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Embriologia Eduardo Antunes Martins O período da organogênese e o período fetal são distintos, mas contínuos, isto é, o último iniciando logo após do primeiro. O primeiro compreende a evolução do embrião da quarta até a oitava semana, enquanto o período fetal define o resto da evolução e desenvolvimento do embrião (mas por razões óbvias esse período só será exposto resumidamente, através dos tópicos mais importantes). São objetivos desse capítulo: Entender os períodos da organogênese e fetal; Desscrever todos os dobramentos que ocorrem na quarta semana. Embriologia UNIDADE I CAPÍTULO 6 PERÍODO DA ORGANOGÊNESE E FETAL Embriologia – Unidade I MARTINS, Eduardo A. Página 1 QUARTA SEMANA: FORMANDO O EMBRIÃO Na quarta semana as camadas dos tecidos originados na terceira semana já vão se diferenciando para dar origem aos sistemas e órgãos do corpo. Também nesse período o disco embrionário sofre um dobramento para formar a estrutura tubo dentro de tubo. A principal razão para esse dobramento é o crescimento diferencial das diversas partes do embrião. O embrião cresce muito durante a quarta semana, sendo que o saco vitelino estaciona no crescimento. O dobramento se inicia na região cranial e lateral no vigésimo segundo dia, sendo que o dobramento da região caudal acontece no vigésimo terceiro dia. Com esse dobramento as regiões lateral, caudal e cranial se aproximam da linha média da região ventral. As camadas de endoderma, ectoderma e mesoderma se fundem com as respectivas camadas opostas, formando um aspecto tridimensional do corpo. Esse processo transforma o endoderma, que era achatado, em um tubo intestinal. O intestino possui um fundo cego tanto na região anterior quanto posterior, ou seja, na região cranial e caudal. O intestino médio separa o intestino posterior do anterior, que ainda mantem contato com o saco vitelino, através do ducto vitelino. Quando as margens do mesoderma se fundem ao longo da linha média ventral, englobam o mesoderma, que passa a constituir o celoma intra-embrionário Durante a neurulação a placa neural é transformada em um tubo neural, oco, coberto por um ectoderma superficial. Esse tubo começa a se diferenciar em encéfalo e medula espinhal. Até o final da quarta semana as principais regiões do encéfalo tornam-se aparentes, como o cérebro anterior, médio e posterior e o neuroepitélio já passa a dar origem aos neurônios e células da glia. Também durante a neurulação as células da crista neural migram para diversas regiões do corpo, dando origem a várias estruturas e tipos celulares. O plano corporal tubo dentro de tubo surge através do dobramento do corpo No final da terceira semana o embrião é um disco trilaminar achatado e ovoide. Na quarta semana esse embrião cresce inclusive no comprimento e sofre o dobramento. Esse dobramento decorre do crescimento diferenciado das várias estruturas. Na quarta semana o disco embrionário e o amnio crescem muito, mas saco vitelino não. A notocorda, somitos e tubo neural continuam em franco desenvolvimento e reforçam o eixo dorsal do embrião. Como as regiões cranial, caudal e lateral se dobram, ocorre a formação da superfície ventral do corpo. As áreas de dobramento são referidas como pregas: prega caudal, prega cranial e prega lateral. A margem cranial do disco embrionário contem a membrana orfaringea, a qual da origem a futura boca do embrião. Cranial a essa membrana orofaríngea, surge uma estrutura importante em forma de ferradura, é a área cardiogênica, que dará origem ao coração. Cranial a área cardiogênica surge no vigésimo segundo dia uma barra espessada do mesoderma, que é o septo transverso, esse septo separa o celoma em cavidade abdominal e cavidade torácica, também da origem a parte do diafragma e mesentério ventral do estomago e esôfago. O crescimento da placa neural faz com que a fina margem cranial do disco se dobre, formando a superfície ventral da futura face, pescoço e tórax. Esse processo transloca a membrana orofaríngea para a região da futura boca e leva a região cardiogênica e o septo transverso para o futuro tórax. Por volta do vigésimo terceiro dia começa o dobramento na região caudal do embrião enquanto o tubo neural se alonga rapidamente e os somitos crescem além da margem caudal do saco vitelino. Como essa região é um pouco rígida, a fina margem caudal do disco embrionário que contem a membrana cloacal se dobra abaixo e torna-se parte