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EMBRIOLOGIA CLÍNICA Lisiane Cervieri Mezzomo Fecundação, implantação e desenvolvimento Objetivos de aprendizagem Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados: � Determinar os principais eventos da fertilização. � Identificar as etapas e os processos de implantação do blastocisto. � Diferenciar as características dos períodos embrionário e fetal. Introdução A Embriologia (embrio = embrião; logos = ciência) é a ciência que estuda desde os processos anteriores à formação do embrião, como a gameto- gênese e a fertilização, necessários para a formação do embrião, como os eventos posteriores ao período embrionário, como o período fetal. A Embriologia, portanto, envolve desde a produção de gametas até o nascimento do feto. Neste capítulo, você vai estudar os eventos desde a fertilização, pas- sando pelo processo de implantação do blastocisto no endométrio, até as características dos períodos embrionário e fetal do desenvolvimento humano. Fertilização Após a ejaculação do sêmen no canal vaginal, alguns espermatozoides são transportados por intermédio do útero até as ampolas uterinas situadas pró- ximas à extremidade ovariana das tubas uterinas. Os espermatozoides são impelidos pelos movimentos de suas caudas (flagelos) e auxiliados pelas contrações do útero e das tubas uterinas, as quais são estimuladas pelas pros- taglandinas existentes no líquido seminal masculino e pela ocitocina, um hormônio liberado pela hipófise posterior durante o orgasmo feminino. Dos quase meio milhão de espermatozoides depositados na vagina, apenas alguns milhares conseguem chegar à ampola em um processo que leva em média de 5 a 10 min. Na ovulação, o óvulo é expelido diretamente na cavidade peritoneal e, em seguida, penetra em uma das tubas uterinas para alcançar a cavidade do útero (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017; VANPUTTE; REGAN; RUSSO, 2016). O espermatozoide deve sofrer alterações fisiológicas para que adquira capacidade fertilizadora. A capacitação, etapa final de maturação dos espermatozoides, permite que eles nadem rapidamente e fertilizem o ovócito. A capacitação só ocorre após o depósito desses gametas no trato reprodutor feminino depois da ejaculação. Ao migrar pelas secreções femininas, como o muco cervical e o fluido folicular, há o desprendi- mento de uma cobertura superficial de glicoproteínas e proteínas oriundas do líquido seminal e a alteração dos componentes da membrana plasmática do espermatozoide. Esse processo permite, portanto, o aumento da motilidade do espermatozoide e desbloqueia as proteínas que se ligam à zona pelúcida (ZP) do ovócito (TRANSPORTE... [201?]; SILVERTHORN, 2017). Uma vez capacitado, o espermatozoide sofre uma reação acrossômica nas vizinhanças do ovócito, provocando a fusão dos dois gametas. A fertilização do ovócito normalmente ocorre na ampola em uma das tubas uterinas, pouco depois da entrada do espermatozoide e do óvulo. Para que possa penetrar no óvulo, o espermatozoide deve primeiramente atravessar a coroa radiada, que são múltiplas camadas de células da granulosa fixadas na parte externa, ligar-se à ZP, que circunda o próprio óvulo, e penetrá-la. Quando o espermatozoide alcança a ZP do óvulo, a sua membrana anterior se liga especificamente às proteínas receptoras, então todo o acrossoma é dissolvido e as são enzimas liberadas. Em poucos minutos, as enzimas abrem uma via de passagem para a cabeça do espermatozoide para o interior do óvulo. Embora muitos espermatozoides se liguem à ZP e liberem suas enzimas, apenas o primeiro espermatozoide a penetrar toda a ZP e alcançar a membrana Fecundação, implantação e desenvolvimento2 plasmática do ovócito irá se fundir com ele. A fusão de um espermatozoide com um ovócito aciona o conjunto de eventos que bloqueia a fertilização por mais de um espermatozoide — processo induzido pelo ovócito chamado de bloqueio da polispermia (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017). Dentro de 30 minutos, as membranas celulares da cabeça do espermato- zoide e do óvulo se fundem, formando uma só célula. Ao mesmo tempo, os materiais genéticos das duas células se combinam para formar um genoma