CURS I ETAPELE DEZVOLTARII ORGANISMULUI UMAN: I.Perioada preembrionara: Gametogeneza (Spermatogeneza, si ovogeneza) II.Perioada prenatala: fecundatia, migratia si segmentatia nidatia (implantarea), blastulatia, gastrulatia, organogeneza III.Perioada fetala DR. FLORENTINA POPA

Embriologia este o ramura a biologiei care se ocupa cu formarea si dezvoltarea organismelor vii, incepand cu constitruirea celulelor germinala primordiale si pana la formarea unui produs viabil, care, dupa expulzarea sa din organismul matern, se poate dezvolta prin propriile sale mijloace Embrion = ceea ce se dezvolta in interior;

Logos = stiinta

I. GAMETOGENEZA este procesul n urma cruia se formeaz, celule haploide

nalt difereniate denumite gamei(celule sexuale) capabile de procreaie. Gameii (spermatozoidul la mascul i ovocitul de ordinul II la femeie) produi n organe specializate morfofuncional, se formeaz prin procese de diviziune indirect (meioz), citodifereniere i maturare. Structurile adaptate acestei funcii sunt: foliculul ovarian (pentru ovocitul de ordinul II) i tubul seminifer contort (pentru spermatozoid). Gameii sunt celule haploide ce conin 23 cromozomi (N cromozomi) din care 22 autozomi i un cromozom sexual X sau Y, spre deosebire de celulele somatice care au garnitur diploid ce conin 46 cromozomi (2N) din care 44 autozomi i 2 cromozomi sexuali (X sau Y).

Pentru nelegerea procesului de gametogenez sunt necesare precizarea anumitor noiuni:I. MITOZA Meioza (mitoza reductionala),este modul de inmultire a celulelor sexuale, prin care informatia se transmite de la un organism la altul in succesiunea generatiilor. Ea consta din doua diviziuni succesive, in final rezultand patru celule, fiecare avand numarul de cromozomi redus la jumatate, fata de nucleul celulei intrata in diviziune. Prin urmare, celulele sexuale mature, apte pentru fecundatie, numite gameti, au numarul de cromozomi redus la jumatate sau haploid fata de garnitura cromozomiala normala, diploida. Mitoza ecvationala este modul de inmultire al celulelor somatice cu garnitura cromozomiala diploida, rezultand celule noi identice intre ele si cu celula initiala din care au provenit

II. Cromozomul In nucleu oricarei celule se gasesc structurile responsabile de

pastrarea si transmiterea patrimoniului ereditar la urmasi. Aceste structuri sunt reprezentate de acizii nucleici (AND si ARN). O portiune (un segment) din macromolecula de AND care contine informatia genetica necesara sintezei unei catene polipeptidice sau unei alte biomolecule, se numeste gena. Genele sunt localizate in cromozomi. La eucariote, cromozomii au o arhitectura moleculara foarte complexa, fiind alcatuiti din 13-15% AND, 12-13% ARN, 68-72% proteine, mici cantitati de lipide, Mg si Ca . Acest complex biochimic de substante la care se adauga o serie de enzime, reprezinta de fapt cromatina prin urmare cromozomii sunt alcatuiti din cromatina.

III.Ploidia i numrul " N " Ploidia se refer la numrul de cromozomi ntr-o

celul, iar numrul " N " la cantitatea de ADN din celul. Astfel celulele somatice normale i celulele germinale primordiale conin 46 cromozomi i o cantitate 2N de ADN. Cromozomii se gsesc n 23 perechi omologi, un membru (omolog) din fiecare pereche este de origine matern i alta de origine patern. Termenul diploid este clasic utilizat pentru o celul ce conine 46 cromozomi. Perechea de cromozomi de la 1-22 sunt autozomi (non-sex), iar perechea de cromozomi 23 conine cromozomul sexual ( XX pentru femeie i XY pentru brbat).

