de éstas células, y en base a su aspecto al ME así como a sus reacciones tintoriales con algunas técnicas especiales, pueden distinguirse dos tipos celulares que secretan, cada uno de ellos, las diferentes catecolaminas de la médula: Adrenalina y Noradrenalina. Estas células derivan del neuroectodermo y están inervadas por fibras simpáticas preganglionares. Además de estas células cromafines, existen en la médula células ganglionares simpáticas, que pueden encontrarse aisladas o en pequeños grupos. Principales hormonas de la glándula adrenal y sus funciones. 1. 2. Aldosterona: Interviene en el equilibrio hidroelectrolítico. Cortisol: Participa en el metabolismo de hidratos de carbono (hiperglucemiante) y aumenta el catabolismo proteico. También actúa sobre el sistema inmune, deprimiendo su función y ejerce acciones antiinflamatorias y antialérgicas. El cortisol, al igual que la aldosterona, son secretados por la corteza y son indispensables para la vida. Catecolaminas: Son mediadores del Sistema Nervioso Simpático y preparan al organismo para 3. 450 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL hacer frente a situaciones de emergencia. Particularmente, la noradrenalina, es muy importante en el mantenimiento de la presión arterial. Irrigación Sanguínea de la Suprarrenal. La glándula está ricamente vascularizada por tres grupos de arterias que forman un plexo en la cápsula. De éste plexo parten las arterias corticales que se distribuyen en una red de sinusoides anastomóticos en la corteza y que terminan en las venas colectoras, situadas en la unión corticomedular. La médula posee también una rica red capilar, cuyo aporte sanguíneo proviene de dos fuentes: los sinusoides corticales y las arterias medulares, originadas igualmente del lecho cápsulas, pero que cruzan la corteza sin emitir colaterales. Toda la sangre de la cápsula drena en vénulas ubicadas en la médula, que confluyen y forman las venas centrales medulares, que a su vez convergen en la vena suprarrenal. ¿Qué papel juega esta disposición vascular? ENFERMEDADES DE LA GLÁNDULA SUPRARRENAL 1.1 Hipoadrenalismo El Hipoadrenalismo resulta de la deficiencia cortical para producir hormonas corticoides y origina la situación llamada enfermedad de Addison. La imagen clásica de esta alteración fue descrita por Thomas Addison, un médico inglés del siglo XIX. En aquel tiempo, la enfermedad era generalmente causada por tuberculosis de las suprarrenales, que producía su destrucción bilateral. La persona con enfermedad de Addison esta anémica y muy débil, tiene la piel bronceada y es altamente susceptible a las enfermedades e infecciones. A esta situación le sigue un choque grave y la muerte si no se administra las hormonas apropiadas. 1.2 Hiperadrenalismo 1.2 La hiperfunción de la corteza suprarrenal origina la enfermedad de Cushing y generalmente es causada por crecimiento de ambas suprarrenales, más frecuentemente por un tumor. El enfermo que padece la enfermedad de Cushing muestra los efectos de la secreción aumentada de glucocorticoides, mineralocorticoides y hormonas sexuales. Ocurre más frecuentemente en la mujer adulta. El trastorno del metabolismo proteico lleva a la consumación de los tejidos corporales y debilitamiento de los huesos. La secreción aumentada de glucocorticoides causa un aumento de la glucosa sanguínea que lleva a la diabetes suprarrenal, que puede convertirse en diabetes permanente si continúa cierto tiempo. 451 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Epífisis Es una glándula pequeña, ubicada en el extremo posterior del tercer ventrículo, por encima del techo del diencéfalo al cual se une por un corto tallo. Organización histológica. 1. La glándula está envuelta por la piamadre, de la que parten tabiques conjuntivos que la dividen en lobulillos mal delimitados. 2. Dentro de los lobulillos se encuentran grupos de células epitelioides, denominadas pinealocitos, que se caracterizan por poseer un núcleo ovoide, voluminoso y un citoplasma con numerosas prolongaciones que terminan en forma de dilataciones bulbosas sobre los capilares sanguíneos que se encuentran entre ellas. Estas células producen melatonina, que ejerce un efecto supresor en la secreción de gonadotropinas, retardando así el crecimiento y maduración gonadal hasta la pubertad. Se han descrito otras funciones en la especie humana y en diferentes especies de mamíferos. ¿Cuál es la ultraestructura de éstas células, como vierten su secreción y cuáles son esas otras funciones? 3. Existe un segundo tipo celular, las células intersticiales, que se encuentran entre los pinealocitos, cerca de los vasos sanguíneos y que representan elementos neurogliales. 4. En la glándula pineal del ser humano y del ganado vacuno, se observan característicamente, numerosas concreciones calcificadas, de importancia desconocida, a las que se denomina arenilla cerebral. 5. Fibras nerviosas mielinizadas, que provienen de los ganglios simpáticos cervicales, se ramifican por toda la sustancia glandular. Ovarios y Testículos como glándulas endocrinas. 1 Ovarios Los ovarios son los órganos femeninos de la reproducción, o gónadas. Son estructuras pares con forma de almendra situadas a ambos lados del útero. Los folículos ováricos producen óvulos, o huevos, y también segregan un grupo de hormonas denominadas estrógenos, necesarias para el desarrollo de los órganos reproductores y de las características sexuales secundarias, como distribución de la grasa, amplitud de la pelvis, crecimiento de las mamas y vello púbico y axilar. La progesterona ejerce su acción principal sobre la mucosa uterina en el mantenimiento del embarazo. También actúa junto a los estrógenos favoreciendo el crecimiento y la elasticidad de la vagina. Los ovarios también elaboran una hormona llamada relaxina, que actúa sobre los ligamentos de la pelvis y el cuello del útero y provoca su relajación durante el parto, facilitando de esta forma el alumbramiento. 452 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2 Testículos Las gónadas masculinas o testículos, son cuerpos ovoideos pares que se encuentran suspendidos en el escroto. Las células de leydig de los testículos producen una o más hormonas masculinas, denominadas andrógenos. La más importante es la testosterona, que estimula el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios, influye sobre el crecimiento de la próstata y vesículas seminales, y estimula la actividad secretora de estas estructuras. Los testículos también contienen células que producen el esperma. SISTEMA NEUROENDOCRINO Los conceptos de célula neuroendocrina y neurona neurosecretora nacieron directamente de las observaciones de la oxitocina y la hormona antidiurética que fueron sintetizadas por las hormonas hipotalámicas y eran almacenadas en los procesos neuronales de la pituitaria posterior, previo a su liberación en la circulación. Posteriormente, el descubrimiento de que factores liberadores e inhibidores hormonales eran sintetizados por neuronas hipotalámicas, transportadas por vía axonal a la eminencia media y secretadas en la circulación portal hipofisiaria con interacciones específicas con diferentes tipos celulares de la adenohipófisis estableció la noción de que las neuronas podían funcionar como células endocrinas. Estas células podían servir como transductores neuroendocrinos convirtiendo influjo eléctrico directamente en señales químicas endocrinas. El término paraneuronas se definió como células endocrinas y sensoriales que comparten características estructurales, funcionales y metabólicas que están relacionadas con neurohormonas o neurotransmisores. Las paraneuronas también poseen gránulos del tipo neurosecretor y vesículas del tipo sináptico. Estas células reconocen estímulos en receptores y liberan la secreción vía la porción secretora de la célula. El término célula neuroendocrina también empieza a aplicarse a estas células. Respecto al origen embriológico de las células neuroendocrinas demostradas de tener origen neuroectodérmico son las de la médula adrenal, paraganglionares extradrenales, células del plexo mientérico, y ganglios simpáticos y las células C de la tiroides. Las células neuroendocrinas del epitelio traqueobronquial y del eje gastro-entero-pancreático son de origen endodérmico. El término neuroendocrino no implica origen embriológico del neurectodermo pero si connota un fenotipo compartido caracterizado por expresión simultánea de múltiples genes codificando una gran variedad de trazos neuronales y endocrinos. 453 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CARACTERISTICAS MORFOLOGICAS E HISTOQUIMICAS Las células neuroendocrinas son difíciles de reconocer en preparados rutinarios de H y E. donde pueden aparecer ovales o piramidales, en algunos casos el citoplasma puede tener finos gránulos eosinófilos. Las células paraganglionares de la médula adrenal y del tracto gastrointestinal presentan una pigmentación de un color pardo amarillenta característica luego de la fijación con dicromato de potasio o ácido crómico, resultado de la oxidación de la catecolaminas y la serotonina, de ahí el nombre de enterocromafines. Las células neuroendocrinas presentan una fluorescencia verde amarillenta característica luego de la fijación en formaldehído y otros fijadores Aldehidos. En algunos casos estas células solo son fluorescentes luego de la administración de L-dihidroxifenilalanina (DOPA). El formaldehído forma productos una alta condensación fluorescente de tetrahidroisoquinolina con las catecolaminas y derivados de la ß-carbonil como la serotonina. Existen diferentes técnicas que permiten demostrar tanto en tejido incluido en parafina como por congelación. Algunas células neuroendocrinas tales como las del tubo digestivo tiene la capacidad de reducir plata amoniacal a su estado metálico. Estas células son llamadas argentafines. En otras células neuroendocrinas la positividad de la plata es evidente solo luego de añadir un agente reductor exógeno a la solución de tinción, estas células se las llama argirófilas, Ambas reacciones se deben a la presencia de serotonina. Las tinciones argirofílicas se usan para identificar células neuroendocrinas aunque estas tinciones no son específicas, algunos productos celulares pueden también ser argirófilicos como la lipofucsina, glucógeno y otras proteínas. Pueden utilizarse tinciones metacromáticas como el azul de toluidina después de una hidrólisis ácida de los cortes, a esta propiedad se la llama metacromasia enmascarada. La mayoría de las células neuroendocrinas están dispersas dentro de otros tipos celulares ya sea como células únicas o como agregados de tres o cuatro células están unidas a la membrana basal epitelial. Algunas extienden procesos desde su citoplasma para rodear células epiteliales adyacentes, a estas también se las denomina células paracrinas. El producto de las células paracrinas es liberado localmente e influyen la actividad de las células epiteliales 454 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL adyacentes. A estas se las refiere neuroendocrinas cerradas. también como células El producto de las células endocrinas abiertas pueden ser secretadas directamente hacia el lumen de una víscera hueca, además, tales procesos apicales pueden subservir como una función de receptor. Otras células neuroendocrinas tales como las de la piel y el árbol bronquial pueden estar inervadas. En el tracto gastrointestinal, células neuroendocrinas aisladas pueden encontrarse en la lámina propia sin juntarse con el epitelio, tales células endocrinas están rodeadas por células de Schwann y fibras nerviosas amielínicas para formar el complejo EC (células enterocromafin)-fibra nerviosa. Los complejos EC-fibra nerviosa son específicamente prominentes en los apéndices con inflamación crónica e hiperplasia neural. La principal característica de las células neuroendocrinas al microscopio electrónico es la presencia de gránulos secretorios rodeados por una membrana, el diámetro de estos gránulos es de 50 a 500 nm. estos gránulos almacenan péptidos y hormonas aminadas. Los gránulos tienden a concentrarse en la cara basal de las células cercana a la membrana basal. Los gránulos secretorios son también prominentes en procesos citoplasmáticos y en las extensiones apicales de las células “abiertas”. en suma a los gránulos secretores muchas células neuroendocrinas pueden contener vesículas tipo sinapticas. Las células neuroendocrinas pueden producir múltiples y diferentes péptidos de una sola molécula precursora. Las células neuroendocrinas de diferentes tejidos pueden producir la misma hormona, tal el caso de la somatostatina que es secretada por las ciertas neuronas hipotalámicas, células D pancreáticas, células D gastrointestinales, células endocrinas broncopulmonares. DISTRIBUCION DE LAS CELULAS NEUROENDOCRINAS Vía Respiratoria sup. y Tracto broncopulmonar Los componentes neuroendocrinos del pulmón se presentan ya sea como células neuroendocrinas solitarias o en pequeños conglomerados que han sido llamados cuerpos neuroepiteliales (CNE). Las células neuroendocrinas solitarias pueden ser del tipo cerrado o abierto. 455 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Los cuerpos neuroepiteliales están compuestos de grupos de células algo claras o eosinófilas que se extienden de la membrana basal bronquial hacia la luz bronquial, estos cuerpos están extensamente inervados. Los CNE actuarían intrapulmonares. más como quimioreceptores Las células neuroendocrinas solitarias mas tendrían una función paracrina. Los gránulos secretores de las células neuroendocrinas del pulmón muestran variaciones considerables en tamaño y densidad. En base al tamaño de sus gránulos las células broncopulmonares neuroendocrinas han sido divididas en tres tipos: • Tipo P1 tienen gránulos que miden 40 50 nm de diámetro. • Se las ha encontrado en el pulmón fetal. • Tipo P2 tiene gránulos que miden 120 a 130 nm. • Tipo P3 tiene gránulos que miden de 180 a 200 nm. Tanto las células CNE como las células solitarias contienen serotonina, péptido liberador de bombesina/gastrina y calcitonina, Las células NE leucoencefalina. Tiroides Tanto en la tiroides neonatal como en el adulto las células C que contienen calcitonina están concentradas en una zona que corresponde a los tercios superior y medio de los lóbulos. Las células intrafolicular. Piel Las células de Merckel representan el componente neuroendocrino. Estas células están en pequeños grupos o solitarias. Los acúmulos de células de Merckel son particularmente prominentes en focos de diferenciación epitelial especializada tal el caso de la zona táctil. Las células de Merckel están inervadas por fibras mielínicas largas del tipo I. Presentan gránulos citoplasmáticos que son prominentes en sus prolongaciones. C ocupan una posición exclusiva solitarias además contienen 456 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Existe variación en las hormonas peptídicas encontradas en estas células (met-encefalina, VIP, bombesin/GRP). Sistema gastrointestinal Se hallan distribuidas en todo el tracto digestivo, son responsables de la producción de más de 20 hormonas. Sistema urogenital Se han descrito tanto en el parénquima de la pelvis renal ya que en el parénquima renal no se las encuentra. Se encuentran en la próstata como células argirofílicas. No se han descritos estas células en ovario normal, trompa o endometrio. MARCADORES HORMONALES El perfil de las hormonas peptídicas pueden identificarse por métodos de inmunohistoquímica con antisuero policlonal o anticuerpos monoclonales. Pueden identificarse catecolaminas e indoletilaminas Con la técnica de hibridación in-situ se pueden identificar RNA mensajeros que codifican péptidos hormonales. Los estudios actuales hacen suponer que son células multimensajeras. Pueden producir múltiples péptidos distintos de una sola molécula precursora. MARCADORES NO HORMONALES. Cromograninas Representan el constituyente predominante por peso de los gránulos neurosecretores. Sinaptofisina Es una glicoproteína que se liga la Ca. Es un constituyente de las membranas de las vesículas sinápticas. Citocromo b561 Es un antígeno de la membrana granular, originalmente identificado en la médula adrenal. Esta proteína transporta electrones dentro la matriz del gránulo secretorio a manera de mantener un aporte de ácido ascórbico reducido. El ácido ascórbico es un donador de electrones para la dopamina ß-hidroxilasa. Enolasa neuro-específica Su especificidad es pobre. 457 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Antígenos linforeticulares La presencia de estos antígenos en células neuroendocrinas hacen suponer que estas proteínas puedan tener la misma función en tejido endocrino como en tejido linfoide. 458 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 23 PRINCIPIOS DE EMBRIOLOGIA GENERAL Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de describir los eventos morfofuncionales que ocurren durante los procesos de gametogénesis, fecundación, desarrollo embrionario y fetal. Objetivos Específicos: - Describir los procesos que ocurren durante la gametógenesis. - Analizar las bases fisiológicas del ciclo menstrual. - Describir en forma secuencial los procesos que ocurren durante la fecundación y la implantación. - Analizar los eventos anómalos que ocurren durante el período de implantación. - Describir los procesos de gastrulación y neurulación. - Describir el proceso de la formación de la cavidad celómica y del intestino primitivo. - Describir la evolución del mesodermo y enumerar sus componentes y principales derivados. - Describir los procesos que conllevan a la formación de los esbozos de los diferentes órganos y sistemas. - Describir los cambios que ocurren durante el proceso de desarrollo en el período fetal. Etapas del Desarrollo El período de gestación se inicia desde el momento cero de la fertilización hasta el término a las 38 semanas. Todo el período hasta el momento del nacimiento se divide en: 1.- Prenatal: Es el período que comprende desde la fecundación hasta el momento del nacimiento. Esta a su vez se divide en: Pre – Embrionaria. Embrionaria. Fetal. 2.- Postnatal: Período comprendido después del nacimiento. 459 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Consideraciones Generales El día 0 del embarazo normal es igual al 1er día de la fecha de la última regla (F.U.R) siendo la duración del embarazo de 40 semanas. El ciclo femenino dura 4 semanas, la ovulación ocurre el día 14, por lo tanto las 2 primeras semanas, no se cuentan en el desarrollo prenatal, donde ocurre el crecimiento del oocito en el folículo, rompiéndose el día 14 y ocurre la fecundación. Por lo tanto el desarrollo normal es de 35 semanas. Las 3 primeras semanas del desarrollo van a corresponder al período Pre – embrionaria. La fase embrionario comprende desde la 4ta semana hasta la 8va. Semana y el período fetal corresponde desde la 9na. Semana hasta el nacimiento. Curva de Crecimiento y Desarrollo En el momento del nacimiento la curva del crecimiento de longitud, peso, superficie corporal no varían mucho. ¿Cuándo se crece más? Se crece más durante el período fetal. Aún dentro de la etapa fetal varía el crecimiento. Cuanto más próximo al inicio del embrión hay mayor velocidad de crecimiento. La máxima velocidad del crecimiento de todo el desarrollo se da en el 3er a 4to mes fetal, se llega allí a una velocidad asombrosa de 2mm/día. El período fetal es un período de crecimiento y maduración. Además del crecimiento hay cambios cualitativos. Hay curvas que no siguen la tendencia general. Si vemos las curvas de crecimiento prenatal y postnatal observamos que algunos crecimientos siguen la pendiente y la forma que tenían antes de nacer. Por ejemplo la talla y el peso. Pero hay órganos que crecen y crecen mucho más y llegan a la adolescencia y luego se detienen. Ej: órganos linfáticos. Hay otros que crecen y ya a los 8-9 años casi tienen las dimensiones de la edad madura, ej: toda la región craneana. Hay órganos que venían creciendo y al momento del nacimiento se detienen y vuelven a crecer de nuevo en la pubertad, ej: los genitales. Hay algunos que al momento del nacimiento involucionan y lentamente se recuperan y llegan a los 16 años a tener el tamaño fetal. Vemos como durante los 2 meses de vida la cabeza ocupa el 50% del cuerpo y como los miembros inferiores no llegan la ¼ parte y que posteriormente en el adulto la cabeza ocupa 1/8 y los miembros inferiores la ½ del cuerpo. 460 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL PERIODOS DEL DESARROLLO HUMANO · Fase Pregermen: modificación de las células germinales (crossing over). · Fase de germen: 0 a 21 días – HUEVO o CIGOTO. - Fecundación - Segmentación - Mórula - Blástula - Gástrula - Néurula · Fase de embrión: 21 a 28 días (1 a 5 mm). · Paso de embrión a feto: 28 a 27 días (29 a 30 mm). · Periodo fetal I: 47 a 50 días (15 g, 40 mm). · Periodo fetal II: 50 a 140 días (400 g, 180 mm) · Periodo fetal III: 140 a 280, final de gestación (3’400 Kg., 500 mm). TIPOS DE HUEVOS SEGÚN SU CANTIDAD DE VITELO ALECITOS Huevo vitelo ideal, sin Mamíferos Escaso vitelo Hombre Amphioxus lancelatus Vitelo nutritivo rodeado de vitelo formativo Insectos Anfibios TELOLECITOS Gran cantidad de vitelo Peces Aves Reptiles SEGÚN EL PROCESO DE SEGMENTACIÓN HOLOBLÁSTICOS MEROBLÁSTICOS Segmentación total (amphioxus lancelatus, hombre) Segmentación parcial o polar (aves y reptiles) S MEDIOLECIT OS MEGALECITO OLIGOLECITOS MIOLECITOS CENTROLECITOS SEGÚN EL PROCESO DE GASTRULACIÓN ENTEROCÉLICOS Por invaginación (amphioxus, peces y anfibios) 461 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ESQUIZOCÉLICOS Por delaminación o rotura (aves, reptiles y mamíferos) Período Embrionario Primera Semana del Desarrollo 1. Gametogénesis y origen de la línea germinal "La gametogénesis es el proceso de meiosis y diferenciación celular que convierte a las células germinales en gametos masculinos y femeninos maduros." Tanto en los varones como en las mujeres, previamente a la gametogénesis se produce la división mitótica de las células germinales en el interior de las gónadas. Posteriormente, en distintos momentos para el hombre que para la mujer tendrá lugar la maduración de dichas células convirtiéndolas en gametos masculinos y femeninos maduros. En el caso de los varones, la gametogénesis comienza en la pubertad y no es interrumpida hasta la muerte. Por el contrario, en el caso de las mujeres, la diferenciación celular comienza hacia el quinto mes del desarrollo fetal, aunque finalmente queda interrumpida tras la primera fase de la meiosis y no se reanuda hasta la pubertad. Los procesos de gametogénesis masculina y femenina son llamados espermatogénesis y oogénesis respectivamente. a) Espermatogénesis Célula germinal primordial ----- Espermatogonia ----- Espermatocito primario ----Espermatocito secundario ----- Espermátida Meiosis I Mitosis Meiosis II Síntesis DNA ESPERMATOZOIDE 462 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL b) Oogénesis Célula germinal primordial ----- Oogonia ----- Ovocito primario ----- Ovocito secundario + Corpúsculo polar ----- Ovocito maduro I Mitosis Meiosis II Síntesis DNA Meiosis ÓVULO 2- Primeros estadios del desarrollo: fecundación, mórula y blástula En primer lugar, el desarrollo del ser humano comienza con la fecundación o unión de una célula germinal masculina con una célula germinal femenina. Esta unión se da en la porción más dilatada de la ampolla de las Trompas de Falopio y origina como resultado una célula totipotente denominada zigoto o huevo. Tras la fecundación, la capa pelúcida que recubre el óvulo segrega miles de gránulos corticales cuya misión es impedir que pueda penetrar otro espermatozoide. Asimismo, el ovocito completa la segunda metafase meiótica produciendo otro corpúsculo polar. El zigoto o huevo contiene los pronúcleos correspondientes al espermatozoide y al óvulo; ambos pronúcleos contienen la información genética necesaria para desarrollar al embrión. 24 horas después de producirse la fecundación, el zigoto experimenta sucesivas divisiones mitóticas o segmentaciones, originando numerosas células hijas denominadas blastómeros. Tales divisiones se realizan sucesivamente de forma asincrónica hasta alcanzar el estadio de 32 células donde el embrión adquiere el nombre de mórula. Las células blastómeras son segregadas durante la segmentación diferenciándose una masa de células internas que recibe el nombre de embriobasto de una masa de células externas que reciben el nombre de trofoblasto. Posteriormente, la mórula comienza a absorber líquido acumulado en vacuolas intracitoplasmáticas de los blastómeros hasta que finalmente, debido a la presión hidrostática del líquido, se forma una gran cavidad llamada cavidad del blastocisto o blastocele. Es entonces cuando las células del embrioblasto se organizan formando una masa compacta en uno de los lados de la cavidad, mientras que las células del trofoblasto se organizan formando un delgado epitelio monoestratificado. A partir de aquí, el embrión pasa a denominarse bastocisto. 463 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Alrededor del quinto día, el blastocisto se desprende de la zona pelúcida de modo que queda libre para establecer interacciones con el endometrio. Finalmente, hacia el sexto día el blastocisto se implanta en la pared uterina. En ocasiones, el blastocisto puede implantarse en un lugar anormal del útero ocasionando un embarazo ectópico ya que los vasos sanguíneos formados en la localización anormal pueden romperse con el crecimiento del embrión y ocasionar incluso la muerte de la madre. 2da. Semana de Desarrollo. 1. Implantación y desarrollo del disco embrionario bilaminar En el comienzo de la segunda semana de desarrollo embrionario, tras el contacto del blastocisto con el endometrio se produce la proliferación del trofoblasto del polo embrionario dando lugar a una masa de células sin membrana conocidas con el nombre de sincitiotrofoblasto. Por el contrario, las células del trofoblasto que forman la pared del blastocisto conservan sus membranas constituyendo el citotrofoblasto. Cabe destacar la actividad enzimática del sincitiotrofoblasto que degrada la matriz existente en las células endometriales conforme aumenta el tamaño del embrión. Asimismo, a medida que la implantación del embrión progresa, el sincitiotrofoblasto rodea gradualmente al blastocisto, hasta que finalmente, en el noveno día, todo el blastocisto queda recubierto excepto el pequeño agujero por el cual se implantó en la pared endometrial, que en último lugar queda sellado por material acelular y que constituye el tapón de cierre. Alrededor del octavo día, el embrioblasto se diferencia en dos capas; una capa externa de células cilíndricas denominada epiblasto o ectodermo primario y una capa interna de células cúbicas llamada hipoblasto o endodermo primario. Al embrioblasto bilaminar se le denomina disco embrionario bilaminar. Asimismo, en el mismo día comienza a acumularse líquido entre las células del epiblasto desplazando a un grupo de células ectodérmicas hacia el polo embrionario y constituyendo 464 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL una fina membrana denominada membrana amniótica. La nueva cavidad que dicha membrana delimita recibe además el nombre de cavidad amniótica. Posteriormente, del hipoblasto emigra una capa de células que recubren la parte interna del citotrofoblasto y que forman una membrana denominada membrana de Heuser o exocelómica. Es por tanto cuando la cavidad del blastocisto o blastocele recibe ahora el nombre de saco vitelino primitivo o cavidad exocelómica. Al mismo tiempo que se forma el saco vitelino primitivo, se secreta una capa de material acelular entre la membrana de Heuser y el citotrofoblasto denominada retículo extraembrionario. Hacia el día 12 o 13 proliferan células procedentes del epiblasto del extremo caudal del disco embrionario y emigran para formas dos capas: una que recubre la superficie externa de la membrana de Heuser y otra que recubre la superficie interna del citotrofoblasto, de modo que el retículo extraembrionario queda atrapado entre estas dos capas donde posteriormente se degradará y pasará a constituir la cavidad coriónica. De nuevo, alrededor del día 12, las células del hipoblasto comienzan de nuevo a proliferar emigrando hacia fuera y empujando al saco vitelino primitivo hacia el polo extraembrionario. Es entonces cuando el saco vitelino primitivo se desprende del embrión y se desintegra formando los quistes exocelómicos, que finalmente degenerarán. El nuevo espacio que se origina recibe el nombre de saco vitelino definitivo o secundario. Alrededor del noveno día, las denominadas lagunas trofoblásticas se abren en el interior del sincitiotrofoblasto permitiendo que las sangres materna y fetal entren en contacto al fluir por la placenta. Más adelante, los capilares maternos próximos al sincitiotrofoblasto se expanden para formar los sinusoides maternos que se fusionan rápidamente con las lagunas trofoblásticas. Finalmente, el mesodermo extraembrionario induce al citotrofoblasto en su crecimiento hacia el interior del sincitiotrofoblasto dando como resultado unas proyecciones denominadas vellosidades primitivas. Hacia el día 16, el mesodermo extraembrionario asociado al citotrofoblasto penetra en las vellosidades primitivas transformándolas en vellosidades troncales secundarias. Será más adelante, al final de la tercera semana, cuando el mesodermo vellositario se diferencie en los vasos sanguíneos que conecten con los vasos del embrión estableciendo una circulación uteroplacentaria. Las vellosidades que contienen los vasos sanguíneos diferenciados reciben el nombre de vellosidades terciarias. Tercera semana de Desarrollo. Gastrulación y formación del disco embrionario trilaminar Hacia el decimosexto día del desarrollo embrionario, cerca del centro del disco embrionario se forma una depresión profunda rodeada por un reborde de células epiblásticas. Este surco recibe el nombre de surco primitivo; la depresión es la fosita primitiva y el reborde que la rodea se denomina nódulo primitivo. Este conjunto de estructuras reciben el nombre de línea primitiva. 465 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En el extremo del disco embrionario, cerca de la superficie del epiblasto, se formará la cabeza del futuro embrión. Son las células del epiblasto próximas a la línea primitiva las que comienzan a proliferar y finalmente penetran en el espacio existente entre el epiblasto y el hipoblasto. Este proceso se denomina gastrulación. En él, algunas de las células epiblásticas que penetran por la línea primitiva invaden el hipoblasto sustituyéndolo por una nueva capa de células: el endodermo. Asimismo, posteriormente las mismas células epiblásticas divergen en el espacio existente entre el epiblasto y el endodermo formando una tercera capa: el mesodermo intraembrionario. Las células que emigran a través de la fosita primitiva y quedan en reposo en la línea media forman dos estructuras: una masa compacta de mesodermo craneal denominada placa precordal y un denso tubo situado en la línea media llamado proceso notocordal. Una vez completado el proceso de gastrulación, el epiblasto recibe el nombre de ectodermo. Por tanto, el nuevo disco embrionario trilaminar deriva en su totalidad del epiblasto. En el mismo día, la línea primitiva regresa en sentido caudal haciéndose cada vez más corta hasta que finalmente desaparecerá alrededor del vigesimosexto día. Asimismo, hacia el día 20 la línea produce una masa de mesodermo en la porción caudal del embrión denominada eminencia caudal, a partir de la cual surgen estructuras mesodérmicas caudales del organismo. Cuando el proceso notocordal se ha formado por completo, lo que sucede alrededor del día 20, ocurren los siguientes cambios estructurales: - El suelo ventral del tubo se fusiona con el endodermo subyacente. 466 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL - El tubo se abre ventralmente comenzando por la región de la fosita primitiva. Todos estos cambios convierten al proceso notocordal en una barra medioventral aplanada de mesodermo denominada placa notocordal. Dicha placa cambiará de forma poco a poco y acabará convirtiéndose en dos o tres días en un cilindro sólido denominado notocorda. En este proceso, algunas células endodérmicas pueden quedar incorporadas a la notocorda. La función que desempeña la notocorda no está claramente definida pero se conoce que desempeña un papel importante en la inducción de los cuerpos vertebrales. De modo transitorio, la cavidad del saco vitelino comunicará con la cavidad amniótica a través de una apertura en la fosita primitiva denominada conducto neuroentérico. Durante esta tercera semana, aparecen dos depresiones en el ectodermo: una en el extremo craneal denominada membrana bucofaríngea y otra en el extremo caudal denominada membrana cloacal. Ambas membranas de origen ectodérmico comunicarán con el endodermo subyacente excluyendo al mesodermo intraembrionario y formando por tanto una membrana bilaminar. Ambas membranas se convertirán además en los extremos ciegos del tubo digestivo. Conforme la línea primitiva regresa en sentido caudal, las células mesodérmicas que emigran lateralmente a partir de ella, comienzan a condensarse en estructuras laminares o cilíndricas a ambos lados de la notocorda. Este proceso se inicia en el extremo craneal y avanza en sentido caudal. El mesodermo situado inmediatamente a ambos lados de la notocorda forma un par de condensaciones cilíndricas denominadas mesodermo paraxial. Asimismo, un par de condensaciones menos pronunciadas aparece junto al mesodermo paraxial denominadas mesodermo intermedio. Finalmente, el resto de mesodermo lateral compone una lámina que recibe el nombre de mesodermo lateral. A partir del día 17, el mesodermo lateral se divide en dos capas: una capa adyacente al endodermo que recibe el nombre de mesodermo esplacnopleural y una capa adyacente al ectodermo denominada mesodermo somatopleural. Al mismo tiempo, tan pronto como se forma el mesodermo paraxial, éste acaba produciendo un conjunto de estructuras redondeadas denominadas somitámeros. Dichas estructuras derivan del mesodermo paraxial y avanzan formándose en sentido craneocaudal. La mayoría de los somitámeros se diferencian más tarde para formar bloques separados denominados somitas. Sin embargo, cabe destacar que los siete primeros pares de somitámeros no desarrollan somitas sino que suelen dar lugar a otras estructuras craneales como la mandíbula, los músculos de la cara, etc. Finalmente, el recuento de somitas en el ser humano suele rondar el número de 37 pares. A partir de los somitas se forma la mayor parte del esqueleto axial (columna vertebral, pared del cuerpo y de las extremidades, etc). 467 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Concretamente, la organización suele ser la siguiente: 1 - 3 : PORCIÓN CEFÁLICA 4 - ... : PORCIÓN CORPORAL 1-8 : Somitas CERVICALES 1 - 12 : Somitas DORSALES 1-5 1-5 1-5 : Somitas LUMBARES : Somitas SACROS : Somitas COXIGEOS CUARTA SEMANA DEL DESARROLLO. Diferenciación de los Somitas. La Neurulación Una vez formados los somitas, cada uno se divide en tres partes: a) Esclerotomo: dará lugar a las vértebras b) Dermatomo: dará lugar a la dermis c) Miotomo: dará lugar a la musculatura La distribución morfológica será la siguiente: 468 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Alrededor del día 18, aparece engrosada al epiblasto la placa neural a lo largo del eje sagital y craneal respecto de la fosita primitiva. Al parecer la placa neural puede que se desarrolle en respuesta a sustancias inductoras secretadas por las estructuras del mesodermo axial subyacente (placa precordal). La placa neural es una gruesa placa de células neuroectodérmicas cilíndricas cuya formación comienza en el extremo craneal del embrión en sentido caudal. La neurulación es la conversión de la placa neural en el tubo neural mediante un proceso de plegamiento; la placa neural comienza a plegarse verticalmente a lo largo de su línea media, el surco neural. Dicho surco parece desarrollarse en respuesta a la inducción de la notocorda, la cual actúa como bisagra de los pliegues neurales. Tales pliegues adoptan una forma cóncava de modo que los labios laterales de los pliegues se adosan dorsalmente para formar un tubo que rodea un espacio denominado canal neural. Es en el vigésimo segundo día cuando comienza la formación del tubo neural en el momento en el que los pliegues neurales establecen su primer contacto en el área correspondiente a los cuatro primeros somitas occipitales y primero cervical. El canal neural se comunica con la cavidad amniótica por sus dos extremos mediante las aperturas denominadas neuroporos cefálico y caudal. El neuroporo cefálico se cerrará el día 24 mientras que el neuroporo caudal lo hará el día 26. 469 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL La cresta neural es el conjunto de células que surge a lo largo de los bordes laterales de los pliegues neurales. Estas células se acaban separando de la placa neural a lo largo de la neurulación y dan lugar a numerosas estructuras en el organismo. La emigración de tales células se da en sentido craneocaudal. Referencias bibliográficas: Sabater, AL. EmbyoNet. http://mural.uv.es/alsago/menu_esp.html 470 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 24 PLACENTA Y ANEXOS EMBRIONARIOS Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá ser capaz de describir en forma secuencial el origen embriológico y constitución histológica de las membranas fetales, cordón umbilical y la placenta Objetivos Específicos: Hacer un recuento del proceso de la implantación del embrión. Describir el origen y formación del cito y sincitiotrofoblasto. Describir el proceso de formación de los diferentes tipos de vellosidades coriales. Enumerar y describir la formación de la placenta mencionando cuáles son de origen embrionario/fetal y cuáles son de origen materno. Describir la circulación sanguínea de la Placenta. Definir a la barrera placentaria y explicar su importancia. Hacer un recuento del proceso de incurvación del embrión y la formación del saco vitelino definitivo y del pedículo de fijación. Explicar el proceso de formación del cordón umbilical. Describir el proceso de formación de las membranas amnióticas. Describir el proceso de formación y degeneración del alantoides - - Introducción Las membranas fetales se desarrollan a partir del embrión pero que no forman parte de él, excepto porciones del saco vitelino y la alantoides que formarán parte del intestino primitivo y de la vejiga respectivamente. Están representadas por el corión, amnios, saco vitelino y el alantoides, estas ejercen funciones de protección, alimentación, excreción y respiración. Cuando la mórula alcanza la cavidad uterina, se inicia la formación del blastocele, debido a la filtración de líquido que va desde la zona pelúcida hacia los espacios intercelulares de la masa donde confluyen. La zona pelúcida desaparece y el cigoto da origen al blastocisto, simultáneamente se desarrolla la masa celular interna denominado embrioblasto, y la masa celular externa que se aplana denominada trofoblasto. Las células trofoblásticas se introducen en el epitelio de la mucosa uterina, debido a la actividad enzimática proteolítica de las mismas, facilitando la implantación. 471 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Desarrollo de la Placenta 7mo DIA El trofoblasto al invadir más la mucosa uterina se diferencia en sincitotrofoblasto y citotrofoblasto. El embrioblasto se constituye en un Disco Germinativo Bilaminar. El sincitiotrofoblasto, que tiene actividad erosiva, no así mitótica, invade el estroma endometrial donde existen capilares y glándulas convirtiéndose en una masa protoplasmática multinucleada sin límites apreciables. El citotrofoblasto es la capa interna del trofoblasto, de células mononucleadas, que es mitóticamente activa y forma nuevas células que migran hacia la masa creciente de sincitiotrofoblasto. REACCION DECIDUAL: Cambios que ocurren en el endometrio secretor durante la implantación. Las células se tornan poliédricas, cargadas de glucógeno y lípidos. Se vuelve edematoso y muy vascularizado, y las glándulas tortuosas y voluminosas. Se inicia en el sitio de la nidación, propagándose a todo el resto del endometrio. Mientras ocurre el desarrollo trofoblástico, aparecen espacios pequeños entre éste y el disco germinativo bilaminar, confluyendo para el 8vo día y constituyendo la cavidad. A medida que se agranda la cavidad, adquiere un tapiz epitelial muy fino, formado por Células denominadas Amnioblásticas, provenientes probablemente del Trofoblasto. 9no DIA El Blastocisto queda cerrado por un coágulo de fibrina luego de la solución de continuidad producida en epitelio endometrial y por la proliferación de éste. En éste período, en el sincitotrofoblasto comienza a aparecer espacios aislados que al fusionarse forman una laguna extensa “Período Lagunar” que pronto es ocupada por sangre materna de capilares rotos y secreciones de glándulas endometriales erosionadas, principalmente en el polo embrionario, estableciéndose la circulación uteroplacentaria primitiva. A partir del citotrofoblasto se constituye la Membrana Exocelómica (Heuser) formando el revestimiento de la cavidad exocelómica o Saco Vitelino Primitivo. 472 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 11er DIA En la superficie interna del citotrofoblasto siguen separándose células, y de ésta manera se forma un tejido laxo y delicado: Mesodermo Extraembrionario. Aparecen cavidades extensas en él y al fusionarse se origina el Celoma Extraembrionario que rodea al saco vitelino primitivo y a la cavidad amniótica. Se forman a partir del Mesodermo Extraembrionario las Hojas Somatopleura y Esplacnopleura. 13er DIA El Corión está formado por el trofoblasto y la hoja somatopleural del mesodermo extraembrionario. El constituye un saco dentro del cuál cuelga el embrión con el amnios y el saco vitelino por virtud del pedículo de fijación. Esta nueva cavidad se denomina Saco Vitelino Secundario o Definitivo. Con el desarrollo de vasos sanguíneos, el pedículo se convertirá en cordón umbilical. Las células del citotrofoblasto proliferan localmente y se introducen en el Sincicito, las columnas formadas con revestimiento sincitial se denominan Vellosidades Primarias. El embrión forma un disco bilaminar plano, pero las células endodérmicas en una zona localizada se tornan cilíndricas y constituyen la Lámina Procordal. 15to DIA A partir del mesodermo extraembrionario comienzan a introducirse células en las vellosidades primarias de la decidua formando un centro de tejido conectivo laxo, constituyendo las Vellosidades Secundarias. Al final de la tercera semana, las células mesenquimatosas del tronco de las vellosidades secundarias se diferencian en capilares sanguíneos formando una red arteriocapilar y de ésta manera forman las Vellosidades Terciarias. Los capilares que se desarrollan en el tronco de las vellosidades terciarias se ponen en contacto con los capilares que se desarrollan en la lámina coriónica y en el pedículo de fijación y estos a su vez, establecen contacto con el sistema circulatorio intraembrionario, conectando así la placenta al embrión. 