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O mesoderma é a camada que se encontra entre o ectoderma e endoderma. Ele irá gerar diferentes tipos de tecidos e células como, por exemplo, o tecido esquelético, o tecido cartilaginoso, as células musculares, os rins, as gônadas e o coração. DIFERENCIAÇÃO DO MESODERMA O mesoderma é formado por células que migram do epiblasto, ingressam pela linha primitiva e, posteriormente, migram para diferentes regiões do embrião. Portanto, os diversos mesodermas estarão localizados em posições distintas no embrião. As células do epiblasto que ingressam pelo nó primitivo migram cranialmente na linha média para formar o processo notocordal (mesoderma axial). As células que movem-se do epiblasto para a porção mediana da linha primitiva e então migram cefalicamente vão formar o mesoderma cardiogênico que dará origem ao coração. As células do epiblasto que ingressam pela linha primitiva e se mantém próximas a ela (ao lado da notocorda) vão formar mesoderma paraxial. O mesoderma irá se diferenciar médio lateralmente. Na região mais medial do embrião haverá a formação do mesoderma axial (notocorda). Nos lados direito e esquerdo da notocorda haverá a formação do mesoderma paraxial e, adjacente a ele, do mesoderma intraembrionário. Por fim, na porção mais lateral do embrião haverá a formação do mesoderma lateral. O ectoderma que se encontra na camada mais dorsal do embrião irá se diferenciar e a sua porção medial dará origem a placa neural. Essa placa neural sofrerá uma invaginação, dando origem ao tubo neural (precursor do sistema nervoso central). O tubo neural, que se encontrará na região medial, funcionará como um centro de sinalização que estimulará a diferenciação do mesoderma. MORFÓGENOS Morfógenos são sinais secretados pelas células e vão atuar de acordo com o gradiente de concentração. Na linha primitiva existe uma região mais cranial (nó primitivo) que será um importante centro de organização do embrião, pois secretará sinais para induzir as suas células laterais a reconhecerem os eixos onde se encontram. No estágio de linha primitiva completamente alongada, quando a linha primitiva já alcançou seu comprimento máximo e ainda não iniciou sua regressão, o movimento das células do epiblasto para a linha primitiva já se Embriologia Mesoderma e Fechamento do Embrião Beatriz Fernandes completou, exceto na região adjacente à extremidade caudal da linha primitiva. A notocorda também expressará diversas moléculas importantes para a organização do embrião. Portanto, tanto o nó primitivo quanto a notocorda irão secretar inibidores de BMP. Quanto mais longe dessa fonte de inibidores maior será a concentração de BMP (regiões laterais). O mesoderma paraxial (mais próximo às fontes de inibidores) terá pouca concentração de BMP para estimular a diferenciação, se diferenciando em mesoderma paraxial. Já os mesodermas da placa lateral (mais distantes das fontes de inibidores) terão uma alta concentração de BMP. A região mais medial do embrião terá uma expressão reduzida de BMP (devido à alta concentração de inibidores). MESODERMA PARAXIAL O mesoderma que começa a ingressar pela porção média da linha primitiva, no estágio intermediário de sua formação, origina o mesoderma paraxial que imediatamente flanqueia a notocorda. Na futura região da cabeça, esse mesoderma, o mesoderma da cabeça, forma faixas de células que permanecem não segmentadas. Ele dará origem aos músculos estriados da face, da mandíbula e da garganta. Na futura região do tronco, o mesoderma paraxial também forma feixes de células, mas essas faixas logo se segmentam em somitos, condensações de mesoderma em forma de blocos. Os somitos originam a maior parte do esqueleto axial, incluindo a coluna vertebral e parte do osso occipital do crânio; a musculatura voluntária do pescoço, parede do corpo e membros, e a derme do corpo. O primeiro par de somitos se forma próximo ao 20o dia, no limite entre a cabeça e o tronco. Os outros se formam em uma progressão cefalocaudal, com velocidade de cerca de 3 ou 4 ao dia, terminando próximo ao 30o dia. Formam-se aproximadamente 42 a 