GAMETOGENEZA Gameii conin 23 cromozomi (22 autozomi i un

cromozom sexual ) i o cantitate 1 N de ADN. Termenul de "haploid " este clasic utilizat ca referinduse la o celul ce conine 23 de cromozomi. Gametul feminin conine numai cromozomul X, iar cel masculin fie cromozomul X sau Y, de aceea gametul masculin este cel care determin sexul genetic al individului.

Linia celular care determin producerea de gamei se numete linie gametogen. Se desfoar n organe specializate denumite gonade. Dezvoltarea gonadelor se realizeaz n trei stadii succesive : geneza primordiului gonadic primordiul gonadic n stadiu indiferent n care nu

exist deosebiri morfologice ntre organele genitale ale celor dou sexe diferenierea primordiului gonadic cu constituirea gonadelor caracteristice unui anumit sex.

Momentul producerii diferenierii gametice este variabil n funcie de sex. La sexul masculin celulele germinale primordiale rmn n stare de repaus n intervalul 6 sptmni-pubertate. La pubertate, tubii seminiferi ajung la maturitate i celulele germinale primordiale se difereniaz n spermatogonii iar acestea urmeaz etapele spermatogenezei. La sexul feminin celulele germinale primordiale sufer cteva diviziuni suplimentare i apoi se difereniaz n ovogonii, iar meioza debuteaz deja n luna a-5-a de via fetal. Pn la pubertate, aceste celule intr ntr-o perioad de repaus, dup care continu ovocitogeneza.

Spermatogeneza ncepe la pubertate i are o desfurare permanent la om. Spermatozoizii se produc n tubii seminiferi contori prin diferenierea i maturarea spermatogoniilor. Fazele succesive ale spermatogenezei sunt vizibile n peretele tubilor seminiferi contori, din exterior ctre lumenul tubilor i dureaz 64 zile la om.

Testiculul - gonad masculin cu dubl funcie secretorie: gametogenetic i hormonal, este un organ pereche parenchimatos situat n scrot. Poziia scrotal este o condiie indispensabil desfurrii normale a spermatogenezei, datorit temperaturii cu 2-30 C mai sczut dect n cavitatea abdominal. n ectopia abdominal i criptorhidia inghinal cnd testiculul lipsete din scrot, spermatogeneza este inhibat din cauza temperaturii mai ridicate, aceasta fiind o cauz de sterilitate masculin.

Spermatogeneza include 4 etape evolutive:

etapa de difereniere i proliferare(nmulire), etapa de cretere a spermatocitelor de tip B, etapa diviziunilor de maturaie (meioza)

etapa spermiogenezei

Etapa de difereniere i proliferare(nmulire) caracterizat prin tunelizarea cordoanelor medulare i formarea

tubilor seminiferi contori alctuii din celule germinale primordiale (spermatogonii), dar i celule epiteliale celomice din care se vor diferenia celule Sertoli. Celule germinale primordiale apar de la nceputul dezvoltrii testiculului (sptmna a-6-a), se gsesc adiacent membranei bazale tubului seminifer contort format, au garnitur cromozomial diploid (46 cromozomi, 2N) i se nmulesc prin diviziuni mitotice repetate, genernd noi generaii de spermatogonii. Spermatogoniile de tip A sunt celule stem care se nmulesc prin diviziuni mitotice, jumtate din celulele fiice devin spermatogonii de tip A, restul devin spermatogonii de tip B. Acestea sunt celule mai difereniate care cresc numeric i se vor diferenia n spermatocite primare.

2. Etapa de cretere a spermatocitelor de tip B, ce are loc n perioada pubertii, conduce la formarea spermatocitelor primare, 46 cromozomi duplicai, 4N.3. Etapa diviziunilor de maturaie (meioza) caracterizat prin reducerea la jumtate a numrului iniial de cromozomi prin meioz(reducional) rezultnd pentru fiecare spermatocit primar cte dou spermatocite secundare, care au fiecare cte 23 cromozomi duplicai 2N , respectiv 22 autozomi+X i 22 autozomi + Y, urmeaz a doua diviziune de maturaie, meioza ecvaional care duce la formarea pentru fiecare spermatocit de ordinul II a cte dou spermatide (23 cromozomi, 1 N) 4. Etapa spermiogenezei const n transformarea spermatidei ntr-un spermatozoid care ptrunde n lumenul tubului seminifer contort. Se formeaz dou tipuri de spermatozoizi: cu cromozom X sau cu cromozom Y.

