Embriología Médica: Crecimiento y Desarrollo de las Extremidades PDF

ERRNVPHGLFRVRUJ CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS EXTREMIDADES Las extremidades, que incluyen a la cintura escapular y la pélvica, conforman el esqueleto apendicular. Al final de la cuarta semana de desarrollo las yemas de las extremidades se hacen visibles, a maner...

ERRNVPHGLFRVRUJ CRECIMIENTO Y DESARROLLO DE LAS EXTREMIDADES Las extremidades, que incluyen a la cintura escapular y la pélvica, conforman el esqueleto apendicular. Al final de la cuarta semana de desarrollo las yemas de las extremidades se hacen visibles, a manera de evaginaciones que forman crestas en la pared lateral del cuerpo (Fig. 12-1 A). La extremidad anterior aparece en primer lugar, seguida por la posterior entre 1 y 2 días después. Para la quinta semana las extremidades han alcanzado la fase de yema (Fig. 12-1 B). Al inicio las yemas de las extremidades están constituidas por un núcleo mesenquimatoso que deriva de la capa parietal (somática) del mesodermo de la placa lateral, que formará los huesos y los tejidos conectivos de la extremidad, y que se encuentra cubierto por una capa de ectodermo de células cuboides. El ectodermo que se localiza en el borde distal de la extremidad se engrosa y da origen a la cresta ectodérmica apical (CEA) (Fig. 12-2; v. también la Fig. 12-9 A). Esta cresta ejerce una influencia inductiva sobre el mesénquima adyacente, lo que le lleva a conservarse como una población de células indiferenciadas en proliferación rápida, la zona indiferenciada. Al tiempo que la extremidad crece, las células que se alejan de la influencia de la CEA comienzan a diferenciarse para generar cartílago y músculo. De este modo, el desarrollo de cada extremidad procede en sentido proximal a distal para dar origen a sus tres componentes: estilópodo (húmero y fémur), zeugópodo (radio/cúbito y tibia/peroné) y autópodo (carpo, metacarpo, dedos/tarso, metatarso/ortejos). En embriones de 6 semanas la porción terminal de las yemas de las extremidades se aplanan para formar las placas de las manos y los pies, y se separa del segmento proximal por una constricción perimetral (Fig. 12-1 C). Más adelante, una segunda constricción separa la porción proximal en dos segmentos, y pueden reconocerse entonces las partes principales de las extremidades (Fig. 12-1 D). Los dedos de manos y pies se forman cuando el proceso de apoptosis (muerte celular programada) en la CEA divide esta cresta en cinco partes (Fig. 12-3 A). La formación posterior de los dedos depende de su elongación continua bajo la influencia de los cinco segmentos del ectodermo de la cresta, la condensación del mesénquima para crear los rayos digitales cartilaginosos y la muerte del tejido ubicado entre los radios (Fig. 12-3 B, C). ERRNVPHGLFRVRUJ 277  ERRNVPHGLFRVRUJ El desarrollo de las extremidades superiores e inferiores es similar, excepto porque la morfogénesis de la extremidad inferior ocurre con un retraso aproximado de 1 o 2 días respecto al de la extremidad superior. De igual modo, durante la séptima semana de la gestación las extremidades rotan en direcciones opuestas. La extremidad superior gira 90° lateralmente, de manera que los músculos extensores se apoyan en la superficie lateral y posterior, y los pulgares se extienden lateralmente, mientras que la extremidad inferior gira aproximadamente 90° medialmente, colocando los músculos extensores en la superficie anterior y el dedo gordo medialmente. FIGURA 12-1 Desarrollo de las yemas de las extremidades en embriones humanos. A. A las 4 semanas, evaginaciones a lo largo de la pared corporal lateral dan origen a crestas. B. A las 5 semanas las extremidades alcanzan la fase de yemas. C. A las 6 semanas se forman las placas de las manos y los pies. D. A las 8 semanas están formados los dedos de manos y pies. El desarrollo de las extremidades inferiores es posterior al de las extremidades superiores por una diferencia de 1 o 2 días. FIGURA 12-2 A. Corte longitudinal por la yema de la extremidad de un embrión de pollo, en que se aprecia un núcleo de mesénquima cubierto por una capa de ectodermo, que se engrosa en el extremo