celular totalmente novo, contendo o mesmo número de cromossomas e de genes da mãe e do pai. Assim, a fusão das células haploides (n) restaura o número diploide (2n) de 46 cromossomos. Esse processo é chamado de fertilização ou fecundação, e o óvulo fertilizado é agora chamado de zigoto. Esses eventos ocorrem em média dentro de 12 a 14 h após a ovulação (Figura 1). Figura 1. Espermatozoide penetrando as camadas do ovócito secundário e fertilização do ovócito. O óvulo maduro é circundado pela coroa radiada. Durante a fertilização, os materiais genéticos do espermatozoide e do ovócito secundário se fundem para formar um único núcleo diploide. Fonte: Adaptada de Ody_Stocker Shutterstock.com. Esperma Acrossoma Enzimas acrossômicas Filamentos de actina Célula folicular Membrana plasmática Camada vitelínica Proteína receptora ZP Grânulo cortical Citoplasma do ovócito Núcleo do zigoto Núcleo do espermatozoide Nucleo do ovócito 3Fecundação, implantação e desenvolvimento Os espermatozoides podem permanecer viáveis por cerca de 48 h após a deposição na vagina, embora o ovócito seja viável apenas por cerca de 24 h após a ovulação. Dessa forma, é mais provável que a gravidez ocorra se a relação sexual acontecer durante um período de três dias: dois dias antes da ovulação e um dia depois (GUITON; TORTORA; DERRICKSON, 2017; SILVERTHORN, 2017; GARCIA; GARCIA FERNANDEZ, 2012). Transporte do óvulo fertilizado pelas tubas uterinas Após a fertilização, são normalmente necessários mais de 3 a 5 dias para o transporte do óvulo fertilizado pelas tubas uterinas até a cavidade do útero. Esse transporte ocorre pela fraca corrente de líquido nas tubas que é produ- zido pela secreção das células epiteliais glandulares que revestem as tubas. O movimento ciliar das tubas uterinas e as fracas contrações também auxiliam a passagem do óvulo. Esse transporte demorado do óvulo fertilizado por meio das tubas permite a ocorrência de vários estágios de divisão celular antes que o ovo em divisão — chamado, nesse estágio, de blastocisto —, que contém cerca de 100 células, penetre o útero. Durante esse tempo, são formadas grandes quantidades de secreções pelas células secretoras das tubas uterinas, as quais são destinadas à nutrição do blastocisto em desenvolvimento (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017; SILVERTHORN, 2017) (Figura 2). A mórula ainda está cercada por ZP e é aproximadamente do mesmo tamanho que o zigoto original. Ao final do quarto dia, o número de células da mórula aumenta enquanto ela se movimenta pela tuba uterina em direção à cavidade do útero. Quando a mórula entra na cavidade do útero, no quarto ou quinto dia, uma secreção rica em glicogênio das glândulas uterinas a penetra e se acumula entre os blastômeros. Nesse momento, forma-se uma grande cavidade cheia de líquido, a qual é denominada como blastocele ou cavidade blastocística. Com a formação dessa cavidade, a massa em desenvolvimento é chamada de blastocisto. Fecundação, implantação e desenvolvimento4 Figura 2. Fertilização e clivagem do zigoto. Após a fertilização, ocorrem rápidas divisões celulares mitóticas do zigoto, chamadas de clivagem. A primeira divisão do zigoto começa cerca de 24 h após a fertilização e se completa cerca de seis horas depois. Cada divisão sucessiva leva menos tempo. As células progressivamente menores são chamadas de blastô- meros. Clivagens sucessivas produzem a esfera sólida de células que é chamada de mórula. Fonte: Adaptada de Ody_Stocker/Shutterstock.com. Óvulo Fertilização Esperma Corpo polar Núcleo do óvulo Núcleo do espermatozoide Zigoto Embrião 2 estágio celular Embrião 4 estágio celular Embrião 8 estágio celular Mórula 16 células Blastocisto 58 células Hatched blastocyst Blastocisto parcialmente implantado O rearranjo adicionaldos blastômeros resulta na formação de duas es- truturas distintas: a massa celular interna, o embrioblasto e o trofoblasto. A massa celular interna se transforma no embrião. O trofoblasto é uma camada superficial externa de células que forma a parede do blastocisto. Ela posterior- mente se desenvolve na parte fetal da placenta — local de troca de nutrientes e resíduos entre mãe e feto (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017). A placenta é constituída por duas partes distintas: decídua basal, formada pelo en- dométrio e pelo útero, e córion viloso (ou vilosidades coriônicas). A placenta tem, portanto, um componente materno e outro fetal (TRANSPORTE... [201?]; TORTORA; DERRICKSON, 2017). 