Masa celular interna

Masa celular interna
Blastocisto con masa celular interna y trofoblasto
Detalles
Escenario Carnegie	3
Días	6
Precursor	Blastocisto
Da lugar a	Epiblasto , hipoblasto
Identificadores
latín	embrioblasto; masa celular interna; pluriblasto mayor
Malla	D053624
ESO	masa celular por E6.0.1.1.2.0.4 E6.0.1.1.2.0.4
FMA	86557
Terminología anatómica [editar en Wikidata]

La masa celular interna ( MCI ) o embrioblasto (conocido como pluriblasto en los marsupiales ) es una estructura en el desarrollo temprano de un embrión . Es la masa de células dentro del blastocisto que eventualmente dará lugar a las estructuras definitivas del feto . La masa celular interna se forma en las primeras etapas del desarrollo embrionario , antes de la implantación en el endometrio del útero . ^[1] La MCI está completamente rodeada por la capa única de células del trofoblasto del trofectodermo .

La separación física y funcional de la masa celular interna del trofectodermo (TE) es una característica especial del desarrollo de los mamíferos y es la primera especificación del linaje celular en estos embriones. Después de la fertilización en el oviducto, el embrión de mamífero sufre una ronda relativamente lenta de divisiones para producir una mórula de ocho células . Cada célula de la mórula, llamada blastómero, aumenta el contacto superficial con sus vecinas en un proceso llamado compactación. Esto da como resultado una polarización de las células dentro de la mórula, y una mayor división produce un blastocisto de aproximadamente 32 células. ^[2] En ratones, alrededor de 12 células internas comprenden la nueva masa celular interna y 20 a 24 células comprenden el trofectodermo circundante. ^{[3] [4]} Existe una variación entre las especies de mamíferos en cuanto al número de células en la compactación, con embriones bovinos que muestran diferencias relacionadas con la compactación ya con 9-15 células y en conejos no hasta después de 32 células. ^[5] También existe variación interespecies en los patrones de expresión genética en los embriones tempranos. ^[6]

El ICM y el TE generarán tipos de células claramente diferentes a medida que comience la implantación y continúe la embriogénesis. Las células del trofectodermo forman tejidos extraembrionarios, que actúan en un papel de soporte para el embrión propiamente dicho. Además, estas células bombean líquido hacia el interior del blastocisto, lo que provoca la formación de un blastocisto polarizado con el ICM unido al trofectodermo en un extremo (véase la figura). Esta diferencia en la localización celular hace que las células del ICM expuestas a la cavidad del líquido adopten un destino de endodermo primitivo (o hipoblasto), mientras que las células restantes adoptan un destino de ectodermo primitivo (o epiblasto). El hipoblasto contribuye a las membranas extraembrionarias y el epiblasto dará lugar al embrión propiamente dicho, así como a algunos tejidos extraembrionarios. ^[2]

Dado que la segregación de células pluripotentes de la masa celular interna del resto del blastocisto es parte integral del desarrollo de los mamíferos, se han realizado numerosas investigaciones para dilucidar los mecanismos celulares y moleculares correspondientes a este proceso. Existe un interés primordial en saber qué factores de transcripción y moléculas de señalización dirigen las divisiones asimétricas del blastómero que conducen a lo que se conoce como células internas y externas y, por lo tanto, a la especificación del linaje celular. Sin embargo, debido a la variabilidad y la naturaleza reguladora de los embriones de mamíferos, la evidencia experimental para establecer estos destinos tempranos sigue siendo incompleta. ^[3]

A nivel de transcripción, los factores de transcripción Oct4, Nanog, Cdx2 y Tead4 han sido implicados en el establecimiento y refuerzo de la especificación del ICM y el TE en embriones de ratón tempranos. ^[3]