44 pares de somitos, que flanqueiam a notocorda desde a região occipital (base do crânio) até a extremidade caudal do embrião. Entretanto, vários somitos mais caudais desaparecem, e, na contagem final, são aproximadamente 37 pares. SOMITOS Os somitos são formados a partir da transição mesênquima-epitélio. O mesoderma é formado por células mesenquimais com pouca adesão entre elas e, para formarem os somitos, elas devem voltar não só a ter uma forte adesão entre elas, mas também a ter uma polaridade celular. Para que isso aconteça elas realizam a transição mesênquima - epitélio. Como a diferenciação deles acontece na direção craniocaudal a partir do mesoderma paraxial, enquanto algumas regiões mais craniais já possuem somitos formados, as regiões mais caudais ainda possuem o mesoderma paraxial não segmentado que dará origem ao somito (mesoderma pré-somítico). Os somitos são formados por meio da somitogênese. A expressão de membros da família Notch estende‑se pelo mesoderma pré‑somítico em uma sequência caudal‑cranial, de forma cíclica e sincronizada com a formação de cada par de somito. Assim, examinando um determinado nível do mesoderma pré‑somítico por hibridização in situ, parece que a expressão cíclica do gene liga e desliga quando cada par de somito se forma. De acordo com o modelo do relógio e da onda frontal, a formação dos somitos envolve um oscilador, o então chamado relógio de segmentação, cujo sinal periódico é usado para especificar os limites dos somitos nos níveis progressivamente mais caudais, onde o sinal coincide tanto no tempo quanto no espaço com a expressão inicial e transitória de outra molécula sinalizadora. O espaçamento dos somitos é alcançado pela onda frontal, que controla o posicionamento dos limites do somito ao longo do eixo craniocaudal. A onda frontal é gerada pelo gradiente do Fgf8, o qual é transcrito no broto da cauda quando o embrião sofre alongamento craniocaudal. Quando as células migram do broto da cauda para o mesoderma pré‑somítico, a transcrição de Fgf8 é interrompida. Além disso, Fgf8 decai progressivamente com o tempo, durante o alongamento cefalocaudal do mesoderma pré‑somítico, de forma a estabelecer o gradiente de concentração da proteína Fgf8, que é baixa cefalicamente e alta caudalmente no mesoderma pré‑somítico. Esse gradiente é ainda mais refinado por um gradiente de ácido retinóico, que se estende caudalmente dos somitos previamente formados para o mesoderma pré‑somítico. O gradiente de ácido retinóico antagoniza a sinalização de Fgf8 no mesoderma pré‑somítico mais cranial e ativa os genes somíticos, como os genes Mesp (fatores de transcrição bHLH), os primeiros genes somíticos expressos. Quando a expressão dos genes cíclicos atravessa um limiar no mesoderma pré‑somítico, é especificada uma região denominada fronte da onda de determinação ou de maturação, que é o limite caudal de um novo par de somitos. Isto é seguido por nova expressão gênica – como também por modificações na forma da célula, na posição e na adesão – e todos resultam na formação dos somitos. Logo em seguida, cada somito reorganiza‑se em duas subdivisões: o dermatomiótomo (porção dorsal) e o esclerótomo (porção ventral). Então, a formação do esclerótomo, assim como a entrada de células através da linha primitiva e a formação das células da crista neural, é também outro exemplo de transformação epitélio‑mesenquimal. Os sinais da notocorda induzem o esclerótomo, enquanto os sinais do dorso do tubo neural, o ectoderma cutâneo e os mesodermas adjacentes, a placa lateral e o intermediário induzem e padronizam odermatomiótomo. A notocorda secreta o sonic hedgehog (Shh), que, juntamente com a proteína noggin (um inibidor de Bmp), também secretada pela notocorda, é necessária para a indução e manutenção do esclerótomo. Mais especificamente, esses fatores são necessários para a expressão do Pax1, um fator de transcrição da família paired box. O tubo neural dorsal e o ectoderma cutâneo produzem diversos Wnts (Wnt1, -3a, e Wnt4, ‑6, respectivamente), que induzem os dermatomiótomos. A formação do dermatomiótomo é marcada pela expressão de outro fator