Gastrulación y las tres capas germinales

La gastrulación es uno de los eventos más críticos del desarrollo embrionario: la transformación del disco germinal bilaminar en un disco trilaminar que porta las tres capas germinales primarias: ectodermo, mesodermo y endodermo. Estas tres capas son las progenitoras de todos los tejidos y órganos del cuerpo adulto. La gastrulación ocurre durante la tercera semana del desarrollo y representa el inicio de la verdadera morfogénesis. Esta guía tiene fines exclusivamente educativos.

## El disco bilaminar

Al final de la segunda semana, la masa celular interna se ha reorganizado en el disco germinal bilaminar, una placa plana y ovoide compuesta por dos capas. El epiblasto (capa superior, orientada hacia la cavidad amniótica) es un epitelio cilíndrico que da origen a las tres capas germinales durante la gastrulación. El hipoblasto (capa inferior, orientada hacia el saco vitelino) es un epitelio plano que contribuye al saco vitelino y a las estructuras extraembrionarias circundantes, pero no contribuye al embrión propiamente dicho.

La cavidad amniótica (por encima del epiblasto) y el saco vitelino primario (por debajo del hipoblasto) son los dos espacios llenos de líquido que flanquean el disco bilaminar. En esta etapa, el disco embrionario mide aproximadamente 0,1–0,2 mm de diámetro, invisible a simple vista.

## La línea primitiva

La gastrulación comienza en el día 15 con la formación de la línea primitiva, un engrosamiento del epiblasto que aparece en la línea media caudal del embrión y se alarga en dirección craneal. El extremo craneal de la línea primitiva se expande para formar el nódulo primitivo (nódulo de Hensen), un centro organizador crítico.

Las células del epiblasto experimentan una transición epitelio-mesenquimal (EMT): se desprenden del epiblasto, migran a través de la línea primitiva en un proceso llamado ingresión, y se dispersan lateral y cranealmente entre el epiblasto y el hipoblasto. Las primeras células que ingresan desplazan al hipoblasto para formar el endodermo definitivo; las células que ingresan posteriormente se dispersan lateralmente para formar el mesodermo intraembrionario. Las células de epiblasto restantes por encima del mesodermo se convierten en el ectodermo.

## El ectodermo y sus derivados

El ectodermo forma el revestimiento externo del embrión y da origen a las estructuras en contacto con el ambiente externo y al sistema nervioso. Los derivados del ectodermo superficial incluyen la epidermis (y sus anexos: pelo, uñas, glándulas sudoríparas, glándulas sebáceas, glándulas mamarias), el revestimiento de la boca (ectodermo oral), la hipófisis anterior (bolsa de Rathke), el cristalino y la córnea del ojo, y el epitelio del oído interno.

El neuroectodermo (ectodermo neural) —la porción del ectodermo que recubre la notocorda y que es inducida a formar la placa neural— da origen al sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal). Las células de la cresta neural —una población única que se separa de los bordes dorsales del tubo neural durante la neurulación— migran extensamente y dan origen a los ganglios periféricos (ganglios de la raíz dorsal, ganglios autónomos), las células de Schwann, la médula suprarrenal, los melanocitos, el cartílago y el hueso craneofacial, y muchas otras estructuras.

## El mesodermo y sus derivados

El mesodermo intraembrionario se dispersa lateralmente desde la línea primitiva y se organiza en cuatro regiones, de medial a lateral. El mesodermo paraxial flanquea la notocorda y el tubo neural bilateralmente; se segmenta en somitas pares (42–44 pares, formándose a un ritmo de aproximadamente 3 por día) durante las semanas 3–5. Cada somita se diferencia en el esclerotoma (ventromedial; da origen a la columna vertebral y a las costillas), el miotoma (central; da origen al músculo esquelético) y el dermatoma (dorsolateral; da origen a la dermis de la piel). El dermomiotoma es la región combinada de miotoma y dermatoma antes de la diferenciación final.

El mesodermo intermedio conecta el mesodermo paraxial con el mesodermo de la placa lateral y da origen al sistema urogenital: riñones, uréteres, gónadas y sus conductos. El mesodermo de la placa lateral se divide en dos capas que rodean el celoma intraembrionario (futuras cavidades corporales): el mesodermo somático (parietal) de la placa lateral (revestimiento de la pared corporal, huesos de las extremidades y tejido conectivo) y el mesodermo esplácnico (visceral) de la placa lateral (sistema cardiovascular, músculo liso y tejido conectivo del tracto gastrointestinal, bazo). El celoma intraembrionario se divide en las cavidades pericárdica, pleural y peritoneal.

El mesodermo cefálico (mesodermo paraxial craneal) no forma somitas, pero contribuye a los músculos estriados de la cabeza (músculos extraoculares, lengua, algunos músculos faríngeos), al tejido conectivo del cráneo y la cara, y a la dermis de la cara y el cuero cabelludo.

## El endodermo y sus derivados

El endodermo definitivo reviste el tubo intestinal primitivo (formado a medida que el disco embrionario plano se pliega en un embrión cilíndrico) y da origen al revestimiento epitelial de todo el tracto gastrointestinal (desde la faringe hasta el canal anal, con excepción de la cavidad oral y el canal anal por debajo de la línea pectínea, que son de origen ectodérmico), al tracto respiratorio (epitelio traqueal y bronquial, epitelio alveolar), al epitelio del tiroides, las paratiroides, el timo, las amígdalas (a partir de las bolsas faríngeas), al hígado (hepatocitos y epitelio de los conductos biliares a partir del divertículo hepático), al páncreas (tanto exocrino como endocrino, a partir de los brotes pancreáticos dorsal y ventral), y a la vejiga urinaria y la uretra.

## La notocorda

La notocorda es una estructura en forma de bastón derivada de células que ingresan a través del nódulo primitivo (no a través de la línea primitiva, como el mesodermo general). Se extiende desde la placa precordal (cranealmente) hasta el nódulo primitivo (caudalmente) en la línea media, por debajo del futuro tubo neural. La notocorda tiene dos funciones críticas: define el eje corporal (estableciendo la orientación craneocaudal) y señaliza al ectodermo suprayacente para formar la placa neural (inducción neural). Después de que se forma la columna vertebral, la notocorda persiste como el núcleo pulposo de cada disco intervertebral.

## Formación del eje corporal

El eje craneocaudal (de la cabeza a la cola) se determina por la posición de la línea primitiva (caudal) y por señales moleculares del endodermo visceral anterior (AVE) y de la cresta neural anterior, que suprimen la identidad posterior en la región craneal. La señalización Wnt (sitio de integración relacionado con Wingless) y los gradientes de Nodal/BMP establecen los ejes. El eje izquierda-derecha se establece en el nódulo primitivo, donde los cilios rotan para crear un flujo hacia la izquierda del líquido extraembrionario, activando la cascada de señalización de Nodal en el lado izquierdo, lo que impulsa el desarrollo asimétrico de los órganos (rotación cardíaca hacia la derecha, estómago y bazo hacia la izquierda, hígado hacia la derecha). La alteración de este proceso produce situs inversus (inversión completa en espejo) o situs ambiguus/heterotaxia (disposición aleatoria, a menudo compleja, de los órganos, asociada a cardiopatías congénitas).