EMBRIOLOGIE: ISTORIE, DOMENIU DE STUDIU ȘI RAMURI - BIOLOGIE - 2025

Embriologiei (din greacă: embryon = fructe în uter; logos = tratat), animale (inclusiv oameni), este studiul de toate aspectele legate de dezvoltare, de la formarea zigotului la naștere.

Dezvoltarea începe atunci când un ovul este fertilizat de o spermă, formând un zigot. Ouăle și spermatozoizii sunt gameți. Ele sunt formate prin gametogeneză în ovarele femelelor și testicele masculilor.

Sursa: pixabay.com

Producția de gameți se întâmplă printr-un proces de diviziune celulară numit meioză. În acest proces, se formează patru celule, sau gameți, care au jumătate din cromozomi (N = haploid) pe care o celulă somatică îi are (2N = diploid). Zigotul are jumătate din cromozomi de la mamă și cealaltă jumătate de la tată. Prin urmare, este diploid.

Cunoașterea modului în care are loc dezvoltarea normală a embrionului și a fătului, precum și a cauzelor defectelor sugarului la naștere, sunt utile în creșterea probabilității de dezvoltare normală. De exemplu, acum este posibil să se corecteze anumite defecte ale fătului prin operație.

Istoria embriologiei

Embriologie în antichitate și până în Evul Mediu

În anul 3000 a. C., egiptenii au crezut că zeul soarelui, Aten, a creat un germen în femeie, o sămânță în bărbat și a dat viață copilului din interiorul femeii.

În anul 1416 a. C., un tratat hindus despre embriologie, scris în sanscrită, a descris că, într-o zi după întâlnirea sexuală, se formează un embrion (Kalada), care este urmat de formarea unei vezicule (după 7 nopți), o masă fermă (după o lună), capul (după două luni) și membrele (după trei luni).

Pitagora (570–495 î.e.n.) a propus ca tatăl să furnizeze caracteristicile esențiale ale urmașilor, care este cunoscut sub numele de „spermă”. Hipocrate, 460–377 a. C., a declarat că dezvoltarea embrionului de pui poate fi similară cu cea a omului.

Aristotel (384–322 î.Hr.) a scris un tratat despre embrionii de pui și alte animale. Datorită acestui fapt, este considerat fondatorul embriologiei.

Claudius Galenus (129-216 î.Hr.) a scris un tratat privind formarea fătului, descriind structuri precum placenta, amnionul și alantoisul.

Samuel-el-Yehudi, ~ 200 d.Hr., a descris dezvoltarea embrionului prin distingerea a șase etape, de la un embrion fără formă la un făt.

Embriologie din Renaștere până în secolul al XVIII-lea

Leonardo da Vinci (1452-1519), prin disecția uterului unei femei însărcinate, a făcut desene foarte precise ale fătului.

William Harvey (1578-1657), credea că sperma a intrat în uter și s-a metamorfozat, transformându-se într-un ovul și apoi într-un embrion.

Marcello Malpighi (1628-1694) și Jan Swammerdam (1637-1680), prin observații microscopice, au furnizat informații pe care le-au postulat au susținut teoria preformismului, care a propus că materialul seminal conține ființe umane întregi.

Regnier de Graaf (1641-1643), a disecat și a observat ovarele din diverse specii de mamifere, inclusiv oameni, descriind corpul luteum (foliculul Graafian).

Casper Friedrich Wolff (1733-1794), în publicația sa din 1759, Theory of Generation, a susținut că organele corpului nu există înainte de gestație, ci sunt formate în etape din material nediferențiat.

Lázaro Spallanzani (1729–1799), a efectuat teste de fertilizare in vitro la amfibieni și inseminare la câini, concluzionând că ovocitele și materialul seminal sunt necesare pentru a iniția dezvoltarea unui individ.

Heinrich Christian Pander (1794-1865), a observat dezvoltarea timpurie a embrionilor de pui, descriind cele trei straturi germinale: ectoderm, mezoderm, endoderm.