473 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL DESARROLLO DE LA MEMBRANAS FETALES Del tronco de las vellosidades salen abundantes prolongaciones pequeñas que se dirigen hacia los espacios intervellosos ó lagunas circundantes. Al comienzo del cuarto mes desaparecen las células citotrofoblásticas y también algunas de las células de tejido conectivo, de manera que la circulación materna y fetal solo están separadas por el sincicio y la pared endotelial de los vasos sanguíneos. Las vellosidades en el polo embrionario siguen creciendo y dilatándose, formando el Corión Frondoso. Las células del polo abembrionario degeneran y forman el Corión Leve ó Calvo. La decidua es la capa funcional del endometrio grávido. Se identifican tres regiones según la relación que guarda con el sitio de implantación a saber: 1.- Subyacente al sitio de implantación y que forma el componente materno de la placenta, es la Decidua Basal. 2.- Suprayacente al sitio de implantación: Decidua Capsular. 3.- Resto de la mucosa uterina: Decidua Parietal. La única porción funcional del corión es el frondoso y que junto con la decidua basal forma la placenta. ESTRUCTURA DE LA PLACENTA El componente fetal de la placenta consta del Corión Frondoso y las vellosidades coriales que se originan de ella y se proyecta hacia la decidua basal. El componente materno de la placenta está formada por la decidua basal circunscrita por una capa compacta, Placa Decidual. Esta capa permanece después del parto. La forma de la placenta es usualmente circular, lo que da a la placenta la forma de disco. Al invadir las vellosidades la decidua basal dejan varias áreas de tejido decidual llamadas tabiques placentarios ó deciduales. A causa de la formación de estos tabiques, la placenta queda dividida en varios compartimientos, los Cotiledones. La sangre materna circula a través de los espacios intervellosos que derivan principalmente de las lagunas que aparecen en el sincitiotrofoblasto, trayendo sustancias nutritivas y otras sustancias necesarias y llevándose los productos de desecho procedentes del metabolismo fetal. 474 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL EVOLUCION DE LAS MEMBRANAS La decidua capsular llega a adosarse a la decidua parietal a medida que aumentan las dimensiones del embrión y, aproximadamente a las 22 semanas, la disminución del riego sanguíneo la degenera y desaparece. El saco amniótico crece más rápido que el coriónico y las paredes pronto se fusionan para formar la membrana corioamniótica, la que se rompe ó es rota artificialmente durante el parto. CIRCULACION PLACENTARIA La sangre en los espacios intervellosos entra a través de las arterias espirales endometriales de forma pulsátil al reducirse la luz arterial, expulsando de esta manera en forma de chorros ó fuentes por la presión mayor, hacia la placa coriónica, el “Techo” del espacio intervelloso. Luego, la sangre fluye lentamente alrededor de la superficie de las vellosidades y sobre las mismas, lo cual permite el intercambio de productos metabólicos y gases con la sangre fetal. Por último, llega a la placa decidual, o “Piso”, y desemboca en las venas endometriales. La sangre desoxigenada sale del feto por las arterias umbilicales a la placenta donde se ramifican libremente en la placa coriónica antes de entrar en las vellosidades. Los vasos sanguíneos forman un sistema arterial capilar venoso dentro de las vellosidades, quedando muy cerca de la sangre materna. No hay normalmente mezcla macroscópica de la sangre fetal y la materna. Una vez oxigenada la sangre fetal por el intercambio ocurrido en las vellosidades placentarias, pasa a las venas de pared delgada, volviendo al sitio de inserción del cordón umbilical y convergen para forman la vena umbilical. 475 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL MEMBRANA PLACENTARIA Esta membrana consta de tejidos fetales que separan la sangre materna de la fetal. A los 20 semanas consta de cuatro capas: 1.Sinciciotrofoblasto. 2.- Citotrofoblasto. 3.- Centro de tejido conectivo de la vellosidad. 4.- Endotelio del capilar fetal. Después de la 20 semana: 1.-Sincitotrofoblasto. 2.- Endotelio capilar fetal. FUNCIONES DE LA PLACENTA 1.- Metabólica: Sintetiza glucógeno, colesterol, grasos en las etapas iniciales de la gestación. ácidos 2.- Transporte: - Gases - Nutrientes - Hormonas - Electrólitos - Anticuerpos - Productos de desechos - Fármacos - Agentes infecciosos 3.- Secreción Endocrina: - Gonadotrofina Coriónica Humana - Somatomamotropina C.H. - Lactógeno Placentario Humano - Tirotropina Coriónica Humana - Corticotropina Coriónica Humana - Estrógenos - Progesterona Notas Sobre el Desarrollo de la Placenta En el desarrollo de la placenta se distinguen los siguientes períodos: 1) prelacunar, hasta el 8º día: capa sólida de trofoblasto, con diferenciación en citotrofoblasto y sinciciotrofoblasto desde el 6º día; 2) lacunar, del 8º al 13º día: capa trofoblástica en espacios llenos de sangre proveniente de vasos maternos erosionados por el trofoblasto; 3) estadio vellositario, en que según la estructura de las vellosidades, se distinguen: a) vellosidades primarias, constituidas sólo por trofoblasto (13º-15º día formadas sólo por sinciciotrofoblasto; 15º-18º día, además, por un eje de citotrofoblasto); b) vellosidades secundarias, con eje mesenquimático (18º-21º día); c) vellosidades terciarias, con eje de mesénquima vascularizado (día 21º en adelante) (Fig. 6-21). 476 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 6.21 Esquema del desarrollo placentario humano (según Keeling JW (Editor) (1993) Fetal and Neonatal Pathology, 2nd Ed. Springer, London Berlin Heidelberg New York Paris Tokyo Hong Kong Barcelona Budapest. Modificado) Desde el 2º al 4º mes las vellosidades se arborizan rodeando primero todo el huevo. Las ubicadas en el polo embrionario, hacia la profundidad de la pared uterina, se siguen desarrollando y constituyen el corion frondoso (la futura placenta); las que se ubican en el resto de la superficie involucionan y forman el corion leve . La decidua bajo el corion frondoso es la decidua vera ; aquélla situada entre el huevo y la cavidad uterina es la decidua capsular , y la que se encuentra en el endometrio que recubre el resto de la cavidad uterina, donde no se implantó el huevo, es la decidua parietal . A fines del tercer mes están fusionadas la decidua capsular (y corion leve) y la decidua parietal, con obliteración de la cavidad endometrial. Ya se reconoce la placenta (etimológicamente, torta) macroscópicamente constituida. La placenta es un órgano principalmente de origen fetal, con escasos componentes celulares de origen materno (decidua), que cumple las funciones de oxigenación y nutricia, con intercambio de sangre entre el feto y la madre y síntesis de numerosos productos necesarios para el desarrollo fetal (Fig. 6-22). 477 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 6.22 Anatomia microscópica de la placenta humana. Datos Histológicos de la Placenta El citotrofoblasto está constituido por células de núcleos relativamente grandes, vesiculosos, y citoplasma claro, de límites netos; presenta actividad mitótica. El sinciciotrofoblasto es la capa periférica que recubre las vellosidades; está formado por células multinucleadas, de núcleos pequeños, densos, citoplasma granular, denso y anfófilo, con algunas vacuolas lipídicas. No presenta mitosis. Al ir avanzando el embarazo disminuye el citotrofoblasto, aunque persiste hasta el final de la gestación. El estroma de las vellosidades maduras contiene abundantes vasos, vecinos al trofoblasto, donde forma la barrera de intercambio con la sangre materna, y, además, contiene histiocitos (células de Hofbauer). Se ha reconocido una variedad de trofoblasto con características intermedias entre el citotrofoblasto y el sinciciotrofoblasto: el trofoblasto intermedio. Se ubica tanto en las vellosidades, en forma de una transición entre los otros dos tipos, como fuera de ellas (trofoblasto intermedio extravellositario). Este último cumple funciones muy importantes en el desarrollo de la placenta, se desprende de las vellosidades y reemplaza las células endoteliales de las arterias maternas que irrigan la placenta (trofoblasto endovascular); produce una necrosis fibrinoide de la capa muscular de las arterias y las transforma en vasos de gran capacidad de flujo, pero de baja resistencia, a diferencia de las arterias musculares. Este fenómeno se ha calificado de cambios fisiológicos de las arterias espirales en el embarazo. Al parecer el retardo de crecimiento intrauterino del feto se debe a un desarollo deficiente del trofoblasto intermedio. Embarazo Ectopico Ocurre en 1/100 de las gestaciones, en 1/400 es bilateral y en 1/30.000 se trata de un embarazo combinado: uno en el útero y otro ectópico. En el 95% de los casos el embarazo ectópico se ubica en una trompa. Hay también en el ovario, 478 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL abdomen, porción intramural de la trompa (o cuerno uterino), cuello uterino, retroperitoneo. En el 50% de los embarazos tubarios las trompas son aparentemente normales. El 60% de los embarazos ectópicos presentan en el endometrio fenómeno de Arias-Stella, además, decidua de tipo gravídico. Embarazo tubario Patogenia. Los factores patogenéticos principales son: 1) condiciones ovulares que determinan que el trofoblasto alcance ya en la trompa la capacidad de invasión antes de llegar a la cavidad uterina. El huevo puede migrar hacia la trompa opuesta, con lo que alcanza a haber maduración del trofoblasto. De hecho, en el 20 a 30% de los casos el cuerpo lúteo está en el ovario contralateral; 2) condiciones locales que facilitan la implantación (por ejemplo, focos endometrióticos); 3) condiciones que dificultan la migración del huevo. Así, en el 35 a 45% de los casos se encuentra una enfermedad inflamatoria pelviana con salpingitis crónica. A este último grupo de condiciones pertenecen también: operaciones pelvianas previas, procedimientos diagnósticos anteriores, como histerosalpingografía; tuberculosis genital, dispositivo intrauterino (6 a 20% de los embarazos con dispositivo intrauterino son ectópicos); anticonceptivos orales, que alteran la motilidad ciliar de las trompas y harían más probable un embarazo ectópico. Morfología. La trompa comprometida se ve abombada, rojiza, con hemorragia y vellosidades coriales en su interior; en 2/3 de los casos se reconoce el embrión. Las células de la lámina propia tubaria tienen escasa capacidad de transformación decidual, por eso la decidua que se forma es delgada y no impide la penetración de las vellosidades a la capa muscular. Evolución. Cursa generalmente con hematosálpinx y rotura, en el 75% de los casos la trompa se rompe a las 2 a 6 semanas. A veces hay regresión o aborto tubario a la cavidad abdominal. Excepcional es que el embarazo llegue a término. Embarazo ectópico ovárico El 50% de estos casos tienen antecedentes de infertilidad y cerca del 20%, uso de dispositivo intrauterino. Se produciría por fertilización del óvulo al salir del folículo o por un óvulo fertilizado que se cae de la fimbria. El ovario aparece ocupado por una masa hemorrágica, con vellosidades coriales y con la trompa intacta. Histológicamente se reconoce tejido ovárico en continuidad con la masa hemorrágica. Embarazo ectópico intrauterino Puede ocurrir en el cuerno uterino o en el cuello del útero. En el cuerno puede evolucionar hasta completar 12 semanas. Al romperse se puede lesionar la arteria uterina. En el cuello uterino se manifiesta como un aborto incompleto. 479 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Enfermedad Trofoblastica Gestacional Se entiende por tal el conjunto de alteraciones caracterizadas por proliferación anormal de tejido trofoblástico de la gestación, con potencial maligno progresivo. Incluye la mola no invasora (parcial o completa), la mola invasora y el coriocarcinoma gestacional. Mola hidatidiforme completa (o clásica) Es la enfermedad trofoblástica más frecuente. Aparece entre 11 y 25 semanas de embarazo, en promedio, a las 18 semenas. Ocurre en 1/2.000 embarazos. Es más frecuente en el Oriente. El riesgo de que ocurra esta enfermerdad es mayor en embarazadas menores de 15 años y mayores de 40. El útero se encuentra aumentado de tamaño difusamente, la mayoría de las veces, el aumento de tamaño es de mayor grado que el que corresponde a la edad gestacional, pero en 1/3 de los casos el útero es pequeño. Macroscópicamente se aprecia tumefacción quística de las vellosidades, agrupadas en masas como racimo de uvas. Histológicamente los elementos diagnósticos principales son: edema de las vellosidades y proliferación del trofoblasto, éste con diversos grados de atipias nucleares (Fig. 6-23). Se reconocen los tres tipos de trofoblasto. Las vellosidades tienen un estroma con canales dilatados (cisternas ), en el 90% de los casos ellas son avasculares y son de contornos irregulares. Así, todas o la mayoría de las vellosidades están edematosas. La proliferación del trofoblasto es difusa (hay elevada concentración de gonadotrofina coriónica en la sangre). Existe el riesgo de hipertensión arterial precoz del embarazo (preeclampsia). El cariotipo en la mola es diploide, 44XX, con todo el material cromosómico derivado de espermatozoides (androgénesis): fertilización por un espermio 22X de un óvulo con cromosomas ausentes o inactivados. Rara vez hay fertilización por dos espermios, cada uno 22X. El embrión muere precozmente y generalmente no se reconoce embrión. Mola parcial o incompleta Constituye alrededor del 30% de los embarazos molares. El útero rara vez está aumentado de tamaño, la preeclampsia es menos frecuente y más tardía, el alza de las gonadotrofinas es menor. Entre las vellosidades alteradas hay vellosidades normales. Las alteraciones son edema de las vellosidades y proliferación focal del trofoblasto. Las vellosidades tienen contornos muy irregulares, con hendiduras, y frecuentemente hay brotes de trofoblasto inmersos en el estroma y sin conexión con el de la superficie. Estas alteraciones también se encuentran en abortos con cariotipo triploide. El trofoblasto presenta escasas atipias. El cariotipo de esta mola es triploide: 66XXY, resultante de la fertilización de un óvulo 22X (con el material cromosómico completo) por dos espermios (22X y 22Y). El embrión es viable algunas semanas. Histológicamente pueden encontrarse partes del embrión y eritroblastos en las vellosidades. 480 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El 8 a 40% de las molas en general pueden progresar a molas invasoras y el 2,5%, a coriocarcinomas. No hay correlación entre el grado de atipia nuclear y el riesgo de progresión de la enfermedad. Se acepta que este riesgo es mayor en las molas completas que en las parciales, en esta última el riesgo alcanzaría a sólo 4%. Figura 6.23 Esquema de una vellosidad de una mola hidatidiforme completa. E: edema vellositario, C: citotrofoblasto hiperplástico, S: sinciciotrofoblasto hiperpástico. Mola invasora Se manifiesta principalmente en la invasión del miometrio por vellosidades completas, también pueden estar comprometidos los parametrios. Hay proliferación del citotrofoblasto y del sinciciotrofoblasto y concentración elevada de gonadotrofina coriónica en la sangre. También se reconoce trofoblasto intermedio. En alrededor de un 30% de los casos se producen embolias de vellosidades al pulmón o cerebro, pero no se desarrollan como metástasis tumorales. La mortalidad se debe fundamentalmente a complicaciones locales, como ruptura uterina. En la mola invasora existe mayor riesgo de que se desarrolle un coriocarcinoma que en las molas no invasoras. Coriocarcinoma Ocurre en 1/20.000 embarazos. Corresponde al tumor maligno derivado del trofoblasto gestacional. Se origina en un embarazo que puede ser molar un embarazo anterior ectópico o normal y también puede originarse de un aborto previo. El 50% de los casos se originan en molas; el 25%, en abortos espontáneos 481 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL previos y el 22%, en embarazos anteriores ectópicos o normales. El tumor primario suele ser pequeño o inaparente. El tejido tumoral tiene tendencia a la hemorragia y necrosis. Histológicamente se reconocen citotrofoblasto y sinciciotrofoblasto atípicos con estroma ricamente vascularizado (Fig. 6-24). No se encuentran vellosidades. Hay muy elevadas concentraciones de gonadotrofina coriónica en la sangre. Figura 6.24 Cariocarcinoma. C: componente citotrofoblástico, H: hemorragia, S: componente sinciciotrofoblástico. Las metástasis son linfógenas y especialmente, hematógenas, estas últimas ampliamente distribuidas. El 90% de ellas ocurre en el pulmón y el 20-60% en vagina, cerebro e hígado, menos frecuentemente en riñones y otros órganos. El tumor es muy sensible a la quimioterapia, a diferencia de los coriocarcinomas no gestacionales. Tumor del sitio trofoblástico Es poco frecuente, puede ser nodular o difuso y está formado casi exclusivamente por células del trofoblasto intermedio. Las células son mononucleares y multinucleadas, no se forman vellosidades, el tejido tumoral tiene tendencia a la invasión vascular. A pesar de esto, la mayoría es de comportamiento benigno. La mortalidad alcanza al 10%. Acretismo Placentario Es la adherencia anormalmente firme de la placenta a la pared uterina. Se debe a un insuficiente desarrollo de la decidua vera , que normalmente sirve de barrera a una penetración mayor del trofoblasto en la pared uterina. Se reconocen diferentes grados: 1) placenta acreta , en la que hay ausencia o acentuado adelgazamiento de la decidua basal, lo que determina una aposición de vellosidades al miometrio; 2) placenta increta , en la que las vellosidades penetran en el espesor del miometrio, y 3) placenta percreta , en la que las vellosidades atraviesan todo el espesor miometrial. 482 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Histológicamente no se reconoce decidua, que está reemplazada por tejido conectivo laxo, en el que pueden estar incluidos pequeños grupos de células deciduales. Las vellosidades están separadas del miometrio exclusivamente por un material de aspecto fibrinoide. La frecuencia varía en diferentes países, desde 1/1.600 a 1/70.000 embarazos. Las condiciones encontradas en el acretismo placentario y que aumentan el riesgo de acretismo son: 1) placenta previa, en 1/3 de los casos (placenta implantada en la parte baja del cuerpo uterino, en el segmento correspondiente al istmo en el útero no gestante); 2) raspados uterinos anteriores, en el 30% de los casos; 3) cesáreas previas, en el 25% de los casos; 4) otras, como leiomiomas y malformaciones uterinas. El acretismo es más frecuente en multíparas y embarazadas de edad mayor. Las complicaciones son: hemorragia, dificultad en el alumbramiento y en el 14% de los casos, perforación uterina. Infección Ovular Se reconocen dos vías principales de infección ovular: la ascendente o transcervical y la hematógena o transplacentaria. Menos frecuentemente se produce por vía transtubaria o por procedimientos de amniocentesis. Las dos vías principales tienen cada una un patrón de inflamación característico. Las consecuencias de la infección ovular son el aborto (embrión o feto de menos de 500 g), mortinatos (fetos de 500 g o más), prematuros y recién nacidos con lesiones y secuelas diversas (sordera, ceguera, malformaciones y otras). Vía ascendente Generalmente se trata de microorganismos del canal cervical que ascienden y comprometen primero el polo inferior del huevo. El infiltrado inflamatorio se produce primero en las membranas ovulares (amnios y corion, corioamnionitis), después aparece exudado bajo la placa coriónica (inflamación subcoriónica intervellositaria ) y en la placa coriónica misma, por último, en el cordón umbilical (onfalitis). El líquido amniótico se contamina y es aspirado por el feto, que sufre infección pulmonar y sepsis. El infiltrado en el espesor del tejido placentario y placa basal es escaso. Hasta las 20 semanas las células polinucleares provienen exclusivamente de la respuesta materna a la quimiotaxis. La corioamnionitis es la forma más frecuente de infección ovular, generalmente es exudativa leucocitaria. las membranas ovulares aparecen opacas, amarillentas o verdosas (por impregnación con meconio) y de mal olor. El factor predisponente más importante es la ruptura prematura de membranas ovulares, en estratos socioeconómicos bajos el coito parece jugar también un papel favorecedor de la infección. Los microorganismos más frecuentes son: Escherichia coli , estreptococos, gérmenes anaerobios, Mycoplasma y hongos del género Candida. Vía hematogena Ocurre en una septicemia materna, los agentes alcanzan la placenta y producen inflamación en el espesor del tejido placentario (inflamación vellositaria). Esta puede ser exudativa, supurada, necrotizante, granulomatosa o proliferativa linfoplasmocitaria. Por lo común, la placenta no 483 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL muestra alteraciones macroscópicas, a veces está tumefacta, hiperémica y edematosa. Las membranas ovulares no están comprometidas. puede contaminarse la sangre fetal y producirse una sepsis en el feto. Los agentes pueden ser bacterianos, como Listeria monocytogens (inflamación supurada y granulomatosa), espiroquetas, parásitos, como el Toxoplasma y virales, como el Citomegalovirus. BIBLIOGRAFÍA Chauqui, Rodrigo. Aparato Genital Femenino. Cap. 6 patología del Embarazo. http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaPatologica/Indice. html 484 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 25 ETIOLOGÍA DE LAS ANOMALÍAS CONGÉNITAS AUTOR: UNIVERSIDAD CHILE Objetivos de Aprendizaje CATÓLICA DE Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de analizar el origen y formación de las anomalías congénitas. Objetivos Específicos: - Conocer el concepto de malformación. - Comprender los procesos relacionados con la mecánica del desarrollo. - Describir los diferentes tipos de movimientos morfogenéticos. - Conocer la frecuencia de malformaciones en el hombre. - Comprender la etiología y patogenia de las malformaciones congénitas. - Conocer la clasificación patogénica de las malformaciones corporales. - Comprender el proceso de morfogénesis de las malformaciones orgánicas. - Conocer la relación entre fases críticas y períodos teratogénicos. - Comprender el concepto de series teratogénicas. Conocer los mecanismos de acción de los factores genéticos Conocer los mecanismos de acción de los teratógenos. - MALFORMACIONES. Concepto Malformación es una alteración de la forma producida por un trastorno del desarrollo. Así, las malformaciones pueden concebirse como el resultado de una reacción patológica propia de las estructuras biológicas en desarrollo. Esto significa que concluido el desarrollo deja de existir la posibilidad de que se produzca una malformación. No toda alteración congénita es una malformación ni toda malformación es congénita necesariamente. Existen enfermedades que pueden ocurrir antes del nacimiento sin constituir una malformación, como por ejemplo la sífilis y la toxoplasmosis congénitas, que consisten básicamente en lesiones inflamatorias; también pueden ser connatales trastornos circulatorios y lesiones degenerativas y tumorales. En este sentido, la patología prenatal es más amplia que el estudio de las malformaciones congénitas. Por otra parte, es cierto que por lo general, las malformaciones son congénitas, pero esto no constituye una necesidad de orden conceptual, sino que se debe al hecho natural de que el desarrollo de la 485 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL mayor parte de los órganos termina antes del nacimiento. De hecho existen algunas malformaciones postnatales, como por ejemplo, de los dientes definitivos. La idea de malformación hay que relacionarla con períodos de desarrollo y no con un lapso absoluto de tiempo. En un organismo el desarrollo consiste esencialmente en la aparición de un polimorfismo dado por nuevas estructuras más complejas que las precedentes en su nivel de organización. Esto es lo que distingue el desarrollo biológico de los procesos de diferenciación y crecimiento. Las malformaciones se distinguen de otros procesos patológicos por poseer una génesis particular y no esencialmente por presentar formas visibles características. De hecho, por ejemplo, una hipoplasia y una atrofia pueden presentarse con formas muy similares, y para diferenciarlas hay que interpretar los hechos de observación en términos de su patogenia, muy distinta en una y otra. Las malformaciones pueden darse en diversos niveles de organización. Pueden afectar el organismo entero, como en un acardio; un segmento corporal, como en la ciclopía; un aparato completo, como en algunas malformaciones nefrourinarias; órganos aislados, como en la mayoría de las malformaciones del hombre, y, por último, tejidos aislados, como en los hamartomas y coristomas. Los hamartomas son malformaciones de tejidos ortotópicos; los coristomas son heterotopías de tejidos. El concepto de malformaciones no es aplicable a células aisladas, puesto que la célula carece de un desarrollo en el sentido antes indicado. En principio, las malformaciones producen una perturbación funcional, y, en general, cuanto más acentuada una malformación, mayor el trastorno funcional. Las variedades anatómicas, más frecuentes que las malformaciones, no producen trastornos funcional. El término de anomalía es ambiguo y se lo encuentra con tres acepciones: a) con su significado literal, o sea el de anormalidad; b) malformación leve, sin trastorno funcional importante; c) como sinónimo de malformación, así, se habla de «major anomalies» y de «minor anomalies». El término de monstruosidad se usa para denotar una malformación externa acentuada que afecta la forma corporal. MECÁNICA DEL DESARROLLO Línea germinal En este contexto se denomina así al trayecto que trazan las células germinales en su migración desde el tallo del saco vitelino a las futuras crestas germinales. La migración comienza en el embrión de 28 días (longitud C.R. 3,5 mm, 21-29 somitos) y dura una semana. En el hombre el trayecto se realiza por la línea media del cuerpo y desde la pared anterior (saco vitelino) a la posterior (crestas genitales) pasando por la raíz del mesenterio. La mayor parte de los teratomas extragonadales del hombre se encuentra en la línea media del cuerpo y se explican como producto de una partenogénesis (segmentación y desarrollo a partir de célula germinal sin fecundación) de una célula germinal detenida en la línea germinal. Los teratomas representan a la vez un tumor y un trastorno del desarrollo, pertenecen a los llamados tumores 486 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL disontogenéticos. Período plástico y período en mosaico Después de la fecundación, el huevo de los mamíferos, como el de otros animales, entra en el período plástico o estadio de indeterminación, que se extiende hasta la gástrula inicial inclusive y comprende, por lo tanto, toda la blastogénesis. En el hombre dura alrededor de dos semanas y media (18 días). En este período cada célula es totipotente o pluripotente. Los primeros blastómeros son totipotentes, es decir, cada uno aislado tiene la capacidad de formar un organismo entero. En este período, los injertos de un territorio presuntivo en otro, se desarrollan no según su origen sino según su nueva ubicación. Así por ejemplo, trozos del territorio presuntivo de epidermis injertados en el de la placa neural se desarrollan como parte de esta última estructura, y viceversa. Las células en este estadio son equivalentes entre sí (figura 5.31). Después de este estadio, el huevo pasa al período en mosaico o estadio de determinación. En experimentos similares de transplante, los injertos se desarrollan ahora según su origen (figura 5.31). En el estadio plástico, la potencia prospectiva, es decir, las posibilidades de desarrollo diferente de un territorio, es mayor que la significación prospectiva, o sea, el destino de ese territorio bajo condiciones normales. En el curso del desarrollo se reduce progresivamente la potencia prospectiva hasta que llega a coincidir con la significación prospectiva. Figura 5.31. A la izquierda: transplantes recíprocos de territorio presuntivo de placa neural y epidermis en estadio plástico; 487 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL los injertos se desarrollarán según nueva topografía. A la derecha, transplantes recíprocos de placa neural y epidermis en el estadio en mosaico¨los injertos se desarrollarán según su origen (Modificado de Spemann H. Embryonic development. An introduction. Hafner Pub Co, Nueva York, 1967) Inducción Spemann descubrió que en la gástrula inicial, o sea aún en el período plástico, había un territorio precozmente determinado: el labio dorsal del blastoporo, que en los vertebrados superiores corresponde probablemente al nódulo de Hensen. Este territorio se convierte por invaginación en placa precordal, cuerda dorsal y mesoderma, que pasan a formar el techo del intestino primitivo (arquénteron); lateralmente se originan los somitos. En el hombre no se sabe exactamente cómo se forma la placa precordal. En todo caso, este sector bilaminar (placa y ectoderma, sin mesoderma) se convierte en membrana orofaríngea. En experimentos de trasplante, el labio dorsal del blastoporo no sólo se desarrolla siempre según su origen, sino que condiciona en su vecindad el desarrollo de otra placa neural, de órganos de los sentidos y a veces de otro esbozo embrionario. Esta acción se realiza sin que haya células del labio dorsal del blastoporo que pasen a formar parte de las nuevas estructuras. Spemann llamó organizador al labio dorsal del blastoporo e inducción, a la acción que ejerce en su vecindad. Para que haya inducción el territorio vecino tiene que ser competente, es decir, capaz de reaccionar. La competencia se da sólo en ciertas condiciones, por ejemplo, dentro de cierto lapso de tiempo. En general, la inducción requiere el contacto físico entre los sistemas de acción y reacción y se realiza a través de substancias químicas. El organizador está compuesto de dos inductores primarios: el cefálico, que corresponde a la placa precordal, y el espinocaudal, que corresponde a la cuerda dorsal. El primero induce preferentemente estructuras neurales: arquencéfalo (prosencéfalo, vesículas ópticas y esbozo nasal); el otro, estructuras mesodérmicas, entre ellas tejidos cartilaginoso y muscular, pero además, médula espinal (figura 5.32). El fenómeno de la inducción no está limitado a estas fases tempranas del desarrollo, también tiene lugar ulteriormente en forma regional y específica para el desarrollo de muchos órganos. Algunos de estos sistemas regionales son los siguientes. Figura 5.32. Representación esquemática de ls estructuras principales en el estadio de estría primitiva en el hombre. La placa precordal y la cuerda dorsal corresponden a los inductores cefálico y espinocaudal, respectivamente. (Modificado de Moore KL. The developing human, WB Saunders, 488 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Philadelphia, 1973) INDUCTOR Vesícula óptica Vesícula óptica y cristalino Retina pigmentaria Rombencéfalo Mesénquima Vesícula ótica Placoda olfatoria Médula espinal Conducto de Wolff Brote ureteral ORGANO INDUCIDO Cristalino Córnea Retina neural Vesícula ótica Vesícula ótica Cartílago Cartílago Cartílago Mesonefros Metanefros Existen también sistemas interdependientes, como el que se da en el desarrollo de las extremidades entre epidermis y mesénquima, en que cada uno de estos tejidos actúa de inductor alternadamente. Movimientos morfogenéticos Los movimientos morfogenéticos se conocen también con el nombre de topogénesis. Se trata de movimientos coordinados e irreversibles de capas celulares, iniciados con la gastrulación y a través de los cuales van apareciendo estructuras más complejas, como los esbozos orgánicos, y se va remodelando la forma del embrión. La formación de estas capas se debe a cierta propiedad de las células que aparecen antes que la diferenciación celular, y que se expresa en la tendencia de ciertas células a agruparse entre sí. Esta propiedad se conoce como la afinidad celular selectiva. Las afinidades celulares selectivas están relacionadas con lo que se considera el problema fundamental de la embriología, esto es el de explicar cómo a partir de una sola célula, el zigoto, cuyo material genético se va distribuyendo en las nuevas células en forma de réplicas perfectas, se desarrolla un organismo heterogéneo en cuanto a la morfología y función de sus partes. Según el enunciado de Driesch, el destino que tienen las partes de un esbozo embrionario es función de la posición que tengan dentro del todo. La información de posición se realizaría, de acuerdo con el modelo de Jacob y Monod, a través del citoplasma con el efecto de la activación de ciertos genes en ciertas células y de otros en otras. La concepción actual sobre el proceso del desarrollo embriológico contiene elementos de las dos teorías antiguas, del preformismo y de la epigénesis. Toda la información para el desarrollo del organismo parece contenida en el genoma del zigoto en forma de un programa genético, pero el despliegue de este programa sería posible sólo a través de la acción de factores epigenéticos. La inducción, las afinidades celulares selectivas y la topogénesis pueden concebirse como manifestaciones de la realización del plan genético. FRECUENCIA DE MALFORMACIONES EN EL HOMBRE La frecuencia de las malformaciones en el hombre no se conoce con exactitud. En alrededor del 50% de los abortos y 489 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL del 20 a 30% de los mortinatos se encuentran malformaciones; en 20 a 30% de los embriones abortados se han encontrado cariotipos anormales. En los nacidos vivos es más difícil conocer la frecuencia. Las cifras deben evaluarse principalmente en relación con dos factores: la exactitud del método de diagnóstico y la representatividad del grupo estudiado. En general, cuanto más sencillo es el método de examen, tanto más fácil es estudiar un grupo representativo de una población, pero también tanto más fácil es que no se descubran algunas malformaciones. Por eso, las cifras obtenidas por métodos puramente clínicos de examen están por debajo de las reales. Por otra parte, las cifras obtenidas en casuísticas de autopsias en general están falseadas por un factor de selección de la muestra, de manera que son superiores a las reales. El método de estudio más fidedigno es el examen clínico de un grupo representativo realizado con seguimiento de cada individuo y autopsia de los que van falleciendo. Según estos métodos combinados puede aceptarse una cifra del orden del 5% de recién nacidos vivos con alguna malformación. Las malformaciones más frecuentes en el hombre son, en orden de frecuencia decreciente, las del esqueleto, del sistema nervioso central, del corazón y grandes vasos, del aparato genitourinario y del aparato digestivo. ETIOLOGÍA Y PATOGENIA En el hombre alrededor del 10% de las malformaciones se debe a factores puramente genéticos (mutaciones o aberraciones cromosómicas); no más del 5% a factores peristáticos solamente (factores ambientales o externos), y alrededor del 85%, a factores etiológicos multifactoriales. En general, las malformaciones causadas por factores externos se hallan dentro del espectro de anomalías que se producen espontáneamente en una determinada especie animal. Los factores genéticos y peristáticos producen, en general, malformaciones múltiples; las malformaciones aisladas tienen causas multifactoriales. Mutaciones Las mutaciones son, en sentido estricto, defectos genéticos puntuales, es decir, alteraciones moleculares del material genético. La unidad más pequeña de una mutación, el mutón, es un nucleótido. Las mutaciones tienen por consecuencia alteraciones de enzimas y otras proteínas y pueden carecer de manifestaciones patológicas (mutaciones mudas, por ejemplo en caso de alteración de la parte no catalítica de una enzima). Cuando no son mudas de regla tienen efectos múltiples. Las mutaciones de genes dominantes tienen en su mayoría una frecuencia en la población de 1/1000 a 1/10000 y se manifiestan en malformaciones múltiples (síndromes malformativos). Las mutaciones de genes recesivos tienen una frecuencia de 1 por 100 a 1 por 1000, por lo tanto el estado homozigótico tiene una frecuencia de 1 por 10000 a 1 por 1000000; se manifiestan en trastornos metabólicos. Las 490 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL tesaurismosis pertenece genéticas recesivas. a estas enfermedades Aberraciones cromosómicas Las aberraciones cromosómicas, sean cuantitativas o cualitativas, se manifiestan en síndromes malformativos. La triploidía y tetraploidía son letales en el hombre, se encuentran en alrededor del 5% de los abortos espontáneos con anomalías cromosómicas. La monosomía autosómica también es letal. La única monosomía compatible con la vida en el hombre es la del cromosoma X: síndrome de Turner, mujeres con cariotipo 45, X0. Las aneuploidías más frecuentes en el hombre son la trisomía 21 (síndrome de Down o mongolismo), trisomía 18 (síndrome de Edwards), trisomía 13 (síndrome de Patau), monosomía X (síndrome de Turner) y la trisomía gonosómica del síndrome de Klinefelter: hombres con cariotipo 47, XXY. Las principales características del síndrome de Down son: frecuencia de alrededor de 1/1000 partos, mortalidad de cerca de 50% hasta los diez años de edad, debilidad mental, hipotonía, braquicefalia, epicanto (tercer párpado), disposición mongoloide de las hendiduras palpebrales, raíz nasal en silla de montar, macroglosia, surco palmar simioide, anomalías esqueléticas y cardíacas. Las trisomías y monosomías se explican por falta de disyunción cromosómica (figura 5.33), que en general es más frecuente en la primera división meiótica de la oogénesis: 55% de los casos; cerca del 20% en la segunda división meiótica y alrededor del 25% en la espermatogénesis (casi por igual en una y otra división). La falta de disyunción en la oogénesis está condicionada por la edad de la madre. 491 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 5.33. Representación esquemática de la no disyunción. A la izquierda, la no disyunción se produce en la primera división meióica; a la derecha, en la segunda. Las anomalías cualitativas más importantes son las translocaciones y las deleciones. La translocación es la fusión de un cromosoma de un par con otro de otro par después de la pérdida de un segmento de esos cromosomas. La translocación más frecuente es la de Robertson: translocación de un cromosoma 21 en un cromosoma 15 con fenotipo normal. Estos individuos son portadores de la translocación y sus gametos pueden ser, según observación empírica, de cuatro tipos: normales, anormal con el doble cromosoma y un cromosoma 21, anormal con sólo el doble cromosoma y, por último, anormal con sólo el cromosoma 15 (las otras dos combinaciones posibles son raras). De la fecundación de estos gametos por uno normal resultan, respectivamente los cariotipos siguientes: normal, trisomía 21 con translocación, portador de translocación y, por último, monosomía 21 (figura 5.34). Como este último no es viable, la frecuencia de cada uno de los otros tres entre los descendientes de un portador, es de 33%. En la práctica sin embargo, la frecuencia observada es de 50% de individuos normales, 40% de portadores y 10% de trisomía con translocación. Este último porcentaje representa por lo tanto el riesgo de tener un hijo mongólico si un padre es portador de translocación, riesgo que es mucho mayor que aquel en caso de padres de cariotipo normal. El mongolismo por translocación no depende de la edad materna. 492 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 5.34. Esquema del Mongolismo por Translocación. Arriba: pares 21 (negro) y 15 de una célula germinal con translocación; en la segunda fila, sus posibles gametos; en la tercera fila, fecundación con gameto normal; abajo, los correspondientes zigotos. Las deleciones se designan indicando primero el número del par cromosómico seguido del signo '-' pospuesto a la letra 'p' o 'q' según se trate del brazo corto o largo, respectivamente. Las más frecuentes son la 5p- (síndrome del «grito del gato») y la 4p-Las deleciones causan un trastorno del desarrollo tan grande que rara vez hay descendencia. Por mosaicismo se entiende la existencia de varios cariotipos en un mismo individuo. El mosaicismo se explica por falta de disyunción durante la mitosis en algunos blastómeros, de manera que se reproducen líneas celulares con cariotipos diferentes. Factores peristáticos La acción teratogenética de factores peristáticos es difícil de demostrar en el hombre, y por eso también es difícil excluir de antemano la posibilidad de tal acción al administrar un medicamento durante el embarazo. En este sentido es preciso actuar muy cuidadosamente. Algunos teratógenos claramente demostrados en el hombre producen malformaciones múltiples en formas de síndromes malformativos. Estos son el virus de la rubéola, la talidomida y el alcoholismo. La tríada característica del síndrome rubéolico es catarata, sordera (por lesión del órgano de Corti) y persistencia del conducto de Botal; sin embargo, tanto la frecuencia como el tipo de malformación varían según el momento de acción del virus durante el embarazo: 50% de casos con malformación en la infección en el primer mes lunar; 20% en la infección durante el segundo mes, y 5-10% en la infección durante el tercero. En el síndrome de la talidomida se producen malformaciones de las extremidades, de los ojos, del sistema nervioso, corazón, aparato digestivo y urogenital. El síndrome 493 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL alcohólico fetal está dado por microcefalia, malformaciones faciales, esqueléticas y cardíacas, displasias tisulares, retardo del crecimiento y debilidad mental. Otros teratógenos demostrados son ciertos virus, radiaciones ionizantes, diversas drogas: anticonvulsivantes, anticoagulantes, antitumorales (metrotrexato, busulfán), algunos antibióticos y hormonas, anfetaminas, preparados con litio. Mayor frecuencia de malformación se observa en madres diabéticas y pacientes con fenilquetonuria. La edad de la madre juega un papel importante favoreciendo la falta de disyunción del par 21 en la oogénesis: mientras la frecuencia de niños mongólicos en madres menores de 30 años es del orden de 1 por mil, ella sube a cerca de 1 por 100 en madres mayores de 40 años. Etiología multifactorial Ella se concibe como la interacción de factores peristáticos con una unidad poligénica. Por unidad poligénica se entiende un grupo de genes cuya acción total se explica por efecto aditivo de cada gen sobre el mismo carácter. Así por ejemplo, suponiendo dos alelos, a con efecto de crecimiento de 1 cm., y b con efecto de 2 cm., ambos de igual frecuencia, y suponiendo además 3 loci, la frecuencia de las posibles combinaciones (clases de crecimiento en este caso) están dadas por los coeficientes de la expansión de un binomio elevado a la sexta potencia (1, 6, 15, 20, 15, 6, 1) y las clases están representadas por el número de veces que cada uno de los alelos aparece en una combinación posible. Por ejemplo, en una de las combinaciones con frecuencia 15, aparecen 4 alelos a y 2 b; su efecto será 8 cm. (en 15 casos), etcétera. Así resultan las siguientes frecuencias y sus respectivas clases: 1 x 6 cm, 6 x 7 cm, 15 x 8 cm, 20 x 9 cm, 15 x 10 cm, 6 x 11 cm y 1 x 12 cm. En general, para dos alelos de igual frecuencia y n loci, la distribución de frecuencia de las clases está dada por la expansión de ( a + b) con exponente 2n. Si se toma en consideración la influencia de factores ambientales y la posibilidad de más alelos se tiene una variación casi continua del carácter con una distribución similar a la dada por una distribución normal. Dentro de un proceso continuo, como por ejemplo el del cierre del paladar, los embriones, en un momento dado del desarrollo, están distribuidos según una curva casi normal respecto a la distancia a que se hallen las láminas palatinas entre sí. La probabilidad de que aparezca una palatosquisis será mayor en los embriones en que esa distancia es mayor. Este grupo muestra así una predisposición genética. Las anomalías que tienen multifactoriales se comportan siguiente manera: causas de la 1) El riesgo de que en una generación, por ejemplo entre hermanos, la anomalía vuelva 494 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL aparecer en otro hermano, es decir, es riesgo de recurrencia, es tanto mayor cuanto mayor sea el número de hermanos afectados. Esto es, se produce una concentración familiar, un comportamiento que no tiene las anomalías dominantes o recesivas puras. 