distal de la extremidad para formar la cresta ectodérmica apical (CEA). En el humano esto ocurre durante la quinta semana de desarrollo. B. Micrografía de alta resolución del exterior de la extremidad de un embrión de pollo, en que se aprecian el ectodermo y la región especializada denominada CEA en el borde de la extremidad. ERRNVPHGLFRVRUJ 278  ERRNVPHGLFRVRUJ Mientras se establece la configuración externa, el mesénquima de las yemas comienza a condensarse y estas células se diferencian en condrocitos (Fig. 12-4). Para la sexta semana del desarrollo estos condrocitos dan origen a los primeros moldes de cartílago hialino, que anuncian la formación de los huesos de las extremidades (Figs. 12-4 y 12-5). Las articulaciones se forman en las condensaciones cartilaginosas, una vez que se detiene la condrogénesis, y se induce una interzona articular. Las células en esta región aumentan en número y densidad, y a continuación se forma una cavidad articular por apoptosis. Las células circundantes se diferencian en una cápsula articular. Los factores que regulan la ubicación de las articulaciones no están definidos, pero la molécula secretada WNT14 parece ser la señal inductora. FIGURA 12-3 Dibujo esquemático de las manos humanas. A. A los 48 días la apoptosis en la cresta ectodérmica apical (CEA) crea una cresta independiente para cada dedo. B. A los 51 días la apoptosis en los espacios interdigitales produce la separación de los dedos. C. A los 56 días la separación de los dedos es completa. ERRNVPHGLFRVRUJ 279  ERRNVPHGLFRVRUJ FIGURA 12-4 A. Extremidad inferior de un embrión al inicio de la sexta semana, que ilustra la formación de los primeros moldes de cartílago hialino. B, C. Serie completa de moldes cartilaginosos al final de la sexta semana y al inicio de la octava semana, de manera respectiva. La osificación de los huesos de las extremidades, osificación endocondral, comienza hacia el final del periodo embrionario. Se identifican centros de osificación primarios en todos los huesos largos de las extremidades a las 12 semanas de desarrollo. A partir del centro primario en el cuerpo o diáfisis del hueso, la osificación endocondral avanza de manera gradual hacia los extremos del molde cartilaginoso (Fig. 12-5). Al momento del nacimiento la diáfisis del hueso suele mostrar osificación completa, pero sus dos extremos, las epífisis, aún son cartilaginosos. Poco después, sin embargo, surgen centros de osificación en las epífisis. De manera temporal se conserva una placa cartilaginosa entre los centros de osificación diafisarios y epifisarios. Esta placa, la placa epifisaria, desempeña un papel importante en el crecimiento longitudinal de los huesos. La osificación endocondral avanza a ambos lados de la placa (Fig. 12-5). Cuando el hueso alcanza su longitud completa, las placas epifisarias desaparecen y las epífisis se fusionan con la diáfisis del hueso. En los huesos largos se identifica una placa epifisaria en cada extremo; en los huesos de menor tamaño, como en las falanges, sólo existe en uno de sus ERRNVPHGLFRVRUJ 280  ERRNVPHGLFRVRUJ extremos; en los huesos irregulares, como las vértebras, existen uno o más centros de osificación primarios, y suelen haber varios centros secundarios. Las articulaciones sinoviales, ubicadas entre un hueso y otro, comienzan a generarse al mismo tiempo que las condensaciones de mesénquima inician el proceso de formación del cartílago. Así, en la región ubicada entre dos primordios óseos en condrificación, la denominada interzona (p. ej., la región entre la tibia y el fémur en la articulación de la rodilla), el mesénquima condensado se diferencia en tejido fibroso denso. Este tejido fibroso compone entonces el cartílago articular, que cubre los extremos de los dos huesos adyacentes; las membrana sinoviales, y los meniscos y ligamentos contenidos en la cápsula articular (p. ej., los ligamentos cruzados anterior y posterior de la rodilla). La cápsula articular misma deriva de las células mesenquimatosas que circundan la región de la interzona. Las articulaciones fibrosas (p. ej., las suturas del cráneo) también se forman a partir de las regiones de interzona, pero en este