• Oct4: Oct4 se expresa en el ICM y participa en el mantenimiento de su pluripotencia, un papel que se ha recapitulado en células madre embrionarias de ratón derivadas del ICM. ^{[7] Las células knock out genéticas} Oct4 tanto in vivo como en cultivo muestran características morfológicas de TE. Se ha demostrado que un objetivo transcripcional de Oct4 es el gen Fgf4 . Este gen normalmente codifica un ligando secretado por el ICM, que induce la proliferación en el TE polar adyacente. ^[7]
• Nanog: Nanog también se expresa en el ICM y participa en el mantenimiento de su pluripotencia. A diferencia de Oct4 , los estudios de ratones sin Nanog no muestran la reversión del ICM a una morfología similar a la TE, pero demuestran que la pérdida de Nanog impide que el ICM genere endodermo primitivo. ^[8]
• Cdx2: Cdx2 se expresa fuertemente en el TE y es necesario para mantener su especificación. Los ratones knock out para el gen Cdx2 experimentan compactación, pero pierden la integridad epitelial del TE durante la etapa tardía del blastocisto. Además, la expresión de Oct4 aumenta posteriormente en estas células TE, lo que indica que Cdx2 desempeña un papel en la supresión de Oct4 en este linaje celular. Además, las células madre embrionarias se pueden generar a partir de ratones Cdx2 -null, lo que demuestra que Cdx2 no es esencial para la especificación de ICM. ^[9]
• Tead4: al igual que Cdx2 , Tead4 es necesario para la función de la TE, aunque el factor de transcripción se expresa de forma ubicua. Los ratones sin Tead4 sufren de forma similar una compactación, pero no generan la cavidad del blastocele. Al igual que los embriones sin Cdx2 , los embriones sin Tead4 pueden producir células madre embrionarias, lo que indica que Tead4 es prescindible para la especificación de la ICM. ^[10] Trabajos recientes han demostrado que Tead4 puede ayudar a regular positivamente Cdx2 en la TE y su actividad transcripcional depende del coactivador Yap. La localización nuclear de Yap en las células externas le permite contribuir a la especificidad de la TE, mientras que las células internas secuestran a Yap en el citoplasma a través de un evento de fosforilación. ^[11]

Juntos, estos factores de transcripción funcionan en un ciclo de retroalimentación positiva que fortalece la asignación celular de ICM a TE. La polarización inicial de los blastómeros ocurre en la etapa de 8 a 16 células. Una polaridad apical-basolateral es visible a través de la visualización de marcadores apicales como Par3, Par6 y aPKC, así como el marcador basal E-Cadherin. ^[3] Se cree que el establecimiento de dicha polaridad durante la compactación genera una identidad ambiental para las células internas y externas del embrión. En consecuencia, la expresión estocástica de los factores de transcripción anteriores se amplifica en un ciclo de retroalimentación que especifica las células externas a un destino TE y las células internas a un destino ICM. En el modelo, un entorno apical activa Cdx2 , que regula positivamente su propia expresión a través de un factor de transcripción descendente, Elf5. En conjunto con un tercer factor de transcripción, Eomes, estos genes actúan para suprimir los genes de pluripotencia como Oct4 y Nanog en las células externas. ^{[3] [9]} Por lo tanto, TE se especifica y se diferencia. Sin embargo, las células internas no activan el gen Cdx2 y expresan altos niveles de Oct4 , Nanog y Sox2 . ^{[3] [4]} Estos genes suprimen Cdx2 y las células internas mantienen la pluripotencia, generan el ICM y, eventualmente, el resto del embrión propiamente dicho.

Aunque esta dicotomía de interacciones genéticas es claramente necesaria para dividir los blastómeros del embrión de ratón en las identidades ICM y TE, el inicio de estos ciclos de retroalimentación sigue siendo objeto de debate. No está claro si se establecen de forma estocástica o mediante una asimetría aún más temprana, y la investigación actual busca identificar marcadores tempranos de asimetría. Por ejemplo, algunas investigaciones correlacionan las dos primeras divisiones durante la embriogénesis con respecto a los polos animal y vegetal prospectivos con especificación final. La división asimétrica de la información epigenética durante estas dos primeras divisiones, y la orientación y el orden en que ocurren, pueden contribuir a la posición de una célula dentro o fuera de la mórula. ^{[12] [13]}

Los blastómeros aislados del ICM de embriones de mamíferos y cultivados en cultivo se conocen como células madre embrionarias (ES). Estas células pluripotentes, cuando se cultivan en un medio cuidadosamente coordinado, pueden dar lugar a las tres capas germinales (ectodermo, endodermo y mesodermo) del cuerpo adulto. ^[14] Por ejemplo, el factor de transcripción LIF4 es necesario para que las células ES de ratón se mantengan in vitro. ^[15] Los blastómeros se disocian de un ICM aislado en un blastocisto temprano, y su código transcripcional gobernado por Oct4 , Sox2 y Nanog ayuda a mantener un estado indiferenciado.

Un beneficio de la naturaleza reguladora en la que se desarrollan los embriones de mamíferos es la manipulación de los blastómeros del ICM para generar ratones knock-out . En el ratón, las mutaciones en un gen de interés pueden introducirse retroviralmente en células madre embrionarias cultivadas, y estas pueden reintroducirse en el ICM de un embrión intacto. El resultado es un ratón quimérico, que se desarrolla con una porción de sus células que contienen el genoma de la célula madre embrionaria. El objetivo de tal procedimiento es incorporar el gen mutado en la línea germinal del ratón de tal manera que su progenie carezca de uno o ambos alelos del gen de interés. Los genetistas aprovechan ampliamente esta técnica de manipulación del ICM para estudiar la función de los genes en el sistema de los mamíferos. ^{[2] [14]}

• 
  Vesícula blastodérmica de Vespertilio murinus.
• 
  Sección transversal del disco embrionario de Vespertilio murinus.

• Genes homeobox