Embriologie modernă

Karl Ernst von Baer (1792-1876), a afirmat că materialul seminal conține milioane de celule în mișcare, pe care le-a numit spermatozoizi. În plus, el a descoperit ovocitele ovarelor mamiferelor, zigotul din trompele uterine și blastocistul din uter. Din această cauză, el este considerat fondatorul embriologiei moderne.

Hans Spemann (1869–1941), a introdus conceptul de inducție în dezvoltarea embrionului, potrivit căruia identitatea anumitor celule influențează dezvoltarea altor celule din mediul lor. Spermann a primit Premiul Nobel pentru fiziologie și medicină în 1935.

Patrick Steptoe (1913–1988) și Robert Edwards (1925–) au fost ginecologii și oamenii de știință care au făcut posibilă nașterea Louisei Brown în 1978, primul copil produs de fertilizarea in vitro.

Edward Lewis (1918–2004), Christiane Nüsslein-Volhard (1942–) și Eric F. Wieschaus (1947–) au primit Premiul Nobel pentru fiziologie și medicină în 1995 pentru descoperirea lor de gene care controlează dezvoltarea embrionară.

Ian Wilmut (1944–) și colegii săi au fost primii care au transferat nucleul unei celule adulte diferențiate pentru a produce o clonă a unui mamifer, oaia numită Dolly, care s-a născut în 1996.

Ramuri ale embriologiei

Embriologia este împărțită în embriologie generală, embriologie sistemică, embriologie descriptivă, embriologie comparativă, embriologie experimentală, embriologie chimică și teratologie.

Embriologie generală

Studiul dezvoltării de la fecundare și formarea zigotului, prin formarea și implantarea blastocistului, formarea embrioblastului, până la formarea embrionilor. Aceste evenimente se întind pe opt săptămâni și sunt împărțite în perioade pre-embrionare și embrionare.

Embriologie sistemică

Studiul dezvoltării organelor și sistemelor în faza embrionului.

Embriologie descriptivă

Studierea, din observarea directă și descrierea, a etapelor de dezvoltare a embrionului.

Embriologie comparativă

Comparația dezvoltării embrionilor din diferite specii de animale. Această ramură este legată de biologia comparativă și integratoare, care a dat naștere în anii 90 la biologia dezvoltării evolutive, cunoscută sub numele de evo-devo.

Embriologie experimentală

Experimente cu animale de laborator (șobolani, șoareci, amfibieni etc.) pentru a studia dezvoltarea embrionară.

Embriologie chimică

Studiu biochimic al blastocistului, embrionului și fătului până în momentul nașterii.

Teratology

Studiul efectului agenților infecțioși, substanțelor chimice, radiațiilor și altor factori externi care modifică morfologia și funcția fetală.

Embriologie umană

La om, au fost descrise trei etape ale dezvoltării prenatale: 1) perioada preembrionară, de la concepție până la a doua săptămână; 2) perioada de formare a embrionilor, de la a doua până la a opta săptămână; 3) perioada fetala, de la a noua saptamana pana la nastere.

În general, dezvoltarea prenatală a ființei umane implică formarea: 1) embrionului; 2) placenta; 3) membranele fătului; 4) cavități ale corpului și diafragmă; 5) sisteme musculare, scheletice, respiratorii, cardiovasculare, digestive, urinare, reproductive și nervoase; 6) cap și gât; 7) ochi și urechi.

Etapele cruciale ale dezvoltării embriologice

Formarea embrionului, a placentei și a membranelor fătului

Odată format zigotul, acesta începe să se împartă prin mitoză și crește numărul de celule fără a le crește dimensiunea. Celulele zigotului se numesc blastomere. Când sunt atinse 12 celule, se formează morula. Apoi, acesta formează blastocistul, care este o sferă goală umplută cu lichid.