2) También existe una correlación positiva entre grado e intensidad de la anomalía, por ejemplo en uno de los padres, y números de hijos afectados. 3) Cuanto más lejano el grado de parentesco tanto menor la probabilidad de recurrencia. El coeficiente de correlación disminuye en proporción geométrica desde parientes de primer grado a parientes de tercer grado: 0,5; 0,25 y 0,125 respectivamente. 4) La probabilidad de una recurrencia de la anomalía en los hijos es mayor cuando el padre afectado es del sexo en que la anomalía es más rara. Ello se explica porque en este caso el padre portador de la anomalía pertenece al grupo de individuos que dista más del grupo medio debido a un mayor número de alelos predisponentes, lo que hace que tenga la anomalía a pesar de ser del sexo que tiene factores protectores. 5) Entre parientes de primer grado de un individuo afectado, por ejemplo entre los hijos de un padre con la anomalía, la frecuencia de la anomalía corresponde a la raíz cuadrada de la frecuencia de la anomalía en la población. Así por ejemplo, para una frecuencia en la población de 1/100, la frecuencia entre los hermanos será de 1/10. 6) Las anomalías con causas multifactoriales tienen frecuencias mucho mayores en la población que las puramente genéticas, en general entre 1 y 10%. 7) Según la etiología multifactorial la probabilidad de recurrencia de una anomalía en un mellizo, si el otro está afectado, es de 25 a 50% para monozigóticos y de 1 a 5% (como entre hermanos) para dizigóticos. En el caso de herencia mendeliana los valores son de 100% para monozigóticos (independientemente de si la mutación es dominante o recesiva) y de 50% para dizigóticos y mutación dominante (en uno de los padres) y de 25% para dizigóticos y mutación recesiva (en ambos padres). CLASIFICACIÓN PATOGÉNICA DE LAS MALFORMACIONES CORPORALES 495 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL A) Alteraciones del centro organizador 1) Duplicación completa: formaciones dobles separadas a) Simétricas (gemelos iguales) b) Asimétricas (gemelos monozigóticos desiguales): acardios 2) Duplicación dobles unidas incompleta: formaciones a) Simétricas (duplicidades simétricas): pagos b) Asimétricas (duplicidades asimétricas): autósito y parásito 3) Situs inversus totalis B) Lesiones de los inductores primarios 1) Lesión del inductor cefálico: ciclopía y arrinencefalias 2) Lesión del inductor espino-caudal: sirenas y sirenoides C) Trastornos de la topogénesis 1) Disrrafias dorsales: craneosquisis y raquisquisis 2) Disrrafias ventrales: labio leporino, fisura esternal, gastrosquisis, onfalocele, extrofia vesical, hipospadia Mellizos monozigóticos Son siempre del mismo sexo, los dizigóticos, en cambio, con la misma probabilidad, de uno u otro sexo, lo que se usa en el método de Weinberg para calcular la proporción de mellizos monozigóticos en un grupo de mellizos representativos de una población: se cuentan los mellizos de distintos sexos y se calcula el porcentaje en el grupo; el mismo porcentaje puede suponerse para los dizigóticos de igual sexo; el resto corresponde a mellizos monozigóticos. Los dizigóticos son más frecuentes en proporción de cerca de 3:1, pero su frecuencia está sometida a más variación que la de los monozigóticos. La frecuencia global de los partos gemelares es de alrededor de uno por ciento. Según la regla de Hellin, la frecuencia de trillizos, cuadrillizos, etcétera. corresponde a la segunda potencia, tercera potencia, etc. de la de mellizos. Así, para la frecuencia indicada de mellizos se tiene cada vez un factor de 0,01 (1/100). Según la disposición de las membranas ovulares hay mellizos monozigóticos dicoriales diamnióticos: frecuencia relativa 25-30%, por separación de los primeros blastómeros; monocoriales diamnióticos: 7075%, por división del embrioblasto (masa celular interna) y monocoriales monoamnióticos: 1%, por duplicación del organizador (figura 5.35). 496 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 5.35. Disposición de las membranas ovulares en mellizos monozigóticos: A. dicoriales diamnióticos B. monocoriales diamnióticos C. monocoriales monoamnióticos (Modificado de Hamilton WJ et al. Human embriology. Heffer & Sons, Cambridge, 1962) Acardios El acardio es un miembro de una formación doble separada en que el otro miembro es un individuo bien conformado. La formación doble siempre es monocorial, la mayor parte de las veces, diamnióticas. El acardio es un individuo enteramente deforme en que de manera constante no se encuentra corazón, hígado y bazo, a menudo tampoco ano, vagina ni esternón. Según el segmento más deforme se distinguen el acardio acéfalo -la forma más frecuente en el hombre (figura 5.36), el acardio acormo-tronco y segmento caudal rudimentarios o ausentes- la forma menos frecuente en el hombre y el acardio amorfo, individuo informe. La frecuencia del acardio es de alrededor de 1/30000 partos. En la génesis probablemente el papel principal lo desempeña un trastorno trófico que actúa desde comienzos del desarrollo. Constantemente se encuentran en la placenta única anastómosis arteriales y venosas y arterio-venosas entre las circulaciones de ambos individuos, lo que hace pensar que se establece un desequilibrio circulatorio en detrimento de uno de los individuos. Figura 5.36. Acéfalo: variedad de acardio más frecuente en el hombre. Pagos Con este sufijo se designan formaciones dobles unidas simétricas, que en el habla popular se conocen como «hermanos siameses». Esta expresión proviene de dos 497 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL famosos xifópagos nacidos en Siam en 1811, que vivieron 63 años, se casaron con dos hermanas y cada uno fue padre de nueve hijos. Los pagos son siempre monocoriales monoamnioticos. Se producen por división incompleta del organizador. La zona de unión puede estar representada por tejidos blandos y cartílago, por hueso o vísceras. Lo más frecuente es que se trate de toracópagos mortinatos de sexo femenino. Esta forma se da en el hombre en cerca de 75% de todos los pagos y un 70% de éstos son de sexo femenino. La frecuencia de los pagos es muy variable: 1 en 3000 a 200000 partos. Hay formas disimétricas y monosimétricas, las primeras son las más frecuentes. El sitio de unión se designa con un prefijo. FORMAS DISIMETRICAS Prosopópagos Cefalópagos Toracópagos Onfalópagos Ileópagos Craneópagos Pigópagos Isquiópagos SITIO DE UNION Cara Cabeza Tórax y región supraumbilical Región umbilical Región infraumbilical Parietales occipitales Región sacrocoxígea Región isquiática y Las uniones limitadas al tórax están representadas por los esternópagos y xifópagos. Las duplicidades monosimétricas están unidas lateralmente y se llaman también duplicidad paralela. La duplicidad afecta la parte anterior, media o posterior del cuerpo, lo que constituye la duplicidad anterior, media y posterior, respectivamente. La menos rara en el hombre es la anterior, la media no ocurre en el hombre. Autósito y parásito El autósito es un individuo relativamente bien desarrollado mientras el parásito corresponde a un organismo deforme o a un teratoma. Los sitios de unión más frecuentes son la región faríngea, en que al parásito se lo llama epignato (figura 5.37), y la región sacro-coxígea en la que se habla de parásito sacro (figura 5.38). El epignato y el parásito sacro son casi siempre teratomas. El primero se produce probablemente por persistencia de la actividad inductora de restos de la placa precordal, o sea del inductor primario, en la membrana orofaríngea. El 498 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL segundo deriva probablemente de restos de la estría primitiva, una estructura pluripotente. Otros sitios donde puede estar el parásito son la región cervical, torácica, abdominal y pélvica. En estas regiones el parásito suele estar representado por un organismo deforme con extremidades. El notomelo es un autósito con un parásito torácico dorsal con extremidades. Por último, el parásito puede desarrollarse hacia dentro del cuerpo del autósito, lo que se llama «feto en feto». Figura 5.37. Epignato Situs inversus totalis En esta anomalía de la organización corporal los órganos muestran una simetría en espejo con respecto al plano sagital, disposición anómala que se manifiesta sólo en los órganos impares y asimétricos; así no se percibe por ejemplo en los riñones ni en el encéfalo. La morfogénesis no está aclarada, pero de acuerdo con la experimentación en animales la anomalía puede reproducirse en el estadio de néurula reimplantando un trozo de placa neural y de endodermo subyacente después de girar el trozo en 180°. El situs inversus totalis tiene una frecuencia en el hombre del orden de 1 por 10000 nacimientos. Formalmente se trata sólo de la organización corporal en espejo de la normal; sin embargo, de hecho estos individuos tienen una frecuencia significativamente mayor de ciertas malformaciones orgánicas como las del corazón y grandes vasos y de alteraciones estructurales de los cilios. Ciclopía y arrinencefalia Los caracteres principales de la ciclopía son presencia de un sólo ojo, rudimento de nariz en forma de trompa (probóscide) ubicado sobre el ojo, cerebro univentricular con agenesia de las comisuras y microstomía a astomía. En la órbita única puede haber dos globos oculares fusionados (sinoftalmía). La arrinencefalia se caracteriza por hipotelorismo, ausencia de nariz o esbozo rudimentario, micrognatia o agnatia, a menudo labio leporino y fisura palatina. La arrinencefalia representa un grado menor que la ciclopía y puede ser subdividida a su vez en diversos grados. En el grado mayor el cerebro es univentricular con comisuras ausentes. Sirenas y sirenoides En las sirenas hay una sinmelia de las extremidades inferiores (o sea una simpodia) que, según el grado de Figura 5.38. Parásito sacro. 499 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL fusión, puede ser apodal, monopodal o dipodal. Los sirenoides se caracterizan, en cambio, por poseer una sola extremidad inferior simétrica que contiene todo el primitivo material de ambas extremidades, a diferencia de los monopodos, que tienen una extremidad inferior y la otra falta. Las sirenas y sirenoides tienen graves malformaciones de la pelvis, intestino terminal y aparato urogenital. Las frecuencia de las sirenas y sirenoides es de cerca de 1 por 60000 nacimientos, predomina el sexo masculino en razón de casi 3:1. Craneosquisis y raquisquisis En estas anomalías están comprometidos el sistema nervioso central, cráneo, columna vertebral y partes blandas vecinas. Patogenéticamente la alteración primaria es una falta de cierre del tubo neural, lo que produce las hendeduras y defectos óseos del cráneo y raquis por alteración de la inducción secundaria. En la anencefalia con acrania hay además una aplasia del encéfalo, representado por tejido nervioso vascularizado (área cerebro-vasculosa) y agenesia de los huesos de la calota. Esta es una de las malformaciones más frecuentes del sistema nervioso central y tiene claro predominio en el sexo femenino. Formas menos acentuadas son la merencefalia con merocráneo y la craneoquisis con exencefalia. El grado mayor de disrrafia medular se presenta como un tubo neural completamente hendido, en forma de un «libro abierto», con tejido displástico vascularizado (área médulo-vasculosa) y columna hendida a lo largo de todos los arcos neurales: es la rsaquisquisis total o simplemente, raquisquisis. Las formas de grado menor son circunscritas y se denominan espina bífida. En éstas pueden distinguirse dos formas principales. En la espina bífida abierta sólo algunas vértebras se hallan hendidas y a través del defecto hay herniación de meninges o, además, de médula espinal subyacentes. Si el saco hernario está formado, aparte la piel, de sólo meninges, se trata de un meningocele (10 a 20% de los casos). Si contiene además médula espinal, corresponde a un mielomeningocele (80 a 90% de los casos). En ambos casos, de regla el segmento subyacente de médula espinal está malformado, frecuentemente muestra una transformación quística (mielocistomeningocele). La otra forma circunscrita está representada por la espina bífida oculta: las partes blandas sobre las hendidura raquídea no muestran otra alteración que una hipertricosis (cola de fauno), la médula subyacente no presenta alteraciones macroscópicas. La patogenia de la espina bífida oculta no está aclarada: según algunos, representa el estado terminal de un meningocele o de un defecto de cierre medular transitorio, lo que está apoyado por el hallazgo habitual de alteraciones microscópicas en las meninges o médula subyacentes. La espina bífida oculta sacra representa una variante anatómica del sacro. La espina bifida oculta es más frecuente en la región lumbosacra. 500 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL MORFOGÉNESIS DE LAS MALFORMACIONES ORGÁNICAS En la organogénesis pueden distinguirse diversas etapas del desarrollo a partir de una población celular amorfa, a saber: 1) proliferación celular hasta alcanzarse una masa celular crítica, necesaria para la prosecución del desarrollo 2) inducción 3) agregación celular 4) topogénesis con formación de los esbozos orgánicos 5) diferenciación celular, probablemente por acción de ciertas substancias (quimiodiferenciación) 6) crecimiento 7) proliferaciones celulares circunscritas, con lo que aparecen las asimetrías orgánicas; 8) apoptosis con la consiguiente remodelación de órganos (figura 5.39). Figura 5.39. Fases principales de la organogenesis (Modificado de Saxén L. Defective regulatory mechanisms of teratogenesis. Int Gynecol Obst 1970; 8:798-804) La agenesia se debe a una inhibición de la proliferación celular antes de alcanzarse la masa crítica; la hipoplasia, a una inhibición de la proliferación después de alcanzada dicha masa. En el órgano hipoplástico lo que está disminuido es principalmente el número, no el tamaño celular. En los órganos huecos, la hipoplasia suele condicionar una estenosis. 501 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En la aplasia existe sólo un órgano rudimentario, que muestra alteraciones cualitativas y cuantitativas. La aplasia se debe probablemente a un trastorno de la inducción, en los órganos huecos se da habitualmente con una atresia. Atresia y estenosis son términos descriptivos, no indican patogenia. Los órganos supernumerarios y las heterotopías se explican por un trastorno de la agregación celular. Las alteraciones de la topogénesis condicionan las disrrafias. Las anomalías regionales de un órgano en forma de hipoplasias o de anomalías por exceso, se producen más tardíamente por alteración de la proliferación celular circunscrita. La muerte celular local juega un papel importante en la formación del lúmen y remodelación de ciertos órganos. La atresia esofágica, las estenósis conatales del intestino y la sindactilia, por ejemplo, parecen deberse formalmente a una inhibición de apoptosis. FASES CRÍTICAS Y PERÍODOS TERATOGÉNICOS Por fases críticas del desarrollo se entiende el lapso de tiempo en que un órgano embrionario es particularmente sensible a la acción de factores teratogenéticos. En estas fases, en que la actividad metabólica es muy intensa, se forman los esbozos orgánicos. Dichas fases corresponden a los períodos teratogenéticos de las malformaciones graves (anomalías mayores de los autores angloamericanos). En el resto de los períodos del desarrollo persiste sin embargo, la posibilidad de que se produzcan malformaciones. Estas malformaciones más tardías corresponden a las llamadas anomalías menores (figura 5.40). Se entiende por período teratogenético el lapso de tiempo en que puede surgir una determinada malformación. Su determinación permite pesquisar el momento en que pudo actuar un teratógeno bajo el supuesto de que el período de latencia entre causa y efecto sea corto. Los períodos teratogenéticos se refieren a malformaciones, mientras que las fases críticas se refieren a órganos en desarrollo. Así por ejemplo, se habla del período teratogenético de la transposición arterial, en cambio, de la fase crítica del corazón o de una estructura cardíaca. Para determinar el período teratogenético de una malformación deben cumplirse dos 502 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL condiciones: por una parte, debe conocerse el período normal de desarrollo del órgano afectado; por otra, debe tenerse una interpretación acerca de cómo se produce esa malformación, o sea, acerca de su génesis formal. Lo primero se establece a través de un estudio netamente embriológico del órgano correspondiente desde el comienzo hasta el fin de su desarrollo. Pero no siempre es posible adquirir una visión razonablemente clara sobre la morfogénesis de una anomalía. En general, ello es posible en las malformaciones llamadas armónicas, que son las que pueden explicarse por el trastorno de un determinado proceso embriológico. Las malformaciones por inhibición pertenecen a este grupo. En cambio, es poco menos que imposible por el momento tener una interpretación morfogenética satisfactoria de las malformaciones disarmónicas, que se han producido por trastornos complejos, como es el caso de la esclerosis cerebral tuberosa. Las primeras dos semanas y media del desarrollo en el hombre corresponden al período plástico. En éste, el huevo puede reaccionar de tres formas a la acción de una noxa: una, con la muerte, lo que se da en casos de acción nociva intensa; otra, con la restitución total del daño gracias a la capacidad totipotente o pluripotente de los territorios en este estadio; la otra, con la génesis de malformaciones que afectan la organización general del individuo, como las formaciones dobles y el situs inversus totalis. Las malformaciones aisladas de los órganos no son posibles en este estadio porque aún no se han formado los esbozos orgánicos. FASES CRITICAS DE ALGUNOS ORGANOS ORGANO FASE DESARROLLO AL FINAL DE LA FASE Sistema nervioso Telencéfalo, comisuras 3a semana a fin del blanca anterior e 3er mes hipocampal, hemisferios cerebelosos Cristalino: configuración 4a semana a fin del definitiva, pedículo de la 2º mes copa óptica formado por el nervio óptico Disposición definitiva de Fin de la 4a del 2º las tres partes del oído. mes Huesecillos del oído medio 3a a 6a semana Rotación vectorial del bulbo concluida: disposición definitiva de grandes vasos Tabique urogenital y metanefros. Fin del estado indiferente de genitales externos Desaparición de la hernia umbilical fisiológica Fin de la fase embrionaria (siguen la pseudoglandular, canalicular y alveolar) Ojos Oídos Corazón Aparato urogenital 4a a 7a semana Aparato digestivo 3a a 10a semana Pulmones 4a a 6a semana 503 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Superiores e inferiores con 3 segmentos. Dedos separados en las superiores. Esbozos digitales en las inferiores Extremidades 4a a 7a semana SERIES TERATOGÉNICAS Se entiende por serie teratológica un conjunto de anomalías que pueden concebirse como variantes de un mismo tipo fundamental. Los miembros de la serie están relacionados entre sí por su forma visible, por su configuración. Para definir una serie basta por tanto una relación puramente formal. La importancia de este concepto radica en que entre los miembros de la serie también puede existir una relación patogenética y en tal caso pueden ser explicados por la perturbación, de diverso grado, de un mismo proceso. En un extremo de la serie se tiene entonces la anomalía más tardía y leve; en el otro, la más temprana y grave. El punto inicial del período teratogenético de la más temprana y el punto final de la más tardía, definen el período teratogenético de la serie. La mayor parte de las series teratológicas se caracterizan porque entre dos miembros cualesquiera es concebible una anomalía de transición. Estas series densas se presentan así como un espectro casi continuo de anomalías e indican que el proceso subyacente que se perturba es de carácter continuo. Un ejemplo es la serie de malposiciones de los grandes vasos del corazón, entre ellas la transposición arterial, que se explican por detenciones en diverso grado de la rotación vectorial del bulbo (figura 5.41). Otras series son discretas, discontinuas, sin transiciones posibles. Un ejemplo es la de los mellizos monozigóticos en cuanto a la disposición de las membranas: monocoriales monoamnióticos, monocoriales diamnióticos y dicoriales diamnióticos. La perturbación consiste aquí en la separación de la masa embrionaria, y según el momento en que ocurra se dan las variantes indicadas. La discontinuidad se expresa en que es posible caracterizar cada miembro por números enteros (mono-mono, mono- di, di-di). 504 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 5.41. Serie teratológica de la trasposición arterial. Orificios arteriales vistos desde arriba (círculos negros: aórticos; circulos rayados: pulmonar). Las distintas malposiciones se explican como resultado de detenciones de la rotación vectorial del bulbo (normalmente migra de a a b y luego rota en sentido horario de b a c. Otros ejemplos de series teratológicas son: en la serie de los pagos: cefalotoracópago-prosopotoracópago-toracópagoesternópago-xifópago; en la de las sirenas: simpodia-apodalmonopodal-dipodal; en la de las raquisquisis: meningocelemeningomielocele-meningomielocistocele. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS FACTORES GENÉTICOS El hecho de que las alteraciones genéticas se manifiesten de regla en malformaciones múltiples, es comprensible en los casos de mutaciones, como se verá más adelante, y en el de las deleciones, en las que se pierden muchos genes; pero no está aclarado el mecanismo por el que se produce el desequilibrio genético en las alteraciones cuantitativas, en particular en las trisomías. Los síndromes malformativos por una mutación se explican por el control poliorgánico -en ese caso alterado-que puede ejercer un gen a través de la regulación de la síntesis de una substancia necesaria para el desarrollo de muchos órganos. En principio, esto se supone válido también para la pleiotropía, aunque en este caso no se ha descubierto la supuesta substancia, por eso el efecto pleiotrópico o polifénico aparece como si el gen controlara directamente y por vías distintas el desarrollo de varios órganos. Cabría decir que por el momento son síndromes pleiotrópicos, por ejemplo, el de Kartagener (situs inversus, bronquiectasias, sinusitis), el de Bardet-Biedl (polidactilia, debilidad mental, obesidad, hipogonadismo, sordera, retinitis pigmentaria,) y el de la panmielopatía de Fanconi (pancitopenia, retardo de crecimiento, defectos del radio y pulgar, malformaciones renales, predisposición a leucemias) 505 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Dominancia y recesividad Los genes dominantes regulan la síntesis de proteínas estructurales, es decir, de las que participan en la formación de fibras, membranas y otros componentes celulares. Las mutaciones de tales genes condicionan así aun en el estado heterozigótico, como ocurren de regla, alteraciones de la calidad de ciertos tejidos y de la forma de algunos órganos. Típicamente este es el caso de síndrome de Marfan. Los genes recesivos, en cambio, regulan la síntesis de enzimas. Como, por lo general, basta la mitad de la cantidad normal de una enzima en el organismo, se explica el fenotipo normal en los estados heterozigóticos con una mutación recesiva. Penetrancia y expresividad Por penetrancia se entiende el grado de regularidad con que se manifiesta una mutación en el fenotipo. Se expresa como porcentaje de los individuos que se suponen tienen la mutación. Una penetrancia menor de 100% para una mutación dominante se explica clásicamente por la acción de otros genes o la de factores ambientales. En este sentido, la concepción mendeliana junto con la noción de una penetrancia variable es equivalente a la concepción de una herencia multifactorial. En el fondo el concepto de penetrancia representa una hipótesis ad hoc para explicar la discrepancia entre la teoría mendeliana pura y los hechos de observación. Por expresividad de una mutación se entiende el grado de manifestación en el fenotipo de dicha mutación. La noción de expresividad conduce así a la penetrancia cuando aquella es tan baja que el carácter fenotípico correspondiente no puede reconocerse. Efectos en la organogénesis Las alteraciones genéticas pueden perturbar las diferentes fases de la organogénesis, en particular la inducción. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LOS TERATÓGENOS Al igual que los factores genéticos, los ambientales pueden actuar en cualquier fase de la organogénesis. El efecto teratógeno depende de la intensidad (dosis) y duración de la acción de la noxa y de la fase del desarrollo en que actúa. En el caso de dos teratógenos que actúen simultáneamente, pueden producirse interferencia, sumación, exclusión o potenciación de los efectos aislados. Hoy se conoce el mecanismo bioquímico a través del cual actúan casi todos los teratógenos en el hombre. Uno de los más importantes es el antagonismo por inhibición competitiva, que se da por ejemplo en las substancias alquilantes como antagonistas de las purinas y pirimidinas y en la aminopterina y talidomida como antagonistas del ácido fólico. Un efecto similar tienen los teratógenos que disminuyen el nivel de folato, como son los anticonvulsionantes y el alcohol. 506 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fenocopía Cuando se analizan los mecanismos bioquímicos en que actúan los teratógenos se comprueba que en su mayor parte lo hacen en los niveles más complejos, sea en el ácido desoxirribonucleico mismo, como las radiaciones ionizantes, o en niveles controlados directa o indirectamente por el material genético. NIVEL BIOQUIMICO DE ACCION DE LOS TERATOGENOS Nivel bioquímico Teratógeno Virus, radiaciones ionizantes,substancias alquilantes (radiomiméticos), antibióticos. esteroides. Virus Antimetabolitos (antagonistas del ácido fólico), alcohol, anticonvulsivantes, litio (antagonista del magnesio). Antibióticos Substancias alquilantes (y otras en teratogénesis experimental) (Teratogénesis experimental) Substancias alquilantes (y otras en teratogénesis experimental) (Teratogénesis experimental: inanición, insulina). (Teratogénesis experimental: hipoxia) ADN cromosómico ARN mensajero Reacciones de transferencia de grupos metilo, síntesis de ARN Síntesis de proteínas Oxidación fosforilativa Ciclo Krebs Glicolisis de Consumo de glucosa Consumo de oxígeno Así se entiende el fenómeno de la fenocopía, que consiste en la imitación de las anomalías que se producen espontáneamente en una especie (mutaciones), por la acción de teratógenos externos. En 507 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL este caso, los teratógenos actúan alterando el material genético mismo, con igual resultado que en una mutación, o alterando otras substancias que se encuentran en las vías controladas por los genes (figura 5.42). Así se entiende también que la acción de los teratógenos externos suela manifestarse como síndromes malformativos y no como anomalías aisladas. Este es el caso de la embriopatía rubeólica, del síndrome de la talidomida, del alcohólico fetal y de otros. El síndrome de la talidomida se parece en varios de sus caracteres al síndrome de Holt-Oram (focomelia, aplasia del radio, malfomación cardíaca), un síndrome de herencia dominante. Sin embargo, en la fenocopía suelen remedarse sólo parcialmente los síndromes genéticos puros. Figura 5.42. Interpretación de la fenocopía. Las flechas negras indican las vías (procesos) controlados directa o indirectamente por el material genético; las flechas blancas, los posibles niveles de acción de teratógenos externos; en 1) y 2) se remeda todo el síndrome malformativo producido por una alteración de matrial genético; en 3), 4) y 5), sólo parte del síndrome. BIBLIOGRAFÍA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE CHILE. MANUAL DE PATOLOGÍA GENERAL. CAPÍTULO 5. MALFORMACIONES. http://escuela.med.puc.cl/publ/PatologiaGeneral/Patol_1 10.html 508 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 26 EMBRIOLOGIA DE CABEZA Y CUELLO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de describir y comprender el desarrollo embriológico de la cabeza y el cuello, así como las malformaciones congénitas asociadas. Objetivos Específicos: - Describir la formación del intestino anterior y el estomodeo. - Describir la formación de los arcos, hendiduras y bolsas faríngeas. - Enumerar los derivados de los arcos faríngeos. - Describir la contribución de los dos primeros arcos al desarrollo del macizo facial. - Describir el desarrollo de las fosas nasales y el paladar. - Enumerar las bolsas faríngeas y describir el proceso de desarrollo de sus derivados - Enumerar las hendiduras faríngeas y describir el proceso de desarrollo de sus derivados - Describir y comprender el desarrollo embriológico del cráneo - Enumerar, describir y explicar las principales malformaciones congénitas que se pueden observar durante el desarrollo de la cabeza y del cuello. Procesos Faciales El desarrollo de la cara ocurre entre la 4ta y la 8va semana. 4ta SEMANA * El centro del desarrollo de las estructuras faciales está formado por el Estomodeo rodeado por el 1o de los arcos faríngeos o branquiales. * Los procesos mandibulares se advierten caudalmente al estomodeo; los procesos maxilares, lateralmente y la prominencia frontal, elevación algo redondeada, en dirección craneal. * Inmediatamente por encima del estomodeo se evidencia un engrosamiento local del ectodermo superficial, la Placoda Nasal. * El maxilar inferior es la primera parte de la cara en formarse. 509 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 5ta SEMANA * Aparecen dos pliegues que rodean a la placoda nasal, los Procesos Nasolaterales y Nasomedianos, los cuales rodean una depresión, las Fositas nasales. * Los procesos nasolaterales formaran: las alas de la nariz, el labio, maxilar superior y todo el paladar primario. * Los procesos maxilares se acercan a los procesos nasomedianos y nasolaterales, pero separados por surcos definidos. 7ma SEMANA * Los procesos maxilares siguen creciendo en dirección medial y comprimen los procesos nasomedianos hacia la línea media, luego se fusionan entre sí, uniéndose con los procesos maxilares hacia los lados. * El labio superior es formado por los dos procesos nasomedianos y los dos procesos maxilares separados por un surco profundo: surco nasolagrimal. * El conducto nasolacrimal se constituye a partir del ectodermo, en el suelo de éste se forma un cordón epitelial macizo que se desplaza del ectodermo. Segmento Intermaxilar * Los procesos nasomedianos se fusionan a nivel más profundo, denominamos a ésta unión: Segmento Intermaxilar y consiste en: 1. Componente labial: surco del labio superior. 2. Componente Maxilar Superior: 4 incisivos, encía asociada. 3. Componente Palatino: Paladar primario. * El segmento intermaxilar se continúa con la porción rostral del tabique nasal. Paladar Secundario * La porción principal del paladar definitivo está formado por las excrecencias laminares de los procesos maxilares, llamadas crestas palatinas, que se tornan horizontales y ascienden por arriba de la lengua y se fusionan una con otra, formando así el Paladar Secundario. Hacia adelante experimentan fusión con el paladar primario. * Mientras tanto el tabique nasal crece hacia abajo y se une con la superficie cefálica del paladar neoformado. Cavidades Nasales 6ta SEMANA 510 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL * Las fositas nasales se profundizan, a causa del crecimiento de los procesos nasales y en parte, porque se introducen el mesénquima subyacente. * Estas fosas están separadas de la cavidad bucal por la membrana buconasal, pero una vez rota, las cavidades nasales primitivas desembocan en la cavidad bucal por virtud de los orificios neoformados, las Coanas Primitivas. * Al formarse el paladar secundario y continuar el desarrollo de las cavidades nasales primitivas, las coanas definitivas se sitúan en la unión de la de la cavidad nasal con la faringe. * Los senos paranasales se desarrollan en forma de divertículos de la pared lateral de la nariz y se extienden al maxilar superior, etmoides, frontal y esfenoides. MALFORMACIONES CONGENITAS 1. 2. 3. 4. Labio Leporino y Paladar Hendido. Labio Hendido Medial. Hendidura Facial Oblicua. Macrostomía y Microstomía. APARATO BRANQUIAL * 1) 2) 3) 4) El aparato branquial o faríngeo consta de: Los Arcos Branquiales. Las Bolsas Faríngeas. Los Surcos Branquiales y Las Membranas Branquiales, que contribuyen notablemente a la formación de la cabeza y el cuello. * Durante la 4ta y la 5ta semana de desarrollo, la faringe origina cierto número de evaginaciones, las Bolsas Faríngeas a lo largo de las paredes laterales y se introducen en el mesénquima subadyacente. Simultáneamente con la formación de las bolsas, se advierten cuatro surcos en la superficie del embrión: las Hendiduras Branquiales y se introducen en el mesénquima subyacente; aunque se acercan a las Bolsas Faríngeas, no se comunican entre sí. Al formarse las hendiduras ectodérmicas y las evaginaciones endodérmicas, el tejido mesenquimatoso que rodea al intestino faríngeo es desplazado y aparecen algunas barras mesodérmicas que son luego invadidas por células de la cresta neural que migran hacia la futura cabeza y también a la región del cuello: LOS ARCOS BRANQUIALES. ARCOS BRANQUIALES * Cada Arco consta de los siguientes componentes: a) Cartilaginoso b) Musculares c) Vascular d) Nervioso ESTRUCTURAS BRANQUIALES QUE DERIVAN DE LOS ARCOS PRIMERO - MANDIBULAR 511 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Nervio: Trigémino(V) Músculos: Masticadores (Temporal, masetero y interno y externo). Milohiodeo y Vientre anterior del Digástrico. Músculo del Martillo. Peristafilino externo. Estructuras Óseas: Martillo. Yunque. Ligamentos: Anterior del martillo. Esfenomandibular. SEGUNDO - HIOIDEO Nervio: Facial (VII) Músculos: Músculos de la expresión facial. Estapedio. Estilohioideo. Vientre posterior del Digástrico. Estructuras Óseas: Estribo. Apófisis Estiloides. Asta menor del hioides. Parte superior del cuerpo del hioides. Ligamentos: Ligamento Estilohioideo. TERCERO Nervio: Glosofaríngeo(IX) Músculos: Estilofaríngeo. Estructuras Óseas: Asta mayor del hioides. Porción inferior del cuerpo del hioides. CUARTO Y SEXTO Nervio: Nervio laríngeo superior y nervio laríngeo recurrente, ramas del vago (X). Músculos: Cricotiroideo. Elevador del velo del paladar. Constrictores de la faringe. Músculos intrínsecos de la laringe. Pterigoideos 512 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Músculos estriados del esófago. Cartílagos: Cartílago Cartílago Cartílago Cartílago Cartílago tiroides cricoides aritenoides corniculado ó de Santorini cuneiforme ó de Wrisberg BOLSAS FARINGEAS El embrión humano posee cinco pares de Bolsas Faríngeas. La última es atípica. Derivan de las Bolsas: PRIMERA Trompa de Eustaquio. Cavidad Timpánica. Antro Mastoideo. SEGUNDA Amígdala Palatina. TERCERA Glándulas Paratiroides Inferiores (Porción Dorsal). Timo (Porción Ventral). CUARTA Glándulas Paratiroides Superiores. Cuerpo último branquial. QUINTA Cuando se desarrolla forma parte de la 4ta bolsa faríngea. HENDIDURAS FARINGEAS El embrión de 5 semanas se caracteriza por Cuatro Hendiduras faríngeas, de las cuales solo la Primera contribuye a crear la estructura definitiva del embrión: Conducto Auditivo Externo. El revestimiento epitelial en el fondo contribuye a formar el Tímpano. Las 2da, 3ra y 4ta Hendiduras Branquiales se hunden y pierden comunicación con la superficie. Las hendiduras forman, pasajeramente, una cavidad revestida de ectodermo, el Seno Cervical, el cual desaparece al continuar el desarrollo. MALFORMACIONES CONGENITAS 1. Síndrome del 1er Arco: - Síndrome de Treacher Collins, Síndrome de Pierre Robin. 2. Aplasia Tímica Congénita + Agenesia Congénita de las Paratiroides (Síndrome de Di George). 513 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 3. 4. 5. 6. 7. Glándulas Paratiroides Ectópicas y Supernumerarias. Tejido Tímico Accesorio. Fístulas Cervicales Laterales. Fístulas Branquial. Quiste Cervical Lateral. DESARROLLO ESQUELETICO DEL CRANEO El cráneo puede dividirse en dos partes: Neurocráneo: forma la cubierta protectora del encéfalo Viscerocráneo: origina el esqueleto de la cara. I. Neurocráneo: Se divide en dos partes: * Huesos planos que rodean el cerebro como bóveda (neurocráneo membranoso). * Base del cráneo (neurocráneo cartilaginoso). HUESOS PLANOS: Los lados y el techo del cráneo se desarrollan a partir del mesénquima que reviste el cerebro y presentan osificación intramembranosa. BASE DEL CRANEO: La notocorda tiene un papel importante en la formación de la base del cráneo. A partir de ella se forma el cartílago paracordal o lámina basal, que se extiende desde la silla turca hasta las regiones del esclerotoma de las somitas occipitales. El occipital deriva del cartílago paracordal y los cuerpos de los esclerotomas occipitales. Por delante de la lámina paracordal se observan los cartílagos hipofisiarios y las trabéculas craneales que al fusionarse originan el cuerpo del Esfenoides y el Etmoides, respectivamente. A los lados de esta lámina mediana surgen otras condensaciones, la más anterior, Ala Orbitaria, le sigue el Ala Temporal que origina el Ala Mayor del Esfenoides. Un tercer componente situado hacia afuera de la lámina paracordal, la cápsula ótica, origina las porciones petrosa y mastoidea del Hueso Temporal. La base del cráneo se forma por la fusión de varios cartílagos, y ulteriormente se convierte en hueso por osificación endocondral. II. El Viscerocráneo se divide en 2 partes: a) Viscerocráneo cartilaginoso: deriva del esqueleto cartilaginoso de los 5 primeros arcos faríngeos. El cartílago de Meckel forma martillo y yunque. El cartílago de Reichert forma estribo, apófisis estiloides, asta menor y parte superior del cuerpo del hioides. 514 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL En una etapa inicial la cara es pequeña con respecto al neurocráneo, ello se debe a la falta de neumatización de los senos paranasales y al pequeño volumen de los huesos, particularmente el Maxilar Inferior. b) Viscerocráneo membranoso: El proceso maxilar origina la parte escamosa del temporal, maxilar superior y malar. El proceso mandibular inferior se forma por osificación intramembranosa. 515 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 27 EMBRIOLOGIA DE LOS SISTEMAS DIGESTIVO, RESPIRATORIO Y CAVIDADES CORPORALES Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de conocer los diferentes cambios que ocurren durante el desarrollo embriológico del tubo digestivo, aparato respiratorio, la formación del celoma intraembrionario, el desarrollo de las cavidades corporales y del diafragma. Objetivos Específicos: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de reconocer: - La evolución del celoma y la formación de las cavidades corporales. - El desarrollo del diafragma. - La evolución del intestino anterior, con sus partes constituyentes y las estructuras que de él se derivan. - La evolución del intestino medio y las estructuras que derivan de él. - La evolución del intestino posterior y las estructuras que derivan de él. - Las diferentes malformaciones que pueden ocurrir durante el proceso de desarrollo a diferentes niveles del tubo digestivo y respiratorio, así como en las cavidades que los contienen. SISTEMA DIGESTIVO Generalidades El intestino ó tubo digestivo es una estructura de origen endodérmico. El cual en un principio está cerrado en su extremo anterior por la membrana bucofaringe y en el posterior por la membrana cloacal. El desarrollo del sistema digestivo se caracteriza por: a. Extremada complejidad de su parte anterior. Faringe. b. Gran longitud de su parte media. c. La interrelación con el sistema urogenital en su porción terminal. 516 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Intestino Anterior Para su estudio se ha dividido en dos porciones: A. Cefálica: que comprende desde el estomodeo hasta la emergencia del divertículo traqueobronquial. Es denominado también intestino faríngeo, incluye los arcos aórticos y sus derivados los cuales fueron vistos con detalle al estudiar el tema de embriología de cara y cuello. B. Porción Caudal: se extiende desde el divertículo traqueobronquial hasta la emergencia del divertículo hepático. Comprende: 1. Esófago: El cual permanece central y solo sufre un proceso de alargamiento. De su cara anterior nace el divertículo traqueal. 2. Estómago: Debido al crecimiento del esbozo hepático, este órgano experimenta una serie de modificaciones complejas: a. Borde posterior crece más rápidamente que el anterior. b. Una rotación de 90 sobre su eje longitudinal que conduce la curvatura mayor hacia la izquierda. c. Una rotación sobre su eje dorsoventral que lleva el píloro hacia arriba y a la derecha. 3. Hígado: Aparece en la tercera semana como una evaginación de endodermo, a nivel del futuro duodeno. 