Spermatozoidul matur este o celul cu volum redus.

Din punct de vedere morfologic este alctuit din patru pri: cap, gt, pies intermediar i coad. Capul de form ovoidal formeaz cea mai mare parte din spermatozoid, prezint anterior acrozomul ce conine enzime litice (10) ce prin aciunea lor favorizeaz traversarea nveliurilor ovocitului de ordinul II. Colul (gtul) este poriunea ngust care unete capul de piesa intermediar. Coada produce motilitatea spermiei i ajut la deplasarea sa la locul fecundaiei. Micarea este helicoidal, determinat de proteine contractile (tubulina), asemntoare miozinei.

Spermatogeneza 2 Spermatozoizii maturi prsesc celulele Sertoli, pe ale

cror prelungiri citoplasmatice s-au sprijinit i care iau hrnit. Din lumenul tubilor seminiferi trec n rete testis, conurile eferente, canalul epididimar, canalul deferent, veziculele seminale, canalul ejaculator i uretr. Sperma este produsul de secreie a glandelor genitale (testicul) i cilor genitale masculine, conine celule sexuale masculine mature i lichid seminal. Examenul spermei se face n vederea evalurii fertilitii masculine, n special numrul lor i motilitatea. Timpul total de difereniere i maturare de la spermatogonie la spermatozoid este de 64 zile

Ovocitogeneza reprezint un proces complex asemntor spermatogenezei dar cu desfurare diferit n timp. Foliculii ovarieni sunt structuri complexe ce conin gametul de tip feminin. Ovocitogeneza debuteaz la embrionul de 11-12

sptmni prin transformarea unora dintre ovogoniile din preajma zonei medulare n ovocite. Procesul implic iniierea profazei meiozei i este caracterizat de apariia unor mase de cromatin nuclear. Mecanismele care controleaz proliferarea ovogoniilor i debutul meiozei adic transformarea ovogoniilor n ovocite primare nu sunt precizate. Odat iniiat meioza, ea progreseaz spontan pn n stadiul diploten al profazei fr s necesite ali stimuli.

Ovocitogeneza 2 Structura n care se desfoar ovocitogeneza este foliculul

ovarian. Ovocitul i celulele granuloase din jur sunt separate de stroma nconjurtoare printr-o membran bazal i alctuiesc mpreun foliculul primordial care constituie markerul morfologic al diferenierii ovarului fetal. Formarea foliculilor primordiali are rol esenial n blocarea evoluiei meiozei din ovocite la stadiul diploten al profazei. Meioza se reia muli ani mai trziu numai n foliculul care ajunge la stadiul preovulator, foliculul dominant, sub influena pic-ului preovulator de LH.. n dinamica ontogenetic i funcional a ovarului se gsesc stadii diferite de difereniere a foliculului ovarian ce formeaz ciclul folicular format din: folicul primordial, folicul primar, folicul secundar (cavitar) i folicul dominant, toi au ns o caracterictic comun i anume aceea c conin ovocite n diferite stadii de difereniere i maturare, cu excepia celui dominant care i-a finalizat prima diviziune de maturaie.

Ovocitogeneza 3 Foliculul dominant din punct de vedere structural este

format din urmtoarele elemente dispuse de la periferie : 1) teac extern bogat n fibroblati; 2) teac intern cu funcie secretorie endocrin; 3) membrana bazal; 4) stratul celulelor granuloase; 5) antrul cu lichidul folicular; 6) ovocitul nconjurat de zona pellucida i celule granuloase ce formeaz corona radiata ataate de stratul granulos prin discul proliger.