da superfície ventral do embrião. Quando a margem caudal do disco se dobra abaixo do corpo, o pedículo de conexão que conecta a parta caudal do disco à placenta, é trazido cranialmente até se unir com o saco vitelino, que começou a se alongar e sofrer constrição. A base do pedículo contem um delgado divertículo chamado de alantoide. Simultaneamente ao dobramento craniocaudal ocorre o a flexão ventral dos lados direito e esquerdo. Nas extremidades da cabeça e da cauda as margens laterais vão se fusionando em direção ao futuro umbigo. Como resultado, o ectoderma, endoderma e mesoderma se fundem com as respectivas porções opostas, exceto na região umbilical. O ectoderma, dermátomos, mesoderma lateral e crista neural darão origem à pele. O endoderma dará origem ao revestimento do trato gastrointestinal. Cap. 6 – Período da Organogênese e Fetal MARTINS, Eduardo A. Página 2 Quando as margens cranial, caudal e lateral do embrião se fundem as porções cranial e caudal do endoderma dao origem aos futuros intestino anterior e intestino posterior. No inicio, o intestino médio permanece aberto, mantendo conexão com o saco vitelino. No final da sexta semana o intestino está praticamente formado, mantendo conexão com o saco vitelino apenas por uma pequena haste chamada ducto vitelino. A extremidade cranial do intestino é coberta pela membrana orofaríngea, a qual se rompe para forma a boca, esse rompimento acontece ao fim da quarta semana. Já a região caudal é coberta pela membrana cloacal, a qual se rompe para dar origem aos orifícios do anus e região urogenital, durante a sétima semana. A placa lateral do mesoderma se separa em duas camadas, uma se adere ao ectoderma e a outra se adere ao endoderma. O espaço entre essas duas camadas fica aberto para a cavidade coriônica. Porém, quando as pregas do embrião se fundem, este espaço é englobado dentro do embrião, formando o celoma intraembrionário. As membranas serosas que revestem essa cavidade se formam a partir de duas camadas de placa lateral de mesoderma: o interior da parede do corpo é revestido com mesoderma somático e as vísceras derivadas do tubo intestinal são recobertas pelo mesoderma esplâncnico. Como resultado do dobramento do corpo, o plano corporal de um tubo dentro de outro tubo é estabelecido. O espaço entre esses dois tubos é preenchido com mesoderma, a qual se divide para formar a cavidade do corpo ou celoma. Dobramento do Embrião Após serem formadas as três camadas germinativas , o embrião passa de uma forma laminar para uma forma tubular, através de dobraduras e flexões. No Período Embrionário (4ª a 8ª semana da gestação), ocorre a formação dos primórdios das principais estruturas, onde o embrião é mais susceptível a Agentes Teratógenos (agentes causadores de malformações congênitas). Planos de dobramento do embrião: Plano longitudinal Þ Prega Cefálica e Caudal (simultâneas). Plano tranversal Þ Pregas Laterais. O Dobramento Céfalo-caudal é consequência do crescimento acentuado dorsal e caudal do Tubo Neural. Figura 1 – Planos de dobramento do embrião. Prega Cefálica - consequências:- Cérebro na extremidade rostal do embrião. - Membrana Bucofaríngea entre o Cérebro e o Coração. - Área Cardiogênica deslocada ventralmente à Membrana Bucofaríngea. Embriologia – Unidade I MARTINS, Eduardo A. Página 3 - Septo Tranverso (Diafragma) deslocado Ventralmente. - Saco Vitelino incorporado, em parte, ao Intestino Anterior. Figura 2 – Prega cefálica. Prega Caudal - consequências: - Placa Caudal que era Dorsal passa a ser ventral ao Embrião. - Parte do SacoVitelino fica incorporada ao Intestino Posterior. - Pedículo Embrionário antes Dorsal, agora prende o Embrião pela Região Ventral. Figura 3 – Formação da prega caudal. Cap. 6 – Período da Organogênese e Fetal MARTINS, Eduardo A. Página 4 Em consequência aos dobramentos Cefálico e Caudal, a Cavidade Amniótica passa a envolver todo o Embrião. Há a formação do Intestino Anterior, Médio e Posterior. Apenas o Intestino Médio mantém-se em comunicação com o Saco Vitelino. O Saco Vitelino diminui significativamente. O Pedículo Embrionário passa a ter posição ventro-medial. Pregas Laterais - consequências: - Cada uma das Somatopleuras dobra-se sôbre a linha média em direção ventral, constituindo embrião cilíndrico. - Parte do Saco Vitelino fica inacorporada ao Intestino Médio. Figura 4 – Representação da formação do intestino primitivo (em “Cs”) e das pregas laterais (em “Ds”). NEURULAÇÃO: