Desarrollo Embrionario de las Branquias en Humanos
En el desarrollo prenatal humano, se pueden establecer tres periodos fundamentales: de bástula, embrionario y fetal.
Periodos del Desarrollo Prenatal
- Periodo de blástula o blastocito: Va desde la fecundación hasta el día decimoséptimo de la vida intrauterina. La unión del óvulo con el espermatozoide se lleva a cabo en la trompa, originándose el huevo fecundado o cigoto. A partir de este momento, el cigoto se multiplica al tiempo que emigra hacia la cavidad uterina.
- Periodo embrionario: Se extiende desde el día decimoséptimo hasta la 8ª semana de vida intrauterina.
- Periodo fetal: Desde la semana 9 hasta el nacimiento.
Formación del Aparato Respiratorio
La formación del aparato respiratorio se inicia en la tercera semana de vida intrauterina, que corresponde a la quinta semana de embarazo, cuando el embrión solo mide unos 3-4 mm de longitud. Se forma a partir del tubo digestivo. Primero aparece una pequeña evaginación o divertículo en la pared anterior del intestino, a la que se denomina hendidura laringotraqueal.
Este espacio desaparece progresivamente al irse formando un tabique que los independiza. El intestino anterior se ha separado en dos porciones: una anterior, que corresponde al esbozo respiratorio y otra dorsal o posterior, que va a dar lugar al esófago. Ocupando la porción más inferior, la parte correspondiente al fondo del saco y que va dar lugar a los pulmones.
A continuación se realiza una división a nivel del fondo de saco pulmonar que es el esbozo de las bolsas pulmonares. De forma bilobulada, se transforma en las yemas pulmonares.
La laringe constituye la primera porción del aparato respiratorio y la más antigua del desarrollo respiratorio. Es la única formación que no se separa del tubo digestivo, manteniendo su comunicación por medio de un orificio laríngeo. En su parte superior la epiglotis cierra las vías respiratorias pulmonares para que pasen los alimentos al esófago.
Lea también: Semana 15: Cambios en el feto
Para el día 34 de gestación, ya se ha formado una red de capilares alrededor de cada futuro bronquio principal. En la quinta semana de gestación las dos yemas pulmonares van a comenzar a dividirse en otras que dan origen a los bronquios lobulares o secundarios.
Al final de la 5ª semana, cuando el embrión mide unos 11-14 mm comienzan una serie de divisiones de los bronquios lobulares o secundarios. En este momento los dos pulmones se pueden ya distinguir como órganos separados en el tórax.
La traquea constituye el conducto aéreo que, en dirección cráneo-caudal, tiene como función permitir un correcto paso del aire desde la laringe hasta lo que será el complejo bronco-alveolar, por tanto, con el fin de que evitar que se produzcan compresiones por parte de los órganos vecinos que puedan dificultar la circulación aérea, la tráquea desarrolla un esqueleto que da lugar a los cartílagos traqueales.
En la 8ª semana de embarazo, queda prácticamente constituida toda la estructura del aparato respiratorio.
Arcos Branquiales o Faríngeos
Se conocen como arcos branquiales o arcos faríngeos a las estructuras, preponderantemente mesodérmicas, a modo de hendiduras, situadas a ambos lados de la faringe, que se originan durante el desarrollo embrionario de los animales del filo Cordados. Pueden permanecer en el individuo adulto, como en el caso de las lampreas, o sólo ser plenamente funcionales en estado embrionario, como en el caso humano; sin embargo, en éste último existen reminiscencias, como la trompa de Eustaquio y otras partes del oído, que conforman el canal auditivo. Se sitúan ventrolateralmente al animal.
Lea también: Ecografía Embarazo Semana 27
El primer arco faríngeo, o I, es el primero en aparecer: se separa el estomodeo del pericardio. Embriológicamente el esplacnocráneo procede de las células de las crestas neurales, no de las placas laterales del mesodermo como sucede con la musculatura del digestivo.
En los vertebrados las células de las crestas neurales parten de los lados del tubo neural y se introducen en las paredes de la faringe, entre las sucesivas hendiduras branquiales, para diferenciarse en los arcos faríngeos respectivos.
Similitudes Genéticas en el Desarrollo de Branquias y Extremidades
Investigadores de la Universidad de Chicago (EE UU) y de Cambridge (Reino Unido), demuestran que el pez elefante (Gnathonemus petersi), pariente de los tiburones, emplea el mismo proceso genético para formar los opérculos óseos de las branquias que los lagartos y los mamíferos para formar sus dedos. Cuando este gen se expresa durante el desarrollo embrionario produce enormes diferencias anatómicas entre el pez elefante y sus parientes próximos de la familia de los escualiformes.
