Determinación Celular e Inducción

Biología del Desarrollo

Bio 323

Determinación- Posición celular

• Mamíferos

• Posición blastómeros

• Experimento cambiar localización en etapa de 4 células

• Blastocisto ICM -trofoblasto

Figure6.13

Figure6.14

Figure 5.4 Types of cell movements during gastrulation

Figure 5.4 Types of cell movements during gastrulation

(Part 1)

Figure 5.4 Types of cell movements during gastrulation

(Part 2)

Figure 7.6 Cell movements during frog gastrulation

Figure 7.6 Cell movements during frog gastrulation (Part 2)

Figure 7.6 Cell movements during frog gastrulation (Part 3)

Figure 7.6 Cell movements during frog gastrulation (Part 4)

Figure 7.18 Summary of experiments by Nieuwkoop and by Nakamura and Takasaki, showing mesodermal induction by

vegetal endoderm

Figure 7.8 Early movements of Xenopus gastrulation

Figure 7.10 Xenopus gastrulation continues

Figure 7.9 Epiboly of the ectoderm (Part 2)

Inducción

• Habilidad para alterar el destino de las células por substancias o señales de células vecinas.

• Interacción celular• Anfibios – inducción del mesodermo • Gastrulación

Inducción del mesodermo

• Embrión etapa de 32 células

• Tipos de células

*ectodermal polo animal

*endodermal polo vegetal

*ecuatorial –precursores del

mesodermo

Figure 7.5 Fate maps of the Xenopus laevis blastula exterior (A) and interior (B)

Inducción del mesodermo

• ¿Cómo las células ecuatoriales se determinan en mesodermo?

• ¿Contienen factores intrínsecos?

• ¿Son los factores extrínsecos que se derivan de células vecinas los que las determinan en mesodermales?

Inducción del mesodermo

• Figura 12.2 Experimento de recombinación de explantos

• Se separan células animal, vegetal y ecuatoriales

• Se cultivan solas o en asociación con otras célula

• Descartan que el mesodermo dependa de determinantes morfogenéticos

• Las ecuatoriales se desarrollan en mesodermo por inducción de células vegetales

Inducción del mesodermo

• Experimento con marcador genético• Alfa actina cardiaca- mRNA• Ensayo de protección de nucleasas con

mRNA actina en blástula• Monitorea la transcripción• Solo en ecuatorial y A/V explantos• Figura 12.3

Ensayo de protección de nucleasas

Consiste en:• Hibridizar una sonda radiactiva con RNA

del tejido a probarse• El producto de la hibridización se trata con

una nucleasa (S1) que destruye DNA sencillo y se protege el de doble cadena

• Electroforesis y visualización por autorradiografía

A EQV R

Resultados

• Solo se expresa en ecuatorial o mezcla A/V

• Inducción A/V

• Limitada a mesodermo

• Mesodermo da origen a varios tejidos:

notocuerda, músculo, sangre

Figure6.15

Modelo de tres señales

• La determinación de los tres tejidos depende del origen de la inducción

• Células vegetal dorsal- notocuerda y poco músculo

• Células lateral ventral- sangre• Señal 1 lado dorsal N + M• Señal 2 lado ventral S• Señal 3 nuevo mesodermo dorsal M

Figure9.18

¿Cómo células vegetales inducen a las ecuatoriales a formar mesodermo?

• Los inductores se secretan del polo vegetal y se difunden a células ecuatoriales

• Se requiere proximidad celular para inducir mesodermo

• Sustancias actividad regional• TGF familia Transforming growth factors

activins

Figure 7.18 Summary of experiments by Nieuwkoop and by Nakamura and Takasaki, showing mesodermal induction by

vegetal endoderm (Part 1)

Figure 7.18 Summary of experiments by Nieuwkoop and by Nakamura and Takasaki, showing mesodermal induction by

vegetal endoderm (Part 2)

Figure 9.19

Figure 9.11

Determinación del Sistema Nervioso Central

• El mesodermo dorsal induce al ectodermo a determinarse en tejido neural

*Trabajo Spemann 1918 *Intercambio de ectodermo epidermis y tejido neural * dos especies de salamandras pigmentada y albina * figura 12.7

Figure 7.16 Determination of ectoderm during newt gastrulation

Trabajo Spemann

• Gástrula temprano tejido trasplantado se desarrolla de acuerdo al ambiente; no está fijo su destino

• Gástrula tardía tejido neural o epidermal sin importar posición del implante

• El destino del ectodermo neural se fija durante gastrulación

Figure 6.10

Interacción para determinación del ectodermo neural

• Trabajo Hilde Mangold 1924 el mesodermo dorsal (corda -mesodermo) actúa sobre el ectodermo para formar tejido neural

• Transplante labio dorsal de salamandra albina a la región ventral s. pigmentada Fig. 12.8