ESTABELECIMENTO DO TUBO NEURAL, O PRIMÓRDIO DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL No final da terceira semana a placa neural consiste numa larga porção cranial que dará origem ao encéfalo e uma estreita porção caudal que dará origem a medula espinhal. No dia 22 há oito pares de somitos e a estreita porção caudal da placa neural que será a futura medula espinhal tem apenas 25% do comprimento da placa neural. Porém, como os somitos continuam a ser adicionados e a região da medula espinhal se alonga mais rápido que a placa neural mais cranial. Entre o 23 e 24 dias já existem 12 e 20 pares de somitos respectivamente. O rápido alongamente da placa neural é orientado pela extensão convergente do neuroepitélio. Embriologia – Unidade I MARTINS, Eduardo A. Página 5 A formação do tubo neural acontece durante o processo de neurulação e esse processo de neurulação envolve quatro eventos principais> formação da placa neural; desenvolvimento da placa neural; curvatura da placa neural; e fechamento do sulco neural. A principal mudança que acontece durante a formação da placa neural é o prolongamento apical-basal das células ectodérmicas para formar a placa neural espessada de camada única. Durante o desenvolvimento a placa neural se estreita no plano transversal e se alonga no plano longitudinal. A curvatura da placa neural envolve a formação das pregas neurais nas margens laterais da placa neural, consistindo de ambos, neuroepitélio e do ectoderma de superfície adjacente. Durante a curvatura as pregas se elevam dorsalmente rodando em torno de um eixo central localizado sobre a notocorda, chamado de ponto de dobramento mediano e o sulco delimitado pela curvatura da placa neural é chamado de sulco neural. O fechamento do sulco neural envolve a adesão das pregas neurais umas as outras e o rearranjo subsequente de das células no interior das pregas para formar duas camadas epiteliais separadas: a placa do teto do tubo neural e o ectoderma de superfície acima. Na interface entre essas camadas epiteliais estão as células da crista neural em formação. Estas surgem das pregas neurais através de uma transformação epitelial mesenquimal. Em humanos o fechamento do sulco neural acontece no dia 22 na futura região occipital e cervical, depois desse nível o fechamento progride cranial e caudalmente, finalmente fechando os neuróporos cranial e caudal nos dias 24 e 26 respectivamente. NEURULAÇÃO SECUNDÁRIA A gastrulação termina com a formação do broto da cauda. A neurulação da origem ao tubo neural e é completada com o fechamento do neuroporo caudal no nível do somito 31. Ainda no feto o tubo neural se estende em direção caudal para regiões sacral e coccígea. Isto é devido ao nível de fechamento do neuroporo caudal estar fundido com o broto da cauda em formação e este sofre morfogênese para formar a extensão mais caudal do tubo neural. A formação do tubo a partir do broto da cauda é chamada de neurulação secundaria contraposta a neurulação primaria, a qual envolve a formação do tubo neural a partir da placa neural. A neurulação secundaria envolve a condensação das células centrais do broto da cauda em uma massa sólida chamada de cordão medular. Depois disso o cordão medular sofre uma cavitação para forma uma luz, a qual se funde com o canal neural do tubo neural mais cranial. As células da crista neural surgem a partir do teto do tubo neural e migram para formar os gânglios espinhais caudais. As células laterais do broto da cauda sofrem segmentação para formar os somitos caudais. A extremidade caudal da notocorda cresce para regiões sacral, coccígea e cauda. A neurulação secundária é completada na oitava semana de desenvolvimento. REGIONALIZAÇÃO CRANIOCAULDAL DO TUBO NEURAL Após a formação do tubo neural, esse tubo se subdivide no eixo craniocaudal em encéfalo anterior, médio, posterior e medula espinhal. O embrião assume forma de C devido ao processo do dobramento do corpo e flexão do tubo neural. Assim em torno do primeiro mês de desenvolvimento o corpo do embrião esta bem formado e o plano corporal bem estabelecido. A flexura aguda que separa o encéfalo anterior ou prosencefalo do encéfalo médio ou mesencéfalo é a flexura mesencefálica. DIFERENCIAÇAO DOS SOMITOS; FORMAÇÃO DOS DERMÁTOMOS, MIÓTOMOS E ESCLERÓTOMOS O mesoderma paraxial do tronco sofre segmentação para formar os somitos epiteliais. A partir daí cada somito se reorganiza e se subdivide: dermomiótomo epitelial e