4. Páncreas: Aparece a la quinta semana formándose 2 yemas una ventral y otra dorsal, frente al divertículo hepático. Intestino Medio. Comprende desde la segunda porción del duodeno hasta el sitio de unión de los dos tercios proximales del colon transverso. Se desarrolla fuera de la cavidad abdominal y experimenta una rotación antihorario de 270 , teniendo como eje a la arteria mesentérica superior, luego penetra en la cavidad abdominal disponiéndose de izquierda a derecha. Intestino posterior: Forma el tercio final del colon transverso, el descendente, el sigmoides y el recto. Su parte distal interviene en la formación de la cloaca, la cual por su extremidad superior se continúa con la alantoidea y la extremidad inferior con el intestino post-anal, la cara ventral forma la membrana cloacal. Un saliente mesenquimatoso entre la membrana cloacal y la alantoides forma el espolón perineal. Por la parte externa existe una depresión denominada fosita anal. 517 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Malformaciones. Int. anterior: Ver cara y cuello. Agenesia de esófago. Estenosis pilórica. Atresia de vías biliares. Páncreas anular. Int. medio: Duplicación intestinal. Divertículo de Meckel. Fístulas intestinales. Enfermedad de Hischsprüng. Mucovisidosis. Int. posterior: Atresia rectal. Ano imperforado. Diafragma Hernia diafragmática. Eventración del diafragma. Hernia hiatal congénita. Hernía Diafragmatica Congenita Se trata de un prolapso de vísceras abdominales en una cavidad pleural a través de un foramen diafragmático póstero-lateral (foramen de Bochdalek ), que representa un conducto pleuroperitoneal persistente (Fig. 4-1). Figura 4.1 Hernia diafragmática congénita. Prolapso de intestino en la cavidad torácica izquierda (según Sucheston & Cannon 518 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1973, Congenital Malformations, Davis Co., Philadelphia; modificado) Primitivamente las cavidades pleurales están comunicadas con la abdominal por sendos conductos o canales pleuro-peritoneales . Normalmente estos canales se cierran por la fusión del septum transversum con las membranas pleuro-peritoneales. La fusión tiene lugar en la 6a y 7a semanas, primero al lado derecho; después, al izquierdo. La fusión se produce así antes de la desaparición de la hernia umbilical fisiológica (10a semana). La hernia diafragmática congénita es una malformación frecuente (1 en 2.000 nacimientos), en el 80% de los casos se produce al lado izquierdo, lo que probablemente esté relacionado con la desaparición más tardía del conducto pleuro-peritoneal izquierdo. El prolapso de vísceras abdominales tiene lugar tan pronto se reduce la hernia umbilical fisiológica. La cavidad pleural afectada contiene por lo común intestino delgado, estómago, bazo y parte del colon; cuando el foramen es grande, además, el lóbulo izquierdo del hígado. De regla hay hipoplasia y atelectasia del pulmón correspondiente y desplazamiento del mediastino, junto con el corazón, hacia el lado opuesto, en que no rara vez, hay hipoplasia pulmonar. El abdomen suele estar excavado. La gravedad de la anomalía depende en último término del grado de hipoplasia pulmonar. Fistula Traqueo-Esofagica El esófago y el árbol tráqueo-bronquial se originan a partir del intestino anterior del embrión: es un solo tubo, que luego da origen al divertículo respiratorio, ventral, que se separa del esófago por el tabique tráqueo-esofágico. El tabique se cierra completamente en la cuarta semana. Formas La persistencia anómala de comunicación entre el esófago y la tráquea tiene 3 formas más comunes (Fig. 4-2): A. Fístula tráqueo-esofágica distal con atresia esofágica: la porción esofágica superior termina en saco ciego; la porción inferior tiene una comunicación fistulosa con la tráquea (más del 90%). B. Fístula tráqueo- esofágica proximal con atresia esofágica: la porción superior del esófago está comunicada con la tráquea a través de una fístula; la porción inferior tiene un saco ciego por arriba, y está normalmente comunicada con el estómago por abajo (cerca del 1% de los casos) C. Fístula tráqueo-esofágica sin atresia 519 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL esofágica: fístula entre esófago y tráquea (forma en H, cerca del 5% de los casos). Consecuencias En el feto la atresia esofágica impide el paso normal de líquido amniótico al tubo digestivo, con la consecuente acumulación excesiva de líquido en el saco amniótco (polihidroamnios). En el recién nacido el saco esofágico superior ciego tiende a llenarse con mucus, el que es aspirado vía laringe. En la atresia con fístula inferior el estómago tiende a llenarse con aire. En la atresia con fístula superior tiende a haber aspiración de contenido alimentario. La comunicación en H puede determinar infecciones respiratorias a repetición. La atresia esofágica sin fístula tiene una frecuencia de cerca del doble de la fístula sin atresia. Estenosis Congenita del Piloro Se manifiesta dentro de los primeros seis meses de vida, predominantemente en varones, con vómito en proyectil posprandial precoz, después de lo cual el paciente queda con hambre; esto puede llevar a una alcalosis hipoclorémica. Hay hipertrofia de las fibras circulares de la muscular propia del píloro, que deben seccionarse quirúrgicamente por pilorotomía para corregir la alteración funcional. Atresia o Estenosis Congenita del Instestino .Pueden producirse por una vacuolización incompleta en el proceso que convierte al intestino de un cordón sólido en un tubo. Duplicaciones Pueden presentarse desde el esófago hasta el ano, más comunes en íleon y yeyuno. Se observan como formaciones esféricas o tubulares adosadas al tubo digestivo; pueden estar aisladas del lumen (quistes entéricos), o bien comunicadas con él, formando divertículos. Las duplicaciones pueden ser asintomáticas, o causar obstrucción intestinal o intususcepción. Diverticulo de Meckel Es una anomalía común (5% de las autopsias). Consiste en la persistencia de un segmento del conducto vitelino (onfalo-mesentérico). Se encuentra en el borde antimesentérico del íleon a 60-100 cm. de la válvula ileocecal. Tiene 3 a 5 cm. de longitud, con forma de dedo de guante. Histología: tiene las cuatro túnicas del intestino. Su mucosa a veces presenta focos de mucosa de tipo gástrico. El divertículo de Meckel generalmente es asintomático. Sin embargo, puede sufrir complicaciones: úlcera péptica con sangramiento o perforación, intususcepción, inflamación (diverticulitis). Enfermedad de Hirschprung (Aganglionosis) Ausencia congénita de células ganglionares en los plexos de la pared del recto; a veces también en segmentos superiores del intestino grueso. Es 10 veces más frecuente en niños con síndrome de Down. Patogenia: detención de la migración de las células de la 520 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL cresta neural al intestino. (Normalmente los neuroblastos migran en dirección céfalocaudal en el tubo digestivo para alcanzar el recto hacia las 12 semanas del desarrollo) El recto agangliónico está permanentemente contraído: no hay expulsión de meconio en el recién nacido, se produce dilatación de la porción proximal (megacolon), constipación, impactación de heces endurecidas resistentes a los enemas, distensión abdominal. El tratamiento consiste en la remoción quirúrgica del segmento agangliónico. La lesión puede complicarse con una inflamación del intestino (enterocolitis) con necrosis y ulceración del segmento dilatado proximal. Malformaciones Anorrectales En la atresia rectal y la agenesia anorrectal el intestino termina a distancia del piso pélvico; son la manifestación de una alteración grave en el proceso de unión del esbozo endodérmico constituido por el intestino posterior y el esbozo ecto-mesodérmico que concurren en la formación de los órganos anorrectales. La corrección quirúrgica de esta anomalía es muy compleja. En la imperforación anal el intestino termina en el piso pélvico: sólo hay oclusión por una membrana cutánea, que corresponde a la persistencia de la membrana anal del embrión. Atresia de la Via Biliar Se manifiesta por ictericia en las primeras semanas de vida. Consiste en obliteración total o segmentaria de las vías biliares extrahepáticas. Actualmente se considera que no corresponde a una malformación, sino a obliteración cicatrizal postinflamatoria, presumiblemente de origen viral. Si no se corrige quirúrgicamente en forma precoz, la enfermedad es de curso fatal. En el hígado se aprecia colestasia, fibrosis progresiva de los espacios porta y proliferación y dilatación de conductillos biliares. Enfermedad Fibropoliquistica del Hígado Las formas más manifiestas de la enfermedad fibropoliquística del hígado corresponden a malformaciones de la vía biliar intrahepática acompañadas de fibrosis variable, la mayoría con tendencia hereditaria y se asocian con riñones poliquísticos. Se pueden dividir en tres grupos: hígado poliquístico de tipo adulto, hígado poliquístico de tipo infantil y fibrosis hepática congénita. Hígado poliquístico de tipo adulto Autosómico dominante; se asocia con riñones poliquísticos de tipo adulto. El hígado presenta múltiples quistes redondeados, macroscópicamente evidentes; estos quistes derivan de la primera generación de conductos biliares intrahepáticos; normalmente hay una segunda generación, que en este caso está indemne, por lo que no hay disfunción hepatobiliar. Hígado poliquístico de tipo infantil Autosómico recesivo; se asocia con riñones poliquísticos de tipo infantil. Sin quistes evidentes macroscópicamente. Histológicamente, fibrosis leve de espacios porta, con 521 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL conductos biliares alargados y anastomosados. Fibrosis hepática congénita Esporádica o familiar. Puede asociarse con riñones poliquísticos de tipo adulto. Histológicamente, en los espacios porta se observan bandas de colágeno que rodean lobulillos normales; en las bandas, numerosos conductillos biliares. La enfermedad evoluciona con hipertensión portal por hipoplasia o compresión fibrosa de las venas de los espacios porta. Enfermedad de Caroli Sin tendencia familiar, se manifiesta a cualquier edad. Caracterizada por dilatación sacular de conductos biliares intrahepáticos, que generalmente compromete segmentos hepáticos. En las cavidades se pueden formar cálculos biliares; también son susceptibles a la infección. Dilataciones Congenitas del Coledoco No presentan tendencia familiar. La forma más frecuente es el llamado quiste del colédoco que es una dilatación concéntrica en su trayecto extraduodenal; menos frecuentes son el divertículo coledocociano, dilatación sacular, y el coledococele, dilatación concéntrica en la porción intraduodenal del conducto. Estas lesiones se manifiestan por dolor, ictericia o masa abdominal. Pueden asociarse con fibrosis hepática congénita o con dilatación de conductos intrahepáticos. Puede manifestarse como dolor, ictericia o masa abdominal. Pancreas Heterotopico Se presenta como pequeñas masas, generalmente menores de un 1 cm., en la mucosa o en la túnica muscular propia, más frecuentemente en duodeno, estómago y yeyuno. Su aspecto más característico en el antro gástrico es el de una lesión solevantada sésil, a veces umbilicada en la desembocadura de un conducto central. Histología: formado por lobulillos de páncreas exocrino, a veces con islotes de Langerhans. Primitivamente las cavidades pleurales están comunicadas con la abdominal por sendos conductos o canales pleuro-peritoneales . Normalmente estos canales se cierran por la fusión del septum transversum con las membranas pleuro-peritoneales. La fusión tiene lugar en la 6a y 7a semanas, primero al lado derecho; después, al izquierdo. La fusión se produce así antes de la desaparición de la hernia umbilical fisiológica (10a semana). La hernia diafragmática congénita es una malformación frecuente (1 en 2.000 nacimientos), en el 80% de los casos se produce al lado izquierdo, lo que probablemente esté relacionado con la desaparición más tardía del conducto pleuro-peritoneal izquierdo. El prolapso de vísceras abdominales tiene lugar tan pronto se reduce la hernia umbilical fisiológica. La cavidad pleural afectada contiene por lo común intestino delgado, estómago, bazo y parte del colon; cuando el foramen es grande, además, el lóbulo izquierdo del hígado. De regla hay hipoplasia y atelectasia del pulmón correspondiente y desplazamiento del mediastino, junto con el corazón, hacia el lado opuesto, en que no rara vez, hay hipoplasia 522 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pulmonar. El abdomen suele estar excavado. La gravedad de la anomalía depende en último término del grado de hipoplasia pulmonar. Fistula Traqueo-Esofagica El esófago y el árbol tráqueo-bronquial se originan a partir del intestino anterior del embrión: es un solo tubo, que luego da origen al divertículo respiratorio, ventral, que se separa del esófago por el tabique tráqueo-esofágico. El tabique se cierra completamente en la cuarta semana. Formas La persistencia anómala de comunicación entre el esófago y la tráquea tiene 3 formas más comunes (Fig. 4-2): Fístula tráqueo-esofágica distal con atresia esofágica: la porción esofágica superior termina en saco ciego; la porción inferior tiene una comunicación fistulosa con la tráquea (más del 90%). Fístula tráqueo- esofágica proximal con atresia esofágica: la porción superior del esófago está comunicada con la tráquea a través de una fístula; la porción inferior tiene un saco ciego por arriba, y está normalmente comunicada con el estómago por abajo (cerca del 1% de los casos) Fístula tráqueo-esofágica sin atresia esofágica: fístula entre esófago y tráquea (forma en H, cerca del 5% de los casos). Consecuencias En el feto la atresia esofágica impide el paso normal de líquido amniótico al tubo digestivo, con la consecuente acumulación excesiva de líquido en el saco amniótco (polihidroamnios). En el recién nacido el saco esofágico superior ciego tiende a llenarse con mucus, el que es aspirado vía laringe. En la atresia con fístula inferior el estómago tiende a llenarse con aire. En la atresia con fístula superior tiende a haber aspiración de contenido alimentario. La comunicación en H puede determinar infecciones respiratorias a repetición. La atresia esofágica sin fístula tiene una frecuencia de cerca del doble de la fístula sin atresia. Estenosis Congenita del Piloro Se manifiesta dentro de los primeros seis meses de vida, predominantemente en varones, con vómito en proyectil posprandial precoz, después de lo cual el paciente queda con hambre; esto puede llevar a una alcalosis hipoclorémica. Hay hipertrofia de las fibras circulares de la muscular propia del píloro, que deben seccionarse quirúrgicamente por pilorotomía para corregir la alteración funcional. Atresia o Estenosis Congenita del Instestino .Pueden producirse por una vacuolización incompleta en el proceso que convierte al intestino de un cordón sólido en un tubo. Duplicaciones Pueden presentarse desde el esófago hasta el ano, más comunes en íleon y yeyuno. Se observan como formaciones esféricas o tubulares adosadas al tubo digestivo; pueden estar aisladas del lumen 523 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL (quistes entéricos), o bien comunicadas con él, formando divertículos. Las duplicaciones pueden ser asintomáticas, o causar obstrucción intestinal o intususcepción. Diverticulo de Meckel Es una anomalía común (5% de las autopsias). Consiste en la persistencia de un segmento del conducto vitelino (onfalomesentérico). Se encuentra en el borde antimesentérico del íleon a 60-100 cm. de la válvula ileo-cecal. Tiene 3 a 5 cm. de longitud, con forma de dedo de guante. Histología: tiene las cuatro túnicas del intestino. Su mucosa a veces presenta focos de mucosa de tipo gástrico. El divertículo de Meckel generalmente es asintomático. Sin embargo, puede sufrir complicaciones: úlcera péptica con sangramiento o perforación, intususcepción, inflamación (diverticulitis). Enfermedad de Hirschprung (Aganglionosis) Ausencia congénita de células ganglionares en los plexos de la pared del recto; a veces también en segmentos superiores del intestino grueso. Es 10 veces más frecuente en niños con síndrome de Down. Patogenia: detención de la migración de las células de la cresta neural al intestino. (Normalmente los neuroblastos migran en dirección céfalocaudal en el tubo digestivo para alcanzar el recto hacia las 12 semanas del desarrollo) El recto agangliónico está permanentemente contraído: no hay expulsión de meconio en el recién nacido, se produce dilatación de la porción proximal (megacolon), constipación, impactación de heces endurecidas resistentes a los enemas, distensión abdominal. El tratamiento consiste en la remoción quirúrgica del segmento agangliónico. La lesión puede complicarse con una inflamación del intestino (enterocolitis) con necrosis y ulceración del segmento dilatado proximal. Malformaciones Anorrectales En la atresia rectal y la agenesia anorrectal el intestino termina a distancia del piso pélvico; son la manifestación de una alteración grave en el proceso de unión del esbozo endodérmico constituido por el intestino posterior y el esbozo ecto-mesodérmico que concurren en la formación de los órganos anorrectales. La corrección quirúrgica de esta anomalía es muy compleja. En la imperforación anal el intestino termina en el piso pélvico: sólo hay oclusión por una membrana cutánea, que corresponde a la persistencia de la membrana anal del embrión. Atresia de la Via Biliar Se manifiesta por ictericia en las primeras semanas de vida. Consiste en obliteración total o segmentaria de las vías biliares extrahepáticas. Actualmente se considera que no corresponde a una malformación, sino a obliteración cicatrizal postinflamatoria, presumiblemente de origen viral. Si no se corrige quirúrgicamente en forma precoz, la enfermedad es de curso fatal. En el hígado se aprecia colestasia, fibrosis progresiva de los espacios porta y proliferación y dilatación de conductillos biliares. Enfermedad Fibropoliquistica del Hígado 524 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las formas más manifiestas de la enfermedad fibropoliquística del hígado corresponden a malformaciones de la vía biliar intrahepática acompañadas de fibrosis variable, la mayoría con tendencia hereditaria y se asocian con riñones poliquísticos. Se pueden dividir en tres grupos: hígado poliquístico de tipo adulto, hígado poliquístico de tipo infantil y fibrosis hepática congénita. Hígado poliquístico de tipo adulto Autosómico dominante; se asocia con riñones poliquísticos de tipo adulto. El hígado presenta múltiples quistes redondeados, macroscópicamente evidentes; estos quistes derivan de la primera generación de conductos biliares intrahepáticos; normalmente hay una segunda generación, que en este caso está indemne, por lo que no hay disfunción hepatobiliar. Hígado poliquístico de tipo infantil Autosómico recesivo; se asocia con riñones poliquísticos de tipo infantil. Sin quistes evidentes macroscópicamente. Histológicamente, fibrosis leve de espacios porta, con conductos biliares alargados y anastomosados. Fibrosis hepática congénita Esporádica o familiar. Puede asociarse con riñones poliquísticos de tipo adulto. Histológicamente, en los espacios porta se observan bandas de colágeno que rodean lobulillos normales; en las bandas, numerosos conductillos biliares. La enfermedad evoluciona con hipertensión portal por hipoplasia o compresión fibrosa de las venas de los espacios porta. Enfermedad de Caroli Sin tendencia familiar, se manifiesta a cualquier edad. Caracterizada por dilatación sacular de conductos biliares intrahepáticos, que generalmente compromete segmentos hepáticos. En las cavidades se pueden formar cálculos biliares; también son susceptibles a la infección. Dilataciones Congenitas del Coledoco No presentan tendencia familiar. La forma más frecuente es el llamado quiste del colédoco que es una dilatación concéntrica en su trayecto extraduodenal; menos frecuentes son el divertículo coledocociano, dilatación sacular, y el coledococele, dilatación concéntrica en la porción intraduodenal del conducto. Estas lesiones se manifiestan por dolor, ictericia o masa abdominal. Pueden asociarse con fibrosis hepática congénita o con dilatación de conductos intrahepáticos. Puede manifestarse como dolor, ictericia o masa abdominal. Pancreas Heterotopico Se presenta como pequeñas masas, generalmente menores de un 1 cm., en la mucosa o en la túnica muscular propia, más frecuentemente en duodeno, estómago y yeyuno. Su aspecto más característico en el antro gástrico es el de una lesión solevantada sésil, a veces umbilicada en la desembocadura de un conducto central. Histología: formado por lobulillos de páncreas exocrino, a veces con islotes de Langerhans. 525 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL EMBRIOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORIO - Generalidades. El primordio del aparato respiratorio se reconoce ya en el embrión de tres semanas de edad gestacional. Aparece como una evaginación endodérmica de la parte ventral del intestino anterior. Se reconocen cuatro fases del desarrollo del árbol broncopulmonar: b) fase embrionaria (4ª a 7ª semanas) c) fase pseudoglandular (8ª a 16ª semanas) d) fase canalicular (17ª a 26ª semanas) e) fase alveolar (26ª semana hasta el nacimiento). En la fase embrionaria el divertículo respiratorio comunica con el intestino anterior y ulteriormente queda separado del mismo por el tabique tráqueo-esofágico. El primordio respiratorio crece hacia la región caudal y se separa definitivamente del intestino anterior. Se forma un tubo mediano (tráquea), que se bifurca en evaginaciones laterales llamadas yemas pulmonares . El brote derecho se divide en tres ramas y el izquierdo, en dos (bronquios principales). Los bronquios segmentarios se reconocen ya en la sexta semana y los subsegmentarios, en la séptima. El mesoderma que rodea el árbol bronquial se diferencia en cartílago, músculo liso y vasos sanguíneos. En la fase pseudoglandular hay bifurcación y capilarización de los segmentos broncopulmonares. Se alcanza el número de generaciones bronquiales que se tiene al nacimiento. En la fase canalicular se reconoce la estructura acinar, delimitada por mesénquima (tejido conjuntivo) más laxo. Se forman los bronquíolos respiratorios a partir de los terminales y se completa también la capilarización. En la fase alveolar se completa la formación del sistema canalicular bronquíolo-alveolar. Se forman 6 a 7 generaciones de sacos alveolares, se diferencian los neumocitos I, los que alcanzan estrecho contacto con los capilares de los tabiques conjuntivos. En el epitelio de las vías respiratorias se diferencian primero las células neuroendocrinas de Feyrter, similares a las de Kultschisky (7a a 8a semanas); luego en los bronquios, en forma centrífuga, las células ciliadas (9a a 10a semanas) y posteriormente, las caliciformes (13a semana). Sólo después de la aparición de los neumocitos I y II, en los sacos alveolares y alvéolos, se diferencian las células de Clara en los bronquíolos terminales y respiratorios. Los neumocitos I y II se originan a partir de neumoblastos. Las glándulas bronquiales aparecen entre la 8a y 12a semanas de gestación, como brotes del epitelio de revestimiento. Estructuras túbulo-acinares se reconocen en la 25a semana. La producción de secreción mucosa y serosa comienza en la 24a semana y se completa en la 26a semana. 526 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El desarrollo de las ramas de la arteria pulmonar sigue el curso de los bronquios, antecede al de las ramas de las arterias bronquiales, es simultáneo con el de las venas pulmonares y se completa alrededor de la 20a semana. Los vasos sanguíneos intraacinares comienzan a desarrollarse a partir de la 16a semana y continúa en la vida posnatal. El desarrollo posnatal del pulmón se caracteriza por la formación de conductos alveolares y de alvéolos maduros. Al momento del nacimiento se estima un número de 20 a 25 millones de alvéolos y una superficie de intercambio gaseoso de 2,8 m2. En el adulto se calcula que existen 300 millones de alvéolos y unos 80 m2 de superficie de intercambio gaseoso. La maduración pulmonar se alcanzaría por dos mecanismos: multiplicación alveolar y aumento del volumen de los alvéolos en forma proporcional al aumento de volumen de la caja torácica. Anomalías: Agenesia Pulmonar. Hipoplasia. Bronquios supernumerarios. Fístula traqueoesofágica. La frecuencia de las malformaciones del aparato respiratorio se estima en 2% del total de autopsias de neonatos y niños. Las malformaciones pulmonares pueden agruparse de la siguiente manera: 1. Agenesia, aplasia e hipoplasia pulmonar 2. Anomalías de lobulación 3. Secuestro pulmonar y pulmón accesorio 4. Quistes congénitos pulmonares 5. Enfisema congénito 6. Malformaciones vasculares del pulmón Los tres primeros grupos pueden considerarse malformaciones del esbozo pulmonar. Los quistes pulmonares congénitos son consecuencia de alteraciones de la diferenciación bronquial y bronquiolar. El grupo del enfisema congénito corresponde a alteraciones de la diferenciación alveolar. Las malformaciones vasculares pueden originarse tanto por defectos del esbozo como de la diferenciación broncoalveolar. Las malformaciones pulmonares producen en general trastornos funcionales, de grado variable y se complican de infecciones secundarias y sobrecarga del ventrículo derecho. Agenesia, Aplasia e Hipoplasia Pulmonar En la agenesia pulmonar hay ausencia de tejido pulmonar y de estructuras bronquiales por una detención del desarrollo en la cuarta a quinta semanas de gestación. Agentes causales se desconocen. No se produce un brote bronquial de la tráquea. La agenesia puede ser lobar o pulmonar total, uni o bilateral. La agenesia bilateral es una condición muy 527 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL rara e incompatible con la vida. Se asocia a otras malformaciones como anencefalia con raquisquisis total, acardia, asplenia y defectos de la caja torácica. Las arterias que se originan de la arteria pulmonar se conectan con la aorta a nivel del conducto arterioso. Venas pulmonares no se encuentran. La agenesia unilateral o la aplasia unilateral son más frecuentes y afectan predominantemente el pulmón izquierdo. En la agenesia no hay en absoluto desarrollo del pulmón, en la aplasia, en cambio, existe un brote rudimentario, de pocos centímetros de diámetro, de tejido pulmonar displástico. La cavidad afectada es de menor volumen y a la inspección se comprueba asimetría torácica. El pulmón conservado está aumentado de tamaño, desviando y elongando el mediastino hacia la zona contralateral. A menudo presenta anomalías de lobulación o del origen de los bronquios. La arteria correspondiente al pulmón ausente se une directamente a la aorta. Si existen venas pulmonares, éstas drenan a la vena ázigos o a la aurícula derecha. En 50% de los casos hay otras malformaciones como anencefalia, atresia esofágica, fístula tráqueo-esofágica, defectos septales ventriculares, agenesia del aparato urogenital, etc. La agenesia de un lóbulo afecta generalmente el lóbulo medio derecho o lóbulo inferior izquierdo. En algunos casos pueden estar ausentes sólo segmentos. Se habla de hipoplasia pulmonar cuando el peso del pulmón es inferior al 40% del peso esperado para la edad gestacional, en ausencia de malformaciones mayores. Para estimarlo se ha propuesto el índice pulmonar , que es el cuociente entre el peso pulmonar y el peso corporal. En recién nacidos eutróficos, sin malformaciones, es de 0,026 (a las 28 semanas) a 0,021 (recién nacidos) con un límite bajo de 0,016 en prematuros y de 0,013 en niños de término. En mortinatos un índice menor de 0,013 es indicador seguro de hipoplasia. En casos límites tanto el peso absoluto del pulmón como el aspecto histológico son útiles para formular el diagnóstico definitivo. Histológicamente , pueden encontrarse tanto alteraciones en la cantidad de bronquios y alvéolos como en el estado de maduración de los mismos. Así se reconocen dos grandes grupos: a) hipoplasia con bronquios y alvéolos bien conformados, pero con disminución del número, y, b) hipoplasia pulmonar con alteración cuantitativa y cualitativa de bronquios y alvéolos; en esta forma el pulmón presenta un aspecto similar al del pulmón de 16 a 20 semanas de gestación. Se asocia de regla a otras malformaciones como defectos del diafragma, malformaciones renales y disrrafias. La hipoplasia puede interpretarse en estos casos como consecuencia de los siguientes mecanismos: 1. Disminución del espacio para el desarrollo del órgano, como sucede característicamente en defectos diafragmáticos con prolapso de vísceras abdominales. También en cardiomegalia, defectos de la caja torácica, hidrotórax, ascitis y quistes intratorácicos. Hay casos con hipoplasia bilateral, de tal manera que el factor mecánico no es tan decisivo. 528 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 2. Hipoplasia sincrónica con malformaciones orgánicas graves, como anencefalia y raquisquisis y disrrafias ventrales. En estos casos hay alteración de la maduración pulmonar. 3. Hipoplasia en oligohidroamnios con o sin malformaciones renales. La relación de estas condiciones no está aclarada. Se ha descrito un defecto en la producción de prolina por el riñón fetal. 4. Hipoplasia con aplasia de la arteria pulmonar o estenosis bronquial congénita. En estos casos se afecta un lóbulo o segmento aislados. La hipoplasia parece originarse alrededor de las 10 a 12 semanas de gestación, pero también habría casos con alteraciones alrededor de las 20 semanas, especialmente los casos con defectos del diafragma. La mayoría de los pacientes fallece antes del año de vida. Anomalías de Lobulación Pulmonar Constituyen el 75% de todas las anomalías pulmonares. Cuando se presentan en forma aislada sin repercusión funcional, se consideran variaciones anatómicas. Más frecuente es encontrarlas en combinación con otras malformaciones del pulmón, del sistema cardiovascular y del bazo. Rara vez se encuentra un pulmón unilobular. Más frecuente es la fusión de lóbulos vecinos como consecuencia de una separación incompleta de los bronquios segmentarios correspondientes. La formación de lóbulos supernumerarios se explica por una segmentación adicional de las primeras generaciones de bronquios. También puede encontrare una inversión de la lobulación: tres a izquierda y dos a derecha, como se ve en situs inversus totalis . En las malformaciones esplénicas es frecuente la alteración pulmonar con tres lóbulos en ambos pulmones (síndrome de Ivemark o de asplenia ) o dos lóbulos en ambos pulmones (síndrome de poliesplenia ). Se ha descrito un pulmón en herradura en el cual hay fusión pulmonar parcial retropericárdica; usualmente, un pulmón es más pequeño, pero poseen bronquios independientes. Tejido Pulmonar Accesorio Tejido pulmonar accesorio o secuestro pulmonar se denomina a islotes de tejido pulmonar, organoides, extrapulmonares e intrapulmonares, que anatómica y funcionalmente están completamente separados del pulmón normal. La irrigación proviene en general de la arteria aorta o de sus ramas y no existe conexión alguna con el árbol tráqueobronquial. En algunos casos este tejido accesorio puede estar comunicado al esófago o al estómago (malformación broncopulmonar-intestino anterior). el tejido accesorio suele ser displástico. El secuestro extralobular está completamente separado del pulmón y posee su propia pleura. Constituye el 10% de los casos de tejido pulmonar accesorio. Puede estar adosado o alejado del pulmón (pulmón accesorio ). Este último puede ser intratorácico, en la cavidad pleural o en la pericárdica; o bien, intraabdominal (pulmón abdominal ). La irrigación viene de la aorta y sus ramas y, más raramente, de la arteria 529 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pulmonar. El drenaje venoso es hacia la vena ázigos o cava inferior. Clínicamente, pueden ser asintomáticos, o cursar con trastornos funcionales respiratorios, pero las infecciones son raras. El secuestro intralobular se encuentra en el pulmón mismo y comparte la misma pleura visceral. Cursan en forma asintomática y más del 50% de los casos se descubre después de los 20 años de edad, especialmente por crecimiento de los quistes o infección. Quistes Pulmonares Congenitos Comprenden 0,2 a 0,4% de las autopsias de neonatos y niños. La mayoría se origina en la fase de formación del árbol bronquial y son por lo tanto epiteliales. Pueden agruparse en las formas siguientes: 1.Quistes congénitos: a) tipo central b) tipo periférico 2. Malformación adenomatoide-quística Quistes Congénitos Corresponden a quistes originados por alteración de la diferenciación bronquio-bronquiolar y por lo tanto pueden comprometer el brote bronquial completo (pulmón sacular unicameral), o porciones de bronquios mayores (quistes centrales) o bronquíolos (quistes periféricos), hasta los alvéolos en forma difusa (pulmón en esponja o displasia alveolar). Los quistes congénitos de tipo central son perihiliares y solitarios. Pueden ser intrapulmonares o extrapulmonares. Pueden ser ciegos (sin comunicación con el árbol bronquial) o comunicantes, esta última condición significa riesgo de infección y también de hiperinsuflación con atelectasia del tejido adyacente. La pared está revestida por epitelio respiratorio y bajo éste, pueden encontrarse glándulas mucosas bronquiales, músculo liso y cartílago hialino. Los quistes congénitos de tipo periférico suelen ser múltiples, pueden comprometer segmentos, lóbulos o ambos pulmones. Hay formas circunscritas y formas difusas. La forma difusa o pulmón poliquístico está constituida por cavidades de tamaño muy variado, en cambio en el pulmón en esponja, las cavidades son pequeñas y uniformes en tamaño. Los quistes están revestidos por epitelio respiratorio y en la pared puede haber músculo liso o islotes de cartílago hialino. Las cavidades pueden estar comunicadas con el árbol bronquial. Las complicaciones son: el neumotórax, infecciones, hemorragias y fibrosis. Los quistes son más grandes cuanto más temprano en la organogénesis se produce la alteración. Se han descrito casos familiares y en gemelos. También se observan en esclerosis tuberosa, síndrome de Marfán, trisomía 18 y síndrome de Kartagener. 530 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Malformación adenomatoide-quística Es una malformación unilateral del pulmón constituida por estructuras bronquiolares y ductales anómalas, que comprometen cualquiera de ambos pulmones con igual frecuencia. El 90% de los casos se limita a un lóbulo y en 10% puede ser bilobar. La zona comprometida se observa aumentada de tamaño, al corte hay quistes de variados tamaños, pero más bien pequeños, con áreas más sólidas. El aspecto macroscópico puede ser similar al del pulmón en esponja , pero mientras en este último la anomalía afecta a bronquios y bronquíolos, en la malformación adenoide-quística están afectados bronquíolos, conductos alveolares y alvéolos. Histológicamente, se encuentran bronquíolos y conductos muy dilatados, mucosa poliposa revestida por epitelio respiratorio, pared con músculo liso y fibras elásticas y ausencia de inflamación. La irrigación proviene del sistema correspondiente al lóbulo afectado. Existen casos aislados con irrigación independiente, de ramas de la aorta. La anomalía se manifiesta en el período neonatal. rara vez en la infancia. Se acompaña de hidroamnios, hidrops fetalis y otras malformaciones, especialmente el tipo II, como malformaciones cardíacas, del esqueleto, del riñón y atresia gastrointestinal. La muerte se produce por infecciones respiratorias y por compresión de estructuras vecinas. Enfisema congénito lobular Se trata de una hiperdistensión crónica, usualmente unilobar, del pulmón en el período neonatal o lactancia, más raramente en la infancia. Causa y patogenia son desconocidas. Macroscópicamente, se observa un lóbulo comprometido (50% lóbulo superior izquierdo, 25% lóbulo inferior derecho). Sólo en el 10% de los casos puede haber más de un lóbulo afectado. Microscópicamente, hay dilatación acentuada de alvéolos y conductos alveolares. El tejido intersticial está sin alteraciones aparentes, ocasionalmente algo fibrosado. En aproximadamente 40% de los casos hay malformaciones asociadas como malformaciones cardíacas y de los grandes vasos, hernias diafragmáticas y malformaciones renales. En el 40% de los casos el diagnóstico se realiza al mes de vida y al año el 80% de los casos es sintomático. Factores que podrían tener importancia en la génesis de esta forma de enfisema son estenosis bronquial con displasia-hipoplasia cartilaginosa, obstrucción o compresión extrínseca del bronquio; también se consideran estenosis bronquial inflamatoria y fibrosis alveolar, gigantismo alveolar y alteraciones cardíacas. Estudios morfométricos apoyan que el fenómeno principal es una hiperplasia alveolar o polialveolosis. Anomalías vasculares intrapulmonares El pulmón afectado puede ser hipoplástico o presentar una transformación quística parenquimatosa. Hay hemorragias pulmonares 531 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL recidivantes por el elevado régimen de presiones. Puede desarrollarse una hipertensión pulmonar. En estos casos hay una alteración del brote ventral de la arteria branquial, derecha o izquierda, con desarrollo simultáneo de colaterales compensatorias. La estenosis de ramas arteriales consiste en hiperplasia fibrosa focal y concéntrica de la íntima, que de regla es múltiple (estenosis periférica múltiple de ramas pulmonares ). En el 30% de los casos hay malformaciones cardiovasculares asociadas, como estenosis valvular pulmonar, tetralogía de Fallot, ductus persistente, aplasia de la arteria pulmonar izquierda, drenaje venoso anómalo de las pulmonares. Se piensa que etiológicamente la lesión arterial está relacionada con una infección rubeólica. Fístula arterio-venosa intrapulmonar Se encuentra en focos subpleurales, delimitados, solitarios, constituidos por vasos sanguíneos de paredes delgadas, con una arteria aferente y una vena eferente. Son congénitas y pueden evolucionar años en forma asintomática. También puede encontrarse una fístula arterio-venosa con gran componente telangiectásico en la enfermedad de Rendu-Osler-Weber. Linfangiectasia congénita del pulmón En esta condición existe un aumento del número y dilatación de vasos linfáticos subpleurales, interlobulillares e intralobulillares. Aparecen numerosos quistes en los bordes del pulmón y también más grandes en la zona del hilio pulmonar. Al corte, fluye de estas cavidades líquido claro. Cada una mide hasta 5 mm. No hay hiperplasia de músculo liso ni endotelios prominentes como suele verse en las linfangiectasias adquiridas. El 75% de los casos fallecen en el período neonatal. En 30 a 50% de los casos hay malformaciones cardíacas y también síndrome de asplenia y anomalías venosas. La fase crítica de desarrollo de linfangiectasias pulmonares congénitas va de la 14a a la 20a semanas de gestación. BIBLIOGRAFÍA. González, Sergio. DESARROLLO EMBRIONARIO DEL PULMÓN.http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaPatologi ca/02Respiratorio/2dess_embr.html González, Sergio. MALFORMACIONES DE PULMÓN. http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaPatologica/Indice. html 532 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 28 EMBRIOLOGIA OSTEOMUSCULAR Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de describir los procesos morfogenéticos relacionados con la formación del sistema locomotor, así como determinar la repercusión de las alteraciones de dicho mecanismo sobre el desarrollo final de este sistema. Objetivos Específicos: Explicar el origen y formación de los somitas así como su división, detallando el proceso de formación del esqueleto axial, así como el de todos sus componentes. Describir el proceso de formación del esqueleto apendicular, clavícula, pelvis y extremidades. Describir el origen y evolución del aparato muscular. Explicar el origen y desarrollo de la inervación de las extremidades. Especificar la alteración ocurrida en el proceso de formación de hueso, músculos y cartílagos del embrión, así como la influencia de factores genéticos y accidentales generalizados y locales. - - Embriología Osteomuscular El aparato esquelético se desarrolla a partir del mesodermo y células de la cresta neural. Formación del soma o cuerpo embrionario En la fase de gástrula veíamos como a expensas de las células del ectodermo se producía una invaginación a partir de la zona caudal del área embrionaria, que se traducía externamente por las formaciones del nudo de Hensen y línea primitiva; células que se distribuían entre el ectodermo y el endodermo, aumentando su número por proliferación y mitosis de las primeras invaginadas. De esta forma aparecía una nueva hoja celular, que era el mesoblasto o mesodermo.. De este mesodermo las células situadas en el eje del área embrionaria, procedentes de las invaginadas a nivel del Nudo de Hensen, constituían la notocorda e iban a actuar sobre las células situadas a un y otro lado de la misma. La acción inductora de la notocorda empieza por segmentar el mesodermo paracordal en unas masas separadas unas de otras. Estas masas segmentadas o somitas comienzan a 533 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL formarse en sentido céfalo-caudal, apareciendo progresivamente y constituyéndose al final en alrededor de 45 pares de somitas, de los que se distinguen 8 cervicales, 12 dorsales, 5 lumbares y 4-5 sacros. La zona de mesodermo paracordal situada por delante de la notocorda, a un lado y a otro de la placa procordal, va a seguir un régimen evolutivo especial, constituyendo lo que se denominan somitas cefálicos. Derivados del somita En primer lugar, las células que constituyen la pared ventromedial del somita se separan de las del resto y empiezan a producir células mesenquimatosas de las cuales derivarán células capaces de fijar las sales de calcio que constituirán el dispositivo esquelético. A esta primera parte del somita lo conocemos con el nombre de esclerotomo. Estas células invadirán las zonas no activas de la notocorda, constituyendo el esbozo del dispositivo de los cuerpos vertebrales y enviarán una serie de prolongaciones hacia el dorso del cuerpo embrionario, envolviendo el tubo neural, constituyendo el esbozo del arco neural de las vértebras; y enviando también una serie de prolongaciones que se situarán a nivel de la lámina lateral, que formaran el esbozo del arco visceral. La parte restante del somita, prolifera en sus extremidades y llega a unirse en sus extremos, constituyendo nuevamente una estructura cerrada, donde de la parte dorsal de la misma derivarán células mesenquimatosas que emigrarán y se colocarán debajo de la cubierta ectodérmica primitiva del embrión, induciéndola y siendo inducidas por la misma para transformarse en la piel definitiva del adulto; por ello, a esta zona del somita se la conoce con el nombre de dermotomo. Mientras que las células de la parte ventral experimentarán un proceso de proliferación, transformándose en células mesenquimatosas de naturaleza mioblástica y que formarán el esbozo de la musculatura esquelética del organismo. A esta zona se la conoce como miotomo. La notocorda actúa también sobre las matrices del tubo neural, concretamente a nivel de la cresta ganglionar o cicatriz, de la que se diferencian una serie de células que se liberan de esta cicatriz y se acumulan a un lado y a otro del tubo neural, formando unos acúmulos, los ganglios raquídeos. Las protoneuronas de los ganglios iban a emitir dos prolongaciones, la periférica, que acompañará a las células mesenquimatosas del dermotomo en su emigración, y se colocarán en todo el espesor de la cubierta externa ectodérmica hasta la parte más profunda de los derivados mesobásticos, diferenciándose para captar los cambios del mundo externo e interno, originando el esbozo del sentido del tacto. Como la emigración de las células mesenquimatosas del endodermo se realiza en dos masas, una dorsal, que constituirá la piel de la espalda o retrosoma, y otra ventral, que constituirá la piel de la porción anterior o presoma, estas terminaciones procedentes de las protoneuronas del ganglio raquídeo se dividirán en dos ramas: una rama 534 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL posterior, que acompañará a la emigración de las células mesenquimatosas del dermotomo; y una rama anterior. El ectodermo, inducido por las células mesenquimatosas procedentes de las proliferación del somita en su porción dermotomal, sufre un proceso de proliferación, transformándose de un epitelio cúbico a un epitelio estratificado, constituyendo la epidermis de la piel del adulto; mientras que las células mesenquimatosas del dermotomo, sufren una transformación, originando una capa superficial, la dermis y una capa más profunda, la dermis profunda (tejido adiposo subcutáneo). Al producirse la emigración de las células mesenquimatosas del miotomo, que se transformarán en mioblastos y originarán la musculatura esquelética, éstos se disponen también en dos estratos: una masa posterior, situada a un lado y a otro del arco neural y una anterior, situado a un lado y otro del arco visceral. Al mismo tiempo que se produce esta disposición de células, la notocorda va a influenciar a la lámina basal del tubo neural, que diferencia una primera oleada de células que se colocarán en la parte más anterior de la sustancia gris (asta anterior) y cuyas prolongaciones terminarán en el espesor de las células musculares derivadas de las masas mesenquimales miotomales para controlar su estado de contracción. Las prolongaciones de estas neuronas se dividirán también en dos ramas: una posterior que terminará en la masa blastemática retrosómica o epímero y una anterior, que terminará en la masa blastemática anterior o hipómero. Del epímero se producirá todo el proceso de diferenciación de los músculos del retrosoma; y del hipómero se diferenciará todo el dispositivo muscular del presoma (músculos intercostales; musculatura ancha y recto anterior del abdomen, músculo elevador del ano y uno superficial circular alrededor de la cloaca. Metamerización Las zonas del cuerpo, formadas bajo la inducción de un elemento notocordal, al actuar sobre las distintas formaciones del somita, es lo que se conoce con el nombre de metámero. Sólo en las zonas más internas se conserva esta disposición segmentaria o metamería. Cada uno de los metámeros serán, 8 cervicales, 12 dorsales, 5 lumbares, 5 sacros y 4-5 coxígeos. Los últimos sufrirán una atrofia de manera que sólo persistirán dos en la especie humana. En cada uno de estos metámeros podremos distinguir una serie de formaciones, las cuales, por proceder de cada una de las zonas del somita del tubo neural y del dispositivo vascular, van a recibir un nombre distinto: · ermómero. Franja de piel constituida por interacción de mesodermo embrionario y del ectodermo. · Miómero. Franja de fibra muscular esquelética, constituida a expensas de las células mioblásticas del miotomo. 