5Fecundação, implantação e desenvolvimento Implantação do blastocisto Após atingir o útero, o blastocisto em desenvolvimento geralmente perma- nece na cavidade uterina de 1 a 3 dias antes de se implantar na cavidade do endométrio. Por conseguinte, a implantação ocorre habitualmente cerca de 5 a 7 dias após a ovulação. Antes da implantação, o blastocisto obtém sua nutrição a partir das secreções endometriais uterinas, as quais são chamadas de leite uterino. Inicialmente, o blastocisto se fixa frouxamente ao endométrio e à medida que ocorre a implantação, ele se orienta com a massa celular interna voltada para o endométrio. A implantação resulta das células trofoblásticas que se desenvolvem na superfície do blastocisto, pois este secreta enzimas que habilitam o blastocisto a penetrar no revestimento uterino. Outra secreção do trofoblasto é a gona- dotrofina coriônica humana (HCG), um hormônio que sustenta a secreção de progesterona e estrógenos pelo corpo lúteo (Figura 3). Figura 3. Implantação do blastocisto. Fonte: Sakurra/Shutterstock.com. Fecundação, implantação e desenvolvimento6 No nono dia após a fertilização, o blastocisto está completamente imerso no endométrio. Após a implantação, as células do trofoblasto e outras células adjacentes, como as do blastocisto e do endométrio uterino, proliferam-se rapidamente, formando a placenta e várias membranas da gravidez. HCG A secreção do hormônio HCG pode ser detectada pela primeira vez no sangue cerca de 8 a 9 dias após a ovulação, pouco depois da implantação do blastocisto no endométrio. A seguir, a secreção aumenta rapidamente para atingir o seu nível máximo com cerca de 10 a 12 semanas de gravidez e então começa a diminuir para um valor mais baixo no período de 16 a 20 semanas. Os níveis hormonais permanecem nesses valores até o final da gravidez. A função mais importante desse hormônio é impedir a involução do corpo lúteo ao final do ciclo sexual feminino mensal. Esse hormônio faz com que o corpo lúteo secrete quantidades ainda maiores de hormônios sexuais (estrógeno e progesterona) durante alguns meses, de forma a impedir, com isso, a menstruação, além de induzir o endométrio a continuar crescendo e armazenando grandes quantidades de nutrientes (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017). Após a 12ª semana de gestação, a placenta secreta quantidades de pro- gesterona e estrogênios suficientes para manter a gravidez durante o resto do período de gestação. O corpo lúteo involui lentamente depois de 13 a 17 semanas de gestação. Assim como o corpo lúteo, a placenta secreta tanto estrogênios quanto progesterona. Ao final da gravidez, a produção diária de estrogênios placentários aumenta cerca de 30 vezes. Entre as funções da progesterona estão o desenvolvimento das células deciduais no endométrio, as quais desempenham um papel importante na nutrição do embrião em sua fase inicial de desenvolvimento, a diminuição das contrações uterinas e a contribuição para o desenvolvimento do concepto. Além disso, ela ajuda o estrogênio a preparar as mamas para a lactação. O estrógeno provoca o aumento do útero materno, bem como das mamas, dos ductos mamários e da genitália externa. Acredita-se também que ele afeta a reprodução celular do embrião na fase inicial do seu desenvolvimento (RAFF, H.; LEVITZKY, 2012). 