Ovocitogeneza 4 Sub raport funcional n perioada de maturitate

neuroendocrin, ovarul elibereaz ciclic ovocite de ordinul II, apte de a fi fecundate i secret steroli sexuali. Ambele activiti, ciclul ovogenetic i ciclul folicular sunt legate de maturarea ovocitului, de dezvoltarea foliculului capabil de a elibera ovocitul matur n urma procesului de ovulaie, formarea i regresia corpului luteal. Din acest motiv ovarul trebuie considerat ca un esut heterogen ce se modific ciclic i conine subuniti cu proprieti biologice diferite. n cursul unei perioade de dominan, o singur unitate definete funcia ntregului organ.

Fecundaia este un proces complex prin care dou celule

II. PERIOADA PRENATALA 1. FECUNDATIA

sexuale, gameii, fuzioneaz pentru a forma un nou organism cu garnitur cromozomial complet, nzestrat cu potenialiti genetice provenite de la cei doi prini. Dureaz 24 ore i are loc n treimea lateral a trompei, la 10 ore dup nsmnarea spermatozoidului. Gametul feminin, rezultat prin ovulaie, trebuie fecundat n cel mult 24 ore dup care sufer procesul de apoptoz. Prin procesul fecundrii se mplinesc dou activiti distincte: - sexualitatea, adic combinarea genelor derivate de la cei doi prini; - procreerea, adic formarea noului organism.

Fecundaia Este interesant de remarcat cum organismul i

protejeaz gameii provenii de la cei doi prini: cel de tip feminin este nconjurat de zona pellucida i corona radiata, iar cel de tip masculin este "protejat" prin numrul mare care ajunge n apropierea celui feminin, cteva sute din cele 170-300 milioane introduse prin procesul ejaculrii. n urma acestui proces se formeaz oul sau zigotul. Mecanismul intim, foarte complex, nu este pe deplin elucidat n prezent.

Fecundarea cuprinde mai multe etape: a. capacitaia - procesul de activare a spermiilor n vederea ptrunderii n ovocitul de ordinul II.; este un proces care nu implic modificri morfologice b. penetrarea zonei pellucida, strat acelular cu numeroase componente organice ce aparin matrixului extracelular . Penetrarea acestei structuri complexe se realizeaz prin intermediul enzimelor din acrozom, n special hialuronidaza, cu modificarea permeabilitii zonei pellucida prin modificarea matrixului extracelular. c. formarea pronucleilor masculin i feminin Ptrunderea spermiei n citoplasma ovocitului determin instantaneu activarea acestuia care i termina cea de-a doua diviziune de maturaie, formnd ovulul matur i al doilea globul polar. Nucleul ovulului matur este numit pronucleu feminin. Coada spermatozoidului degenereaz, iar nucleul su este numit acum pronucleu masculin. Pronucleul masculin se apropie de pronucleul feminin, amndoi ajungnd ulterior n poziie central. La nivelul lor are acum

loc replicarea ADN-ului. Contopirea celor doi pronuclei se numete amfimixie. ntre cei doi centrioli se formeaz fusul de diviziune pe care se aeaz cromozomii al cror numr a devenit diploid 46 cromozomi, 2N.

d. formarea oului sau zigotului este actul final al fecundaiei Fecundaia odat realizat este urmat de procesele de embriogenez

Fecundaia Un spermatozoid si numai unul va reusi

sa patrunda in celula sexuala feminina. Capul penetreaza in ovul, coada ramane la exterior si se elimina. Din momentul in care aceasta penetrare a avut loc, nici un alt spermatozoid nu va mai putea penetra ovulul.

2.MIGRATIA SI SEGMENTATIA oul fecundat in 1/3 externa a trompei ajunge in uter -

aceasta reprezinta migratia. migratia dureaza 3-4 zile si este asigurata de miscarile peristaltice ale trompei, miscarile cililor epiteliului tubar si curentul serozitatii peritoneale catre cavitatea uterina. in aceasta perioada nutritia este asigurata de secretiile tubare. Imediat dupa fecundatie oul se divide in doua celule egale (blastomere), care apoi, prin diviziune, dau nastere la 4 celule si respectiv 8 celule egale.