535 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL · Esclerómero. Zona de dispositivo esquelético axil, constituido a expensas de la proliferación de las células esclerales del somita al que pertenece el metámero. · Neurómeros. En el adulto nervios raquídeos. · Mielómero. Parte del metámero que corresponde a la franja de médula espinal. · Angiómero. Dispositivo derivado de las arterias somíticas, que en el adulto se transformarán en arterias segmentarias, intercostales, lumbares. · Esplacnómero. Pertenecen endodérmicas que están situadas correspondiente. Desarrollo de las extremidades La formación de los miembros se produce a lo largo de una línea lateral que se extiende desde la nuca hasta la porción caudal del cuerpo embrionario que recibe el nombre de cresta de Wolff, formada por un recubrimiento epiblástico ligeramente engrosado y la zona mesoblástica procedente del mesodermo de la somatopleura, que inicialmente se dispone en una acúmulo periférico más denso y otro central. A partir de esta cresta de Wolff se producirá el esbozo de los miembros superior e inferior. Estos esbozos aparecen al final de la cuarta semana del desarrollo en forma de crestas aplanadas, en las zonas correspondientes a los metámeros C5, C6, C7, C8 y D1, y un poco más tarde aparecerá la paleta correspondiente al miembro inferior a nivel de los metámeros L2, L3, L4, L5, S1, S2 y S3. En el proceso de diferenciación de las distintas formaciones del miembro intervienen, como elementos inductores, tanto el ectodermo de la cresta de Wolff como el mesodermo, que sufre una invasión de células mesenquimatosas de las distintas zonas de los somitas correspondientes y que originarán: las de procedencia escleral, el primordium del dispositivo esquelético del miembro, que se diferenciará en sentido proximal-distal, apareciendo el primer segmento (basípodo), el segundo (estilópodo), el tercero (cigópodo) y en la parte más distal una serie de radios digitales que formarán la placa de la mano y la del pie. Los elementos musculares procederán tanto de células mesenquimatosas como de elementos derivados del miotomo de los somitas correspondientes a dichos metámeros. Este dispositivo muscular aparece en la 7ª semana. Al producirse el alargamiento y diferenciación de los distintos elementos, las células mioblásticas se disponen en dos acúmulos, uno dorsal, de naturaleza extensora y otro ventral, de naturaleza flexora. En un principio conservan su distribución segmentaria, pero pronto sufren una fusión. Como consecuencia, los neurómeros también se fusionaran, constituyendo una maraña de fibras nerviosas que reciben el nombre de plexo braquial para el miembro superior y plexo lumbo-sacro para el miembro inferior. a en las células el metámero 536 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Desarrollo de Hueso y Cartílago: Los huesos aparecen como condensaciones del mesénquima. La mayor parte de los huesos planos se forman en el mesénquima por osificación intramembranosa. Los modelos mesenquimatosos en los miembros se transforman en cartílago y se osifican por formación ósea osteocondral. Histogénesis del Cartílago El Cartílago se desarrolla del mesénquima, aparece durante la 5ta. Semana las células del mesénquima forman condroblastos y secretan matriz cartilaginosa. Histogénesis del Hueso Se desarrolla en el mesénquima y en el cartílago. Consiste en células y sustancia intracelular orgánica denominada Matriz Ósea. Osificación Intramembranosa: Ocurre en el mesénquima, el cuál se condensa y se torna vascular, las células se diferencian a Osteoblastos que depositan tejido Osteoide que posteriormente se calcifica. Al quedar atrapados en la matriz, los osteoblastos se convierten en Osteocitos. Inicialmente el hueso no tiene un patrón organizado pero pronto se organizan espículas que coalescen en láminas ó capas. Se forman los sistemas haversianos alrededor de los vasos sanguíneos. Existen Osteoclastos que hacen resorción ósea; en el intersticio el mesénquima se diferencia en médula ósea. El remodelamiento del hueso ocurre durante la vida fetal y postnatal. Osificación Endocondral: Ocurre en un modelo cartilaginoso, donde aparece en la diáfisis el centro de osificación primario donde los condrocitos se hipertrofian, se calcifica la matriz y éstos degeneran. Bajo el pericondrio se deposita hueso alrededor de la diáfisis. El pericondrio se constituye en periostio, tejido conjuntivo y vascular rompen el periostio y algunas células se diferencian a células hemopoyéticas. Los osteoblastos depositan matriz óseas en las espículas de cartílago calcificado. Este proceso se continúa hacia los extremos o epífisis de los huesos largos. El alargamiento de los huesos largos, depende de las placas epifisiarias de 537 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL cartílago cuyos condrocitos proliferan y participan en la formación de hueso endocondral. Al final del período embrionario comienza la osificación de los huesos de las extremidades y requiere el aporte materno de calcio y fósforo. La mayor parte de los centros de osificación secundarios aparecen en la epífisis durante los primeros años después del nacimiento. Al concluir el crecimiento la placa epifisiaria es reemplazada por hueso esponjoso y se unen la diáfisis y las epífisis, lo que ocurre alrededor de los 20 años de edad. Embriología del Esqueleto Axil Está compuesto por: a) b) c) d) Cráneo Columna Vertebral o Raquis Costillas Esternón a) Desarrollo del Cráneo Se formar a partir del mesénquima que rodea al encéfalo en desarrollo. Consiste en: a1. Neurocráneo. a2. Vicerocráneo. a1. Neurocráneo: Cubierta protectora para el encéfalo para describir su desarrollo será desarrollado como neurocráneo cartilaginoso y membranoso. a1a. Neurocráneo Cartilaginoso ó Condrocráneo: Consiste en la base cartilaginosa del cráneo en desarrollo que se forma por la fusión de varios cartílagos; más adelante, los huesos de la base del cráneo se forman por osificación endocondral. El cartílago paracordal ó placa basal se forma alrededor del extremo craneal del notocordio y se fusiona con los cartílagos que derivan de las regiones del esclerotoma de las somitas occipitales; crecen prolongaciones del extremo craneal de la médula espinal y forman los límites del agujero occipital alrededor de la hipófisis en desarrollo, se forma el cartílago hipofisiario que se fusiona para formar el cuerpo del esfenoides. Se fusionan las trabéculas craneales para formar el cuerpo del etmoides y el ala arbitraria forma el ala menor del esfenoides. Las cápsulas óticas se desarrollan alrededor de las vesículas óticas, primordios de los oídos internos y originan las porciones petrosa y mastoidea del temporal; en 538 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL torno a los sacos nasales se desarrollan cápsulas nasales que contribuyen a formar el hueso etmoides. a.1.b Neurocráneo Membranoso: En el mesénquima de los lados y parte superior del cerebro ocurre osificación intramembranosa que forma la bóveda craneal (calvaria). Inicialmente los huesos planos del cráneo están separados por membranas de tejido conjuntivo que constituyen articulaciones fibrosas, las suturas fontanela en el sitio donde se reúnen varias suturas. Las suturas permiten que la bóveda cambie de forma durante el nacimiento (amoldamiento). a.2.a Viscerocráneo Cartilaginosos: Deriva del esqueleto cartilaginoso de los 2 primeros pares de arcos branquiales. El extremo dorsal del cartílago del primer arco (cartílago de Meckel) forma el yunque y el martillo. El extremo dorsal del cartílago del segundo arco (cartílago de Reichert) forma el estribo y la apófisis estiloides del hueso temporal, mientras que su extremo ventral se osifica formando el asta menor y la parte superior del cuerpo del hueso hioides. Los cartílagos del 3er arco originan las astas mayores y la parte inferior del cuerpo del hueso hioides. Los cartílagos de los arcos 4º y 6º forman los cartílagos laríngeos excepto la epiglotis. a.2.b Viscerocráneo Membranoso: En la prominencia maxilar del 1º. arco branquial ocurre osificación intramembranosa, después se forman la parte escamosa del temporal y los huesos maxilar superior y cigomático ó malar. El maxilar inferior se forma por osificación intramembranosa a partir de la condensación del mesénquima de la prominencia mandibular del primer arco. Cráneo del Recién Nacido y su Crecimiento Post Natal. El cráneo del recién nacido al recuperarse del amoldamiento se toma redondo; durante la infancia y la niñez las suturas permiten que el encéfalo crezca. En los 2 primeros años de vida ocurre el crecimiento mayor de la bóveda craneal, la cual normalmente aumenta de capacidad a los 16 años de edad. Después aumenta ligeramente de tamaño durante 3 a 4 años. Con el brote de la dentición los maxilares y la cara crecen. Los senos paranasales crecen, lo cual es importante para modificar la forma de la cara y dar resonancia a la luz. b) Desarrollo de la Columna Vertebral A las 4 semanas del desarrollo, los esclerotomas son condensaciones en pares de células mesenquimatosas alrededor del notocordio. 539 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Algunas de las células del esclerotoma se mueren en sentido craneal y forman el disco intervertebral; las células restantes se fusionan con células del esclerotoma inmediato para formar el CENTRUM, que constituye el primordio de una vértebra. El notocordio degenera donde es rodeado por los cuerpos vertebrales y se expande entre las vértebras para formar el núcleo pulposo, que después es rodeado por fibras del anillo fibroso, juntos constituyen el disco intervertebral, las células mesenquimatosas que rodean al tubo neural forman el arco vertebral. Las células mesenquimatosas en la pared del cuerpo forman los procesos costales que constituyen las costillas en la región torácica. Etapas del desarrollo vertebral: Cartilaginosa. Ósea. Etapa Cartilaginosa del Desarrollo Vertebral: Durante la VI semana aparecen centros de condrificación en cada vértebra mesenquimatosa; los 2 centros en cada centrum se fusionan para formar un centrum cartilaginoso; los centros de los arcos vertebrales se fusionan entre sí y con el centrum. Las apófisis espinosas y transversas se desarrollan a partir de extensiones de los centros de condrificación en el arco vertebral. Etapa Osea del Desarrollo Vertebral: La osificación de un vértebra comienza en el período embrionario y termina a los 25 años. El centrum, tiene 2 centros de osificación primarios que se fusionan formando un solo centro. Al final del período embrionario hay 3 centros primarios: Uno en el cuerpo vertebral (Centrum). Uno en cada mitad del arco vertebral. Al nacer, cada vértebra posee 3 partes óseas que se conectan por cartílago, en los primeros 3 – 5 años de vida las mitades óseas del arco vertebral se fusionan. Después de la pubertad en las vértebras aparecen 5 centros de osificación secundarios; uno para la punta de la apófisis espinosa, uno para la punta de cada apófisis transversa y dos en cada epífisis anular. Las excepciones a la osificación típica de las vértebras ocurren en el atlas, axis, vértebras lumbares, sacro y cóccix. c) Desarrollo de las Costillas 540 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Se forman a partir de procesos costales mesenquimatosos de las vértebras torácicas, 7 pares de costillas verdaderas se unen a través de sus cartílagos con el esternón, 5 pares (8 a 12) son las costillas falsas, los 2 últimos pares (11 y 12) son las flotantes, no se unen con el esternón. d) Desarrollo del Esternón En la pared corporal se desarrollan un par de bandas verticales mesenquimatosas ó barras esternales, en las que ocurre condrificación a medida que se mueven en sentido medial y craneal. Embriología del Esqueleto Apendicular Está constituido por: a.- Cintura pectoral. b.- Cintura pélvica. c.- Huesos de los miembros. Durante la 5ª semana los huesos mesenquimatosos aparecen como condensaciones del mesénquima en las yemas de los miembros, luego se condrifican formando un modelo de cartílago hialino. Los modelos óseos aparecen en una secuencia próximo distal. El contorno de los miembros está regulado por genes, hacia la 8ª semana comienza la osificación de los huesos largos que se inicia en la diáfisis a partir de los centros de osificación primarios que desaparecen hacia la 12 semanas en todos los huesos de los miembros. Los centros primarios de osificación aparecen con mayor frecuencia entre la 7ª y 12ª semana de desarrollo. Al nacer se encuentran todos los centros de osificación primarios. Los primeros centros de osificación secundarios de los huesos aparecen en las rodillas. Durante el último mes de vida intrauterina suelen aparecer los centros de osificación en el extremo distal del fémur y proximal de tibia. Durante el crecimiento óseo entre la diáfisis y las epífisis se forma una placa de cartílago que se osifica cuando el hueso deja de crecer. Anomalías del Desarrollo Osteomuscular 1.- Raquitismo: Ocurre en niños con carencia de Vitamina D. 2.- Cordoma: Remanente del notocordio. 3.- Variación en el número de Vértebras: 3% de las personas tienen 1 ó 2 vértebras más. 4.- Síndrome de Klippel – Feil: Poseen cuello corto, línea de implantación del pelo baja y restricción de movimientos del cuerpo. 5.- Espina Bífida: Ocurre por falta de fusión de las mitades del arco vertebral. 6.- Costillas Accesorias: 541 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Resultan del desarrollo de procesos costales en las vértebras cervicales ó lumbares. 7.- Costillas Fusionadas: Ocurre cuando las costillas se fusionan en la parte posterior, si dos ó más surgen de una misma vértebra. 8.- Hemivértebra: Ocurre por ausencia en uno de los centros de condrificación. 9.- Raquisquisis: Se refiere a las anomalías vertebrales que afectan estructuras áxiles. 10.- Esternón Hendido: Son comunes las hendiduras esternales. 11.- Anormalidades del Cráneo: Varían desde defectos mayores incompatibles con la vida a los insignificantes. 12.- Acrania: Ausencia de bóveda craneal. 13.- Craneosinostosis: Ocurre por cierre prematuro de las suturas. 14.- Microcefalia: Bóveda craneal de tamaño normal o más pequeña con desarrollo anormal del sistema nervioso central. 15.- Anomalías en la unión craneovertebral: - Invaginación basilar. - Asimilación del atlas. - Luxación atlantoaxil. - Separación de la apófisis adontoides. 16.- Malformaciones esqueléticas generalizadas: Acrondoplasia. 17.- Gigantismo: Ocasionando por Hiperpituitarismo congénito. 18.- Cretinismo: Ocasionado por hipotiroidismo. Bibliografía. Harris. Apuntes de Embriología.http://usuarios.lycos.es/HARRIS3/embrion/temas1.htm 542 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 29 EMBRIOLOGIA SISTEMA NERVIOSO Autor: Dr. Roberto Cassís Martínez Profesor principal de la Cátedra de Obstetricia Facultad de Ciencias Médicas Universidad de Guayaquil, Ecuador Objetivos del Aprendizaje. Objetivo General. Al final el tema los estudiantes estarán en capacidad de describir el proceso de desarrollo embrionario del Sistema Nervioso y las Anomalías Congénitas más frecuentes relacionadas con su formación. Objetivos Específicos: Identificar los orígenes del Sistema Nervioso. Describir los procesos de formación del Tubo Neural. Describir los procesos de diferenciación del Tubo Neural. Describir la formación de la médula espinal. Describir el Desarrollo del Encéfalo y Sus Derivados. Identificar las Anomalías Congénitas más frecuentes del desarrollo del Encéfalo y sus derivados. Describir el desarrollo del Sistema Nervioso Periférico. Identificar las Anomalías Congénitas más frecuentes del desarrollo del Sistema Nervioso Periférico. Describir el Desarrollo del Sistema Nervioso Autónomo. Identificar las Anomalías Congénitas más frecuentes del desarrollo del Sistema Nervioso Autónomo. - 543 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El sistema nerviosos central se deriva de la porción dorsal media engrosada del ectodermo por delante de la fosita primitiva, la cual, es conocida como placa neural, la que aparece al inicio de la tercera semana de la concepción (o sea 5ta. semana de gestación en el lenguaje obstétrico) (Fig. #1) y (Foto #1) Fig. # 1.- Vista dorsal de un embrión al inicio de la tercera semana de concepción en el que apreciamos a la placa neural por delante del nodo primitivo. Pero para que se construya la placa neural es necesario recordar, que las células del epiblasto convergen hacia la línea media del disco embrionario formando un surco la línea primitiva delimitando un eje longitudinal de simetría bilateral alrededor del cuál se alinearán las estructuras embrionales y sus órganos. Desde este momento, el embrión tendrá una región rostral (cefálica) y caudal (cola) así como lado izquierdo y derecho; y, superficies dorsal (atrás) y ventral (adelante). Foto #1.- Saco gestacional observado al 16avo día postconcepción (inicio tercera semana no se logra aún observar el embrión en este saco de 7 mm de diámetro). Ecografía tridimensional por vía vaginal. El extremo rostral ó cefálico de la línea primitiva termina en una pequeña fosita rodeada por una elevación de células en circulo el nódulo primitivo (Fig.#2). Este nódulo marca el sitio donde las células del epiblasto se invaginan para formar la capa media (mesodermo) que se sitúa entre el epiblasto e hipoblasto (disco bilaminar) denominándose a este proceso de formación de las tres capas o disco trilaminar como gastrulación. 544 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fig. #2.- Embrión humano aplanado en el que aparece la línea primitiva (la persistencia de esta línea da origen al teratoma sacrococcigeo). Apreciamos el surco primitivo y el módulo primitivo. Durante el proceso de gastrulación una estructura llamada notocorda se origina de las células mesodérmicas cilíndricas la cual se extiende a lo largo de la línea media (rostral y caudalmente), esta estructura induce a que células del ectodermo que las recubre se diferencien a células neurales precursoras, las cuales se organizan en una estructura llamada placa neura, este proceso que da origen a esta placa se llama neurulación. Las células de los márgenes laterales de la placa neural crecen y se acumulan formando los pliegues neurales entre los cuales se encuentra el surco neural (Foto #2). Todos estos elementos se encuentran bañados por el líquido amniótico que les provee nutrición hasta que se establezca el sistema vascular primitivo. Foto #2.- Embrión de aproximadamente 17 días en el que podemos observar la placa neural con la formación de los pliegues neurales y el surco neural. (Cortesía del Dr. Tomás Alarcón Guzmán). Los pliegues neurales crecen elevándose con relación a su línea media para encontrarse el uno con el otro (proceso de convergencia) (Foto #3). Posteriormente los pliegues se fusionan constituyendo el tubo neural que se sitúa a la altura del cuarto somita creciendo rostral y caudalmente (esto sucede entre los días 22 a 23 de la concepción). 545 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tener presente que este proceso de formación del tubo neural es complejo en la que de una placa aplanada se forma un tubo cilíndrico y en el que participan tanto la placa como tejidos circundantes. La primera fusión de los pliegues neurales suele producirse en la región craneal (cervical) marcando la región de la nuca y se continúa en dirección cefálica y caudal como si fuera un cierre. Pero en los últimos años las investigaciones en embriones humanos dan soporte a la teoría de que el cerramiento del tubo neural ocurre en regiones separadas e indican cinco sitios de cerramiento que estarían controlados por diferentes genes los que son susceptibles a la acción de agentes nocivos. Foto #3.- Corte transversal de un embrión de 20 días aproximadamente de concepción en el que podemos observar la mayor profundidad el surco neural y el acercamiento de los pliegues neurales para constituir el tubo neural. Cortesía Dr. Tomás Alarcón Guzmán. Ambos extremos del tubo neural quedan abiertos, la abertura craneal o neuroporo anterior se cierra a los 25 días (una falla que se diera lugar en este preciso momento originará una anencefalia o un encefalocele) y la abertura caudal el neuroporo posterior entre los días 27 a 28 días de concepción (si se presentare una falla da origen a una disrrafia espinal) coincidiendo con el establecimiento de la circulación sanguínea del sistema nervioso central (Foto #4). Foto #4.- Saco gestacional de 6 semanas y tres días (31 días postconcepción) apreciamos el tubo neural (a esta altura debe estar cerrado) en etapa de somitas. 546 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Luego las paredes de los neuroporos se engruesan para formar el encéfalo y médula respectivamente y la luz del tubo va a constituirse en el sistema ventricular del encéfalo y el conducto central de la médula espinal. Las porciones rostral e intermedia darán lugar a la formación de los hemisferios cerebrales y del tallo cerebral y la porción caudal del tubo neural desarrollará la médula espinal y los ventrículos cerebrales se originan de la luz del tubo neural. Cuando la placa neural se invagina para formar el surco neural, células del margen lateral de la placa neural se mantienen aisladas del tubo neural y se sitúan entre este y el ectodermo, este grupo de células llegarán a formar la cresta neural y dan lugar a la formación de los ganglios dorsales, ganglios sensitivos de los nervios craneales, ganglios del sistema nervioso autónomo, la médula adrenal y melanocitos, la fusión de todas las partes del tubo neural se completa en el 28avo. Día postconcepción (6ta. semana de gestación en el lenguaje obstétrico) (Fig. #3). Foto #4.- Embrión en estadio de tres vesículas. Foto #3.- Embrión en vista transversal en el que logramos observar el tubo neural cerrado, su luz, la cresta neural. Note que el tubo neural se ha desprendido de la superficie ectodérmica. Las células de la cresta van a constituir la mayor parte del tejido conectivo de la región bucofacial (cartílago, hueso y lig..). Una vez fusionado el tubo neural se forman tres cavidades en su porción cefálica conocidas como cerebro anterior, medio y posterior. Estas son conocidas como prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo, este estadio de desarrollo es denominado como estadio de tres vesículas. En este estadio dos flexuras son evidentes la cefálica y cervical. La cefálica se sitúa en el cerebro medio y la cervical entre el cerebro posterior y la médula. (Fig. #4, Foto #5). Foto #5.- Embrión de 7 semanas en el que apreciamos la presencia de tres vesículas 547 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL (prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo (de abajo a arriba). A esta altura el cerebro anterior y el posterior se dividen en dos vesículas cada uno. El cerebro anterior se divide en telencéfalo y diencéfalo (esto ocurre a los 36 días de la concepción) mientras que el cerebro posterior en metencéfalo y mielencéfalo. (Fig. #5, Foto #6). Fig. #5.- Embrión en estadio de cinco vesículas. Foto #6.- Corte coronal de un embrión a nivel del metencéfalo y mielencéfalo. Observe la cavidad de los mismos. El telencéfalo dará lugar a la formación de los hemisferios cerebrales y el diencéfalo que desarrolla el sistema talámico. El metencéfalo forma la protuberancia y el cerebro mientras que el mielencéfalo da origen a la médula oblongata. Este estadio es conocido como el de cinco vesículas y aquí aparece una tercera flexura: la pontina. En cada una de estas cavidades se desarrolla el sistema ventricular que da origen a la luz del tubo neural y así en la cavidad de los hemisferios cerebrales se constituyen los ventrículos laterales, en el diencéfalo el tercer ventrículo, en el mesencéfalo o cerebro medio el acueducto de Silvio y en el cerebro posterior en cuarto ventrículo. (Fig. #6, Foto #7). La parte caudal de la cavidad se transforma en el canal central del cordón espinal. El sistema ventricular contiene líquido cefalorraquídeo el cual es formado por una red de vasos que constituyen los plexos coroideos formados por el mesodermo altamente vascular y la zona ependimal del tubo neural. 548 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL A los 42 días de la concepción (8va. Semana de gestación en el lenguaje obstétrico) las grandes divisiones del sistema nervioso central llegan a ser evidentes esto es: telencéfalo, mielencéfalo y cordón espinal. Fig. #6.- Formación del sistema ventricular en el estadio de cinco vesículas en el desarrollo del sistema nervioso central. Foto #7.- Corte coronal a nivel del encéfalo de este feto de 42 días postconcepción (8 semanas de gestación) en el que apreciamos el telencéfalo (dos vesículas), diencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo (destaca el IV ventrículo). El telencéfalo está constituido por una parte media y dos divertículos laterales, estos últimos se constituirán en los hemisferios cerebrales y la cavidad de la porción media forma los ventrículos laterales que se comunican con el tercer ventrículo por el foramen interventricular. Es necesario recordar que previo a ello han aparecido las vesículas ópticas una a cada lado que constituyen los primordios de la retina y nervios ópticos. Los hemisferios cerebrales crecen (anterior, posterior y dorsalmente) cubriendo al diencéfalo, cerebro medio y posterior asumiendo una configuración oval. (Foto #8, Foto #9). Los hemisferios se acercan entre sí en la línea media por lo que sus superficies internas se aplanan y el mesénquima que queda atrapado entre ellos (cisura longitudinal) va a originar la hoz del cerebro que es un pliegue medial de la duramadre. A la sexta semana aparece en el piso de cada hemisferio una tumefacción grande que es el cuerpo estriado que con el desarrollo de la corteza y las fibras que van y vienen a través del cuerpo estriado lo dividen en los núcleos causado y lenticular. Esta vía de fibras se llama cápsula interna que toma la forma de C, así como los hemisferios cerebrales que han adoptado una forma de C. A medida que sigue el desarrollo de corteza cerebral grupos de fibras (comisuras) conectan entre sí áreas de los hemisferios, la más importante la comisura terminal que se constituye en el extremo rostral del cerebro anterior. 549 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #7.- Feto de ocho semanas de gestación (6 semanas de concepción) en el que observamos las flexuras cefálicas y apreciamos el telencéfalo (T), diencéfalo (D), mesencéfalo (M), metencéfalo y mieloencéfalo (destacándose el IV ventrículo). Foto #9.- Vista microscópica un embrión de seis semanas (28 días de concepción) apreciamos las flexuras cefálicas, vesícula óptica. El tubo neural se encuentra formado y cerrado. Otras comisuras como la anterior y la hipocampal se constituyen siendo la comisura más grande la del cuerpo calloso que conecta áreas neocorticales, en su inicio el cuerpo calloso se sitúa en la lámina terminal pero el agregado de fibras se extiende más allá de la lámina terminal, al nacer, el cuerpo calloso se extiende sobre el techo del diencéfalo. En un principio la superficie del cerebro es lisa, pero a medida que crece se van constituyendo los surcos y circunvoluciones permitiendo estos un incremento del área de la corteza cerebral y la necesidad de que el cráneo se expanda. (Foto #10). Uno de los surcos que destacan es el lateral en cuyo interior se aloja la corteza que cubre el cuerpo estriado que es la ínsula. Foto #10.- Feto de 10 semanas de gestación en el se visualiza en un corte transversal del cerebro la cisura longitudinal (hoz del cerebro) plexos coroideos, cerebelo y cisterna Magna. Note que no se ha formado aún el cráneo. 550 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El mismo feto ene l que visualizamos aún la herniación fisiológica del cordón umbilical a nivel del ombligo (corte transversal del abdomen fetal). El diencéfalo se origina del segmento caudal de la vesícula del cerebro anterior cuya cavidad es base del desarrollo del tercer ventrículo y la porción rostral del techo del cerebro anterior se invagina a formar los plexos coroideos del tercer ventrículo. El límite cefálico del diencéfalo es el foramen interventricular y su límite caudal es la comisura posterior. (Fig. #7, Foto #11). Foto #7.- Sección coronal a través del Diencéfalo. Foto #11.- Cerebro de un feto de 11 semanas 3 días. Apreciamos los plexos coroideos y por debajo el sistema ventricular. El surco hipotalámico marca el límite entre el tálamo y el hipotálamo, este último es formado por una depresión que forma sobre la placa alar del cerebro anterior. Un engrosamiento en la placa alar en la pared lateral del tercer ventrículo da lugar al tálamo en cada lado, el mismo que al crecer en su desarrollo se acercan el uno al otro estrechando por consiguiente el tercer ventrículo y fusionándose para constituir la adhesión intertalámica conocida como masa intermedia. El rápido crecimiento celular en el tálamo da lugar a la formación de los grupos nucleares talámicos. El hipotálamo es formado por la porción alar que esta situada inferior al surco hipotalámico. (Fig. #8). Aquí las células se diferencian en grupos nucleares que están involucrados en funciones regulatorias y endocrinas. Un divertículo se forma del piso del diencéfalo dando origen al infundíbulo. 551 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #8.- Corte coronal a través del Diencéfalo. El mesencéfalo que se forma de la vesícula del cerebro medio va a formar la porción más pequeña del tallo cerebral. La cavidad de esta vesícula se reduce drásticamente y forma lo que se llama: acueducto de Silvio (acueducto cerebral) conducto que une el tercer ventrículo y cuarto ventrículo. La placa del techo y la alar dan lugar al tectum el que más tarde consistirá de cuatro grupos grandes de neuronas los colículos superior e inferior que se relacionan con los reflejos visuales y auditivos respectivamente. El crecimiento de ambas placas alares da como resultado a dos protuberancias separadas por un surco medio y desarrollarán a la placa cuadrigémina. Los neuroblastos de la placa basal desarrollan a los núcleos del tercer par craneal y el cuarto nervio craneal. La capa marginal de la placa basal forma la base peduncular, el núcleo rojo se cree que es formado por la placa alar, y el origen de la sustancia nigra se mantiene no definida. En la parte anterior encontramos a los pedúnculos cerebrales que se forman de las fibras que crecen desde el cerebro (corticopontinas, corticobulbares y cortico espinales) en su trayecto hacia el tallo cerebral y medula espinal. El metencéfalo da origen a la protuberancia y cerebelo. La porción dorsal de la protuberancia la que es llamada tegmento se origina de la placa basal y descansa en el piso del cuarto ventrículo. De la placa basal se originan los núcleos motores de los pares craneales V, VI y VII. El núcleo pontino se deriva de la placa alar así como los núcleos sensitivos de los nervios craneales V y VII y los núcleos vestibular y coclear del VIII par craneal. El cerebelo se desarrolla de las placas alares en sus partes dorsales donde dan lugar a un engrosamiento. La apariencia del cerebelo llega a ser evidente a partir de las 13 semanas de gestación. (Foto #12) y a las 18 semanas de gestación se forma las cisuras y el nódulo del resto del vermis. 552 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #12.- Cabeza de un feto de 14 semanas en el que apreciamos con nitidez el cerebelo y cisterna magna. El Mielencéfalo en su parte caudal (porción cerrada del bulbo) se asemeja a la medula espinal en su desarrollo como en su estructura. (Foto #13 y 14). en su parte caudal (porción cerrada del bulbo) se asemeja a la medula espinal en su desarrollo como en su estructura. (Foto #13 y 14). en su parte caudal (porción cerrada del bulbo) se asemeja a la medula espinal en su desarrollo como en su estructura. (Foto #13 y 14). Los neuroblastos de las placas alares migran hacia la zona marginal y forman áreas de sustancia gris (núcleos gráciles medialmente y cuneiforme lateralmente). Alteraciones en la migración de la zona marginal a la corteza dan lugar a desórdenes como: heterotopias, agiria, pagiria, polimicrogiria, malformaciones vasculares, teratomas. En el área ventral del bulbo se encuentran un par de haces que se llaman pirámides formadas por las fibras corticoespinales que descienden de la corteza cerebral en desarrollo. La parte rostral del mielencéfalo (parte abierta del bulbo) es plana y ancha, la presencia de la flexura pontina hace que las paredes del bulbo se mueven hacia fuera, la cavidad de esta zona se torna romboide (porción del futuro cuarto ventrículo). Foto #13 y # 14.- Corte al nivel de la parte del encéfalo de un feto de cerca de 8 semanas de gestación en el que observamos la forma romboide del IV ventrículo a nivel del mielencéfalo. El cordón espinal, mientras el tubo neural esta siendo formado; una depresión se desarrolla a cada lado de su lumen o cavidad que la separa en secciones dorsal y ventral. Esta depresión longitudinal es el surco limítrofe, la parte dorsal es denominada placa alar y la ventral placa basal. (Foto #15). mientras el tubo neural esta siendo formado; una depresión se desarrolla a cada lado de su lumen o cavidad que la separa en secciones dorsal y ventral. Esta depresión longitudinal es el surco limítrofe, la parte dorsal es denominada placa alar y la ventral placa basal. (Foto #15). mientras el tubo neural esta siendo formado; una depresión se desarrolla a cada lado de su lumen o cavidad que la separa en secciones dorsal y ventral. Esta depresión longitudinal es el surco limítrofe, la parte dorsal es denominada placa alar y la ventral placa basal. (Foto #15). Foto #15.- El corte del cordón espinal en la que apreciamos las placas alar y basal. En la parte central el lumen. La placa alar esta involucrada con la función sensitiva y sus neuronas dan lugar a las astas dorsales del cordón, mientras que las placas básales están involucradas con la conducción motora y sus neuronas ocupan las astas ventrales del cordón. La zona del manto formada por neuroblastos que se originan de las paredes del tubo neural da origen a la sustancia gris del cordón espinal, mientras que los neuroblastos de 553 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL la zona marginal, la cual contiene axones ascendentes y descendentes que más tarde son mielinizados forman la sustancia blanca. Después de las 14 semanas de gestación los cartílagos y huesos crecen más rápidamente que el cordón espinal y al principio el cordón ocupa toda la columna se queda a la altura del borde inferior de la primera lumbar. (Fotos #16, 17 y 18). La porción más caudal de la médula se denomina cono medular y desde aquí parten fibras conocidas como filum terminal. Posteriormente los pliegues se fusionan constituyendo el tubo neural que se sitúa a la altura del cuarto somita creciendo rostral y caudalmente (esto sucede entre los días 22 y 23 de la concepción). Tener presente que este proceso de formación del tubo neural es complejo, en la que de una placa aplanada se forma un tubo cilíndrico en el que participan tanto la placa como tejidos circundantes. La primera fusión de los pliegues neurales suele producirse en la región craneal (cervical) marcando la región de la nuca y se continúa en dirección cefálica y caudal como si fuera un cierre. Foto #16.- Feto de 11 semanas de gestación en el que observamos por detrás la columna en toda su extensión Foto #17.Vista tridimensional de la columna vertebral de un feto de 15 semanas Foto #18.- Cordón espinal (médula) de un feto de 19 semanas (3D) 554 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Cuadro #1.- Aparición de los elementos constitutivos del Sistema Nervioso Central relacionando las semanas de concepción y de gestación (usada por los obstetras) Anomalías del Sistema Nervioso Central En nuestra unidad de diagnóstico prenatal, estas anomalías constituyen las más frecuentes diagnosticadas en un periodo de 20 años y son las anomalías más serias y frustrantes tanto para los padres como para los médicos, dado a su morbilidad, mortalidad y a su enorme costo económico que ocasiona en el ser humano. El sistema nervioso central es el que rige la inteligencia, la sensibilidad, el tacto, el comportamiento y la forma de relacionarse con el medio que nos rodea y su alteración tiene una acción catastrófica sobre el feto. Desde la antigüedad se han tratado de buscar las causas que la originan y la presencia de anomalías en los recién nacidos ha provocado siempre fascinación y admiración. En la época de los Babilonios, éstos le dan un valor predictivo en los asuntos de economía y políticos. Para los griegos los fetos con anomalías congénitas servían como modelos de algunas figuras mitológicas (el cíclope Polifemo). En Egipto el dios Ptah era un enano acondroplásico. En esos tiempos se atribuían como causas en el origen de las anomalías congénitas a acciones naturales, a castigos de los 555 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL dioses, a uniones con demonios, brujas o animales, o era una acción satánica y todo ello provocaba a acciones contra niños, padres y familiares. En el 1579 Ambroise Pare, escribió su obra de cirugía y anota sobre los monstruos o niños anormales y que como causa era la interacción de varios factores y se constituyó en el primero en hablar sobre la teoría multifactorial la cuál aún en nuestros tiempos es utilizada para dar una explicación de las causas que provocan estas anomalías. Es indudable que con el desarrollo de la bacteriología y con ello el descubrimiento de las causas de las infecciones, la aparición de las leyes de Mendel, el desarrollo de la química farmacéutica, las observaciones de los efectos de los agentes virales y fármacos se comenzó a intentar dar explicaciones sobre las posibles causas de las anomalías congénitas. Con las investigaciones sobre las carestías de las vitaminas, el efecto del virus de la rubéola, la acción del toxoplasma, el efecto de la talidomida que causan anomalías en el feto en desarrollo ha venido a enriquecer nuestros conocimientos y como médicos ayudar a las gestantes a prevenirlos. El hallazgo de la acción de la talidomida hizo a los médicos ser cautos en el uso de fármacos en especial en el periodo más susceptible y crítico en el desarrollo del feto humano el mismo que está entre los 17 a 56 días postconcepción. En la actualidad entre las causas que pueden provocar anomalías congénitas del sistema nervioso central se citan algunas sin todavía tener una precisión de su acción y así tenemos: El alcohol: Que además de provocar malformaciones del SNC en el feto también puede producir en la edad adulta del feto expuesto a trastornos psiquiátricos (depresión, trastornos sicóticos), y es una de las etiologías de la esquizofrenia. Ya en las escrituras sagradas de la Biblia se hace mención en Jueces 13:4 que para evitar ser afectado el niño por nacer “Mira pues que no bebas vino ni licor inebriante ni comas nada inmundo”. Antiepilépticos: Cómo el ácido valproico y la carbamazepina presentan mayor riesgo como causas de anomalías del sistema nervioso central (1.5 % o una relación de 1.66). Siendo la más frecuente el meningomielocele, microcefalia y deficiencia mental. En el caso del primero se describe el síndrome de valproato fetal y en relación con el segundo los niños afectados tienen una similitud con las del síndrome hidantoínico fetal. Diabetes: En la gestante produce un incremento de las anomalías en el feto de tres a cuatro veces más comparadas con gestantes no diabéticas y todo ello es debido tanto a la hiperglicemia, hiperinsulinemia, a los episodios de hipoglicemia y a la hipercetonuria. La diabetes está también implícita en anomalías renales, cardiacas y del músculo esquelético. El mecanismo exacto del efecto de la diabetes se desconoce, pero puede estar involucrada la inhibición de la glicólisis fetal, deficiencia funcional del ácido araquidónico o el mioinositol en el desarrollo del embrión o una alteración de la vesícula vitelina. Tener presente que la hipoglicemia aguda reduce los niveles plasmáticos de los factores de crecimiento insulinoides IGF 1 y en menor grado del IGF 2 y estos son unos de los principales grupos de factores de crecimiento (factores de crecimiento peptídicos) que regulan el desarrollo cerebral, sintetizándose en el interior del cerebro embrionario y fetal. Otro dato importante a recordar es la concentración de la hemoglobina glicosilada que a más alta concentración durante las primeras etapas de desarrollo indica mayor riesgo de malformaciones, en particular cifras mayores de 8%. Desechos Tóxicos: Se ha observado que hijos de madres que residen cerca de depósitos tóxicos (pesticidas, metales pesados, etc.), hasta en un área de 3 kilómetros un incremento de anomalías congénitas en sus descendientes y entre ellos las del SNC en comparación con gestantes que viven alejadas de los mismos. 