de transcrição da família paired box, o Pax3, que é necessário para o desenvolvimento subsequente do dermatomiótomo e para a formação do miótomo. A sinalização Wnt6 do ectoderma mantém também as características epiteliais do dermatomiótomo. Conforme o dermatomiótomo vai se formando, ele vai sendo padronizado pelo gradiente de sinalização do Bmp4. Este gradiente é estabelecido pela secreção de Bmp4 pelo mesoderma da placa lateral e pela ativação de noggin na parte dorsal do somito por fatores secretados pelo dorso do tubo neural (Wnt) e pela notocorda (Shh). Noggin, o inibidor de Bmp, atenua a sinalização Bmp. Assim, um gradiente de sinalização de Bmp ocorre através do dermatomiótomo, o que resulta na padronização das células deste rudimento. Durante o desenvolvimento subsequente, os esclerótomos irão desenvolver‑se em vértebras. Note que a porção ventral do esclerótomo circunda a notocorda e esta parte do esclerótomo formará o corpo vertebral. Mais dorsalmente, o esclerótomo circunda o tubo neural e irá, ao final, expandir‑se dorsalmente para formar o arco vertebral. O dermatomiótomo contribui para a formação da derme da pele ao longo do tronco. Além disso, ele forma o miótomo, que origina os músculos da parede do corpo epaxial (dorsal) e hipaxial (ventrolateral). Além disso, após a formação dos brotos dos membros, as células dos miótomos migram para os membros em desenvolvimento para formar a musculatura dos membros. MESODERMA INTERMEDIÁRIO Além da notocorda e do mesoderma paraxial, presentes tanto na cabeça quanto no tronco, duas outras subdivisões do mesoderma são formadas no tronco: o mesoderma intermediário e o mesoderma da placa lateral. O mesoderma intermediário fica imediatamente lateral a cada somito, forma uma pequena condensação cilíndrica e também se segmenta. O mesoderma intermediário dá origem a estruturas néfricas de embrião, porções das glândulas suprarrenais, gônadas e ao sistema ducto genital. Durante o desenvolvimento embrionário, três sistemas néfricos se desenvolvem sucessivamente no sentido craniocaudal a partir do mesoderma intermediário. Esses sistemas são denominados pronefros, mesonefros e metanefros (ou rins definitivos). PRONEFROS Os pronefros são estruturas transitórias bilaterais que aparecem inicialmente na quarta semana. Eles são representados por algumas coleções de células e estruturas tubulares na região do pescoço em desenvolvimento. Os ductos pronéfricos percorrem caudalmente e se abrem dentro da cloaca, a câmara dentro da qual o intestino posterior e o alantoide se esvaziavam. Os pronefros logo degeneram; no entanto, a fusão entre os ductos pronéfricos e a cloaca darão origem a parede posterior da futura bexiga. MESONEFRO Os mesonefros, que são órgãos excretores grandes, alongados, aparecem ao final da quarta semana, caudais aos pronefros. Os mesonefros funcionam como rins temporários durante aproximadamente 4 semanas, até que os rins permanentes se desenvolvam e funcionem. Os rins mesonéfricos consistem em glomérulos e túbulos mesonéfricos. Os túbulos se abrem para dentro de ductos mesonéfricos bilaterais, os quais eram originalmente os ductos pronéfricos. Os ductos mesonéfricos se abrem dentro da cloaca. Os mesonefros degeneram em torno do final da 12a semana; entretanto, os túbulos metanéfricos se tornam os ductos eferentes dos testículos. Os ductos mesonéfricos têm diversos derivados adultos nos homens. DESENVOLVIMENTO GONADAL O desenvolvimento do sistema genital está estreitamente integrado aos órgãos urinários primitivos em machos e fêmeas, já que eles compartilham estruturas tubulares similares comuns que permitem tanto a urese (produção de urina) quanto o transporte de gametas. Além das estruturas néfricas, o mesoderma intermediário em ambos os lados da parede dorsal do corpo dá origem a uma crista gonadal. Por volta da 6a semana, as células germinativas que migram a partir do saco vitelino começam a chegar ao mesênquima da parede dorsal do corpo. A chegada de células germinativas à área imediatamente medial aos mesonefros no décimo segmento torácico induz o epitélio celômico a produzir células somáticas