caso esta última se conserva como una estructura fibrosa densa. FIGURA 12-5 Formación del hueso endocondral. A. Las células del mesénquima comienzan a condensarse y diferenciarse en condrocitos. B. Los condrocitos forman un molde cartilaginoso del futuro hueso. C, D. Los vasos sanguíneos invaden el centro del molde cartilaginoso llevando consigo osteoblastos (células negras) y confinando a las células condrocíticas en proliferación a los extremos (epífisis) de los huesos. Los condrocitos ubicados en la región media del hueso (diáfisis) sufren hipertrofia y apoptosis al tiempo que mineralizan la matriz circundante. Los osteoblastos se unen a la matriz mineralizada y depositan matrices óseas. Más adelante, al tiempo que los vasos sanguíneos ERRNVPHGLFRVRUJ 281  ERRNVPHGLFRVRUJ invaden las epífisis, se forman centros de osificación secundarios. El crecimiento de los huesos se mantiene por medio de la proliferación de los condrocitos en las placas de crecimiento. MUSCULATURA DE LAS EXTREMIDADES La musculatura de las extremidades deriva de las células ventrolaterales de los somitas que migran hacia esas estructuras para constituir los músculos y, al inicio, estos componentes musculares muestran una segmentación que coincide con los somitas de los que derivan (Fig. 12-6). Sin embargo, al elongarse las yemas de las extremidades, el tejido muscular se divide en primer lugar en componentes flexores y extensores (Fig. 12-7), y luego ocurren divisiones y fusiones adicionales, de tal modo que un solo músculo puede ser integrado a partir de más de un segmento original. El patrón muscular complejo que resulta está determinado por el tejido conectivo que deriva del mesodermo de la placa lateral. FIGURA 12-6 Las células musculares de las extremidades derivan de los somitas en niveles segmentarios específicos. Para la extremidad superior estos segmentos son C5 a T2; para la extremidad inferior son L2 a S2. Por último, los músculos derivan de más de un segmento, de tal modo que el patrón de segmentación inicial se pierde. ERRNVPHGLFRVRUJ 282  ERRNVPHGLFRVRUJ FIGURA 12-7 Al tiempo que las células musculares se desplazan hacia el interior de la extremidad se distribuyen en los compartimientos dorsal (extensor) y ventral (flexor). Los músculos están inervados por ramas primarias ventrales que se dividen al inicio para formar ramas dorsales y ventrales para estos compartimientos. Por último, las ramas de las divisiones dorsal y ventral respectivas se unen para constituir nervios dorsales y ventrales grandes. Las yemas de las extremidades superiores se sitúan frente a los cinco segmentos cervicales inferiores y los dos torácicos superiores (Fig. 12-6), en tanto las yemas de las extremidades inferiores se ubican al nivel de los cuatro segmentos lumbares inferiores y los dos sacros superiores. Tan pronto como se forman las yemas, las ramas ventrales primarias de los nervios espinales correspondientes penetran al mesénquima. Al inicio cada rama ventral ingresa a manera de ramas dorsales y ventrales, que derivan de su segmento espinal específico, pero pronto las ramas de sus divisiones respectivas comienzan a unirse para constituir nervios dorsales y ventrales grandes (Fig. 12-7). Así, el nervio radial, que inerva la musculatura extensora, se integra a partir de una combinación de ramas segmentarias dorsales, en tanto los nervios cubital y mediano, que inervan la musculatura flexora, se forman por una combinación de ramas ventrales. Justo después de que los nervios ingresan a las yemas de las extremidades entran en contacto íntimo con las condensaciones mesodérmicas que se están diferenciando, y el contacto temprano entre las células nerviosas y las musculares es un prerrequisito para su diferenciación funcional completa. Los nervios espinales no sólo desempeñan un papel importante en la diferenciación y en la inervación motora de la musculatura de las extremidades, sino también proveen la inervación sensitiva para los dermatomas. Si bien el patrón dermatómico original se modifica con el crecimiento y la rotación de las extremidades, aún es posible reconocer una secuencia ordenada en el adulto (Fig. 12-8). ERRNVPHGLFRVRUJ 283