556 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Ácido Fólico y Cobalamina (B12): cuyas deficiencias pueden provocar anomalías de SNC y que al actuar como cofactores en la conversación de la hemocisteína a metionina da lugar a un incremento de la hemocisteína la que provocaría anomalías del SNC (se han encontrado niveles altos de hemocisteína en madres con hijos con defectos del SNC) o puede tratarse de alteraciones genéticas o mutación del gene para la acción de la metilentetrahidrofolato reductasa o un defecto de la metionina sintetasa, lo que conlleva a una alteración del metabolismo del folato lo que ocasionaría una alteración en la síntesis de los nucleótidos y de las conversiones de los aminoácidos contribuyendo a las malformaciones. El Medio Ambiente: Debe tener una influencia sobre las anomalías fetales. Así conocemos que en el Reino Unido en las áreas de Escocia y Gales se presenta una alta incidencia de anomalías del Sistema Nervioso Central en comparación con los EE.UU. Además en China, Egipto e India presentan alta incidencia. Un dato interesante que un grupo de indios Sikhs (India) que vive en Canadá tiene una incidencia mucho menor de anomalías del SNC que de los que viven en la India (menos del 50%) y esto debe estar relacionado con el medio ambiente y la alimentación. En nuestro país se hace conocer que en las áreas costeras de nuestra península hay un incremento marcado de anomalías del SNC y sería interesante proporcionar ácido fólico, cobalamina e inositol preconcepcional y durante los tres primeros meses de gestación para conocer sus efectos como se está realizando en otros países. Alteraciones Cromosómicas: Contribuyen en un 6 a 7% en la génesis de anomalías del SNC como el que observamos en el Síndrome de Meckel-Gruber, Roberts, JarchoLevin y en el de Harde, Neu-Laxova, Fraser, Warburg, Kousseff, TAR (defectos genéticos o mendelianos) así como en las trisomías 13, 18, 21, 14, 9, triploideas y tetraploidias. Historia Familiar: De recién nacidos con malformaciones del SNC presentan un mayor riesgo de repetir estas anomalías lo que puede estar en relación con el medio ambiente, alteración genética o incrementada susceptibilidad para estas malformaciones. Estados Febriles: Que se presentaren durante el desarrollo del tubo neural (véase el primer capítulo sobre el desarrollo embriológico del SNC) se mencionan como implícitos a producir estas anomalías a pesar que no se conoce su mecanismo exacto. Con este conocimiento se evitaría el uso de sauna en este período. Las observaciones que se han efectuado señalan de temperaturas de 38.9°C y los efectos con relación a las malformaciones incluyen retardo mental, microcefalia, hipotonía y microftalmia. Además esta implícito en retardo el crecimiento intrauterino, hipoplasia medio facial, micrognatia, labio leporino con o sin paladar hendido y pabellones malformados. La Radiación, el Metilmercurio y el Plomo: Sin que se presenten anomalías detectables son capaces de lesionar el desarrollo íntimo del SNC afectando sobre todo la capacidad de aprendizaje, el comportamiento y el retardo mental. En el caso de la radiación es conocido los efectos después de las explosiones de bombas atómicas en Japón y lo mismo se ha observado un incremento de anomalías del SNC en áreas de alta exposición después del accidente de Chernobyl. En el caso del Metilmercurio que es un deshecho industrial puede contaminar a los pescados y estos provocan sus efectos en el feto de la madre gestante el cual puede presentar una encefalopatía degenerativa después de su nacimiento lo que conlleva a retardos mentales graves, microcefalia y espasticidad. En el caso del plomo se han observado mayor fracaso en escolar, disminución del rendimiento verbal y de 557 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL las capacidades de memorización tanto en la exposición in útero como en la vida postnatal. Tabaquismo: Existen indicios de un ligero aumento de labio leporino, paladar hendido y microcefalia. Es necesario aún conocer sobre el nivel de dosis. Fenilcetonuria: Los riesgos de anomalías congénitas se incrementan en especial con niveles de fenilalanina superiores a los 10 mg/dl resultando el retardo mental y la microcefalia las anomalías más frecuentes y en menor proporción las cardiopatías, retardo del crecimiento y el aborto espontáneo. Vitaminas: Congéneres ó análogos de la vitamina A como la Isotretinoína (Accutane) da lugar a una embriopatía por ácido retinoico siendo las anomalías a destacar a las alteraciones del SNC, defectos craneofaciales y cardiacos. Recordar un producto derivado de la vitamina A, el etretinato utilizado en la psoriasis intensa el cual posee una vida media prolongada de hasta tres años después de interrumpir su administración, por esto, se hace indispensable un tratamiento anticoncepcional eficaz en mujeres que usan éstos fármacos. Warfarina: El cual provoca el síndrome de warfarina fetal caracterizado por retardo del crecimiento, deficiencia mental, convulsiones, hipoplasia nasal y condrodisplasia puntiforme. Cocaína: El abuso de esta sustancia en el embarazo produce efectos adversos neurológicos y conductuales en los descendientes; además de aborto espontáneo, parto prematuro y desprendimiento de la placenta. Nitratos: Se les ha implicado en malformaciones del sistema nervioso central en áreas donde el agua de beber contiene nitrato por encima de los niveles permitidos que son de 10 mg/L, o sea que son aguas contaminadas con nitrato. Acciones Mecánicas: Que se puedan producir intraútero durante la gestación, como es el caso del síndrome de bandas intramnióticas (que pueden llegar a amputar la cabeza fetal) y el oligohidramnios severo (que puede producir alteración de la forma de la cabeza fetal). Estado Socioeconómico: Muchos investigadores han hecho conocer que la deficiencia de nutrientes dados en un bajo estado socioeconómico incrementa la incidencia de malformaciones en el feto humano. Es fundamental en los países en desarrollo crear programas que proporcionen a las mujeres en edad fértil, durante la gestación y lactancia nutrientes indispensables para evitar daños en la formación y desarrollo de los órganos y sistemas del futuro ser. Anencefalia La anencefalia se caracteriza por ausencia de la bóveda craneana y cerebro, aunque puede existir un remanente del tejido cerebral y una pobre formación del cráneo. (Foto #1). 558 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #1.- Feto anencéfalo caracterizado por ausencia de la bóveda craneana y cerebro. Los globos oculares suelen estar protruidos debido a un incompleto desarrollo de los huesos que constituyen la órbita. (Foto #2). En general, la porción inferior de la cara esta normalmente desarrollada aunque se acompaña en algunas ocasiones de paladar hendido y labio leporino. Foto #2.- Feto anencéfalo de aproximadamente 25 semanas de gestación en el que destaca la protrusión de las órbitas En algunos fetos se puede acompañar de extensión del defecto hasta región cervical con exposición del tejido medular (craneorraquisquisis) (Foto #3). 559 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #3.- Feto anencéfalo (de frente) conserva los rasgos de su cara y visto (por detrás) en el que observamos la extensión de la lesión a región cervicotorácica y exposición de la médula. (Cortesía Dr. Mario Pinos). El diagnóstico definitivo, preciso y seguro se realiza a partir de las 12 a 13 semanas de la gestación con la ayuda de la técnica ecográfica. (Foto #4). Foto #4.- Feto de 13 semanas de gestación en el que observamos de la bóveda craneal y un remanente de tejido cerebral. Algunos autores prefieren el nombre de meroanencefalia (por cuanto existe algún tejido cerebral funcionante) al de anencefalia El mismo feto (vista macroscópica) que confirma el diagnóstico ecográfico. Recordar que durante el proceso denominado neurulación, proceso por el cual el tubo neural es formado, el mismo que se constituye en el primordio del sistema nervioso central el cual se cierra (neuroporo anterior) a los 25 días, por lo tanto una alteración que se produjere e impida este cerramiento da origen a esta anomalía (revise embriología). Es indudable que realizado el diagnóstico se ofrece la terminación del embarazo a cualquier edad gestacional por cuanto conocemos que es incompatible con la vida, pero debemos respetar la decisión de los padres que en algunas ocasiones (raras por cierto) desean continuar el embarazo hasta el término, por principios religiosos. Salvo en el caso de encontrarnos con un embarazo gemelar monocoriónico se continuará para preservar el feto normal (Foto #5). Foto #5.- Observamos una gestación gemelar (15 semanas) en el que apreciamos en la parte superior y derecha una cabeza fetal normal y abajo el otro feto sin cráneo con un remanente de tejido cerebral (anencéfalo). Ver foto inferior donde sólo visualizamos al feto anencéfalo 560 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Con relativa frecuencia detectamos polihidramnios (por incapacidad de deglución) pudiendo observarse anomalías en el desarrollo del corazón (Foto #6). Las causas de ésta anomalía lleva implícita anormalidades genéticas, factores ambientales como agentes infecciosos, drogas, enfermedades metabólicas o interacción de factores genéticos y ambientales. Además, la deficiencia nutricional y vitamínica, sustancias antagónicas al ácido fólico, toma de agua con exceso de nitratos, fiebres elevadas que se presentan en la época de cierre neural también han sido citadas. Foto #6.- Feto anencéfalo (27 semanas de gestación) y que presenta tejido cerebral, parte del cerebelo y ausencia de la bóveda craneal. Note el incremento del volumen del líquido amniótico. Es necesario conocer que en forma rara, la anencefalia puede ser causada por el síndrome de banda amniótica. Una teoría menciona que el defecto primario se debe a una exencefalia que puede progresar o no a la anencefalia. En nuestra unidad de diagnóstico prenatal hemos encontrado 25 casos en un período de 17 años que representan el 1.4 x 1.000 del total de gestantes evaluadas sin selección. Hemos observado un predominio del sexo femenino en esta anomalía (19:6) y lo hemos encontrado tanto en raza blanca como en mestiza. (Foto #7) Foto #7.- Feto acráneo de 23 semanas de gestación. Observación por técnica tridimensional. Note la ausencia de bóveda craneal y el cerebro expuesto al líquido amniótico, además de la protrusión de las órbitas. La frecuencia reportada por nosotros no tiene diferencias marcadas con colegas de la región latinoamericana y América del Norte. Antes de que los obstetras posean ésta técnica de diagnóstico en algunas de las ocasiones era una sorpresa en las salas de parto y generalmente se producía un embarazo prolongado (según algunos investigadores debido a la insuficiencia adrenal dado por la hipoplasia de la glándula hipofisaria, ya que las adrenales del feto se las cita como participantes del inicio del trabajo de parto, además estos fetos presentan una diabetes insípida), lo que motivaba a los obstetras a realizar tacto por vía vaginal sin encontrar un polo cefálico definido y ello daba lugar, a solicitar una radiografía simple del abdomen y el hallazgo de la sorpresa antes indicada. 561 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esto se constituye en un hecho histórico para unidades de diagnóstico prenatal que evalúan a todas las gestantes con la técnica ecográfica siguiendo un protocolo de descarte de anomalías en el feto que es la razón primordial de esta técnica. Si nosotros analizamos AFP (alfafetoproteina) en suero materno se encontrará elevado, lo mismo en el líquido amniótico además de la acetilcolinesterasa. La mayoría de los fetos anencéfalos nacen muertos o mueren después de varias horas de producirse el nacimiento. En la literatura se describe un caso que sobrevivió cerca de seis meses. Se discute en la actualidad si los órganos del feto anencéfalo deben ser donados para salvar otras vidas, ello dependerá de los padres y de la ciencia médica. Hidrocefalia La hidrocefalia esta dada por la acumulación excesiva de líquido cefalorraquídeo dentro del cráneo lo que da lugar a un agrandamiento de los ventrículos laterales y la eventual destrucción y gliosis de la corteza cerebral. (Foto #1 y 2) Foto #1.- Calota de 32 semanas de gestación en el que observamos la dilatación de los ventrículos laterales Foto #2.- Observación macroscópica del cerebro de un feto muerto con dilatación de los ventrículos El líquido cefalorraquídeo se encuentra en los ventrículos y en el espacio subaracnoideo rodeando al cerebro y médula espinal, manteniendo un equilibrio hidrostático en ambas áreas (tejido cerebral e intersticial) cruzando hacia ambas direcciones. La mayor producción del líquido cefalorraquídeo se origina de los plexos coroideos y un pequeño porcentaje del tejido cerebral. Es importante recordar la circulación y drenaje del líquido cefalorraquídeo para nosotros realizar un diagnóstico diferencial lo más correcto posible al enfrentarnos a una hidrocefalia in útero; formado en los plexos coroideos en los ventrículos laterales pasa a través del agujero de Monro al tercer ventrículo y luego por el acueducto de Silvio al IV ventrículo (agujeros de Lushka y Magendie) a lo largo de la superficie externa del cerebelo a través de las cisternas basales (espacio subaracnóideo), es excretado por la vellosidad aracnóideas hacia el seno venoso, principalmente al seno sagital (principal sitio de absorción) (Foto #3 y 4). Foto #3.- Feto de 22 semanas de gestación en el que observamos dilatación de los ventrículos laterales y el plexo coroideo colgando en el mismo 562 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #4.- El mismo feto en el que observamos la fosa posterior con los cuernos occipitales dilatados, el IV ventrículo normal por delante del cerebelo. La obstrucción se encuentra en el acueducto de Silvio. La estenosis del acueducto de Silvio es la forma más común de hidrocefalia obstructiva y que resulta de un estrechamiento del mismo. Esta puede ser producida por una condición genética recesiva ligada al X ó puede ser dado por un componente de un síndrome autosómico recesivo o pueden estar incluidos desordenes multifactoriales. El diagnóstico ecográfico se lo realiza ya a partir del II trimestre y por consiguiente nos permite evaluar y reevaluar con el paso de las semanas la dilatación, si es severa o no y si es progresiva o no. (Foto #5). Foto #5.- Hidrocefalia en un feto de forma severa y progresiva Pero, hemorragia intraventricular, infección intrauterina, masas que comprimen el tejido (neoplasia, quiste, aneurisma de la vena de galeno, papiloma del plexo coroideo) pueden ser causas de hidrocefalia y el diagnóstico puede hacerlo en el III trimestre a aún aparecer después del nacimiento. Realizado un diagnóstico de hidrocefalia fetal es muy importante evaluar toda la anatomía fetal, ya que la misma se acompaña con otras anomalías que están ubicadas fuera del cráneo como anomalías cardiacas, gastrointestinales y renales en un 15%, con espina bífida en el 30% (Fotos #6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12) y anormalidades cromosómicas en el 11% por ello se recomienda estudio cromosómico del feto y serología materna (STORCH). 563 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #6.- Hidrocefalia acompañado de un meningocele Foto #7.- Hidrocefalia acompañado de un meningocele Foto #8.- Feto que presenta Hidrocefalia, higroma quístico y onfalocele. La imagen superior derecha y las dos inferiores han sido obtenidas en los planos de reconstrucción tridimensional. 564 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #10.- Feto hidrocéfalo con amplio defecto en columna vertebral que produce alteración de la columna (se proyecta hacia dentro) y se acompaña del signo de la sandalia. La foto inferior izquierda es una imagen en el plano tridimensional Foto #11.- Cabeza con marcada hidrocefalia obtenida en un plano tridimensional Imagen macroscópica del feto de la foto #10. observe la depresión a nivel de columna lumbo - sacra y la mala posición del pie derecho. (Cortesía Dr. Luis Casal). Foto #12.- Feto de 23 semanas que presenta una dilatación marcada de los ventrículos y se acompaña de una displasia multiquística renal con severo oligohidramnios. La hidrocefalia puede ser obstructiva o no comunicante como en el caso de una obstrucción a nivel del acueducto de Silvio o una obstrucción de los agujeros de Lushka y Magendie en que todo es el sistema ventricular estará dilatado (incluyendo el IV ventrículo). La hidrocefalia no obstructiva o comunicante se debe a una obliteración de las cisternas subaracnoideas o un mal funcionamiento a nivel de las vellosidades aracnóideas y/o aumento de la producción de líquido cefalorraquídeo. Todas ellas pueden estar dadas por: Post-infección, citomegalovirus, rubéola, sífilis, toxoplasmosis, post-hemorragia, obstrucción de las vellosidades por eritrocitos, malformaciones de Arnold Chiari, desarrollo insuficiente de las vellosidades aracnóideas e hipervitaminosis A. 565 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #13.- Feto de 28 semanas que presenta una hidrocefalia. Las imágenes corresponden a una reconstrucción tridimensional del caso, observe la dilatación ventricular. En nuestra Unidad de Diagnóstico Prenatal la hidrocefalia es la anomalía congénita más frecuente que hemos diagnosticado dentro del sistema nervioso central con una incidencia de 1.7 X 1.000 de todas las gestantes evaluadas sin realizar ningún tipo de selección. El diagnóstico prenatal de la hidrocefalia es fácil realizar en comunidades donde existe la facilidad tecnológica de la ecografía para la evaluación del feto. Pero para nosotros los obstetras es un problema por cuanto poseemos la técnica para diagnosticarla pero, no las medidas que sean efectivas para tratarlas in útero con seguridad y éxito. Debemos recordar todos los trastornos que coinciden con Hidrocefalia y estos son: Quistes Aracnoideos Síndrome de Down Holoprosencefalia Osteopetrosis (temprana mortal) Trisomía 18 (Edwards) Citomegalovirus Espina bífida Síndrome de Meckel Papiloma plexo coroideo Síndrome de Walker-Warburg Síndrome de Criptoftalmía Quiste fosa posterior Microcefalia Teratoma Cerebral Hidrocefalia ligada al X Realizado un diagnóstico de hidrocefalia fetal, los padres van a reaccionar (ansiedad, ira, angustia, dolor, impotencia, etc.), es por ello que deben recibir una información y asesoría por parte de un equipo multidisciplinario (neonatólogo, neurólogo, neurocirujano, médico familiar) e inclusive ponerlos en contacto con padres que han experimentado esta situación, todo ello para que los padres de ese futuro ciudadano tenga a mano la mejor y mayor información deseada. 566 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #14.- Cortes 3D e imágenes 3D de una hidrocefalia obstructiva Hidranencefalia Se caracteriza por cuanto el cráneo fetal se encuentra completamente lleno de líquido, no se observa tejido cerebral. Solamente los ganglios basales y remanente del mesencéfalo se mantienen dentro de la normalidad por arriba de la tienda del cerebelo. Las estructuras por debajo de la tienda del cerebelo se mantienen intactas, en algunas ocasiones se encuentra falx del cerebro. Este defecto es el resultado de un completo proceso destructivo cerebral como consecuencia de un masivo infarto cerebral (Foto #1 y 2) en las que la oclusión de las carótidas internas ha sido propuesta como causa de la destrucción del tejido cerebral. Foto #1.- Cabeza fetal la que se encuentra totalmente llena de liquido sin observar en este corte tejido cerebral. Foto #2.- Corte transversal de la cabeza fetal (del mismo caso anterior) en el que observamos las mismas características. En nuestra unidad se ha observado un solo caso lo que representa el 0.05 x 1.000 en un total de 17.570 gestantes evaluadas, el que se acompañó de polihidramnios que en la mayoría de los casos se presenta. En el diagnóstico ecográfico se observa un cráneo normal, pero completamente lleno de líquido, puede observarse el eco medio pero no se identifica la presencia de tejido cerebral. La tienda del cerebelo y el cerebelo son visibles. En los severos casos de hidrocefalia en donde algunas ocasiones es muy difícil observar el manto cerebral por medio de la ecografía es necesario recurrir a la tomografía o resonancia para definir el diagnóstico. En un reporte realizado por la Universidad de Pensilvana de cinco casos reportados, demostraron ausencia de actividad cortical por medio del electroencefalograma y la tomografía reveló un mínimo tejido cerebral occipital. Aunque estos infantes recibieron terapéutica quirúrgica de comunicación (derivación o shunt) no ocurrió ningún cambio 567 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL neurológico (ni la tomografía posterior lo demostró) por lo tanto esta entidad es de mal pronóstico. Holoprosencefalia Es un desorden dado por una falla de diverticulación cerebral que induce a una malformación de la parte media de la cara y defecto del SNC. La etiología es heterogénea y en la mayoría de los casos es un hallazgo esporádico y aislado. Pero, también están implícitas anormalidades cromosómicas (18, 13, 7) y puede estar asociado a un Síndrome de Meckel-Gruber, triploidia , delección (2p), duplicación (3p), delección (7p) y otras. Ha sido postulado que como el mesénquima precordial induce la diferenciación tanto del cerebro anterior y las estructuras faciales medias, por lo tanto una alteración que ocurra a los 21 días post-concepción da lugar a esta patología. El vínculo entre anomalías cerebrales y craneofaciales es lo suficientemente constante para hacer una aseveración clásica “la cara predice al cerebro”. Se aceptan tres formas o variedades: alobar, semilobar y lobar. La variedad alobar es la más severa y devastadora de las anomalías o defectos de la línea media anterior. Tanto la cisura interhemisférica como el falx cerebral están ausentes, se observa un ventrículo cerebral único, el tálamo óptico se fusiona a la línea media, ausencia del tercer ventrículo, neurohipofisis, tracto y bulbo olfatorio. Puede encontrarse ciclopía, anoftalmia, paladar hendido, labio leporino medial, microcefalia. (Foto #1). En la variedad semilobar los dos hemisferios cerebrales están separados en la parte posterior pero existe una cavidad ventricular única. Puede encontrarse un hipotelorismo, microftalmia, coloboma, labio leporino medial, nariz chata o aplanada (ausencia del septum nasal). Se presenta con un retardo mental moderado a severo. Foto #1.- Feto que presenta en cabeza fetal una cavidad única y al nacer presenta anormalidades en cara fetal (ciclopía, mal posición de orejas) este caso es de un embarazo gemelar, el otro feto normal. La cavidad lobar se observan los hemisferios cerebrales divididos, a excepción de la cisura cingula y de los cuernos frontales de los ventrículos laterales donde puede haber un grado variable de fusión. El septum pellucidum está ausente y en lo que respecta al tracto y bulbo olfatorio y el cuerpo calloso pueden estar anormales, hipoplásicos o ausentes. La cara es normal y puede presentar un moderado a severo retardo mental. 568 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Entre las complicaciones que suelen observarse y en especial en lo relacionado a alteraciones o anormalidades endocrinas hay que citar: hipopitituarismo, diabetes insípida y falla del axis ACTH – Adrenales. En los casos que se mantienen con vida las medidas tienden a evitar convulsiones y deficiencias hormonales. En nuestra unidad hemos observado un solo caso con esta patología 1:17.570 gestantes. Es necesario recordar que el riesgo de recurrencia en una pareja que ha presentado un hijo con este cuadro es del 6% y en familias que lo han presentado en dos generaciones puede elevarse este riesgo hasta el 23% en parejas de consanguíneos del primer grado. En lo que respecta al pronóstico la mayoría muere dentro de los primeros seis meses y los medianamente afectados pueden vivir hasta la adultez. Meningocele Es un defecto del tubo neural como resultado de la herniación o saculación de las meninges a través de la falla del cerramiento del arco vertebral y se observa con mayor frecuencia a nivel de la región lumbar y sacra (Foto #1) y pueden también presentarse a nivel de la región cervical (Foto #2). Foto #1. Feto de 24 semanas de gestación en el que observamos una formación sacular definida (libre en su interior) localizada en región lumbosacra. Foto #2. Feto de 15 semanas de gestación que presenta una saculación en región cervical (meningocele). Las características de ésta herniación son las siguientes: la hernia no contiene tejido neural, se proyecta externamente a través del defecto vertebral, generalmente esta cubierta por una fina o gruesa capa de piel o membrana, generalmente no hay pérdida de líquido cefalorraquídeo, pero, en algunas ocasiones puede haberlo y usualmente no está asociado con deficiencias neurológicas. (Foto #3 y 4). 569 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #3.Recién nacido visto por la espalda en el que observamos un meningocele cubierto por una gruesa capa de piel. (Cortesía Dr. Mario Pinos). Foto #4. Meningocele en un recién nacido con una membrana de cubierta fina observando con transiluminación. (Cortesía Dr. Mario Pinos). Foto #5.- Meningocele en un feto de 18 semanas de gestación cuya madre repetía esta patología. Las imágenes de la izquierda son bidimensionales y las de la derecha tridimensionales con la respectiva reconstrucción. La incidencia de nuestra unidad es de 0.4 x 1.000 nacimientos. El momento de producirse esta anomalía está antes de los 27 días de concepción y las causas que están implícitas en su origen son: genéticas, nutricionales, ambientales, drogas, las mismas que han sido citadas anteriormente. Es necesario recordar que si una gestante ha tenido un hijo que ha presentado un cuadro como éste el chance de recurrencia es cerca del 5% y si es el caso de dos hijos con esta anomalía la recurrencia puede elevarse hasta el 10%. El diagnóstico se lo realiza con facilidad ya a partir del II trimestre de la gestación y se acompaña de elevación de AFP en suero materno y elevación de AFP y acetilcolinesterasa en líquido amniótico. Es importante que el colega que trabaja con esta técnica de la ecografía ante un diagnóstico como este, realizar un exhaustivo reconocimiento de la anatomía fetal, recorriendo la columna realizando tanto cortes longitudinales y transversales a lo largo de ella y la cabeza fetal para descartar si se acompaña de una hidrocefalia. (Foto #6). Las complicaciones que pudieran haber en el neonato dependerán del nivel y la severidad de la lesión, pudiendo presentarse disfunciones de los esfínteres y problemas ortopédicos. Una vez realizado un diagnóstico se invita al neurocirujano a participar del diagnóstico ecográfico y pueda con ello asesorar de la mejor manera a los padres. 570 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #6.- Feto de 19 semanas de gestación, que presenta dilatación del cuerno occipital y presencia de un meningocele lumbosacro (vista 2D y 3D). Meningomielocele Es un defecto del tubo neural como resultado de la herniación o saculación de las meninges y de la médula espinal a través de la falla del cerramiento del arco y lámina vertebral presentándose con mayor frecuencia en la región lumbosacra. (Foto #1). Foto #1.- Feto de 24 semanas en el que observamos una herniación en región lumbosacra. Dentro de dicha herniación se visualizan las meninges y médula que protruyen a través del defecto. Las características de ésta herniación son las siguientes: la hernia contiene meninges y tejido neural (médula), se proyecta externamente a través del defecto vertebral, la hernia esta cubierta por una fina capa de piel de tejido parcialmente epitelizado que permite visualizar el tejido neural. El diagnóstico se lo realiza ya a partir del II trimestre de gestación, encontrándose además incremento de la AFP en suero materno y en líquido amniótico así como el de la acetilcolinesterasa. 571 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es importante darnos cuenta la altura de la presentación de esta anormalidad, por cuanto, de acuerdo a la posición de la anomalía varían los síntomas y déficit neurológico. Si se sitúa en región sacra baja (Foto #2), se presenta incontinencia urinaria e intestinal, anestesia en región perineal y no hay alteración de la función motora. Foto #2.- Feto que presenta una herniación en región sacra y dentro de ella observamos meninges y tejidos neurales correspondiente a un meningomielocele. Si la lesión se sitúa en región lumbar media se presenta: relajación de esfínter anal y pérdida urinaria, parálisis flácida de los miembros inferiores, no hay respuesta al estímulo doloroso y tacto, alta incidencia de anomalías postulares (Foto #3). Foto #3.- Feto con un meningomielocele en región lumbar. Si se sitúa en región torácica media la cual se observa con mucho menor frecuencia si la comparamos con las de la región lumbosacra los fetos presentarán una mayor deficiencia neurológica. Nosotros hemos observado una incidencia de 0.3 x 1.000 gestantes, el origen y causas son iguales al del meningocele. Entre las complicaciones que se pueden presentar con esta anomalía encontramos la malformación de Arnold-Chiari tipo I: la cual es una elongación y protrusión del cerebelo y de la médula por el foramen magnum hacia la médula cervical y la malformación de Arnold-Chiari tipo II: a la que se suma hidrocefalia. Es necesario indicar que en relación al pronóstico el índice de mortalidad varía entre el 10 al 15% al ejecutar intervención correctiva y la mayoría ocurre antes de los cinco años. Las tres cuartas partes cursan con una normal inteligencia, existen problemas de aprendizaje y convulsiones. Mielosquisis o Raquisquisis o Disrafismo Espinal 572 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es la forma más severa de espina bífida en donde los pliegues neurales fallan a encontrarse y fusionarse dejando como resultado a la médula espinal abierta como una masa de tejido nervioso sin ningún tipo de cubierta sea ésta piel fina o membrana. (Foto #1). Foto #1.- Feto de 24 semanas que presenta un defecto amplio a la altura de la región lumbar sin ninguna cubierta por lo tanto expuesto el tejido medular. Se acompaña de hidrocefalia. Al a izquierda el diagnóstico ecográfico con dilatación de los ventrículos (parte superior) y el defecto de la espina bífida abierta (parte inferior), en relación a este caso la gestante se encontraba bajo estricta dieta con el fin de bajar peso tres meses antes y durante la concepción. Es indudable que es una falla del neuroporo posterior al cerrarse al final de la cuarta semana y se produce un exagerado crecimiento de la placa neural durante la neurulación. El diagnóstico se lo realiza a través del II Trimestre en donde se logra observar el defecto espinal que es amplio y compromete varios segmentos vertebrales. (Foto #2). Foto #2.- En el corte longitudinal de la columna vertebral del feto de la foto #1, logramos visualizar que son varios los segmentos vertebrales los afectados. A la derecha corte transversal. El pronóstico en estos casos es sombrío e incompatible con la vida dado a la gravedad de la afección. Encefalocele La protrusión del tejido cerebral cubierto por piel a través de un defecto óseo de la bóveda craneal suele denominarse encefalocele. 573 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es necesario tener presente que solamente pueden protruirse solo las meninges o en dicha protrusión también puede encontrarse un ventrículo (hidranencefalocele). (Foto #1). Foto #1.- Cabeza fetal la que se presenta un encefalocele en región occipital y dentro del mismo parte del ventrículo posterior (occipital) que constituye un hidranencefalocele. Esta entidad es una de las menos frecuentes de los defectos del tubo neural que dan lugar a protrusiones del mismo (en comparación al meningocele o mielomeningocele). En nuestra unidad hemos logrado observar tres casos en 17.750 gestantes. Un promedio en la presentación de ésta patología oscila entre un caso de cada 2.000 a 6.000 nacidos vivos. Los encefaloceles suelen presentarse con mayor frecuencia en la región occipital (Foto #2) en el 75% de los casos (los casos diagnosticados en nuestra unidad se localizaron dos en región occipital y una en región parietal) pero en menor proporción pueden ubicarse en región frontal (13%) y parietal (12%) (Foto #3). Foto #2.- Cabeza fetal de 14 semanas de gestación que presenta una protrusión a nivel de región occipital a través de un defecto óseo. No se conoce con precisión las causas de éstas patologías, pero puede representar un error en el proceso de separación del ectodermo del neuroectodermo, lo que se manifiesta por un defecto del mesodermo que tiene a bien formar el derivado óseo. La presencia de un encefalocele occipital es fácil diferenciarlo de un higroma quístico, ya que en éste último no se encuentra ningún defecto óseo. Además diferenciarlo con el teratoma, hemangioma y sarcoma mesenquimático todos ellos que estén localizados en región occipital. La presencia de un encefalocele occipital es característica clásica del síndrome de Meckel. 574 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #3.- Observación de un feto con un encefalocele en región occipital. Foto #4.- Presencia de defecto óseo parietal en se observa presencia de tejido cerebral (encefalocele). A la derecha reconstrucción 3D. En los casos de ubicación del encefalocele en región frontal hay que diferenciarlo de un quiste del conducto lagrimal (dacriocistocele) o de un teratoma nasal. Recordar que esta localización es frecuente en la displasia frontonasal. En algunas ocasiones el encefalocele concurre con síndromes de origen conocidos, incluyendo herencia autosómica recesiva, o como asociaciones de baja frecuencia que incluyen: displasia frontonasal, secuencia rotura prematura del amnios, displasia bisegmentaria y síndromes como: Walker-Warburg, criptoftalmía de Fraser Knobloch, Von Voss, Warfarina y Pseudo Meckel. Aunque raro el encefalocele también se ha encontrado en trisomía 18 y 13; y delecciones (13q y 16q). En esta patología no se ha demostrado como causa, las infecciones. El encefalocele puede estar presente asociado a otras anomalías del sistema nervioso central como son: hidrocefalia, mielomeningocele, ausencia del cuerpo calloso, malformación de Dandy-Walker, lisencefalia. El pronóstico en caso de presentarse esta patología dependerá del tamaño del encefalocele, relación al tejido cerebral herniado, además de su localización, ya que el encefalocele anterior se relaciona a una mejor supervivencia que cuando es posterior. La supervivencia oscila entre el 80% al 90%. 575 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Porencefalia La porencefalia se caracteriza por la presencia de una malformación quística o cavidad llena de líquido en el parénquima cerebral. Se conocen dos tipos: quistes porencefálico verdadero que se origina por un proceso aberrante de migración neuronal, ya sea por falla en la inducción o proliferación lo que da inicio a una formación quística dentro del parénquima cerebral. El sitio más frecuente de localización es cercana a la región de la cisura de Silvio, esta formación puede estar comunicada con el ventrículo, con la superficie cortical del cerebro. O con el espacio subaracnóideo. Esta anomalía puede estar asociada con manifestaciones severas neurológicas. El quiste pseudoporencefálico se inicia por una disrupción del tejido cerebral normal dado por un proceso vascular o infecciosos, lo que da lugar a una cavitación de la región necrótica. Generalmente no se asocia a otras alteraciones y tiende ser unilateral y se presenta tarde en la vida fetal o temprano en la infancia (Foto #1). Entre las manifestaciones clínicas que se pueden presentar: hipotonía infantil, retraso en el desarrollo, retardo mental, disfunción motora, convulsiones (mioclónicas). Foto #1.- Corte transversal de cabeza fetal (parte alta del mismo) en el observamos una formación quística delimitada y pequeña cuyo diagnóstico fue de porencefalia. Podemos resumir que la porencefalia proviene de un proceso encefálico que puede ocurrir en etapas prenatales, perinatal y postnatal. Los quistes suelen ser unilaterales, asimétricos cuando son bilaterales. La porencefalia pude ser producto de un traumatismo (incluido intento abortivo), infecciones, toxemia, asfixia, hemorragia y obstrucción vascular. Las infecciones bacterianas y virales han sido incriminadas en casos prenatales y postnatales. En caso de embarazo gemelar en el cuál uno de ellos ha muerto, éste ha enviado émbolos por inversión del riesgo émbolos por inversión del riesgo arterial al cerebro del gemelo sobreviviente. La encefalomalacia multiquística es un proceso intermedio entre la porencefalia hidranencefalia. y la Quiste del Plexo Coroideo Los plexos coroideos que se proyectan en la luz de los ventrículos laterales así como en el tercer y cuarto ventrículo cuya función es la elaboración del líquido cefalorraquídeo 576 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL pueden presentar estructuras quísticas usualmente en los ventrículos laterales pero también han sido reportados en el tercer ventrículo. Las características de estos quistes es que son pequeños de 4 a 6 mm (Foto #1) redondos y llenos de líquido y de bordes regulares y delgados. Foto #1.- Cabeza fetal de un feto de 15 semanas de gestación en el que observamos con nitidez la presencia de un quiste de plexo coroideo de 4mm. La edad más fácil de diagnosticarlos está entre las 13 y 18 semanas de gestación y usualmente desaparecen entre las 22 a 26 semanas de gestación. El diagnóstico prenatal fue descrito por primera vez por Chudleigh en 1984 y a partir de ese entonces numerosos trabajos han sido reportados, todo ello debido al desarrollo de la técnica ecográfica por su mejor resolución. Dentro de los numerosos reportes se han mencionado quistes de mayores dimensiones y quistes múltiples y bilaterales (Foto #2), en ocasiones suelen ser grandes que pueden simular una hidrocefalia. Foto #2.- Cabeza de un feto de 18 semanas con un quiste de plexo coroideo de 8 mm. Es controversial si es necesario o no realizar un estudio de cariotipo fetal en caso de presentarse un quiste en esta ubicación, algunos trabajos los han relacionado con cromosomopatía (trisomías 18 y 21). Es necesario conocer que la posibilidad de una cromosomopatía ante el diagnóstico de un quiste aislado es de más de 1:470, por lo tanto es mayor el riesgo de realizar una amniocentesis, con este antecedente sólo se recomendará en caso de que se asocie a otra anomalía en el feto. La estrategia que seguimos en nuestra unidad es la de realizar una observación ecográfica meticulosa de la anatomía fetal (uso de protocolo para el descarte de anomalías fetales) y efectuar un seguimiento del quiste hasta su desaparición. Síndrome de Dandy – Walker Descrito por primera vez por Dandy y Blackfan en 1.891 y después por Dandy y Walker en 1921. 577 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Es una rara anomalía congénita (1:30.000 partos) caracterizada por la presencia de una masa quística en la fosa posterior que comunica al IV ventrículo a través de la ausencia o defecto del vermis cerebeloso. (Foto #1). Foto #1.- Cabeza fetal en el que observamos que la fosa posterior está ocupada por una masa quística. Además observamos dilatación del cuerpo posterior (occipital). Cerca del 70% de los casos se acompaña de hidrocefalia y se ha dado en llamar variante de síndrome de Dandy-Walker en los casos que el vermis cerebeloso está parcialmente ausente ante la ausencia de hidrocefalia. Entre las causas que lo pueden ocasionar se han citado: exposiciones al ácido retinoico durante el primer trimestre, infecciones virales, diabetes, así como un desorden aislado recesivo con transmisión ligada al cromosoma X o en asociación con desordenes genéticos simples autosómicos recesivos y aberraciones cromosómicas. El porcentaje de alteraciones cromosómicas con estas anomalías es superior al 25% y por esta razón se recomienda realizar un cariotipo fetal. Se puede acompañar de alteraciones del cuerpo calloso (agenesia, fragmentación), hamartoma infundibular, linfoma de fosa posterior, defectos en vértebras lumbares, polidactilia, sindactilia, paladar hendido, riñones poliquísticos y alteraciones cardiacas. Con éstos antecedentes se hace necesario ante un diagnóstico de esta patología realizar un exhaustivo estudio de la anatomía fetal, por cuanto el pronóstico variará si existen otras anomalías. Las manifestaciones clínicas pueden ocurrir temprano en la infancia o más tarde y se presenta retardo motor y síntomas de incremento de la presión intracraneal como: irritabilidad, vómitos y convulsiones o manifestaciones de disfunción cerebelosa como ataxia o nistagmos. El síndrome puede aparecer en una forma dramática o ser asintomático. El tratamiento es extirpar la formación quística y crear una comunicación ventrículo peritoneal para el control de la hidrocefalia. En el estudio ecográfico el quiste ocupa la fosa posterior en forma simétrica y representa la dilatación del IV ventrículo, con agenesia o hipoplasia del vermis cerebeloso y un desplazamiento lateral de los hemisferios cerebelosos (Foto #2) el cual constituye en un signo ecográfico característico. En el diagnóstico diferencial hay que tener presente las colecciones líquidas de la fosa posterior como el quiste aracnoideo o una cisterna magna prominente. 578 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Foto #2.- Cabeza fetal del mismo feto anterior en el que observamos el desplazamiento de los hemisferios cerebelosos (signo característico) y ausencia del vermis cerebeloso. Teratoma Sacrococcígeo Es una neoplasia que contiene células y tejidos de las diferentes capas germinativas del embrión y por lo tanto son extrañas a la región donde se implanta. Pueden ser gigantescas como en nuestro caso (Foto #1) extendiéndose a la región retrorectal o pueden ser pequeñas solo palpables a una evaluación cuidadosa. Pueden ser de características variables quístico o sólidos. Su frecuencia es un caso entre 25.000 a 40.000 nacidos vivos, más frecuente en fetos femeninos y en gemelos como en el caso que reportamos. Foto #1.- Ecografía de un embarazo gemelar en el que apreciamos una masa grande en la región pélvica en uno de los fetos. 579 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Feto recién nacido con la presencia de esta gigantesca masa localizada en la región sacrococcigeo. La presentación de esta patología está caracterizada por una masa que protruye entre el cóccix y el recto. Los teratomas benignos generalmente no producen alteraciones funcionales. Pero en cambio en los casos que se presentan alteraciones en la función vesical y rectal sugiere una lesión maligna (es nuestro caso). Además en estos casos se encuentra obstrucción linfática o venosa, parálisis de los miembros inferiores. Entre un 12 a 16% se presentan con otras anomalías congénitas como el ano imperforado, defectos en el hueso sacro, duplicación de útero o vagina, espina bífida o meningomielocele. En el diagnóstico diferencial hay que tener presente: meningomielocele, quiste dermoides, absceso rectal, angioma, lipoma, tumor neurogénico y quiste pilonidal. Por su localización puede ser externos con mínimo componente sacro, con extensión intrapélvica, con masa intrapélvica predominante y extendido dentro del abdomen o es enteramente presacro sin presentación externa. Entre los marcadores tumorales de esta patología son la AFP y la HCG-B. El pronóstico en los casos benignos tiene una sobrevida superior al 90% mientras que en los casos malignos tiene una significativa mortalidad. Bibliografía 1. Arey LB. Anatomía del Desarrollo. Embriología. 