• Tubo neural secundario, somitas y notocuerda• Tubo neural no se deriva del transplantado sino

del ectodemo huésped que usualmente se determina en epidermis

Figure 7.17 Organization of a secondary axis by dorsal blastopore lip tissue

Figure 7.17 Organization of a secondary axis by dorsal blastopore lip tissue (Part 1)

Figure 7.17 Organization of a secondary axis by dorsal blastopore lip tissue (Part 2)

Figure 7.17 Organization of a secondary axis by dorsal blastopore lip tissue (Part 3)

Conclusión

• El labio dorsal indujo al ectodermo que interacciona con él a fijarse en tejido neural

• El ectodermo que no interacciona se fija en epidermis

• Este evento entre cordamesodermo y ectodermo se conoce como INDUCCIÓN PRIMARIA

• ORGANIZADOR PRIMARIO=cordamesodermo

• Establece el eje anterior- posterior

Figure 7.22 8.23 Summary of events hypothesized to bring about induction of the organizer in the dorsal mesoderm

Catenina inductor dorsal

Genes codifican factores Transcripcionales para eje

Inhibe siamos

Figure 7.27 Model for the action of the organizer (Part 1)

BMP4 inductor epidermal e inhibidores de MP4

Determinación regional del tejido neural

• Cordamesodermo ocasiona determinación regional

• Neural no es uniforme; sino distintas regiones

• Encéfalo, región espinal y caudal• Responsable de esta diferenciación es el

cordamesodermo• Fig. 12.10

Regionalización neural

• Trabajo Triturus • Remoción 4 pedazos sucesivos de

cordamesodermo• Implantación en blastocelo de gástrula• Según avanza la gastrulación el implante

interactúa con ectodermo ventral• Cordamesodermo Anterior----Boca• Próxima región---------------cabeza, nariz ,ojos• Tercera región-----------estructuras ótica• Región posterior----------tronco, rabo y tubo

neural

Figure 7.29 Regional and temporal specificity of induction (Part 1)

¿Cuáles son los componentes del cordamesodermo responsables de la

regionalización?• Distintos factores de crecimiento• XTC= Wnt inhibitors,cabeza; cerberus• IGF insulin growth factors, dorsal• FGF= rabo• Difícil de aislar: cantidades mínimas• Combinación de sustancias• Fig. 12.13

Organizadores Primarios en vertebrados superiores

• Organizador primario en aves – nódulo de Hensen

• Análogo al labio dorsal del embrión de

anfibios• Organizador primario en mamíferos -

“primitive streak”• Fig. 12.18

Figure10.23

Figure 8.3 Cell movements of the primitive streak and fate

map of the chick embryo (Part 2)

Figure 8.4 Migration of endodermal and mesodermal

cells through the primitive streak (Part 2)

Organizador primario aves

• Transplante nódulo Hense porción anterior de pato a pollo

• Tejido transplantado embrión secundario pato

• Embrión notocuerda y derivados mesodermales pato; pero tubo neural pollo

• Dos tubos neurales de pollo• Conclusión: Hense organizador primario-

tubo neural huésped

Figure 8.10 Induction of a new embryo by transplantation of Hensen’s node

Figure 8.23 Amnion structure and cell movements during human gastrulation (Part 2)

Inducción Secundaria

• Permite posicionar células en localizaciones precisas

Copa óptica dirige el lente (ectodermo)

Lente en el centro de copa óptica

• Eventos secuenciales que contribuyen a la diversidad celular

Inducción secundaria-diversidad celular

• Interacción instructiva

tejido inductor da instrucciones para comprometer las células a nuevo destino.

tejido no estaba determinado• Interacción permisiva

las células ya están determinadas , pero requieren una señal (inductiva) para expresarse

Interacción instructiva• Tejido cutáneo• Instrucción entre mesénquima y

ectodermo• PIEL -- epidermis y dermis Epidermis ectodermo-pelos,

plumas,escamas Dermis mesénquima-mesodermo desorganizado• Los derivados de la epidermis dependen

de instrucción de dermis• Fig.12.20

Epidermis- dermis

• Intercambio mesodermo• Primordio ala y primordio pata pollo• Combinación primordio ala (ectodermo)

con mesodermo pata• Resultado: ala con patas (pezuñas)

Inducción entre especies

• Señales inductores conservadas durante la evolución

• Tejido de una especie puede ser sustituido por otra especie

• Tejido sobre el cual actúa el inductor responde de acuerdo al genoma

• Evidencia trabajo Spemann y Schotté sapo y salamandra

Trabajo entre especies

• Diferencias sapo y salamandra• Cabeza diferentes *sapo- 2 mucosas a ambos lados de boca *salamandra- 2 balanceadores

adyacentes a la quijada con dientes• Intercambios de tejidos• Fig. 12.28