Blastocistul are o masă celulară internă la un pol. Este înconjurat de un strat subțire de celule numit trofoblast, care este responsabil de atașarea acestuia la peretele uterin, formând în cele din urmă partea fetală a placentei.

Cavitățile amniotice și corionice înconjoară embrionul. Pereții săi formează membranele fătului. Masa interioară a celulelor formează, prin gastrulare, discul unui embrion bilaminar, format din epiblast (ectoderm ulterior) și hipoblast (ulterior endoderm). Ectodermul se diferențiază și formează un al treilea strat: mezodermul.

Mesodermul formează oasele, țesutul conjunctiv, cartilajul, sistemele cardiovasculare, limfatice și de reproducere, rinichii, dermul pielii, printre alte structuri. Ectodermul formează sistemul nervos. Endodermul formează tractul gastrointestinal, plămânii și tractul respirator.

Până la opt săptămâni, majoritatea organelor și sistemelor s-au format deja, dar sunt imature.

Formarea cavităților și diafragmei corpului

În a patra săptămână, embrionul are o formă tridimensională și prezintă o pliere ca urmare a formării tubului intestinal. În interiorul embrionului se formează un coelom, sau cavitate închisă, originată de straturile somatice și viscerale ale plăcii laterale a mezodermului.

Stratul mezodermic somatic formează membrana seroasă parietală, în timp ce stratul mezodermic splanchnic formează membrana seroasă viscerală. Când embrionul se pliază, unirea cu cavitatea corionică se pierde și se formează o cavitate care merge din regiunea pelvină în regiunea toracică.

Coelomul dă naștere cavităților pericardice, pleurale și peritoneale. Septul transvers împarte cavitatea în două: cavitatea toracică și cavitatea abdominală (sau peritoneul). Cu toate acestea, comunicarea între ambele cavități este menținută prin canale pericardioperitoneale, care au propriile membrane.

Membranele nou numite împart cavitatea toracică în cavitatea pericardică și cavitatea pleurală și sunt numite pliuri pleuropericardice. Din a douăzeci și prima zi până în a opta săptămână, se formează cavități.

Diafragma este formată în principal din septul transvers și membranele pleuroperitoneale. Septul transvers are originea, la nivelul colului uterin, în jurul a douăzeci și a doua de zi. Își primește inervația de la nervii spinali C3 - C5.

Antrenarea sistemelor musculare, scheletice, respiratorii și cardiovasculare

Cea mai mare parte a mușchiului provine din mezodermul paraxial. Se formează trei tipuri de mușchi scheletici, netede și cardiace. Mușchiul scheletului provine din somite, stratul somatopleuric al plăcii laterale și creasta neurală. Mușchiul neted al viscerelor. Traiectul gastrointestinal și mușchiul cardiac al mezodermului splanchnic.

Mesodermul constituie cea mai mare parte a oaselor și cartilajului. Celulele sclerotomului formează vertebrele individuale. La dezvoltarea craniului se formează două părți: neurocraniu și viscerocraniu. Coastele sunt formate din osificarea precursorilor cartilaginoși. Osificarea oaselor lungi marchează sfârșitul perioadei embrionare.

Dezvoltarea sistemului respirator este împărțită în cinci etape: 1) embrionar, mugur inițial și ramificare; 2) ramificări pseudoglandulare, complete; 3) tuburi bronșice caniculare, terminale; 4) pungile saculare, terminale și capilarele vin în contact; 5) alveolare, 8 luni, dezvoltare completă a barierei sânge-aer.

Dezvoltarea sistemului cardiovascular începe cu formarea tubului cardiac. Apoi apare septarea, separarea în atrii, ventricule și vase mari. Septarea presupune formarea a două septe, care nu sunt complet închise până la naștere.