1962. Ed Vázquez, Pág. 376 – 82. 2. Ilan E. et al. A close looks at early embrionic development with the high – frequency transvaginal transducer. 1988, Am J Obstet Gynecol; 159:676-81. 3. Ilan E. Transvaginal US definition of the central nervous system in the first and early second trimester. 1,991; Am J Obstet Gynecol, 164; 497. 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Profundizando en la formación del Tubo Neural 1995; Obgyn No1. Profundizando en la formación del Tubo Neural 1995; Obgyn No1. Profundizando en la formación del Tubo Neural 1995; Obgyn No1. Warren WB, Timor- Trish IE, Peisner DB, et al; Dating the pregnancy by secuential appearance of embryonic structure 1989; Am J Obstet Gynecol 161: 747-53. Timor- Trish IE, Peisner DB, et al; Dating the pregnancy by secuential appearance of embryonic structure 1989; Am J Obstet Gynecol 161: 747-53. Timor- Trish IE, Peisner DB, et al; Dating the pregnancy by secuential appearance of embryonic structure 1989; Am J Obstet Gynecol 161: 747-53. 16. 582 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 30 EMBRIOLOGIA DEL OJO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de describir los eventos morfogenéticos relacionados con la formación del ojo, así como identificar las anomalías congénitas más frecuentes que afectan al órgano de la visión. Objetivos Específicos: Identificar los procesos relacionados con la formación de la vesícula óptica. - Comprender y detallar el proceso de formación de los surcos ópticos, vesículas ópticas y cáliz ocular. - Explicar la formación del tallo óptico. - Describir el origen y la formación de las placas y vesícula lenticulares, así como su relación con la formación del cáliz ocular. - Explicar la formación de la cisura coroidea y su relación con la vascularización ocular. - Explicar la formación y destino de la arteria hialoidea y su relación con la formación del nervio óptico. - Explicar el proceso de formación de la retina, así como el origen de sus capas tanto pigmentaria como nerviosa. - Describir el proceso de formación del nervio óptico. - Explicar el proceso de formación del cristalino y su relación con la vascularización inicial del ojo. - Establecer el mecanismo de formación del cuerpo ciliar e iris y su relación con las capas de la cúpula óptica, así como el origen de todas sus estructuras. - Explicar la formación de la cámara anterior, cámara posterior, esclerótica, coroides y córnea. - Establecer la secuencia de formación de los anexos oculares: Párpados y glándulas lagrimales. - Identificar las alteraciones en el mecanismo de formación del ojo en las siguientes malformaciones, así como su manifestación: Glaucoma Congénito. Catarata Congénita. Coloboma Congénito. Adherencia de los bordes Palpebrales. Membrana pupilar persistente. Persistencia de la membrana hialoidea. Cíclopía. - Introducción Los órganos de la visión u ojos, como primer elemento del sistema visual, son la etapa final de un proceso de desarrollo tanto filogenético como ontogenético en la constante 583 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL necesidad de mantener comunicación con el medio exterior y de obtener la mayor cantidad posible de información del mismo. Desde el punto de vista ontogenético el ojo se origina a partir de tres fuentes: Neuroectodermo. Ectodermo. Mesodermo. Su primera manifestación evidente es a nivel de la tercera semana, cuando aparecen los pliegues ópticos en el pliegue neural del extremo craneal del embrión. Cuando se forma el prosencéfalo, los surcos se evaginan formando las vesículas ópticas, las cuales son inducidas por el mesénquima adyacente. A medida que crecen, su conexión con el encéfalo se comprime formando el tallo óptico y su extremo externo comienza a aplanarse. Al mismo tiempo que ocurre este proceso, a nivel del ectodermo superficial, se produce un engrosamiento conocido como placoda del cristalino, la cual es inducida por la vesícula óptica. Esta placa pronto se invagina formando el hoyo lenticular el cual, posteriormente fusiona sus bordes para formar la vesícula del cristalino. Esta se separa del ectodermo y se rodea de mesénquima, dando origen al cristalino. Concomitantemente al desarrollo de la placoda del cristalino, la vesícula se invagina y comienza a tener doble pared. En este momento se denomina, debido a su morfología, cáliz ocular, cuyos bordes se van plegando hacia la convergencia. En la parte inferior de dichos cálices se han formado surcos lineales llamadas: fisuras coroideas en cuyo mesénquima se desarrollan los vasos hialoideos que van a nutrir la capa interna de los cálices, la vesícula óptica y el mesénquima circundante. Posteriormente solo queda, debido a la degeneración de la porción distal, en forma de vasos centrales de la retina. Cuando el surco hialoideo se cierra e incluye los vasos y queda así formando el Nervio óptico. El epitelio pigmentario de la retina se origina de la capa externa del cáliz y la pars nervosa más gruesa y más compleja se forma por engrosamiento y diferenciación (Debido a inducción del cristalino) de la capa interna. La porción pigmentaria del cuerpo ciliar, al igual que la misma del iris, más los músculos iridianos, también proviene del cáliz ocular. El resto de las estructuras no mencionadas se originan por diferenciación del mesénquima adyacente (coroides, esclerótica, músculos del cuerpo ciliar, córnea (menos su epitelio superficial) párpados, etc. 584 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Desarrollo de la Retina La retina es un derivado diencefálico proyectado hacia las estructuras superficiales del organismo, y por tanto parte del sistema nervioso central. La retina se forma durante el desarrollo embrionario a partir de dos vesiculas ópticas que nacen directamente del tubo neural. Estas dos vesiculas se van aproximando poco a poco hacia las porciones laterales del ectodermo superficial. Su interacción con el ectodermo superficial va haciendo que este se vaya diferenciando (para formar la cornea y el cristalino) y que las vesiculas se vayan transformando en cúpulas ópticas. Inicialmente cada una de las dos capas de la cúpula óptica esta formada por una sóla capa de células. A lo largo del desarrollo la capa más externa se diferencia para formar el epitelio pigmentario, mientras que las células de la capa más interna se dividen repetidamente para dar lugar a la retina Fig 1. Desarrollo del ojo (imagen en formato jpeg de 59 K) El desarrollo de la retina sensorial comienza en estadios muy tempranos. Así cuando las proyecciones diencefálicas estan todavía en el estadio de vesículas ópticas, comienza la migración de nucleos celulares hacia la superficie interna de la retina sensorial. Posteriormente se van formando nuevas capas, que surgen como consecuencia de las sucesivas divisiones y migraciones celulares. De esta forma la retina se desarrolla desde dentro hacia fuera, de manera que lo primero que se forman son las células ganglionares y las células que maduran más tardiamente son los fotoreceptores. Los siguientes cambios en la morfología de la retina son la formación de complejos intercelulares múltiples. Así hacia el 5º mes de gestación la mayor parte de conexiones básicas ya se han establecido (Mann, 1964). Los contactos sinápticos se realizan casi exclusivamente en las dos capas plexiformes (interna y externa) mientras que los nucleos celulares se distribuyen en 3 capas nucleares. La maduración de los fotoreceptores comienza con la formación de los segmentos externos (OS) que contienen los pigmentos visuales a partir de multiples repliegues de sus membranas plasmáticas. De esta forma el ojo llega a ser sensible a la luz hacia el 7º mes de gestación. 585 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fig. 2. Esquema de las capas de la retina de un embrion humano hacia el 5º mes de gestación. (imagen en formato jpeg de 78 K). Modificado de Odgen, 1989) La porción de la retina que madura más tardiamente es la fovea. Así el aumento del grosor de la capa de células ganglionares a nivel de la fovea no comienza hasta la mitad de la gestación. La capa nuclear externa presenta a nivel de la fovea un mayor grosor que en el resto de la retina y esta formada casí exclusivamente por conos. Posteriorment los nucleos de la células ganglionares migran radialmente hacia fuera, dejando la fovea libre de nucleos de células ganglionares. No obstante las uniones célula-célula persisten y los conos foveales han de adaptar su morfología para permitir el movimiento de las células ganglionares. El desarrollo de la fovea, y las modificaciones en la morfología de sus conos continúa hasta aproximadamente los 4 años de vida postnatal (Hendrickson and Yondelis, 1984; Curcio and Hendrickson, 1991). Paralelamente a estos cambios, y de una manera gradual se van desarrollando el cristalino, el iris, la cornea y el resto de elementos del globo ocular para dar lugar a la morfología del ojo adulto. 586 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Fig. 3. Corte sagital de un ojo humano adulto (imagen en formato jpeg de 59 K). En el globo ocular adulto, los rayos luminosos procedentes del mundo exterior son enfocados a nivel de la retina mediante dos medios transparentes: la cornea y el cristalino. El lugar donde se enfoca la imagen en el ser humano es la fovea (esta en el centro del eje visual). Aquí se inicia el procesamiento de los detalles mas pequeños de las imagenes y su transmisión hacia los centros visuales superiores. Situada un poco más nasalmente se encuentra la Papila óptica, que es el lugar por donde abandonan el globo ocular los axónes de las células ganglionares, y por tante carece de fotoreceptores (=punto ciego). En algunos vertebrados en lugar de una fovea, existe otra especialización conocida como área central o linea visual. DESARROLLO DEL OJO - RESUMEN Estructura definitiva Retina Iris Nervio óptico Cristalino Coroides y esclerótica Córnea Epitelio anterior Esbozo Cúpula óptica Cúpula óptica Pedículo óptico Vesícula cristaliniana Hoja embrionaria Ectodermo neural Ectodermo neural Ectodermo neural Ectodermo superficial Ectodermo superficial Mesodermo circundante Mesodermo 587 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Sustancia propia Párpados Conjuntiva Glándulas lagrimales Músculos extrínsecos Repliegues ectodérmicos Saco conjuntival Saco conjuntival Mesodermo Ectodermo superficial Ectodermo superficial Ectodermo superficial Mesodermo 588 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 31 EMBRIOLOGIA DEL OIDO Objetivos de Aprendizaje. Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante estará en capacidad de describir los eventos morfogenéticos relacionados con la formación del oído, así como las alteraciones congénitas más frecuentes relacionadas con el desarrollo del órgano de la audición. Objetivos Específicos: - Establecer el origen y formación de la vesícula ótica u otocisto. - Explicar detalladamente los procesos de formación de las siguientes estructuras: - Conducto y saco endolinfático. - Utrículo. - Conductos semicirculares. - Sáculo. - Conducto coclear. - Explicar la formación del oído externo, incluyendo: conducto auditivo externo, tímpano y oreja. - Describir la formación del oído medio y su relación con la faringe. - Describir el proceso de formación del órgano de Corti. - Describir el proceso de formación del ganglio coclear. - Describir el proceso de formación del espacio perilinfático. - Describir el proceso de formación del laberinto óseo. - Identificar las alteraciones en el mecanismo de formación del oído en las siguientes malformaciones, así como sus manifestaciones: Sordera congénita. Anomalías auriculares. Fístula auricular. Las tres divisiones anatómicas del Oído tienen origen embriológico distinto. OIDO INTERNO: Es el primero de los tres componentes que se forma. Al principio de la 4ª semana se forma una placa ectodérmica al 589 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL lado del romboencéfalo que se conoce como placoda ótica. Esta se invagina y forma la fosa ótica, la cual une sus bordes y se separa del ectodermo formando la vesícula ótica u otocisto (Primordio del Laberinto Membranoso). A partir del otocisto se produce un divertículo hueco el cual origina el conducto y saco endolinfático. Posteriormente aparecen dos regiones en la vesícula, una dorsal utricular y otra ventral sacular. De la porción utricular salen tres divertículos planos como discos que se aplanan en una porción central y desaparecen formándose así los canales semicirculares. De la porción sacular se desarrolla un divertículo tubular conocido como divertículo coclear que formará el caracol. La porción utricular da origen al utrículo, los Canales semicirculares y el Conducto Endolinfático. La porción sacular de origen al sáculo y conducto coclear. El mesénquima adyacente se convierte en corteza cartilaginosa la que se vacuoliza formándose el espacio perilinfático. La corteza se osifica y forma el Laberinto Óseo. OIDO MEDIO: La porción distal del saco tubotimpánico (Ver embriología de cabeza y cuello) se dilata y forma la caja timpánica y la porción proximal en trompa de Eustaquio. Durante el período fetal la expansión de ésta caja da origen al antro mastoideo. OIDO EXTERNO: A partir del extremo dorsal de la primera hendidura branquial, se forma una proliferación hacia el interior que se denomina tapón meatal el cual posteriormente forma una cavidad que se transforma en conducto auditivo externo. El tímpano se forma de la primera membrana meatal con un componente ectodérmico del tapón meatal uno endodérmico de la caja timpánica y mesénquima que prolifera en el medio. El pabellón auricular se forma de seis abultamientos alrededor de la primera hendidura branquial llamadas prominencias auriculares. DESARROLLO DE OÍDO - RESUMEN La mejor forma de estudiar los receptores sensoriales es hacerlo de una manera esquemática, teniendo en cuenta lo que ya sabemos de la 4ª y de la 5ª semanas del desarrollo. El oído está constituído por tres porciones: Oído externo: Pabellón auricular y conducto auditivo externo. 590 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Oído medio: Membrana del tímpano, caja timpánica, trompa de Eustaquio y huesecillos (martillo, yunque y estribo) Oído interno: sáculo, utrículo, conductos semicirculares y caracol membranoso. Repliegues del 1º y 2º arco Mesodermo branq. 1º surco branquial Ectodermo sup. Ecto, meso y endo 1ª bolsa faríngea 1ª bolsa faríngea y 1º arco branquial 2º arco branquial Vesícula auditiva u otocisto Martillo yunque Estribo Endodermo Endodermo Mesodermo Mesodermo Ectodermo sup. Oído externo Pabellón auricular Conducto auditivo externo Membrana del tímpano Oído medio Caja timpánica Trompa de Eustaquio Huesecillos Oído interno En su totalidad 591 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 32 EMBRIOLOGIA SISTEMA INTEGUMENTARIO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de: - Describir y explicar el conjunto de eventos del desarrollo del Sistema Integumentario que ocurren durante el período pre - embrionario, embrionario, fetal y neonatal. - Describir y explicar el origen de las malformaciones congénitas que durante él se suceden. Objetivos Específicos: Enumerar y describir los procesos de formación de: 2- Piel 3- Pelo 4- Uñas 5- Glándulas mamarias 6- Dientes Estudiar las principales anomalías congénitas que afectan la formación de los derivados de la piel y sus anexos. *La piel y sus apéndices se forman a partir del ectodermo, mesodermo y las células de la cresta neural. La epidermis deriva del ectodermo. Los melanocitos provienen de células de la cresta neural que migran hacia la epidermis. Las células que se eliminan de la epidermis se mezclan con secreciones de las glándulas sebáceas para formar una cubierta grasosa, blancuzca en la piel que se conoce como vérnix caseosa. Tal vez protege la epidermis al tornarla más impermeable y facilita el nacimiento debido a que es resbaladiza. *El pelo se desarrolla por invaginaciones de la epidermis hacia dermis. Alrededor de la vigésima semana el feto se recubre por completo de pelos afelpados finos, lanugo. Al nacer o poco después, estos pelos se desprenden y son sustituidos por otros más gruesos. La mayor parte de las glándulas sebáceas se desarrolla por evaginaciones de un lado de los folículos pilosos; sin embargo, algunas se forman por invaginaciones de la epidermis hacia la dermis. Las glándulas sudoríparas también se desarrollan por invaginaciones de la epidermis hacia la dermis. Las glándulas mamarias se desarrollan en forma similar Las anomalías congénitas de la piel son principalmente trastornos de la queratinización (ictiosis) y pigmentación (albinismo). El desarrollo anormal de los 592 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL vasos sanguíneos origina diversos tipos de angiomas. Las uñas pueden faltar o malformarse. El pelo puede ser excesivo o no presentarse. Rara vez hay ausencia de glándulas mamarias; sin embargo, son hasta cierto punto comunes las mamas (polimastia) o pezones (politelia) supernumerarios. Los dientes también se desarrollan a partir de ectodermo, mesodermoy células de la cresta neural. El esmalte es producido por ameloblastos que derivan el ectodermo bucal; todos los restantes tejidos dentales se forman a partir del mesodermo. Las anomalías congénitas de los dientes comunes son formación defectuosa de esmalte y dentina, anormalidades en la forma y variaciones en el número y posición. Las tetraciclinas se incorporan de manera extensa en el esmalte de dientes en desarrollo y originan una coloración amarillo pardusca e hipoplasia del esmalte. En consecuencia, no deben prescribirse a mujeres embarazadas o niños menores de ocho años de edad. 593 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 33 EMBRIOLOGIA CARDIOVASCULAR Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá estar en capacidad de: - Describir y explicar el conjunto de eventos del desarrollo del Sistema cardiovascular que ocurren durante el período pre - embrionario, embrionario, fetal y neonatal. - Describir y explicar el origen de las malformaciones congénitas que durante él se suceden. Objetivos Específicos: Enumerar y describir: - Las etapas del desarrollo del sistema cardiovascular. - La formación de los tubos cardíacos primitivos. - La formación del asa cardíaca. - La formación de la cavidad pericárdica. - El origen del miocardio. - El proceso de incurvación y tabicación de las aurículas, ventrículos y tronco cono. - La formación y aparición de los derivados de los arcos aórticos. - La formación y evolución de los sistemas venosos transitorios y definitivos. - El origen de las malformaciones congénitas que se citan en el texto. GENERALIDADES: Aspectos metabólicos diferentes a considerar en el Embrión y en el Adulto (alimentos, oxígeno, desechos). El Sistema Cardiovascular como el primer sistema con funcionamiento en el Embrión. Formación de las células sanguíneas. Hematopoyesis embrionaria. Breves nociones sobre la filogenia del corazón: Corazón Tubular en los Peces. Corazón trilocular en anfibios y reptiles. 594 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL ETAPAS EN EL DESARROLLO DEL S.C.V.: Las diferentes etapas por las cuales atraviesa la formación del SCV, se establecen por el progresivo y rápido desarrollo de vasos sanguíneos que van a proveer el caudal necesario de sangre, para cubrir sus altos requerimientos energéticos. De manera que hay dos etapas bien diferenciadas: a) Etapa Vascular: en esta fase el conceptus se nutre por: Imbibición (fase de preimplantación). Histotrófica: (blastocisto ya implantado), existe una difusión activa con pinocitosis del sincitiotrofoblasto. - Hemotrófica (lagunas trofoblásticas). b) Etapa Vascular: en esta fase aparecen ya los primeros vasos y células sanguíneas capaces por sí mismas de servir de medios de transporte al oxígeno y a los metabolitos que necesita el embrión. se subdivide a su vez en: - Extraembrionaria: Se constituyen los llamados islotes sanguíneos (o de Wolf) que aparecen en las paredes del saco vitelino, corion, alantoides y pedículo de fijación; aproximadamente a la 3a. semana. Intraembrionaria: En el cuerpo embrionario se establecen: a. Una zona de diferenciación del mesodermo esplácnico, por delante de la placa o lámina procordal, que es la zona cardiogénica (primordio cardíaco). b. c. Una red arterial. Una red venosa. - El sistema circulatorio embrionario en su totalidad se establece de una manera definitiva cuando la circulación de las lagunas trofoblásticas hacen contacto con la circulación extraembrionaria (de las vellosidades coriales) y ésta a su vez se une a la intraembrionaria. Desde el punto de vista de su desarrollo cronológico, esta etapa vascular, se puede considerar en tres estadios sucesivos: 1. Un estadio de circulación predominantemente vitelina, en la cual se desarrollan dos arterias y dos venas vitelinas y onfalomesentéricas (hasta el 2do. mes) 2. Estado de circulación corion Placentaria (del 2do. al 9no. mes). 595 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL DESARROLLO DEL CORAZON: Nociones Generales sobre la Cardiogenesis en el Hombre El desarrollo embrionario del corazón se inicia en la tercera semana de vida y dura aproximadamente cinco. Durante la primera semana y media de este desarrollo, esto es, a lo largo de todo el período somítico, que concluye a fines del primer mes, el esbozo cardíaco se mantiene como un órgano tubular no tabicado con sus seis segmentos dispuestos en serie: seno venoso, aurícula, proampula, metampula, bulbo y tronco arterial. En las dos semanas siguientes aparecen todas las estructuras septales, que forman un sistema discontinuo, de manera que el corazón durante esta fase es un órgano parcialmente tabicado. La septación se completa en la última semana y media del desarrollo. Durante el período somítico existe sólo la circulación vitelina, establecida a través de las venas y arterias vitelinas u onfalomesentéricas. Es una circulación puramente nutricia sin una estructura especial de oxigenación de la sangre, innecesaria en esta fase del desarrollo. A fines del primer mes la circulación vitelina es reemplazada por la circulación corioalantoidea, que se transforma después en la placentaria y que se establece por las venas y arterias umbilicales. En este tipo de circulación hay un órgano, el corion y depués, la placenta, que cumple funciones nutricias y de oxigenación. Durante la primera fase de la formación de los pulmones, las venas que nacen de estos órganos van a desaguar en último término en el seno venoso, como las de cualquier otra víscera (Fig. 1-5). No hay todavía una circulación pulmonar especial. Las transformaciones que experimenta el tubo cardíaco en su desarrollo embrionario pueden concebirse como las modificaciones necesarias para que se establezca una circulación pulmonar, que después del parto substituirá la circulación placentaria en la función de oxigenación, mientras las funciones nutricias quedan limitadas al aparato digestivo. El esbozo cardíaco se tabica de tal modo que se forman dos circuitos, el mayor y el menor, por los cuales circula la sangre alternadamente y sin corto-circuitos. La reorganización que experimenta el tubo cardíaco consiste básicamente en tres procesos, que tienen lugar en el extremo venoso, en el arterial y en el segmento ampular. Estos procesos se realizan después que el tubo cardíaco ha adoptado la forma de un asa dispuesta en el plano frontal. Figura 1.5 Tubo cardíaco. A: estado primitivo. Conexiones venosas pulmonares que desaguan en el seno venoso. B: estado de transición. Conexiones venosas pulmonares primitivas en involución (líneas punteadas), aparición del seno venoso pulmonar con nuevas conexiones venosas de los pulmones (venas pulmonares definitivas). En negro: lecho aórtico, en blanco: lecho pulmonar. C: estado definitivo después de la rotación bulbar 596 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Reorganización del Segmento Venoso Proceso Normal El segmento venoso experimenta las siguientes transformaciones: 1) desplazamiento del seno venoso hacia el lado derecho de la aurícula; 2) formación hacia el lado izquierdo de la aurícula, del seno pulmonar o vena pulmonar común, con nuevas conexiones venosas con los pulmones; 3) desaparición de las primitivas conexiones venosas de los pulmones con el sistema venoso corporal; 4) septación auricular (Fig. 1-5). Principales Malformaciones Detención de la lateralización del seno venoso. Este trastorno está documentado en los casos de cabalgamiento de la desembocadura de una vena cava o del seno coronario. La vena cava anómala desemboca medialmente en la aurícula, por debajo de la desembocadura no puede formarse la porción vecina del tabique auricular, con lo que se produce un defecto septal en el límite entre el seno venoso y la aurícula. Este tipo de defecto se llama defecto senoauricular. Formación del seno pulmonar a la derecha de la aurícula. Este trastorno está representado por la desembocadura de las venas pulmonares en la aurícula derecha. Dependiendo del grado de heterotopía, se dará una conexión anómala total, es decir, la desembocadura de todas las venas pulmonares en la aurícula derecha, o bien, una conexión anómala parcial, en la que sólo las venas pulmonares derechas desembocan en la aurícula derecha. Persistencia de las primitivas conexiones venosas pulmonares. Ellas representan la falta de involución de las conexiones venosas de los pulmones con el sistema venoso corporal. Si persisten conexiones con el territorio de la cava superior, que son las más frecuentes, se denominan supracardíacas, si persisten conexiones con el territorio de la cava inferior, se llaman infracardíacas. Falla de la incorporación del seno pulmonar (vena pulmonar común) en la aurícula izquierda: cor triatriatum. Malformación poco frecuente, pero característica: las venas pulmonares desembocan en una cámara accesoria, preauricular (correspondiente al seno pulmonar) y generalmente comunicada con la aurícula izquierda por uno o varios orificios pequeños. El cuadro clínico es similar al de la estenosis mitral. Defectos de la septación auricular. Ellos comprenden desde la agenesia del tabique auricular hasta los pequeños defectos parciales. La agenesia del tabique se traduce en la aurícula única. Reorganización del Extremo Arterial Proceso Normal Concluida la reorganización del extremo venoso, quedan separados anatómicamente los flujos venosos sistémico y pulmonar. En esta etapa ya han empezado a formarse los tabiques ventricular y bulbar y ya se ha completado el desarrollo del tabique del tronco arterial, que a este nivel 597 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL separa el lecho aórtico, en la aorta ascendente, y el lecho pulmonar, en el tronco de la arteria pulmonar. En esta fase del desarrollo, el lecho aórtico en el orificio bulbotruncal está hacia la derecha, y el pulmonar, hacia la izquierda (Fig. 1-5). Si en esta situación se completara el tabicamiento del corazón, se producirían dos circuitos cerrados, enteramente independientes, cosa incompatible con la vida extrauterina. Normalmente ocurre que antes de completarse la septación, el orificio bulbotruncal experimenta una torsión que invierte la posición de los lechos arteriales. Ella se realiza en sentido horario visto el orificio bulbotruncal en contra de la corriente. Antes de iniciarse la torsión, el tabique truncal es recto, es decir, se halla en un solo plano, en cambio, las crestas bulbares, que todavía no se han fusionado en un tabique completo, están dispuestas en una espiral de alrededor de ciento ochenta grados. La torsión bulbotruncal se realiza en tal sentido que coloca las crestas bulbares en un mismo plano y las dispone así a fusionarse sin defecto; en cambio, esa torsión convierte el tabique del tronco en un septo helicoidal, lo que se manifiesta en el corazón normal en el enrollamiento de la aorta ascendente y del tronco pulmonar (Fig. 1-5). Malformaciones Persistencia del tronco arterial. Esta anomalía se caracteriza por la ausencia del tabique truncal, persistencia del orificio bulbotruncal, es decir, hay una sola válvula sigmoidea, y por un amplio defecto bulbar, de forma que el orificio valvular cabalga sobre ambos ventrículos. Defectos aislados del tabique truncal. Las formas menos raras corresponden a defectos parciales, llamados ventanas aortopulmonares. El defecto aislado total es rarísimo. En esta anomalía el orificio bulbotruncal está dividido en una válvula aórtica y una pulmonar. Defectos aislados del tabique bulbar. Pertenecen a los defectos septales ventricular. Detención de la torsión bulbotruncal. Los diversos grados de esta detención dan origen a una serie de malposiciones de las grandes arterias, entre ellas, la transposición arterial. Reorganización del Asa Ampular Proceso Normal En el asa cardíaca las dos ampulas se hallan conectadas en serie y comunicadas entre sí por el foramen interampular, delimitado hacia abajo por el rudimento del tabique ventricular y por arriba, por el espolón bulboauricular. En particular, de las dos ampulas, la proampula es la única que tiene conexión con la aurícula y la metampula es la única que tiene conexión con el bulbo, y a través de éste, con la aorta y la pulmonar (Fig. 1-6). La proampula carece por lo tanto de cámara de salida arterial y la metampula carece de cámara de entrada auricular. En consecuencia, las ampulas no son equivalentes a los ventrículos definitivos. En la formación del ventrículo izquierdo la proampula incorpora una parte de la metampula y del bulbo, mediante lo cual adquiere una cámara de salida; en la formación del ventrículo derecho la metampula incorpora una parte de la proampula, mediante lo cual adquiere una cámara de entrada. El proceso de intercambio se realiza mediante un movimiento de convergencia entre el canal auricular, que se desplaza hacia 598 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL la línea media y atrás, y el segmento bulbometampular, que se desplaza hacia la línea media y adelante (Fig. 1-6). La incorporación de una cámara de entrada a la metampula con una conexión tricuspídea, se realiza mediante una dilatación y desplazamiento hacia la derecha del orificio atrioventricular. La incorporación de una cámara de salida a la proampula se realiza mediante una migración del bulbo hacia la línea media con progresiva involución del espolón bulboauricular. Simultáneamente se va produciendo la torsión descrita del orificio bulbotruncal, de manera que la cámara de salida conduzca a la aorta. La migración y torsión del bulbo se denominan rotación vectorial del bulbo. En resumen, la migración bulbar es condición necesaria para que la proampula adquiera una cámara de salida, la torsión bulbar es condición necesaria para que esa cámara conduzca a la aorta. Por último, la migración del canal auricular es condición necesaria para que la metampula adquiera una cámara de entrada. Figura 1.6 A izquierda, asa cardíaca primitiva; a la derecha, corazón embrionario después de los movimientos de convergencia, representados en el centro (vistos desde arriba). B: bulbo. A: canal auricular; c: migración del bulbo, b: rotación bulbar, a: migración del canal auricular. Malformaciones Ventrículo único. La característica principal es la persistencia de la disposición ampular primitiva por detención de su reorganización. Las aurículas comunican con una sola cámara, los vasos arteriales nacen de la otra, y éstos muestran casi siempre una detención de la torsión bulbar. Doble salida arterial del ventrículo derecho. Bajo este concepto se agrupan las anomalías caracterizadas por una detención de la migración bulbar, de manera que todo el bulbo queda formando parte del ventrículo derecho. Este ventrículo, del que nacen las dos arterias, tiene una cámara de entrada auricular. Defectos del desarrollo del tabique ventricular. Pertenecen a los defectos septales ventriculares, que incluyen desde la agenesia del tabique, que origina el llamado ventrículo común, hasta los pequeños defectos parciales. DESARROLLO DEL SISTEMA ARTERIAL: A.Generalidades: El sistema vascular primitivo del embrión es un plexo difuso de capilares que se desarrollan en el mesénquima. Formación de las capas 599 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL adventicia y muscular de arterias y venas. Simetría general de ambos sistemas. B.- Aortas Ventrales, Aortas Dorsales y Arcos Aórticos: Desarrollo, formación y desaparición de unos arcos, mientras otros aparecen. Su relación con los Arcos Branquiales. Se aceptan cinco arcos: I-II-III-IV-VI, ya que el V no llega a formarse. C.- Derivados de los Arcos Aórticos: I II AA: llamado Arco Arterial Mandibular. Persiste sólo una pequeña parte como la Arteria Maxilar Interna. AA: también degenera, sólo persiste como la Arteria del Estribo. III AA: origina la Arteria Carótida Primitiva y la primera porción de la Carótida Interna. IV AA: persiste bilateralmente, pero se desarrolla en forma desigual; en el lado derecho forma la raíz de la Arteria Subclavia Derecha, y en el lado izquierdo forma el Cayado de la Aorta. VI AA: llamado también Arco Pulmonar. Origina una rama grande hacia el esbozo pulmonar, que luego da dos ramas, una derecha y otra izquierda. En el lado derecho pierde contacto con la Aorta Dorsal, pero en el izquierdo persiste esa unión como el Ductus Arterioso. D.- Areas de Irrigación: 1. Área Cefálica. Arterias Cefálicas. A. Carótidas Primitivas (III AA), Arteria Vertebral.(Ver punto 4). 2. Área Esplácnica Ventral. Arterias Esplácnicas Ventrales. Para intestino y sus derivados. Originan: el Tronco Celiaco, el Tronco de la Mesentérica Superior y el Tronco de la Mesentérica Inferior. Además la Arterias Vitelinas y Umbilicales. Una parte persiste como Arteria Vesical Superior. 3. Área Esplácnica Lateral. Arterias Esplácnicas Laterales. Para mesodermo intermedio se desarrollan únicamente en pro, meso y metanefros. Originan las Arterias Renales, las Suprarrenales, las Arterias Frénicas y las Arterias Espermática u Ovárica, respectivamente. 4. Área Dorsolateral o Intersegmentaria. Arterias intersegmentarias (irrigan somitas, pared del cuerpo, paredes y contenido el raquis y los miembros). * * En la Región Occipital: las Arterias Hipoglosas que desaparecen. En la Región Cervical: se modifican por: Cierre del Ductus Arterioso. 600 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Formación del cuello y del miembro superior. Formación de la ARTERIA VERTEBRAL por fusión de las intersegmentarias cervicales (1 a 6) y por su anastomosis por delante de la placa cerebral para originar la ARTERIA BASILAR Y EL POLIGONO DE WILLIS a través de las anastomosis con ramas de la Carótida Interna. Formación de la ARTERIA SUBCLAVIA a partir de la VII Arteria Intersegmentaria Cervical. * * * En las Regiones Torácicas y Lumbares: persisten toda la vida como Arterias Intercostales y Lumbares. En la Región Sacra: se modifican por la aparición de la Arteria Ilíaca Interna. En los Miembros: forman la llamadas Arterias Axilares de los miembros que son: en los Superiores, la VII Arteria Intersegmentaria Cervical; en los Inferiores, la V Arteria Intersegmentaria Lumbar. (RECORDAR LA TORSION DE LOS MIEMBROS). DESARROLLO DEL SISTEMA VENOSO. Se distinguen tres sistemas principales: (Forman el plexo hepático, al disociar los cordones epiteliales del brote hepático por debajo del septum transversum. La Vena Onfalomesentérica Derecha desaparece en su porción caudal). 1. VENAS VITELINAS U ONFALOMESENTERICAS (V.O.M.) La V.O.M. Izq. + la porción cefálica de la V.O.M. Derecha. Forman la Vena Porta. Origen de las Venas Hepáticas: V.O.M. Derecha e Izq. proximal al seno venoso. Plexos adheventes (Ramas Portales). Plexos Reheventes (Ramas de las Venas Hepáticas). El segmento suprahepático de la Vena Cava Inferior está formado por la porción más proximal del seno venoso de la V. Onfalomesentérica Derecha. 2.VENAS UMBILICALES. (Vienen por el pedículo de fijación desde las vellosidades coriales). Son venas pares al comienzo. Se unen a las V.O.M.s por anastomosis intrahepática. La Vena Umbilical Derecha desaparece. La anastomosis de la V. Umbilical Izq. a través del hígado con la Vena Cava Inferior, forman el conducto venoso sin comunicar con los sinusoides. 601 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El resto de la Vena Umbilical Izq. conecta con la placenta. 3.- VENAS CARDINALES. A. Venas Cardinales Anteriores: Drenan la región craneal del embrión: * Venas Cefálicas: senos venosos. * Venas del Cráneo y de la Cara: Venas Yugulares Internas y Externas. * Venas Subclavias o venas de los miembros. * Vena Cava Superior. * Troncos Venosos Braquicefálicos Derecho e izq. B. Venas Cardinales Posteriores: En región dorsolateral de la cresta urogenital. Drenan el resto del cuerpo del embrión, el mesonefros y la columna vertebral ( con las 14 somitas). En general entran en la formación de la Vena Cava Inferior y los Sistemas Acigos con sus respectivos afluentes. Esto se hace a través de la aparición posterior y las consecuentes modificaciones de tres sistemas venosos, a saber: 1. Venas Subcardinales: Segmento Hepático de la Cena Cava Inferior,”V.C.I.” (por anastomosis con la V.O.M. Derecha). Segmento Renal de la V.C.I., Venas Renales. Venas Gonadales o Espermáticas. 2. V. Simpática Lateral. (Cordón Simpático Lumbar). En general desaparece, sólo una parte persiste con la Porción Infrarrenal de la V.C.I. 3. V. Simpáticas Mediales (Sistema Acigos o Supracardinales): Drenan las intersegmentarias torácicas o intercostales y son: * Vena Acigos (Derecha). * Vena Hemiácigos Superior e Inferior. Circulación embrionaria general En el embrión se han formado 3 circuitos circulatorios: a) b) c) Un primer circuito, el más antiguo, el vitelino. Un segundo circuito, casi paralelo al anterior en su desarrollo, el umbilical o corioplacentario. Un tercer circuito, el somático que durante el desarrollo embrionario está en derivación. Los tres tienen como punto de partida el tubo cardíaco, que al adquirir sus propiedades contráctiles proporciona un sentido a toda esta circulación. 602 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL · Circuito Vitelino 1) En el circuito vitelino, la sangre, impulsada por el tubo cardíaco, pasa por las aortas, y a través de las arterias vitelinas u onfalomesentéricas, primitivamente múltiples, que quedan reducidas a dos, de las que se atrofia la izquierda y permanece la derecha. Llega sangre al saco vitelino y se carga de sustancias nutritivas. Pasa a las venas vitelinas, que también sufren un proceso de atrofia (aunque en el adulto quedará parte formando la vena porta) y vuelven al seno venoso. En el caso del circuito umbilical, la sangre, partiendo del tubo cardíaco, desde el bulbo arterioso y a través de la aorta, llega por su bifurcación final a las dos arterias umbilicales. Estas arterias, a través del cordón umbilical, la conducen al interior del sistema capilar de la vellosidad, donde se verifica el intercambio gaseoso y de sustancias nutritivas Del sistema capilar de la vellosidad, vuelve a través de las venas umbilicales (al final quedará una, porque se atrofia la derecha). Desembocan al final, en una primera fase en el seno venoso, directamente. Cuando se desarrolla el lago hepático establecerán anastomosis con él, pasando parte de esta sangre al interior de esta víscera en desarrollo, y volviendo al seno venoso a través del conducto hepatocardíaco. Tiene como punto de partida el tubo cardíaco, que a través de la aorta, cayado aórtico, y aorta dorsal lleva sangre a todos los territorios somáticos del organismo gracias a las ramas de las arterias segmentarias y viscerales, llegando al territorio capilar embrionario. Desde este territorio capilar embrionario, a través de formaciones de tipo venoso que se reúnen formando grandes troncos, se termina en las venas cardinales. La circulación fetal es doble e incompleta: morfofuncionalmente, estos tres circuitos tienen un punto común de llegada: el seno venoso. En el seno venoso hay, pues, una mezcla de sangre de características arteriales que proviene de la vena umbilical, con la sangre de característica venosa que viene de los conductos de Cuvier, por lo que, aunque la circulación es doble, será incompleta por existir esta mezcla de sangres. Existen puntos de contacto entre la sangre arterial y venosa: AGUJERO de BOTAL COMUNICACIÓN INTERVENTRICULAR DUCTUS ARTERIOSO. 2) 3) · Circuito Umbilical o Corioplacentario 1) 2) 3) 4) · Circuito Somático o Segmentario 1) 2) 603 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Modificaciones definitivas en el nacimiento Antes del nacimiento interventricular (8º mes). se cerró la comunicación En el nacimiento se producen modificaciones definitivas en la circulación del niño. · La ligadura del cordón umbilical hace que se acorte el circuito vascular, y por tanto aumenta la presión intrafetal. Esto tiene las siguientes consecuencias: En el área cardiaca, al aumentar la presión de la aurícula derecha, la sangre que entra en la aurícula izquierda también aumenta. Este aumento de presiones provoca el cierre del agujero de Botal. Este cierre suele producirse en las primeras 24 horas de vida postnatal, aunque el sellado definitivo no ocurre hasta pasados los dos primeros meses de vida. En el sistema umbilical, cuando se produce la ligadura del cordón, deja de entrar sangre por la vena umbilical, el sistema se va cerrando, desaparecerá la comunicación umbilical y hepática. También se cerrará en conducto de Arancio, que quedará reducido en el adulto al ligamento redondo del hígado. Las arterias umbilicales también quedarán cerradas. Su porción distal formará los dos cordones fibrosos, que ascienden a ambos lados de la vejiga hasta el ombligo (ligamento vesico-umbilicales laterales). Su porción proximal permanece en forma de arteria ilíaca interna con sus ramas, siendo su último segmento las arterias vesicales superiores. Se producen las primeras respiraciones, la expansión pulmonar se produce y comienza a utilizarse un zona hasta ahora restringida. El ductus arterioso se cierra por un fenómeno de oxigenación. Cuando la concentración de oxígeno es óptima, los propios vasos pulmonares producen la bradicinina, que produce la contracción de la fibra muscular lisa vascular y cierra el conducto arterioso La formación del sistema linfático es paralela a la del sistema venoso. Se cree que se origina a partir de evaginaciones de las paredes venosas o a partir del mesodermo dispuesto perivenosamente. En principio se observan acúmulos de tejido linfático: · · · · SACOS LINFÁTICOS YUGULARES (2) SACOS ILÍACOS (2) CISTERNA DE PECQUETT O DE QUILO (1) SACO RETROPERITONEAL (1) - - · - Sistema linfático Son pues 6 masa o acúmulos linfáticos. Este sistema linfático acaba drenando en el sistema venoso (las únicas comunicaciones con el torrente venoso donde desemboca la 604 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL linfa son los sacos linfáticos yugulares, concretamente en el ángulo subclavioyugular o ángulo de Pirogoff. Los sacos se unen y drenarán en la aurícula derecha. La parte inferior del saco linfático yugular del lado izquierdo recibe el conducto torácico izquierdo siguiendo la linfa (a nivel de la yugular) el camino en el dibujo descrito. Sin embrago, la bilateralidad que existe en el sistema linfático una vez se han unido todos estos acúmulos, al estar la linfa rodeando a las venas y al producirse el giro del corazón, desaparece. Los ganglios se formarán posteriormente. Son acúmulos de linfocitos que junto con los vasos formarán cadenas por donde pasa la linfa, la cual es depurada a su paso por los ganglios. PRINCIPALES ANOMALIAS DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR I.