de sustentação que envolvem as células germinativas. As células somáticas de sustentação se diferenciarão em células de Sertoli nos homens e em células foliculares (ou células granulosas) nas mulheres. Durante o mesmo período, um novo par de ductos, os ductos paramesonéfricos (müllerianos), é formado na parede dorsal do corpo a partir do epitélio celômico imediatamente lateral aos ductos mesonéfricos. Os sistemas genitais masculinos e femininos são praticamente idênticos até a 7a semana. No homem, a proteína SRY faz com que as células somáticas de sustentação se diferenciem em células de Sertoli. As células de Sertoli, juntamente com as células germinativas e as células precursoras mioepiteliais, então se organizam em cordões testiculares e túbulos da rete testis. O AMH produzido pelas células de Sertoli faz com que os ductos paramesonéfricos regridam. As células de Leydig também se desenvolvem e, por sua vez, produzem testosterona, o hormônio que estimula o desenvolvimento do sistema ductal genital masculino. Na ausência de SRY, as células somáticas de sustentação se diferenciam em células foliculares e circundam as células germinativas para formar os folículos primordiais, as células de Leydig não se desenvolvem e o ducto mesonéfrico se degenera, ao passo que o ducto paramesonéfrico é mantido, formando o sistema ductal genital feminino. METANEFRO Os metanefros, ou os primórdios dos rins permanentes, começam a se desenvolver na quinta semana e se tornam funcionais aproximadamente 4 semanas mais tarde. Os rins se desenvolvem a partir de duas fontes: O broto uretérico (divertículo metanéfrico). O blastema metanefrogênico (massa metanéfrica de mesênquima). O broto uretérico é um divertículo (evaginação) do ducto mesonéfrico próximo da sua entrada na cloaca. O blastema metanefrogênico é derivado da parte caudal do cordão nefrogênico. À medida que o broto uretérico se alonga, ele penetra no blastema, uma massa de mesênquima metanéfrica. O sistema de ductos coletores e ureteres dos rins se diferenciam do broto uretérico; os nefros (as unidades definitivas formadoras de urina dos rins) se diferenciam do mesênquima metanéfrico (cordão nefrogênico). A indução e localização do broto uretérico é amplamente dependente do mesênquima nefrogênico do mesoderma intermediário. A formação do broto uretérico no ducto mesonéfrico é induzida por sinais oriundos do mesoderma adjacente e envolve o receptor Ret, seu correceptor, Gfr1α e seu ligante Gdnf. Ret e Gfr1α são expressos no ducto mesonéfrico, enquanto o ligante, Gdnf (e também Gfr1α), é expresso no mesênquima metanéfrico. A expressão ectópica de Gdnf em outro lugar do mesoderma intermediário é suficiente para induzir um broto uretérico ectópico. Entre a 6a e a 9a semana, os rins se deslocam para a região lombar, seguindo um caminho em ambos os lados da aorta dorsal. Neste processo, o rim é progressivamente revascularizado por uma série de brotamentos arteriais.Observação: O mesoderma intermediário, também conhecido como nefrótomo, forma uma série segmentar de brotos epiteliais. Na região cervical, essas estruturas presumidamente representam um vestígio de pronefros ou rins primitivos, que se desenvolvem em alguns vertebrados inferiores. Como esses pronefros cranianos regressam na 4a semana, um par alongado de mesonefros se sucede, se desenvolvendo nas regiões torácicas e lombares. Os mesonefros se tornam os primeiros rins funcionais, embora simples, formados no embrião: os nefros. Um par de ductos mesonéfricos (de Wolff ou néfrico) drena os mesonefros; estes crescem caudalmente para abrir na parede posterior do seio urogenital primitivo. Por volta da 5a semana, um par de brotos uretéricos brota a partir dos ductos mesonéfricos distais, e interações tecido‑tecido com o mesoderma intermediário sacral sobrejacente, vasos sanguíneos em desenvolvimento e nervos coletivamente dão origem aos metanefros ou rins definitivos. ANOMALIAS NO SISTEMA URINÁRIO As anomalias no sistema urinário ocorrem entre 3% e 4% dos nascimentos vivos. Agenesia renal: A agenesia renal corresponde à ausência congénita de um rim (agenesia unilateral) ou