Segmentatia

Din acest moment, care se produce a patra zi de la fecundatie, diviziunea devine inegala: pe de o parte rezulta celule mici, clare (micromere), care se divid mai rapid, si celule mari, intunecate (macromere) care se divid mai lent. micromerele sunt dispuse la periferie si din ele se dezvolta trofoblastul; macromerele sunt dispuse central si din ele se va forma embrionul. acest stadiu in care celulele formeaza o ingramadire sferica se numeste morula. apoi, datorita dezvoltarii rapide a trofoblastului, apare o cavitate intre celulele lui si cele ale embrionului, cavitate care se umple cu lichid. macromerele se grupeaza la un pol al oului formand butonul embrionar. stadiul acesta poarta numele de blastocist si este stadiul in care oul ajunge in cavitatea uterina.

3. IMPLANTATIA (NIDATIA) oul ajuns in cavitatea uterina penetreaza in mucoasa

uterina transformata secretor in a doua jumatate a ciclului menstrual. fenomenul poarta numele de implantare sau nidatie. Implantarea are loc datorita echipamentului enzimatic proteolitic al trofoblastului si miscarilor sale.Mucoasa uterina, pregatita secretor, reactioneaza prin vasodilatatie.

4. BLASTULATIA - sapt.a doua in saptamana a 2-a, butonul embrionar se diferentiaza

in doua straturi: endoblast, profund. ectoblast, periferic. intre butonul embrionar si trofoblast se afla mezenchimul extraembrionar in care apare o cavitate, celomul extraembrionar, care inconjura butonul embrionar, cu exceptia zonei unde se ataseaza la trofoblast, zona numita si pedicul embrionar. intre ectoblast si trofoblast apare o cavitate, care va forma cavitatea amniotica

Blastulatia

5. Gastrularea la inceputul saptamanii a 3-a se produce gastrularea

cand intre endoblast si ectoblast se plaseaza si a treia foita, mezoblastul, si embrionul devine tridermic. discul embrionar se incurbeaza si se transforma in tub, care este legat de anexele embrionare printr-un pedicul din care va rezulta cordonul ombilical. in portiunea caudala a embrionului apare un diverticul endoblastic, alantoida.

GASTRULATIA

6. Organogeneza in saptamana a 4-a cavitatea amniotica creste,

inconjurand embrionul. Vezicula vitelina se imparte in doua parti: vezicula ombilicala si intestinul primitiv,unite intre ele prin canalul vitelin. alantoida inainteaza in pediculul embrionar impreuna cu o prelungire mezenchimatoasa, din care vor proveni vasele alantoidiene care se vor anastomoza cu reteaua vasculara vilozitara formand astfel circulatia fetoplacentara.

Organogeneza intre saptamanile a 4-a si a 8-a, fiecare foita

embrionara incepe diferentierea proprie in tesuturi si organe. din ectoblast vor lua nastere tesutul nervos ; din endoblast aparatul digestiv si glandele sale anexe, aparatul respirator, gonadele; din mezoblast scheletul, muschii, tesutul conjunctiv, aparatul renal, aparatul vascular si tractul genital

Organogeneza ectoblastul SNC mezoblastul schelet, tesut conjunctiv, musc., ap.

renal, circulator. endoblastul aparat digestiv, respirator, sacul ovular vizibil ecografic, miscari cardiace

(saptamana 6).

Organogeneza

de la 16 saptamani : fata umana, par, activitate musculara spontana (MF). organele complet formate pot fi bine individualizate ecografic (Lungime - 112 mm; Greutate 100 gr 16 saptamani). .

III. PERIOADA FETALA in timpul lunii a II-a de evolutie, dezvoltarea morfologica a

embrionului se definitiveaza. perioada cuprinsa intre saptamanile a 4-a si a 8-a este perioada embrionara in care se formeaza diferite organe (organogeneza) si este caracterizata prin predominanta proceselor de diferentiere tisulara. perioada cuprinsa intre luna a IlI-a si nastere este perioada fetala, in care predomina procesul de crestere. oul constituit cuprinde fatul si anexele fetale reprezentate de: placenta, membranele amniotice, lichidul amniotic si cordonul ombilical.

FETUS LA 7 LUNI

NOU NASCUT