- ANOMALIAS DEL CORAZON: a) De posición: * Dextrocardia. * Ectopia cordis. b) De tabicamiento: 1. Defectos de tabique interatrial.(DTA) (CIA) A. Foramen Oval permeable: * Tipo DTA secundum. * Tipo DTA primum con defecto endocárdico. * Tipo Dta del seno venoso. * Atrio Común. del cojín 2. Defectos del tabique interventricular.(DTV) (CIV). A. Membranoso. B. Muscular. C. Ausencia Completa.(Ventrículo Único). 3. Anomalías de la División del Tronco Arterioso: A. Tronco arterioso persistente (No hay tabique aortopulmonar). B. Defecto septal aorto-pulmonar (Ventana Aórtica). C. División desigual del Tronco Arterioso. D. Transposición completa de los grandes vasos. E. Estenosis pulmonar: * Infundibular. * Valvular. F. Estenosis aórtica: * Vestibular. * Valvular. G. Tetralogía de Fallot. ANOMALIAS DE LOS GRANDES VASOS A) De los Arcos Aórticos: 1. Coartación Aórtica: * Preductal. * Post-ductal. 2. Persistencia del Conducto Arterioso (PCA). 3. Arco Aórtico Doble (Anillo Vascular)! 4. Arco Aórtico Derecho: 605 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL * Con componente retroesofágico. * Sin componente retroesofágico. 5. Origen anormal de la Arteria Subclavia Derecha ( Arteria Subclavia Derecha Retroesofágica. B) Del Retorno Venoso: 1. Vena Cava Superior Doble o persistencia de la V.C.S. Izq. 2. Conexiones pulmonares anómalas: * Totales. * Parciales. Descripción de las anomalías más comunes. Frecuencia Las malformaciones cardíacas en el hombre ocurren en alrededor del 1% por ciento de los recién nacidos vivos, sin contar anomalías menores como la válvula aórtica bicúspide, anomalía frecuente, que suele condicionar vicios valvulares, especialmente estenosis, y endocarditis. El 80 a 90% de las malformaciones cardíacas está dado por ocho malformaciones: defectos septales ventriculares, 30%; defectos septales auriculares, estenosis pulmonar, tetralogía de Fallot y conducto arterial persistente, 10% cada una; estenosis aórtica, transposición arterial y coartación aórtica, 5% cada una. Septación Auricular y Defectos Septales Septación Auricular La septación de la aurícula se realiza por dos tabiques superpuestos que se desarrollan sucesivamente (Fig. 1-7). El septum primum se desarrolla desde la región cefálica en dirección a los cojinetes endocárdicos. Mientras va creciendo, tiene un borde libre inferior que delimita el ostium primum. Poco antes de fusionarse este borde libre con los cojinetes endocárdicos y de desaparecer así el ostium primum, en región central de este tabique se forma el ostium secundum. Por la derecha del tabique descrito se desarrolla luego el septum secundum a manera de una media luna de concavidad inferior dirigida hacia el orificio de la cava inferior. Este segundo septo es un tabique incompleto, que cubre sin embargo toda el área del ostium secundum. Entre ambos septos persiste durante la vida fetal y en alrededor de un quince por ciento de los adultos, un espacio, como entre dos cortinas, denominado foramen oval. 606 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 1.7 Septación auricular. Vista desde la derecha. O II: ostium secundum, O I: ostium primum, FIV: foramen interventricular. Línea curva: borde inferior del septum secundum Defectos Septales Auriculares Estos defectos pueden sistematizarse tanto topográfica como embriológicamente. Según la topografía se distinguen tres tipos: 1) defectos del 2) defectos 3) defectos inferiores. arco posterior, centrales y Los primeros corresponden a los defectos senoauriculares; los segundos, a los defectos de tipo ostium secundum, y los últimos, a los defectos de tipo ostium primum (Fig. 1-8). Defectos senoauriculares. Se deben a un falla en la incorporación del seno venoso en la aurícula derecha, se encuentran por lo tanto en la región limítrofe senoauricular. Se presentan en tres sitios característicos, de lo que resultan tres subtipos: a) en la desembocadura de la cava superior, b) en la desembocadura de la cava inferior y c) en la desembocadura del seno coronario, que es el más raro de los defectos senoauriculares. El límite dorsocranial del defecto está dado por el techo auricular y por el lumen de la vena cabalgante. Es frecuente que en este tipo de defecto exista una conexión anómala de las venas pulmonares derechas. Defectos de tipo ostium secundum. Los defectos de este tipo se deben casi siempre a un ostium secundum demasiado amplio, pero también pueden deberse a una hipoplasia del septum secundum, que entonces no alcanza a cubrir toda el área de aquel orificio. Los defectos de tipo ostium secundum son los más frecuentes dentro de los defectos septales auriculares. 607 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 1.8 Topografía de los defectos septales auriculares. O II: tipo ostium secundum, O I: tipo ostium primum, CS: tipo cava superior, CI: tipo cava inferior, S: tipo seno coronario Defectos de tipo ostium primum. En la gran mayoría de los casos en que persiste este orificio se produce una falla en la fusión de los cojinetes endocárdicos, que a su vez se acompaña de un defecto septal ventricular por persistencia del foramen ventricular. El ostium primum persistente puede presentarse en tres formas básicas: a) con falla total de la fusión de los cojinetes, es decir, con un solo orificio atrioventricular, y con defecto septal ventricular (canal atrioventricular, forma completa), b) con falla parcial de la fusión de los cojinetes, la cual se limita entonces a la zona medial a manera de un puente fibroso que separa los orificios mitral y tricuspídeo, y con un defecto septal ventricular (canal atrioventricular, forma intermedia o de transición) y c) con solo fisuras incompletas de los velos septales tricuspídeo o casi de regla mitral, o de ambos (canal atrioventricular, forma parcial o incompleta). Existen casos rarísimos de persistencia del ostium primum sin fisuras de velos. Si de los defectos septales auriculares se excluyen las formas completa e intermedia del canal, que se comportan clínicamente de manera distinta al resto de los defectos, entonces los defectos de tipo ostium secundum constituyen un 60 a 70% de las comunicaciones interauriculares, la forma incompleta del canal, cerca de un 20%, y los defectos senoauriculares alrededor de un 10%. La frecuencia relativa de las tres formas del canal es: forma completa, alrededor de un 60%; forma intermedia y forma incompleta, cerca de un 20% cada una. Septación Ventricular y Defectos Septales Septación Ventricular En la septación ventricular participan cuatro formaciones: el tabique ventricular, el tabique bulbar, 608 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL el espolón bulboventricular y los cojinetes endocárdicos. El espolón bulboventricular es una formación muscular que se desarrolla de la cara posterior del tabique bulbar y que crece hacia atrás a manera de cuña hacia los cojinetes endocárdicos ya fusionados entre sí (Fig. 1-9). Figura 1.9 Cierre del foramen interventricular. Vista desde la derecha. E: espolón bulbo ventricular, líneas concéntricas: crecimiento del tabique ventricular, en negro: porción membranosa La septación ventricular concluye con el cierre del foramen ventricular. Este orificio tiene un límite inferior fijo: el borde libre del tabique ventricular, pero los límites superiores cambian a medida que se realizan el desplazamiento hacia la línea media del orificio atrioventricular y la migración bulbar. Antes de iniciarse este movimiento de convergencia, está delimitado hacia arriba por el espolón bulboauricular, en una fase intermedia está limitado hacia arriba y atrás por los cojinetes endocárdicos, y al final, al momento de cerrarse, tiene por límite superior el espolón bulboventricular. El cierre del foramen se efectúa por: a) crecimiento concéntrico del borde libre del tabique ventricular, b) crecimiento del espolón bulboventricular y c) tejido fibroso que prolifera desde atrás desde los cojinetes endocárdicos. Este tejido fibroso constituye la pars membranacea del tabique definitivo. Defectos Septales Ventriculares Los defectos septales ventriculares pueden clasificarse desde un punto de vista topográfico o de uno embriológico. Clasificación topográfica Se distinguen tres grupos básicos: 609 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL 1) defectos que comunican las cámaras de entrada de ambos ventrículos, subdivididos en: a) basales, junto a los anillos atrioventriculares y b) apicales, alejados de las válvulas atrioventriculares, llamados también defectos musculares; 2) defectos que comunican las cámaras de salida de ambos ventrículos, llamados supracristales porque, vistos por el ventrículo derecho, se hallan sobre la crista, entre ésta y la válvula pulmonar; 3) defectos que comunican la cámara de entrada del ventrículo derecho con la cámara de salida del ventrículo izquierdo, llamados infracristales porque, vistos por el ventrículo derecho, se hallan detrás y debajo de la crista. Los defectos infracristales se subdividen en dos tipos: a) retropapilares: se encuentran detrás del eje del músculo papilar del cono, comprometen la porción membranosa y la musculatura anterior vecina; b) antepapilares: además de comprometer la zona referida, rebasan hacia adelante el eje del músculo papilar del cono abarcando la musculatura de la fosa subinfundibular. Los defectos supracristales e infracristales, vistos por el ventrículo izquierdo, son subaórticos: se encuentran bajo el anillo aórtico en la parte alta del cono aórtico (Fig. 1-10). Los defectos infracristales retropapilares son pequeños, los antepapilares son grandes, suelen comprometer la musculatura hasta el anillo aórtico mismo (defectos sin techo muscular ), por lo que puede producirse una insuficiencia aórtica, incluso con prolapso de un velo , generalmente el derecho, a través del defecto hacia el ventrículo derecho (Fig. 1-11). Este es el tipo de defecto que se presenta en el complejo de Eisenmenger y en la tetralogía de Fallot. La distribución de las frecuencias relativas de estos tipos de defectos es aproximadamente la que sigue: supracristales 5 a 10%, infracristales retropapilares 45%, infracristales antepapilares 35%, apicales 10 a 15% (los basales no ocurren aisladamente sino en las formas completa e intermedia del canal atrioventricular). 610 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Figura 1.10 Topografía de los defectos septales ventriculares basales. Vista desde la derecha. S: defectos supracristales, IA: defectos infracristales antepapilares, IR: defectos infracristales retropapilares, E: defectos de tipo canal atrioventricular, M: músculo papilar del cono Figura 1.11 Defectos septales infracristales vistos en el cono aórtico. A la izquierda, defecto pequeño, con techo muscular. A la derecha, defecto grande, sin techo muscular. M: velo septal mitral y cuerdas tendíneas Clasificación embriológica De acuerdo con los componentes del tabique ventricular definitivo pueden distinguirse: 1) defectos bulbares (correspondientes a los supracristales), 2) defectos bulboventriculares (corresponden enteramente a los infracristales antepapilares), casi 3) defectos de la pars membranacea (corresponden parcialmente a los infracristales retropapilares), 4) defectos del tabique ventricular (primario), subdivididos en: a) defectos de la porción trabecular (correspondientes a los defectos musculares apicales) y b) defectos de la porción lisa del tabique, la cual forma el borde alrededor del foramen ventricular. Estos últimos defectos corresponden a los basales. Los defectos de la porción lisa del tabique amplían el foramen ventricular e impiden que este se cierre, no ocurren aisladamente, se presentan como componentes de las formas referidas del canal atrioventricular. Cierre espontáneo Los defectos septales ventriculares pueden cerrarse espontáneamente, la condición fundamental es que sean pequeños. Los mecanismos de cierre espontáneo son dos: 611 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL por fibrosis concéntrica progresiva y por aposición y adherencia de un velo tricuspídeo, generalmente del septal. El primer mecanismo ocurre preferentemente en los defectos musculares; el segundo, en los infracristales, especialmente en los retropapilares. Estenosis Aortica y Pulmonar En el tracto aórtico (cono, válvula y aorta ascendente) y en el pulmonar (infundíbulo, válvula y tronco) pueden presentarse estenosis subvalvulares, valvulares y supravalvulares. Estas últimas son raras. Las estenosis pulmonares subvalvulares no constituyen más del 10% de las estenosis del tracto pulmonar. De modo similar, las estenosis aórticas subvalvulares corresponden a alrededor de sólo el 20% de las estenosis del tracto aórtico. En las estenosis valvulares cabe distinguir fundamentalmente dos formas: la orificial y la anular. La forma orificial corresponde a la estenosis valvular aislada clásica. Se trata de una válvula con un anillo de perímetro normal, la estenosis está dada por la reducción del orificio, debida a velos aparentemente fusionados, que aparecen en forma de una cúpula fibrosa perforada, de convexidad dirigida hacia el lumen arterial. En la forma anular, en cambio, el anillo es estrecho, los velos pueden ser sólo pequeños ("válvula en miniatura") o estar muy deformados. En la forma anular se trata de una hipoplasia que afecta la válvula y en mayor o menor grado se extiende también a la región supravalvular e infravalvular . Las formas anulares son parte de los síndromes de hipoplasia ventricular. Figura 1.12 Rotación vectorial del bulbo y prototipos de malposiciones arteriales por distintos grados de detención de uno o ambos componentes (migración y rotación). Vista desde arriba. En negro, orificio aórtico; punteado, orificio pulmonar. Levocardia primitiva: una forma de ventrículo único. Transposición corregida: 612 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL fuera de falta de rotación, giro a izquierda del asa bulbometampular (con la consecuente inversión arquitectural de los ventrículos) Detención de la Rotación Vectorial del Bulbo Este trastorno puede darse en cualquiera de los componentes de la rotación vectorial: migración bulbar o torsión bulbar. Los diversos grados posibles de la detención, dan origen a una serie casi continua de anomalías en que pueden ocurrir transiciones entre los tipos descritos clásicamente, en algunos de cuales predomina la detención de la torsión, en otros, de la migración bulbares (Fig. 1-12). Transposición arterial Corresponde a la malposición de los grandes vasos debida a la detención completa de la torsión bulbar. El tabique aortopulmonar es recto, lo que se manifiesta en la falta de enrollamiento de los grandes vasos. Cuando hay formación de los ventrículos, la aorta nace del derecho y la pulmonar, del izquierdo. Generalmente existe un defecto septal o hay un conducto arterial persistente. Tetralogía de Fallot Consiste en dextroposición aórtica (por detención parcial de la torsión bulbar), defecto septal ventricular subaórtico (infracristal antepapilar, defecto sin techo muscular ), estenosis pulmonar e hipertrofia ventricular derecha (Fig. 1-13). En alrededor del 60% de los casos, la estenosis pulmonar corresponde a una hipoplasia que compromete infundíbulo y válvula; en cerca de un 15% se trata de sólo una estenosis infundibular, en aproximadamente un 5% existe sólo una estenosis valvular y en alrededor de una 25% de los casos hay una atresia valvular acompañada siempre de una hipoplasia infundibular. El infundíbulo, aun hipoplástico, participa en la hipertrofia. Figura 1.13 613 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Tetralogía de Fallot. Aorta (A) y pulmonar (P) abiertas por el ventrículo derecho. Marcadas dextroposición aórtica y estenosis pulmonar infundibular Complejo de Eisenmenger Morfológicamente se diferencia de la tetralogía de Fallot sólo por no existir estenosis pulmonar. En la clínica no se habla de complejo de Eisenmenger, sino de síndrome de Eisenmenger, que denota un defecto septal o un ductus persistens con hipertensión pulmonar. Con mayor frecuencia se trata de un defecto septal ventricular (del tipo infracristal antepapilar sin techo muscular ). Anomalía de Taussig-Bing Se debe predominantemente a una detención de la migración bulbar y representa una de las formas de doble salida arterial del ventrículo derecho. Característicamente hay un defecto septal ventricular supracristal. La aorta se origina dorsalmente del ventrículo derecho, la pulmonar, que nace ventralmente, puede cabalgar sobre el defecto septal (Fig. 1-14). Figura 1.14 Malformación de Taussig-Bing (una forma de doble salida arterial del ventrículo derecho). Vista desde la derecha Persistencia del Conducto Arterial En el cierre normal del ductus distinguirse tres fases: (Fig. 1-15) pueden 1) la angiomalacia preparatoria, 2) el cierre funcional y 3) el cierre anatómico. La angiomalacia preparatoria es un proceso que comienza en el séptimo mes de vida intrauterina y que consiste en una 614 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL transformación mixoide de la media con focos de disociación y disolución tisulares. Esta transformación aparece como un proceso necesario para que se contraiga el ductus en el momento del parto. El cierre funcional se produce por esta contracción, que se desencadena pocos segundos después del nacimiento y se mantiene alrededor de una semana. El cierre funcional, que representa la fase crítica, es necesario para se establezca el cierre anatómico, proceso este último que concluye al final del primer mes. Entre los factores que desencadenan la contracción del ductus están el alza de la tensión de oxígeno y la liberación de substancias vasoactivas. En la patogenia del ductus persistens intervienen factores que interrumpen la angiomalacia preparatoria, como la prematurez, y los que inhiben la contracción, como la hipoxia perinatal. Figura 1.15 Transformación del sistema aórtico proximal (1º - 6º: arcos aórticos), D: Ductus arteriosus. En blanco, segmentos que involucionan en la vida prenatal Coartación Aortica Las formas clásicas ocurren en el istmo de la aorta, es decir, en el segmento normalmente más angosto de la aorta y de diámetro normalmente no inferior a la mitad del de la aorta ascendente, segmento comprendido entre el origen de la subclavia izquierda y el conducto o ligamento arterial. Pueden distinguirse dos tipos de coartación aórtica: uno preponderante en el niño, el otro, en el adulto. Los caracteres del tipo infantil son: hipoplasia tubular del istmo, ductus persistens, estenosis arterial, por lo tanto, preductal, ausencia de circulación colateral y asociación con otras malformaciones cardíacas, casi siempre graves (Fig. 116). Los caracteres del tipo del adulto son: estenosis diafragmática, conducto arterial cerrado, estenosis arterial yuxtaligamentosa o postligamentosa, marcada circulación colateral, asociación con otras malformaciones cardíacas sólo en alrededor de un 25%, entre ellas ductus persistens y defecto septal (Fig. 1-17). La razón de por qué en el tipo 615 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL infantil no se desarrolla circulación colateral y sí en el del adulto, está en el sitio de la estenosis con respecto al ductus: una estenosis preductal no perturba mayormente la circulación en el feto, la cual, a este nivel, se realiza en su mayor parte a través del ductus. Al no desarrollarse circulación colateral, la estenosis es mal tolerada después del parto. La estenosis postductal, en cambio, afecta seriamente la circulación fetal, y si el feto logra tolerar la estenosis desarrollando una circulación colateral, queda preparado para sobrevivir después del nacimiento. La circulación colateral se realiza por la arteria mamaria interna y las arterias intercostales, con inversión del sentido de la corriente en éstas últimas. Figura 1.17 Coartación aórtica de tipo del adulto: estenosis diafragmática posligamentosa. Rayado: circulación colateral. BIBLIOGRAFÍA Chuaqui, Benedicto.Nocioes generales sobre la caediogénesis en el hombre. http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaPatologica/Indice. html Chuaqui, Benedicto.malformaciones principales del corazón. http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaPatologica/Indice. html Harris. Apuntes de Embriología. http://usuarios.lycos.es/HARRIS3/embrion/embrion.htm, 2001. 616 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL CAPITULO 32 EMBRIOLOGIA DEL SISTEMA GENITOURINARIO Objetivos de Aprendizaje Objetivo General: Al finalizar el tema el estudiante deberá ser capaz de describir el conjunto de eventos que ocurren durante el período embrionario en relación con la formación del Sistema Urinario y Genital, así como explicar el origen de algunas malformaciones congénitas de estos sistemas. Objetivos Específicos: - Hacer un repaso del proceso de determinación genética. - Describir el proceso de formación de los sistemas transitorios de excreción que tiene el embrión. - Describir el proceso de formación del mesonefros y su sistema colector. - Describir la aparición y evolución del blastema metanéfrico. - Describir la formación de la nefrona indicando cuáles son los elementos que en él intervienen y cuál es el origen embriológico. - Describir el proceso de formación de los uréteres. - Definir y clasificar las partes del seno urogenital. - Describir el proceso de formación de la vejiga Urinaria. - Describir el proceso de formación de las crestas gonadales. - Explicar en forma comparada la evolución de las crestas gonadales y las células germinales tanto en el hombre como en la mujer. - Explicar en forma comparada la evolución de los conductos paramesonéfricos y mesonéfricos en el hombre y la mujer. - Describir el proceso de descenso del testículo. - Explicar en forma comparada la evolución del seno urogenital y la formación de los genitales externos tanto en el hombre como en la mujer. Introducción Por su embriología y función, el sistema genitourinario puede dividirse en 2 partes: 1) sistema urinario y 2) sistema genital; ambos originados a partir del mesodermo intermedio. 617 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Sistema Urinario Desde un punto de vista embriológico, los aparatos urinario y genital pueden considerarse como uno solo. De hecho, ambos se originan de células mesodérmicas intermedias y ambos tienen relación con la cloaca. Además, los conductos excretores del pronefros y del metanefros normalmente pasan a formar parte de los genitales masculinos y femeninos. El aparato urinario en el hombre se desarrolla a partir del mesoderma intermedio, del epitelio celómico y de la cloaca. Se reconocen tres etapas sucesivas parcialmente superpuestas: desarrollo del pronefros (día 20 al 30), del mesonefros (día 26 al 4º mes) y del metanefros (desde la 5a semana) (Fig. 5-1). El pronefros se desarrolla del mesoderma intermedio cérvico-torácico a ambos lados de la columna vertebral y forma el cordón nefrogénico, con 7 a 10 grupos celulares correspondientes a los nefrótomos, que después de diferenciarse involucionan en sentido cráneo-caudal. El pronefros constituye el riñón definitivo de algunos peces y anfibios. En vertebrados superiores juega un importante papel como inductor del desarrollo del mesonefros, que a su vez induce el desarrollo del metanefros. La agenesia renal en el hombre podría estar relacionada con un trastorno del desarrollo del pronefros. El mesonefros se desarrolla en forma del conducto de Wolff o conducto mesonéfrico en el que se vacían aproximadamente 40 túbulos mesonéfricos provistos de sus respectivos corpúsculos malpighianos. Este órgano es de importante actividad en muchos animales, y también en el hombre hasta el segundo mes de la embriogénesis. Da origen a los túbulos rectos de la rete testis o conductillos eferentes testiculares, al epoóforo, paraóforo y a los restos de Walthard. Del conducto de Wolff se forman el epidídimo, conducto deferente, conducto eyaculador y parte de la vagina y de la vejiga. 618 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL El metanefros o riñón definitivo se origina de la zona más caudal del mesoderma intermedio, llamada blastema metanefrogénico, y de la yema ureteral, que nace del conducto de Wolff. El brote ureteral induce en el blastema el desarrollo del tejido renal, con nefrones e intersticio. De la yema ureteral se forma el conducto excretor: túbulos colectores, cálices, pelvis y uréter. El metanefros, desde su posición inical pelviana, migra hacia la fosa lumbar en la que alcanza su posición definitiva en la 12a semana. Simultáneamente experimenta una rotación en 90º de manera que el hilio, dispuesto ventralmente en la posición pelviana del riñón, queda dirigido hacia la línea media mirando hacia la aorta. Los extremos de los túbulos colectores producen vesículas metanéfricas (racimos de células del mesodermo metanéfrico) que a su vez, se transforman en túbulos metanéfricos. Mientras se desarrollan estos túbulos, sus extremos proximales se invaginan por glomérulos. El corpúsculo renal, túbulo contorneado proximal, asa de Henle y túbulo contorneado distal, constituyen una nefrona. La nefrona, derivada del mesodermo metanéfrico, y el túbulo colector, derivado del divertículo metanéfrico, forman un túbulo urinífero. Embriología del Sistema Genital Características generales del Sistema Genitourinario: 1.- A diferencia del Sistema digestivo y el sistema urinario, el sistema genital tiene la propiedad de ser dual, y esto se constata sobre todo al estudiar las anomalías congénitas. Entiéndase que tendremos anomalías propias del sexo masculino (criptorquidia). congénitas Así mismo tendremos anomalías congénitas propias del sexo femenino (útero bicome, útero hipoplásico, etc). Existe un tercer tipo de anomalía congénita, individuos que, por ejemplo, tienen simultáneamente un ovario y un pene. Este último tipo de anomalía recibe el nombre genérico de intersexualidad. ¿Qué es un hermafrodita? Individuo que tiene simultáneamente masculina y una gónada femenina. Existen dos tipos de hermafrodita: una gónada 619 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL a.- Hermafrodita que tiene un ovario de un lado y un testículo del lado contralateral. b.- Hermafrodita que tiene una gónada mixta, Ovotestis. ¿Qué es un seudohermafrodita? Estado intersexual que se caracteriza por presentar un solo tipo de gónada; tenemos así mismo dos variantes de seudohermafrodita: a.- Seudohermafrodita con testículo (Seudohermafrodita masculino). b.- Seudohermafrodita con ovario (Seudohermafrodita femenino). No existe un hermafrodita verdadero doble funcionante (masculino / femenino). 2.- Otra característica del Sistema genital es su carácter asimétrico. Hay un estado indiferente, que abarca la primera etapa del desarrollo, hasta la sexta, o séptima semana del desarrollo. Posteriormente viene la diferenciación final hacia sexo masculino o hacia sexo femenino. Al producirse esta desviación hacia un determinado sexo, bien sea masculino o femenino, el resultado es que no son dos órganos o imágenes en espejo. No hay similitud morfológica. Si a un individuo (mamífero) se le extirpa la gónada en las primeras etapas del desarrollo evoluciona hacia el sexo femenino. La diferenciación hacia determinado sexo no solo es, o se limita, a la morfología externa, implica también cambios propios, intrínsecos a nivel del sistema central (en el sexo masculino hay un núcleo del hipotálamo más desarrollado que en el femenino). Un Seudohermafrodita masculino, es un individuo con carga genética masculina (XY) que no llego a virilizarse completamente. Un Seudohermafrodita femenino (XX) es un individuo con ovarios que en contra de un proceso natural normal tiene un grado variable de virilización. Es decir, sobre un fondo femenino (sexo XX) existe sobre agregado un proceso de virilización. 3.- La tercera propiedad del aparato reproductor es lo que podemos denominar sobredeterminación. Fue descrita originalmente por Freud en los sueños (base onírica). El primer sexo que existe es el sexo genético (XX o XY). Después del sexo genético viene otra situación, especialmente derivada del cromosoma Y. 620 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Esté último determina la presencia de un antígeno H-Y (HLA-Y), que es una proteína presente en la superficie de las células, segregada por las células de Sertoli. El antígeno H-Y produce sobre la gónada indiferente, desviación hacia el tejido testicular. Si no hay antígeno H-Y la gónada indiferente se desarrollará hacia el sexo femenino. La hormona testosterona actúa sobre las células mesenquimatosas, (receptores hormonales) produciendo un efecto inductor que finalmente determinará la diferenciación del epitelio hacia vagina o próstata. Finalmente tenemos el sexo social, cultural, que se adquiere en la etapa postnatal. 4.- Otra de las características del Aparato Reproductor, y específicamente en lo que se refiere a las anomalías congénitas y la salud individual del sujeto afectado, es que son benignas. Sin embargo, la deficiencia congénita de la enzima desmolasa que permite el ingreso del colesterol a las diferentes vías metabólicas, esteroides, glucocorticoides, mineralocorticoides, andrógenos, etc) produce una insuficiencia suprarrenal congénita más ausencia de testosterona. Si se trata de un individuo XX, con ovarios, el hecho de no secretar testosterona, no tendrá mayor importancia. Pero si se trata de un individuo XY, varón, con testículos formados, pero que ahora no puede segregar testosterona, no se podrá virilizar. Tendremos en consecuencia un seudohermafrodita masculino. Pero si el déficit enzimático, se encuentra por ejemplo en una hidrolasa (21-hidrolasa), tendrá en consecuencia menor cantidad de aldosterona y cortisona, pero más testosterona. Ocurre prácticamente una desviación de toda la vía metabólica hacia la producción de testosterona. Al no haber corticoesterona, no hay control de la ACTH, se produce un aumento de ACTH (falla en la retroalimentación negativo) como resultado tendremos una hiperplasia suprarrenal con aumento en la cantidad circulante de testosterona. Si el feto es XY no habrá mayores inconvenientes con el sexo. Pero si el feto es XX por acción de esas grandes cantidades de testosterona, sufrirá virilización. Precisamente durante la décima semana del desarrollo, se diferenciará hacia los genitales masculinos. Causa más común de seudohermafroditismo femenino. Al nacer, ese individuo presentará un pene y bolsas, pero asociada a una criptorquidia. 5.- Desarrollo por etapas. 621 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Las células reproductoras se localizan inicialmente, cerca de la vesícula vitelina y de la alantoides, desde allí van a migrar en el curso del desarrollo embrionario. Las células sexuales de esa región del alantoides migran y se colocan cerca del mesonefros, que para el final de la cuarta semana comienza a formarse (riñón primitivo mesonéfrico). Posteriormente, se acercan y junto con el mesonefros, forman una porción que protruye en la cavidad abdominal (cavidad celómica primitiva), la cresta genital. Las células de Sertoli y las células foliculares son de origen mesonéfrico. Eventualmente también se incluyen las células de Leydig. Se forma así, originalmente, una gónada indiferenciada, se mezclan los dos tipos de células y se forman los condones primarios. Eventualmente se establecen contactos con algunos puntos del mesonefros, el tubo de Wolf, y hacia el lado externo, vemos un nuevo tubo que se llama conducto paramesonéfrico, o de Müller. Al final de la cuarta semana del desarrollo, el mesonefros esta muy desarrollado, se extiende desde la porción cardio - torácica hasta el futuro periné. Este mesonefros, va a dejar en el momento de su involución, cordones que en la mujer formarán el ligamento redondo y en el hombre, el gubernaculum testis. Los conductos de Wolf y Müller señalan el estado indiferente de la vía genital. El conducto paramesonéfrico hace del borde del epitelio celómico (formando un meso). Es abierto por arriba y cerrado por debajo (macizo). Al principio está por fuera del conducto de Wolf, pero a medida que desciende, al acercarse a la línea media, se hace medial y termina uniéndose con el tubo contralateral, formando un tubo único común. El tubo de Müller va a formar el útero, el epitelio del útero tiene el mismo origen que el epitelio del peritoneo. No es raro, desde el punto de vista embriológico, la implantación del embrión fuera de la cavidad uterina, por ejemplo a nivel de trompa, fondo de saco rectoperitoneal, ya que estos últimos tienen el mismo origen embriológico. Finalmente, hacia abajo, llegamos hasta la cloaca, distalmente por la membrana cloacal. El desarrollo del tabique urorrectal va a dividirla en una porción anterior, 622 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL seno urogenital; otra posterior, recto. La zona intermedia corresponde al núcleo perineal. La región que se encuentra por delante de la membrana urogenital corresponde al tubérculo genital. El seno urogenital recibe los dos conductos mesonéfricos (Wolf), que se abren en el seno. Además recibe los dos conductos de Müller (paramesonéfricos), estos últimos no se abren. La impresión que deja sobre la pared posterior del seno urogenital corresponde a un saliente que se denomina tubérculo de Müller. Si la situación antes descrita, evoluciona hacia el sexo masculino, el tubérculo de Müller va a originar el veru montanum. A los lados se abren los conductos eyaculadores (recuérdese que la porción final del conducto eyaculador tiene su origen en la porción final del conducto de Wolf). En la mujer, en cambio, el tubo de Müller origina las trompas uterinas y el útero; el tubérculo de Müller originará la futura vagina. Una vez dividida la cloaca, y al formarse la membrana urogenital, se forma un surco en esta; a ambos lados del surco se forman dos pliegues, pliegues o labios uretrales. Más hacia fuera, hay dos relieves, más groseros, grandes, rodetes o prominencias genitales. En la línea media, hacia delante, tenemos el tubérculo genital. En resumen, en el estado indiferente tenemos: a.- Un surco en la línea media (surco uretral). b.- A los lados del surco uretral, pliegues o labios uretrales. c.- Más hacia fuera de los labios uretrales, rodetes o prominencias genitales. El tubérculo genital al crecer, recibe el nombre de falo. En la mujer, que es el estado indiferente, ocurren muy pocas variaciones. Permanece el surco, la membrana urogenital se rompe, quedando ampliamente abierto el seno urogenital. A ambos lados quedan los labios uretrales, luego los rodetes genitales y el falo. Los labios uretrales se transforman en labios menores. Los rodetes genitales se transforman en labios mayores. El falo se convierte en el clítoris. Para la diferenciación hacia el sexo masculino se necesita de la hormona y dihidro - testosterona (DHA) y la hormona antimulleriana. 623 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Por acción de la dihidro - testosterona van a ocurrir los siguientes cambios: - Cierre del surco genital. - Aparición de una uretra en el falo. - Los labios uretrales se van a cerrar y forman el piso de la uretra. - Los rodetes genitales, se fusionan por detrás y forman la bolsa escrotal. Desarrollo Gonadal Femenino La gónada se desarrolla de la cresta genital y de las células germinales primitivas. La gónada se reconoce en la segunda semana del desarrollo como un engrosamiento del epitelio celómico y mesénquima subyacente, en la cara interna del mesonefros, entre éste, lateralmente, y el mesenterio dorsal, medialmente. El epitelio celómico reviste las cavidades torácica y abdominal. Al final de la tercera semana aparecen en el saco vitelino las células germinales, que migran por el mesenterio del intestino posterior, en la 5a semana comienzan a llegar a la cresta genital, en la que ejercen una acción inductora. Del epitelio celómico nacen brotes celulares que penetran en la cresta genital y forman los cordones sexuales primitivos. Estos corresponden en el ovario a las células del folículo, que rodean el óvulo (célula germinal). Hay dos conductos genitales en el hombre y la mujer: el paramesonéfrico o conducto de Müller y el mesonéfrico o conducto de Wolff. Este último es el conducto colector del mesonefros y se extiende hasta el seno urogenital; involuciona en la mujer, en la que el conducto paramesonéfrico, lateral al mesonéfrico, es el conducto genital principal. Este se origina de una invaginación longitudinal del epitelio celómico, ubicada ánterolateralmente a la cresta urogenital, al final de la 5a semana del desarrollo. Está formado por el epitelio invaginado y el mesénquima adyacente que lo rodea. Tiene tres partes: una superior, vertical, lateral al conducto mesonéfrico y que comunica libremente con la cavidad celómica en el extremo cranial; una segunda porción, media y horizontal, que cruza el conducto mesonéfrico por delante, hacia la línea media, y una tercera porción, inferior y vertical, que se fusiona en la línea media con la homóloga contralateral. De las primeras dos se originan las trompas uterinas; de la inferior, el canal uterino, del que se desarrollan: el cuerpo uterino, cuello uterino y tercio superior de la vagina. Del conducto de Müller se forman la mucosa y pared muscular de estos órganos. El resto de la vagina se desarrolla de la placa vaginal, que nace de los bulbos seno-vaginales. Estos son dos evaginaciones sólidas de la porción pélvica del seno urogenital. En la tercera semana del desarrollo, a cada lado de la membrana cloacal, se forman dos elevaciones, los pliegues cloacales. En su porción alta se unen entre sí en la línea media y así forman el tubérculo genital, que dará origen al clítoris. Los pliegues cloacales forman en su porción anterior los pliegues uretrales, correspondientes después a los labios menores y, en su porción posterior, los pliegues anales. En el lado externo de los pliegues uretrales se originan dos 624 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL solevantamientos genitales, de los que se desarrollan los labios mayores. Figura 6.1 Trayecto de las células germinales por el intestino posterior y mesenterio dorsal a la cresta genital (según Sadler TW (1990) Langman's Medical Embriology, 6th Ed. Williams & Wilkins, Baltimore; modificado) Figura 6.2 A: conductos genitales femeninos al final del 2º mes de vida intrauterina y B: después de la involución del conducto mesonéfrico y del mayor desarrollo del conducto paramesonéfrico (según Sadler TW (1990) Langman's Medical Embriology, 6th Ed. Williams & Wilkins, Baltimore; modificado) Aspectos Embriológicos de importancia en patología Organos vestigiales (Fig. 6-3) La involución del conducto mesonéfrico en la mujer da origen a los siguientes órganos vestigiales: Epoóforo (órgano de Rosenmüller). Conjunto de túbulos paralelos que desembocan en un tubo 625 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL común, paralelo a la trompa. Se encuentra en el mesoovario, entre la trompa y el hilio ovárico. Paraóforo. Pequeños tubos ciegos situados en el ligamento ancho, cercanos al epoóforo. Conducto de Gärtner. Continuación del conducto común del epoóforo, discontinuo, ubicado en la cara lateral del útero y de la vagina. Figura 6.3 Restos embrionarios paraováricos (según Gompel C, Silverberg SG (1994) Pathology in Gynecology and Obstetrics, 4th Ed., Lippincott, Philadelphia; modificado) De origen mülleriano es la hidátide de Morgagni: pequeña formación quística, traslúcida, vecina a la fimbria, frecuentemente pediculada. Algunos la consideran una forma de duplicación del orificio tubario. Estos órganos vestigiales tienen importancia en patología en cuanto a que: 1º) pueden desarrollarse quistes a partir de ellos: paraováricos o paratubarios, del ligamento ancho o paravaginales (quistes del conducto de Gärtner). Son frecuentes y pueden complicarse al aumentar de tamaño con torsión o ruptura; 2º) pueden dar origen a neoplasias primarias mesonéfricas. Son muy raras. Origen de los epitelios Tienen un origen común los epitelios de la mucosa cervical uterina, del endometrio, de la mucosa tubaria , el epitelio superficial del ovario (mal llamado epitelio germinal del ovario) y el epitelio peritoneal: todos se originan del epitelio celómico. En los epitelios de revestimiento interno del cuello uterino, cavidad endometrial y trompa uterina son frecuentes las metaplasias. Así como hay tipos histológicos de carcinomas característicos del cuello, endometrio y trompa, así también cada epitelio puede dar origen a cualquier tipo histológico de carcinoma. El peritoneo pelviano se ha considerado como un sistema mülleriano secundario. Es frecuente que en él se desarrollen lesiones de carácter metaplástico 626 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL (endometriosis) o neoplástico, similares a las que se encuentran en el útero, trompa y ovario. Malformaciones Son poco frecuentes. Sin embargo, si se incluyen las anomalías menores, como duplicación del ostium tubario, pueden encontrarse desde 1 en 500 a 1 en 2000 mujeres. Su importancia es doble: por una parte, frecuente asociación con malformaciones urológicas y, por otra, pueden ser causa de dolores crónicos e infertilidad por obstrucciones (el aparato genital es un sistema tubular). Disrrafias (fig. 6-4) Corresponden a los diferentes grados de falta de fusión de los conductos paramesonéfricos. La nomenclatura es la siguiente: 1. Utero didelfo (útero doble): es bicorne (dos cuerpos), bicollis (dos cuellos) y dicolpos (dos vaginas). Representa el grado mayor de disrrafia. Es excepcional con doble vulva. 2. Utero bicorne, bicollis, pero con una vagina. Las duplicaciones del cuerpo y cuello se dan en 1: 10000 mujeres. 3. Utero bicorne, unicollis, monocolpos. Puede tener un cuerno secuestrado, sin comunicación con el resto del sistema, por atresia de ese cuerno. 4. Utero arciforme. Con leve depresión en el fondo. Puede haber tabiques, a veces incompletos, en la cavidad endometrial. Figura 6.4 Anomalías congénitas más frecuentes del útero y de la vagina (según Sadler TW (1990) Langman's Medical Embriology, 6th Ed. Williams & Wilkins, Baltimore; modificado) 627 HISTOLOGIA Y EMBRIOLOGIA NORMAL Otras malformaciones son duplicaciones tubaria o vaginal (de la placa vaginal) y atresias (vaginal, cervical, tubaria, de un cuerno secuestrado). BIBLIOGRAFÍA. Chauqui, Rodrigo. Aparato Genital Femenino. Nociones de Embriología y malformaciones.http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaP atologica/Indice.html Rosenberg, Helmar. Resumen embriológico del Aparato Urinario. http://escuela.med.puc.cl/publ/AnatomiaPatologica/Indice. html