dos dois rins (agenesia bilateral). Hipoplasia renal: É o fraco desenvolvimento de um ou ambos os rins, embora sejam normais. Rins supranumerários; Duplicação dos ureteres; Deslocamento dos rins: Apenas um dos rins ou nenhum saem da região pélvica; Rim em forma de ferradura: Rins fundidos que se mantém presos à região pélvica. MESODERMA LATERAL Lateral ao mesoderma intermediário, o mesoderma permanece não segmentado e forma uma camada achatada – o mesoderma da placa lateral. O primórdio do celoma intraembrionário (cavidade do corpo do embrião) aparece como espaços celômicos isolados no mesoderma intraembrionário lateral e no mesoderma cardiogênico (coração em formação). Esses espaços logo coalescem para formar uma única cavidade em formato de ferradura, o celoma intraembrionário, que divide o mesoderma lateral em duas camadas: Uma camada somática ou parietal de mesoderma lateral localizado abaixo do epitélio ectodérmico, que é contínuo com o mesoderma extraembrionário que reveste o âmnio. Uma camada esplâncnica ou visceral de mesoderma lateral localizado adjacente ao endoderma, que é contínuo com o mesoderma extraembrionário que reveste a vesícula umbilical. O mesoderma esplâncnico e o endoderma adjacente atuam juntos para formar algumas estruturas, por isso eles são coletivamente denominados esplancnopleura. De forma similar, o mesoderma somático e o ectoderma adjacente atuam juntos para formar algumas estruturas; eles são coletivamente denominados somatopleura. No final da 3a semana, o embrião é um disco trilaminar plano e oval. Durante a 4a semana, ele cresce rapidamente, sobretudo no comprimento, e começa um processo de dobramento que produz a forma corporal típica dos vertebrados. As áreas de dobramento são referidas como cranial (cabeça), caudal (cauda) e dobras laterais do corpo. As dobras cranial e caudal são mais bem visualizadas no corte medial sagital, e as dobras laterais pareadas do corpo são mais bem visualizadas em cortes transversais. QUARTA SEMANA DO DESENVOLVIMENTO Dobramentos cefálico, caudal e lateral do embrião. Crescimento pronunciado do disco trilaminar. Crescimento do âmnio. Estabilização do crescimento do saco vitelínico. Crescimento diferencial das diferentes estruturas embrionárias: região medial (notocorda, somitos e tubo neural) e região lateral (placa lateral flexível). Formação do tubo neural. DOBRAMENTO CEFÁLICO O dobramento das extremidades do embrião produz as pregas cefálica e caudal que resultam em uma movimentação das regiões cranial e caudal ventralmente, enquanto o embrião se alonga cranial e caudalmente. No início da quarta semana, as pregas neurais na região cranial formam o primórdio do encéfalo. Inicialmente, o encéfalo em desenvolvimento se projeta dorsalmente para a cavidade amniótica, a cavidade cheia de fluido no interior do âmnio (a membrana mais interna ao redor do embrião). A cavidade amniótica contém o líquido amniótico e o embrião. Posteriormente, o prosencéfalo em desenvolvimento cresce cranialmente além da membrana bucofaríngea e coloca-se sobre o coração em desenvolvimento. Ao mesmo tempo, o septo transverso, o coração primitivo, o celoma pericárdico e a membrana bucofaríngea se deslocam para a superfície ventral do embrião. Durante o dobramento, parte do endoderma da vesícula umbilical é incorporado ao embrião como o intestino anterior (primórdio da faringe, esôfago e sistema respiratório inferior). O intestino anterior localiza-se entre o prosencéfalo e o coração primitivo, e a membrana bucofaríngea separa o intestino anterior do estomodeu, a boca primitiva. Após o dobramento da cabeça, o septo transverso localiza-se caudal ao coração, onde posteriormente esse se desenvolve no tendão central do diafragma, a separação entre a cavidade abdominal e a torácica. A prega cefálica também afeta o arranjo do celoma embrionário (primórdio da cavidade corporal). Antes do dobramento, o celoma consiste em uma cavidade achatada e em formato de ferradura. Após o dobramento, o celoma pericárdico situa-se ventral ao coração e cranial ao septo transverso. Neste estágio, o celoma intraembrionário se comunica