“La investigación destaca cómo la evolución es extremadamente eficiente y se aprovecha de los mecanismos preexistentes, más que inventar otros nuevos”, explica Andrew Gillis, autor principal e investigador en la Universidad de Cambridge. “Con solo pequeñas variaciones del momento cuando o donde se expresa un gen en un embrión, se pueden obtener resultados anatómicos muy distintos en los adultos”.
El estudio confirma que ciertos animales, separados por millones de años de evolución, comparten programas genéticos similares para la formación de sus organismos. “Es como tener un mismo clavo, que puede utilizarse para tipos de muebles muy diferentes”, afirma Neil Shubin, coautor del estudio y profesor de Biología y Anatomía de los Organismos de la Universidad de Chicago. “Este pez esotérico, con su sistema anatómico tan particular, muestra aspectos fundamentales sobre el árbol evolutivo: que hay un proceso común compartido por tipos muy distintos de organismos”, añade Shubin.
Lea también: Semana 13 de embarazo: Cambios clave
Los biólogos evolutivos buscan desde hace tiempo los mecanismos genéticos que hay detrás de las diferencias anatómicas, y por ello estudian los embriones de holocéfalos (peces de esqueleto cartilaginoso y apéndices llamados radios branquiales que crecen hacia fuera) y tiburones.
Los datos obtenidos demuestran cómo un pequeño cambio en el momento de la expresión del gen puede producir resultados anatómicos muy diferentes en especies próximas. La dinámica específica del pez elefante, que inicialmente dispone del potencial para tener cinco juegos de radios branquiales, antes de reducir su número a uno, es homóloga a la programación genética de otras especies enormemente diferentes, como los lagartos, que han reducido el número de dedos de sus extremidades.
Los últimos análisis en embriones de la raya Leucoraja erinacea indican que las extremidades humanas y las branquias de peces cartilaginosos como los tiburones o las rayas comparten el mismo programa genético.
Evolución de las Branquias: Un Origen Común en Vertebrados
Estudios de embriones de peces indican que el ancestro común de los vertebrados fue un animal complejo completo con branquias, lo que desafía la comprensión científica anterior. Un estudio de la Universidad de Cambridge coloca la evolución de las branquias concurrente con el cambio a la auto-propulsión en nuestros antepasados más tempranos. Así, se originaron mucho más profundamente en la historia evolutiva de lo que se creía anteriormente.
La investigación, publicada en Current Biology, muestra que las branquias se desarrollan a partir del mismo tejido embrionario tanto en vertebrados con mandíbula como sin ella, un linaje que se dividió muy temprano en nuestro árbol ancestral.
Los biólogos de la Universidad de Cambridge usaron marcaje fluorescente para teñir las membranas celulares en los embriones de pez patín y los rastrearon a través del proceso de desarrollo dinámico. Su experimento ha demostrado ahora que las branquias de los vertebrados con mandíbulas emergen de las mismas células de revestimiento interno que sus parientes sin mandíbula.
Los investigadores dicen que esto es una fuerte evidencia de que las branquias evolucionaron sólo una vez, mucho antes en la historia evolutiva - antes de la divergencia sin mandíbula - y que el "antepasado de la corona" de todos los vertebrados era, por consiguiente, una criatura más compleja desde el punto de vista anatómico.
Los hallazgos alegan la invención de las branquias más cercana al cambio de estilo de vida activo en nuestros antepasados: la evolución de los alimentadores pasivos mediante filtros a los nadadores oceánicos automotores. Los científicos dicen que el desarrollo de las branquias puede haber sido un catalizador o consecuencia de este gigantesco salto fisiológico.
"Estos hallazgos demuestran un solo origen de las branquias que probablemente se corresponde con una etapa clave en la evolución de los vertebrados: cuando algunos de nuestros primeros parientes pasaron de filtrar partículas fuera del agua bombeadas a través de cuerpos estáticos a nadar activamente a través de los océanos", dijo Andrew Gillis, investigador de la Royal Society University en el Departamento de Zoología de Cambridge. "Las branquias proveyeron a los vertebrados con órganos respiratorios especializados en la cabeza, en lugar de tener que respirar exclusivamente a través de la piel en todo el cuerpo.
Anomalías Congénitas Relacionadas con los Arcos Branquiales
El término branquial se utiliza en medicina para describir estructuras relacionadas con los arcos branquiales, componentes embrionarios que juegan un papel esencial en el desarrollo del cuello y la cabeza. El término branquial deriva del latín branchia, que significa "branquia".
- Quiste branquial: Es una anomalía congénita causada por la persistencia de un arco branquial durante el desarrollo embrionario. Un quiste branquial puede no ser peligroso en su estado normal. El tratamiento definitivo del quiste branquial es quirúrgico.
- Fístula branquial: Es una conexión anormal entre la piel y la faringe causada por la persistencia de un arco branquial.
El diagnóstico temprano de anomalías como el quiste branquial o la fístula branquial es fundamental para evitar complicaciones.
tags: #branquias #desarrollo #embrionario #humano