Genetica - Ejes Corporales

REGULACION GENICA DEL ESTABLECIMIENTO DE LOS EJES DEL

CUERPO

Durante el desarrollo de un embrión cabe preguntarse ¿Cuál de los extremos en un embrión sería la cabeza? ¿Cuál su región caudal? ¿Qué determina estos ejes? ¿Cómo es la segmentación básica?

Durante muchos años estas preguntas permanecieron sin ser respondidas. A finales de la década de los 70 investigadores alemanes emprendieron investigaciones que continúan hasta hoy y han empezado a dar respuestas a estas interrogantes. Experimentos con mutaciones realizadas en moscas Drosophila han servido para demostrar que el desarrollo embrionario se encuentra regulado genéticamente a través de una serie de cascadas de genes que actúan en diversas zonas del embrión en que el producto de un gen induce la activación o inactivación de otros genes.

Los ejes del cuerpo humano pueden definirse como las líneas imaginarias que atraviesan el cuerpo en las tres dimensiones del espacio, por lo que los tres son perpendiculares entre sí.

Los tres ejes que atraviesan el cuerpo humano serían:

• Eje cefalocaudal: Es la línea imaginaria que atraviesa verticalmente el cuerpo desde la region cefálica (cabeza) hasta la caudal (los pies).

• Eje dorsoventral (anteroposterior): Es el eje que atraviesa nuestro tronco de adelante hacia atrás.

• Eje izquierdo – derecho (Transversal): Representa la línea imaginaria que atraviesa de lado a lado nuestro cuerpo.

Estos ejes se establecen antes y durante el proceso de gastrulación ( formación de las tres capas germinativas), siendo que la migración y especificación celular son controlados por el factor de crecimiento fibroblastico 8 (FGF8) que es sintetizado por las mismas células de la línea primitiva. El FGF8 controla estos procesos regulando la expresión de los genes cadherina E y Brachyury (T).

- El movimiento celular es controlado por la regulación negativa de Cadherina E, proteína que normalmente mantiene unidas a las células del epiblasto.

- La especificación celular hacia el mesodermo se da por la regulación de la expresión de Brachyury (T).

Debe tenerse en cuenta que inicialmente la estructura embrionaria tiene la forma de un disco aplanado bilaminar o trilaminar y que luego mediante procesos de plegamientos adopta la forma ovoide con la consecuente reorientación de las hojas germinativas reconociéndose en el embrión las regiones cefálica, caudal, ventral, dorsal y lateral.

Aun se sabe muy poco sobre cómo se establecen los ejes corporales dorsoventral y cefalocaudal en mamíferos y en humano. Sin embargo, con base en diferentes tipos de investigaciones se ha podido establecer que el hipoblasto o compartimento endodérmico que se forma hacia la parte más interna de la masa celular del blastocisto y queda expuesto al líquido blastular es un patrón que se da en todos los blastocistos humanos al final de la primera semana, lo que define una polaridad y depende de la expresión de un grupo de genes del desarrollo, los genes Hox.

Cuando una célula queda situada sobre los ejes dorsoventral y cefalocaudal, empieza a diferenciarse ya que adquiere marcas bioquímicas llamadas valores posicionales que reflejan su localización y orientación en el futuro cuerpo. El valor posicional de una célula guiará su comportamiento en fases consecutivas del proceso morfogénico, respondiendo a señales posicionales posteriores, a las moléculas de interacción con sus vecinas y a toda la variedad de señales moleculares propias y específicas del medio ambiente del segmento o región corporal.

1. Establecimiento del eje dorso - ventral

En el humano es el primer eje que se establece en la masa celular interna del blastocisto, luego de la cuarta división por segmentación y define la posición de las células que conforman los compartimentos ectomesodérmico y endodérmico. Este eje se evidencia por la línea primitiva, que morfológicamente manifiesta un eje DORSO VENTRA, ya que las células que ingresan por esta pasan de una hoja dorsal a una mas ventral.

El establecimiento del eje dorso – ventral involucra dos procesos: la ventralización y la dorsalización del mesodermo. Este proceso se inicia luego de que se forma la línea primitiva por acción de un número de genes que regulan la formación del mesodermo dorsal y ventral y de estructuras de la cabeza y la cola.

a. Ventralización del mesodermo.

Se lleva a cabo por la acción conjunta de dos productos génicos: la proteína morfogenética del hueso 4 (BMP – 4) que es secretada por todo el disco embrionario y el factor de crecimiento fibroblástico (FGF). Contribuyen a determinar la formación de la sangre, el mesodermo intermedio (órganos y estructuras del sistema urogenital) y mesodermo lateral (paredes corporales).

Como se menciono la BMP- 4 es un gen de la familia factor de crecimiento transformador  y es producido por todas las células del disco germinativo (excepto la zona marginal posterior).

Si la acción de BMP4 no es bloqueada por otros genes que se expresan el nódulo, todo el mesodermo podría ser centralizado. De allí que el nódulo es llamado el organizador.

b. Dorsalización del mesodermo

La dorsalización del mesodermo tiene lugar en tres áreas embrionarias: cefálica, media y caudal.

• Dorsalización del área cefálica

La dorsalización de esta área es regulada por los productos de tres genes localizados en las células del nodo de Hensen: cordina (activada por el factor de transcripción Goosecoid), nogina y folistatina, cuyos productos antagonizan la acción de la BMP –4 impidiendo la ventralización de todo en mesodermo. Como resultado de esta acción el mesodermo craneal es dorsalizado en notocorda, somitas y somitomeros.

Posteriormente estos genes son expresados

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