Formarea sistemelor digestive, urinare, reproductive și nervoase

Dezvoltarea sistemului digestiv începe atunci când straturile germinale ale embrionului timpuriu se pliază lateral și cefalocial. Aceasta împinge membrana de gălbenuș în embrion, formând astfel tubul intestinal, care este împărțit în anterior (faringele viitoare), mijlociu (viitorul esofag) și posterior (viitor duoden, intestin, colon și canal anal).

Sistemele urinare și de reproducere ar putea fi considerate ca fiind unul, deoarece au o origine embriologică comună și împărtășesc canale comune. Ambele sisteme se dezvoltă din mezodermul intermediar, care formează creasta urogenitală, împărțită în cordonul nefrogic și creasta gonadelor.

Cordonul nefrogenic dă naștere pronephros, mesonephros și metanephros, care sunt implicați în formarea rinichilor. Sistemul genital se dezvoltă din creasta gonadelor. Dezvoltarea sistemului reproducător feminin sau masculin depinde de perechea de cromozomi sexuali.

Sistemul nervos se dezvoltă în a treia săptămână de la ectoderm. Inițial, se formează tubul neural, ale cărui pliuri formează creasta neurală. Se formează măduva spinării care are trei straturi: neuroepitelial, manta, zonă marginală. Ulterior, se formează veziculele telencefalului, dienfalonului, creierului mijlociu, metanfalonului și creierului mijlociu.

Dezvoltarea capului, gâtului, ochilor și urechilor

Cea mai mare parte a capului și gâtului sunt formate din arcadele, sacurile și canelurile faringiene, precum și din membranele faringiene. Aceste structuri formează aparatul faringian și conferă embrionului aspectul său distinct în a patra săptămână de dezvoltare.

Arcadele faringiene sunt formate din mezodermul mezomeric și celulele crestei neurale, care se diferențiază, respectiv, în: 1) mușchi și artere; 2) os și țesut conjunctiv. Sacurile faringiene constau în invaginații ale endodermului care mărginesc anterioara.

Sulciile faringiene constau în invaginații ale ectodermului. Este situat între arcadele faringiene. Membranele faringiene sunt formate din ectoderm, mezoderm și endoderm. Sunt situate între arcadele faringiene.

Urechea constă din: ureche interioară, ureche mijlocie, ureche exterioară. Spre a patra săptămână, urechea internă se dezvoltă din placa otică a ectodermului, care se invaginează, formând porțiunile utriculare și saculare. Urechile mijlocii și externe sunt derivate din primele arcade faringiene și din celulele neurogliale.

Ochii provin din vezicula optică, care se formează din partea laterală a creierului la începutul săptămânii a patra.

Referințe

1. Amundson, R. 2005. Rolul schimbător al embrionului în gândirea evolutivă: structură și sinteză. Cambridge, Cambridge.
2. Coward, K., Wells, D. 2013. Manual de embriologie clinică. Cambridge, Cambridge.
3. Dudek, RW 2014. Embriologie. Wolters Kluwer, Philadelphia.
4. Lambert, HW, Wineski, LE 2011. Revista ilustrată de Lippincott a Q&A a anatomiei și embriologiei. Wolters Kluwer, Philadelphia.
5. Lisowski, F. P, ​​Oxnard, CE 2007. Termeni anatomici și derivarea lor. World Scientific, Singapore.
6. Mitchell, B., Sharma, R. 2009. Embriologie: un text de culoare ilustrat. Churchill Livingstone, Edinburgh.
7. Moore, KL, Persaud, TVN, Torchia, MG 2013. Omul în curs de dezvoltare: embriologie orientată clinic. Saunders, Philadelphia.
8. Moore, LM, Persaud, TVN, Torchia, MG 2016. Înainte de a ne naște: esențiale ale embriologiei și ale defectelor de naștere. Elsevier, Philadelphia.
9. Singh, V. 2012. Manual de embriologie clinică. Elsevier, New Deli.
10. Webster, S., de Wreede, R. 2016. Embriologie dintr-o privire. Wiley, Chichester.