7Fecundação, implantação e desenvolvimento Período embrionário e fetal O desenvolvimento inicial da placenta e das membranas fetais ocorre muito mais rapidamente do que o desenvolvimento do próprio feto. Durante as primeiras três semanas após a implantação do blastocisto, o feto permanece quase microscópico e, a partir daí, seu comprimento aumenta quase em pro- porção com a idade. Período embrionário: da fertilização à oitava semana de desenvolvimento Nesse período, as camadas germinativas primárias da notocorda (um cilindro sólido de células que estimula as células mesodérmicas a formarem parte da coluna vertebral e os discos intervertebrais) se desenvolvem e ocorre, então, a neurulação, quando o encéfalo e a medula espinal começam a se desenvolver. Esse processo envolve a formação da placa neural, das pregas neurais e do tubo neural. A cabeça do embrião ocupa metade do comprimento do corpo. Os defeitos no tubo neural estão associados a baixos níveis de ácido fólico e vitamina B. Na anencefalia (an = sem; encephalus = encéfalo), os ossos do crânio não se desen- volvem adequadamente, e certas partes do encéfalo permanecem em contato com o líquido amniótico, degenerando-se. Os bebês com anencefalia são natimortos ou morrem poucas horas após o nascimento (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017). Fecundação, implantação e desenvolvimento8 Dentro de 16 dias após a fertilização, o sangue começa a ser bombeado pelo coração do embrião, que se forma nesse período e começa a bater. Isso ocorre em virtude do surgimento de capilares sanguíneos nos cordões trofoblásticos do blastocisto a partir do sistema vascular do embrião em formação. Simul- taneamente, verifica-se o surgimento de sinusoides sanguíneos em torno dos cordões trofoblásticos. As projeções das células trofoblásticas se transformam em vilosidades placentárias, no interior das quais crescem capilares fetais. Por fim, as vilosidades que transportam sangue fetal são circundadas por sinusoides que contêm sangue materno. Dessa forma, a função da placenta é transmitir nutrientes e oxigênio do sangue materno para o sangue fetal e difundir os produtos da excreção fetal para a mãe. Nos primeiros meses de gravidez, a membrana placentária ainda é espessa, haja vista que não está totalmente desenvolvida. A verdadeira conexão entre a placenta e o embrião ocorre pelo cordão umbilical. Na terceira semana de desenvolvimento se inicia um período de seis semanas de rápido desenvolvimento e diferenciação embrionária. Durante a terceira semana, três camadas germinativas primárias são estabelecidas e criam a base para o desenvolvimento dos órgãos da quarta à oitava semana. A gastrulação é o principal evento da terceira semana de desenvolvi- mento. Nesse processo, são formadas as três camadas germinativas que são os principais tecidos embrionários (ectoderma, mesoderma e endoderma), a partir dos quais vários tecidos e órgãos do corpo se desenvolvem. Ectoderma é o revestimento epitelial do trato gastrintestinal, do trato respiratório e de vários órgãos. Já o mesoderma dá origem aos músculos, aos ossos e a outros tecidos conjuntivos. O ectoderma se desenvolve na epiderme da pele e no sistema nervoso (Figura 4). O período entre a quarta e a oitava semana de desenvolvimento é muito significativo, pois é nele que todos os órgãos iniciam seu desenvolvimento. Ao final do período embrionário, o embrião tem 3 cm e pesa cerca de 1g. Os membros então se tornam mais distintos e os dedos aparecem. Em seguida, os olhos são separados e o nariz plano se desenvolve, ou seja, a face passa a ser semelhante à humana. 9Fecundação, implantação e desenvolvimento Figura 4. Etapas do desenvolvimento embrionário e fetal. Fonte: Adaptada de Julia Dolovanuk/Shutterstock.com. 1 semana 2 semanas 3 semanas 4 semanas 5 semanas 6 semanas 7 semanas 8 semanas 9 semanas 10 semanas 11 semanas 12 semanas 16 semanas 20-26 semanas 38 semanas Inicia-se, nesse momento,a ossificação e a formação dos órgãos internos, como fígado. Os órgãos genitais externos também começam a se diferenciar. Assim, ao final da oitava semana, todos os principais sistemas do corpo começam a se desenvolver, embora suas funções, para a maior parte, sejam mínimas. Além disso, todas as regiões dos membros estão aparentes e os dedos são separados, não estando mais unidos (HALL, 2017; TORTORA; DERRICKSON, 2017). Fecundação, implantação e desenvolvimento10 Acesse o link a seguir para assistir a uma simulação de lapso de tempo do desenvolvi- mento do embrião humano do 24º ao 56º dia pós-ovulatório com base em fotografias ópticas de embriões humanos do Museu Nacional de Saúde e Medicina. https://qrgo.page.link/gDKHk Período fetal: da nona semana do desenvolvimento ao nascimento A transformação do embrião em feto é gradual. Durante esse tempo, os tecidos e