esclerótomo mesenquimal. Durante o desenvolvimento os esclerótomos se desenvolverão nas vértebras. A porção ventral do esclerótomo circunda a notocorda e formará o corpo vertebral. Mais dorsalmente o esclerótomo ladeia o tubo neural e se expande dorsalmente para formar o arco vertebral. Mais tarde o demomiótomo se subdivide em dermátomo que fica abaixo do ectoderma, e miótomo que fica adjacente ao ectorderma. O dermatomo cntribui para a derme da pele de todo o tronco e o miotomo forma os músculos epiaxiais (dorsais) e hipoaxiais (ventrolaterais) da parede do corpo. Além disso, após a formação dos Cap. 6 – Período da Organogênese e Fetal MARTINS, Eduardo A. Página 6 brotos dos membros, as células do miotomo migram para os membros em desenvolvimento e formam os músculos dos membros. Figura 5 – Embrião na quarta semana (inicial). Figura 6 – Embrião na fase final da quarta semana (muito mais diferenciação de órgãos e membros). Quinta Semana Rápido crescimento do encéfalo e proeminências faciais, fazendo com que o crescimento da cabeça exceda o crescimento de outras regiões e a face fica em contato com a eminência cardíaca. Formação do seio cervical, uma depressão ectodérmica lateral, formado pelo crescimento do segundo arco faríngeo lateral que se superpõe ao terceiro e quarto arcos. Os brotos dos membros superiores adquirem a forma de remos, e os dos membros inferiores, de nadadeiras. As Cristas Nefrogênicas indicam o sítio dos Rins Mesonéfricos. Embriologia – Unidade I MARTINS, Eduardo A. Página 7 Figura 7 – Embrião na quinta semana. Sexta Semana As placas das mãos se desenvolvem nos membros superiores. Os raios digitais (primórdio dos dedos) começam a se desenvolver. Os membros inferiores se desenvolvem um pouco mais tarde que os membros inferiores.Os embriões nessa semana já apresentam movimentos espontâneos como contrações bruscas do tronco e dos membros. Saliências auriculares se formam em torno do sulco branquial faríngeo, entre os dois primeiros arcos. Esse sulco formará o meato auditivo externo e as saliências se fundem para formar a aurícula. Olho é bem evidente e o pigmento retiniano já se formou. A cabeça é muito maior que o tronco e se dobra sobre a grande saliência cardíaca. Essa posição da cabeça resulta do encurvamento da região cervical. O tronco e o pescoço já se tornaram retos. O embrião nessa fase apresenta resposta reflexa ao toque. Figura 8 – Embrião na sexta semana. Cap. 6 – Período da Organogênese e Fetal MARTINS, Eduardo A. Página 8 Sétima Semana Formam-se depressões entre os raios digitais que separam os futuros dedos. Forma-se o canal vitelino (ducto estreito que antes formava uma comunicação entre o intestino primitivo e o saco vitelínico) O intestino entra no celoma extra-embrionário na porção proximal do cordão umbilical, formando a hérnia umbilical fisiológica que se dá por razão de a cavidade abdominal ser pequena demais para acomodar o intestino em crescimento. Figura 9 – Embrião na sétima semana. Oitava Semana Os dedos das mãos estão separados, mas unidos por membranas. São vistas depressões entre os raios digitais dos pés. A cauda ainda está presente mas é curta e rombuda. O plexo vascular do couro cabeludo apareceu e forma uma faixa característica em torno da cabeça. Ao final da oitava semana todas as regiões dos membros estão aparentes, os dedos se alongaram e estão completamente separados. Ocorrem os primeiros movimentos propositados dos membros. Ossificação começa nos membros inferiores. Todos os sinais da cauda desapareceram. Ao final da oitava semana o embrião tem feições nitidamente humanas; entretanto a cabeça é proporcionalmente grande (metade do corpo do embrião). As pálpebras estão se fechando por fusão epitelial. O intestino ainda está na porção proximal do cordão umbilical. As aurículas estão adquirindo sua forma final, porém estão implantadas numa região mais baixa da cabeça. Ainda não é possível fazer diferenciação sexual por observação da genitália externa. Figura 10 – Estágio final da oitava semana. Embriologia – Unidade I MARTINS, Eduardo A. Página 9 Período Fetal O desenvolvimento durante o período fetal envolve basicamente o rápido crescimento do corpo e a diferenciação dos tecidos, órgãos e sistemas Crescimento do corpo é muito grande Ganho de peso é fenomenal nas últimas semanas Clínicamente, o período gestacional é dividido em 3 trimestres: Final do 1º trimestre: já se formaram todos os principais sistemas; Final