amplamente, em ambos os lados, com o celoma extraembrionário. Em resposta ao crescimento e flexura da parte cefálica da placa neural. Proliferação e migração do mesênquima da cabeça. A flexura craniana forma a parte ventral da face, pescoço e colo. Translocação da membrana bucofaríngea para a região da boca. Leva a região cardiogênica para o futuro tórax. SEPTO TRANSVERSO Inicia a divisão do celoma em cavidades torácica e abdominal. Dá origem à parte do diafragma (tendão central do diafragma). Mioblastos provenientes de precursores do mesoderma lateral diferenciam, no septo transverso, em fibras esqueléticas. Dá origem ao mesentério do estômago e duodeno. INTESTINO PRIMITIVO Outra estrutura derivada do dobramento cefálico é o intestino primitivo, em que o endoderma se fecha em um tubo desde a membrana orofaríngea até a membrana cloacal. Essas membranas não possuem mesoderma, pois são formadas apenas pela conexão entre o endoderma e o ectoderma. Quando ocorrer o dobramento cefálico haverá a formação do intestino primitivo anterior. O intestino primitivo será dividido em três porções durante o dobramento embrionário: Anterior: Encontra-se entre a membrana orofaríngea e os brotos hepáticos. Medial: Encontra-se m contato com o saco vitelínico. Caudal: Encontra-se até a extensão da membrana cloacal. DOBRAMENTO CAUDAL O dobramento da extremidade caudal do embrião resulta principalmente do crescimento da parte distal do tubo neural, o primórdio da medula espinhal. À medida que o embrião cresce, a eminência caudal (região da cauda) se projeta sobre a membrana cloacal, o futuro local do ânus. Durante o dobramento, parte da camada germinativa endodérmica é incorporada ao embrião como o intestino posterior, que originará o cólon e o reto. A parte terminal do intestino posterior logo se dilata levemente para formar a cloaca: a bexiga urinária e o reto rudimentares. Antes do dobramento, a linha primitiva situa-se cranial à membrana cloacal; após o dobramento, ela situa-se caudal a esta. O pedículo de conexão (primórdio do cordão umbilical) está agora ligado à superfície ventral do embrião, e o alantoide, ou divertículo da vesícula umbilical, é parcialmente incorporado ao embrião. Resulta do crescimento da parte distaldo tubo neural (primórdio da medula espinhal). A região da cauda se projeta sobre a membrana cloacal. Forma-se o intestino posterior, que se dilata formando a cloaca. O pedículo do embrião (conexão do embrião com a placenta em desenvolvimento) é carreado em direção anterior e entra em contato com o saco vitelínico. DOBRAMENTO LATERAL O dobramento lateral do embrião em desenvolvimento produz as pregas laterais direita e esquerda. O dobramento lateral é resultado do rápido crescimento da medula espinhal e dos somitos. O primórdio da parede abdominal ventrolateral dobra-se em direção ao plano mediano, deslocando as bordas do disco embrionário ventralmente e formando um embrião grosseiramente cilíndrico. Com a formação da parede abdominal, parte da camada germinativa endodérmica é incorporada ao embrião como o intestino médio, o primórdio do intestino delgado. Inicialmente, existe uma ampla comunicação entre o intestino médio e a vesícula umbilical; entretanto, após o dobramento lateral, a comunicação é reduzida, formando o ducto onfaloentérico. A região de ligação do âmnio à superfície ventral do embrião é também reduzida a uma região umbilical relativamente estreita. Com o cordão umbilical formado a partir do pedículo de conexão, a fusão ventral das pregas laterais reduz a região de comunicação entre as cavidades celomáticas intraembrionária e extraembrionária a uma comunicação estreita. Com a expansão da cavidade amniótica e obliteração da maior parte do celoma extraembrionário, o âmnio forma o revestimento epitelial do cordão umbilical. Simultâneo ao dobramento cefalocaudal. Constrição e estreitamento do saco vitelínico. Fusão dos folhetos embrionários correspondentes de ambos os lados. O ectoderma cobre todo o embrião, exceto na área umbilical, de onde emergem o saco vitelínico e o pedículo do embrião.
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