órgãos que se desenvolveram no período embrionário crescem e se diferen- ciam. Assim, a taxa de crescimento corporal é notável, especialmente durante a segunda metade da vida intrauterina. Nesse período, o feto é menos vulnerável aos efeitos prejudiciais dos fármacos, da radiação e de microrganismos do que antes (na quando era embrião) (TORTORA; DERRICKSON, 2017). Depois de 12 semanas, os membros superiores quase alcançam seu com- primento final relativo, no entanto, os membros inferiores são um pouco mais curtos que o seu comprimento relativo final. A genitália externa não está na sua forma fetal madura até a 12ª semana tanto nos homens quanto nas mulheres. No final da 12ª semana, o baço é o órgão responsável pela eritropoese, e não mais o fígado, o qual era responsável por esse processo durante o período embrionário. A eritropoese ocorre no baço até a 28ª semana, quando a medula óssea se torna o principal local desse processo (MOORE; PERSAUD; TORCHIA, 2012). A partir desse período, o crescimento do feto é muito rápido, de forma que os movimentos fetais passam a ser percebidos pela mãe em torno da 17ª semana de gestação. Com 17 semanas, a pele do feto já está coberta pela verniz caseosa, que é constituída por um material gorduroso secretado pelas glândulas sebáceas do feto e por células da epiderme. A verniz caseosa protege a pele do feto contra abrasões, rachaduras e endurecimento, que poderiam resultar da exposição ao líquido amniótico. O lanugo, uma penugem muito delicada, que recobre totalmente o feto, ajuda a manter a verniz caseosa presa à pele. 11Fecundação, implantação e desenvolvimento Com 18 semanas, o útero está formado no feto fêmea e a canalização da vagina já começou. Nessa época, já se formaram muitos dos folículos primordiais contendo ovogônias. Com 20 semanas, os testículos começam a descer, mas ainda estão localizados na parede abdominal posterior (MOORE; PERSAUD; TORCHIA, 2012). Nas semanas subsequentes, há ganho substancial de peso e o feto passa a estar mais bem proporcionado. A partir da 26ª semana de gestação, o feto costuma viver em caso de nascimento prematuro devido ao fato de os pulmões já terem alcançado um desenvolvimento suficiente para realizar trocas gasosas, além disso, o sistema nervoso já está apto a dirigir os movimentos respiratórios e controlar a temperatura corporal (fetos viáveis). Antes desse período (i.e., antes da 22ª semana de desenvolvimento), os fetos são considerados não viáveis. A partir da 30ª semana, o reflexo pupilar à luz pode ser induzido. Com 35 semanas, o feto já se segura com firmeza e reagem espontaneamente à luz. O ganho de peso se torna mais lento no período final da gestação, com a apro- ximação do momento do nascimento (MOORE; PERSAUD; TORCHIA, 2012). Amniocentese é um exame que avalia as células embrionárias. Ela é realizada por meio de uma punção que envolve a retirada do líquido amniótico que banha o feto em desenvolvimento e da análise das células fetais e das substâncias dissolvidas nesse líquido. GARCIA, S. M. L.; GARCIA FERNANDEZ, C. G. Embriologia. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2012. HALL, J. E. Guyton & Hall: tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. MOORE, K. L.; PERSAUD, T. V. N.; TORCHIA, M. G. Embriologia clínica. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. RAFF, H.; LEVITZKY, M.G. Fisiologia médica: uma abordagem integrada. Porto Alegre: AMGH, 2012. (Lange). SILVERTHORN, D. U. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. Fecundação, implantação e desenvolvimento12 TORTORA, G. J.; DERRICKSON, B. Corpo humano: fundamentos de anatomia e fisiologia. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. TRANSPORTE dos gametas e fertilização. [S. l., 201-?]. Disponível em: http://www.ufrgs. br/livrodeembrio/ppts/3.%20TranspgamFertiz.pdf. Acesso em: 7 out. 2019. VANPUTTE, C.; REGAN, J.; RUSSO, A. Anatomia e fisiologia de Seeley. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016. Leitura recomendada OVALLE, W. K.; NAHIRNEY, P. C. Netter: bases da histologia. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008. 13Fecundação, implantação e desenvolvimento
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