do 2º trimestre: o feto pode sobreviver caso nasça prematuramente; 3º trimestre: o feto amadurece e com 35 semanas, quando pesa 2.500g, indica maturidade fetal 9 – 12 SEMANAS Início: A face é larga, os olhos muito separados, orelhas com implantação baixa e pálpebras fundidas Pernas curtas e coxas pequenas Até o final da 9ª semana, a genitália externa masculina e feminina se assemelham Fígado é o principal local da eritropoese Final Centros de ossificação primária principalmente no crânio e ossos longos Membros inferiores menos desenvolvidos em relação aos superiores Atividade eritropoética diminui no fígado e inicia-se no baço Formação da urina que é lançada no fluído amniótico 12 - 16 SEMANAS O crescimento é muito rápido e com 16 semanas a cabeça é pequena em comparação com 12 semanas Os movimentos dos membros que começam a ocorrer com 8 semanas, com 14 semanas já são coordenados Os ossos são claramente visíveis no US (ossificação ativa) A genitália externa pode ser distinguida com 14 semanas Com 16 semanas os ovários já se diferenciaram e contêm folículos primordiais com ovogônias Os olhos ocupam posição anterior na face 17 - 20 SEMANAS O crescimento se torna mais lento Membros alcançam sua proporção relativa final Movimentos fetais são percebidos pela mãe A pele está coberta por um material gorduroso (vernix caseosa) que protege a pele contra produtos do líquido amniótico Com 20 semanas são visíveis as sobrancelhas e os cabelos A gordura parda forma-se neste período e é o local de produção de calor Nos fetos masculinos de 20 semanas os testículos começam a descer Cap. 6 – Período da Organogênese e Fetal MARTINS, Eduardo A. Página 10 21 - 25 SEMANAS Há um ganho substancial de peso Começam os movimentos oculares rápidos 24 semanas, os pneumócitos tipo II começam a secretar surfactante (mantém os alvéolos pulmonares em desenvolvimento abertos) As unhas estão presentes Embora um feto nascido entre 22 a 25 semanas possa sobreviver, ele pode morrer no início da infância devido à imaturidade do seu sistema respiratório 26 - 29 SEMANAS Os pulmões e os vasos pulmonares já se desenvolveram p/ realizar as trocas gasosas Os pulmões já são capazes de respirar o ar, caso o feto nascer O SNC já amadureceu a ponto de dirigir os movimentos respiratórios rítmicos e de controlar a temperatura do corpo Com 26 semanas os olhos estão abertos e o lanugo (penugem pelo corpo) e os cabelos estão bem desenvolvimentos Unhas dos dedos dos pés tornam-se visíveis O baço torna-se um local importante de hematopoese que termina com 28 semanas (medula óssea torna-se o principal local) 30 - 34 SEMANAS No fim deste período a pele é rosada e lisa Os membros superiores e inferiores têm um aspecto rechonchudo Fetos como 32 semanas ou mais, geralmente sobrevivem se nascerem prematuramente 35 - 38 SEMANAS Com 36 semanas a circunferência da cabeça e abdômen são quase iguais O crescimento diminui à medida que a hora do nascimento se aproxima A maioria dos fetos pesam cerca de 3400g Durante estas últimas semanas, o feto ganha cerca de 14 g de gordura por dia Fatores que Influenciam o Crescimento Fetal Tabagismo o A velocidade de crescimento dos fetos é menor durante as últimas 6 – 8 semanas de gravidez o Em média, o peso ao nascimento é cerca de 200g menor o Morbidade perinatal é maior Gestação múltipla o As necessidades totais de 2 ou mais fetos excedem o suprimento nutricional disponível pela placenta durante o 3º trimestre Drogas sociais Figura 11 - Gráfico de velocidade de crescimento fetal durante o último trimestre. Embriologia – Unidade I MARTINS, Eduardo A. Página 11 Fluxo sanguíneo uteroplacentário deficiente o Vasos coriônicos ou umbiliais pequenos, doença renal, hipotensão) Fatores genéticos o Envolvimento de genes em casos repetidos de crianças de baixo peso o Síndromes genéticas Figura 12 – Principais formações em cada fase do desenvolvimento embrionário. Referências Schoenwolf GC, Bleyl SB, Brauer PR, Francis-West PH. Larsen’s human embryology. 4th ed. Philadelphia: Churchill & Livingston; 2008. MOORE, K.L.; PERSAUD, T.V.N. Embriologia Clínica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008. ALBERTS, B.; ROBERTS, K.; LEWIS, J.; RAFF, M.; JOHNSON, A. Molecular Biology of the Cell. 5rd ed. Garland Publishing Inc., New York & London, 2007. SADLER, T.W. Embriologia Médica, Langman. 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005.
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