Morfogênese e organogênese do sistema digestório

Universidade de Brasília (UnB) Universidade Aberta do Brasil (UAB) Aula 14: Morfogênese e organogênese do sistema digestório Síntese: Diferenciação tubo digestivo dos vertebrados: formação do estômago, fígado, pâncreas, intestinos e septação da cloaca 1

Sumário Informações gerais da aula 1- Objetivos: geral e específicos 2- Conteúdo da aula: Morfogênese e organogênese do sistema digestório. 2.1- Introdução 2.2- Porção caudal do intestino primitivo anterior. 2.3- Intestino primitivo médio. 2.4- Intestino primitivo médio. 2.5- Septação da cloaca. 3- Metodologia 4- Atividades de aprendizagem 5- Avaliação da aprendizagem 6- Bibliografia 1- Objetivos 2

1.1- Objetivo geral A definir e compreender os processos envolvidos nos dobramentos do embrião. 1.2- Objetivos específicos 1.2.1- Identificar a divisão geral do intestino primitivo. 1.2.2- Caracterizar a formação do intestino primitivo anterior. 1.2.3- Caracterizar a formação do intestino primitivo médio. 1.2.4- Caracterizar a formação do intestino primitivo posterior. 1.2.5- Caracterizar a septação da cloaca. 2. Conteúdo da aula: Dobramentos do embrião 2.1- Introdução A formação do intestino primitivo é resultado de dobramentos longitudinal cefálico e caudal e transversal que incorpora parte da vesícula vitelina formando as regiões anterior, média e posterior do intestino. Está delimitado anteriormente pela membrana bucofaríngea e posteriormente pela membrana cloacal. Na porção cranial ocorre a formação do intestino primitivo anterior; na região mediana, o intestino primitivo médio e, na porção caudal forma-se o intestino primitivo posterior. 3

Na região do intestino primitivo médio forma-se o canal vitelino, que faz a comunicação entre os celomas intra e extraembronário. O alantoide também localizado nesta região dará origem ao cordão umbilical. O intestino primitivo dá origem ao tubo digestivo, glândulas anexas e ao sistema respiratório. A diferenciação do endoderma é induzida pelo mesoderma local específico para cada região em formação. Didaticamente os derivados do intestino primitivo pode ser assim delimitado: Membrana bucofaríngea Intestino primitivo anterior porção cefálica faringe, face, pescoço, laringe e divertículo respiratório porção caudal esôfago, estômago, metade anterior do duodeno, fígado e pâncreas. Intestino primitivo médio intestino delgado (metade posterior do duodeno, jejuno, íleo). canal vitelino. Intestino grosso (apêndice vermiforme, ceco, cólon ascendente e 2/3 do cólon transverso. Intestino primitivo posterior intestino grosso (1/3 terminal do cólon transverso, cólon descendente). reto (2/3 superior do canal anal). o aiantoide está localizado na porção superior ventral da cloaca. Membrana cloacal 4

2.2- Porção caudal do intestino primitivo anterior. 2.2.1 - Esôfago. Consiste em um tubo inicialmente constituído de epitélio cilíndrico simples, porém à medida que se desenvolve passa para epitélio cilíndrico estratificado. Em peixes ósseos, anfíbios e alguns répteis é dotado de cílios e algumas células caliciformes; em peixes ósseos se apresenta na forma de tecido estratificado pavimentoso não queratinizado e, em répteis, aves e mamíferos, estratificado pavimentoso queratinizado ou não. Nas aves, a porção terminal do esôfago se diferencia no papo que é em uma dilatação em forma de saco, cuja função é armazenar e os temporariamente partiuclarmente grãos, hidratando-los permitindo uma diminuição da frequência de ingestão antes de serem transportandos para a porção sguinte. O papo também permite a regurgitação de alimentos previamente digeridos para os filhotes como acontece em columbiformes, por exemplo, neles durante a incubação, há um espessamenteo na parede epitelial de ambos os sexos que um pouco antes da da eclosão, estas células se desprendem originando o chamado leite de pombo de constituição rica em proteína e gordura e que é regurgitado para os filhotes. Em ruminantes, esta porção terminal do esõfago também se diferencia em estruturas especializadas denominadas pré-estômagos formada por três compartimentos: o rúmen, retículo e omaso. O rúmen ou pança sendo o maior ocupa 80% do total destas câmaras, como são conhecidas, e ocupa quase todo a lateral esquerda da cavidade abdominal. Nos bovinos adultos chega a conter até 200 litros, enquanto que em outros pequenos ruminantes como ovinos e caprinos possui uma capacidade por volta de 20 a 30 litros. O rúmen apresenta sua parede revestida por uma mucosa dotada de papilas ligeiramente achatadas, conferindo um o aspecto característico. A comunicação do rúmen com o retículo se faz por meio da goteira esofágica que normalmente apresenta suas bordas separadas, permitindo a passagem de alguns tipos de 5

alimento como forragens sólidas e líquidos em geral. No entanto em filhotes ao ingerir o leite devido à posição da cabeça ao mamar, ocorre uma ação reflexa unindo as bordas da goteira, conduzindo o leite passe diretamente para o estomago verdadeiro, o abomaso. No interior do retículo ou barrete, a menor porção destes pré-estômagos, há revestimento por uma mucosa dotada de pequenas papilas, esta mucosa tem aspecto de favo de abelha e tem papel de regulador dos movimentos da ruminação. Sua comunicação com rúmen se dá por meio de uma ampla abertura, enquanto que com o omaso através de uma pequena abertura, comunica-se ainda diretamente com o esôfago através da goteira esofágica. A porção final é denominada omaso ou folhoso constituído de paredes são dotadas de músculos e revestimento de mucosa com estruturas dispostas em folhas de formato laminar, lembrando as folhas de um livro, cobertas por grande quantidade de papilas rugosas. 2.2.2 - Estômago. É formado por um tubo mesenquemal revestido por endoderma, cujo crescimento mais rápido de sua parede dorsal faz com que atinja a região interna da coluna vertebral. Ao atingir esta região ocorre um giro de 90 o para a esquerda no celoma intraembrionário esquerdo constituindo a pequena curvatura e a grande curvatura à esquerda, conforme mostrado na Figura 1. Ao mesmo tempo cresce o fígado no celoma intraembrionário direito. O epitélio cúbico simples do endoderma passa para estratificado cilíndrico e, muitas vezes volta para cilíndrico simples. Em aves o estômago e classificado como composta, pois apresenta dois compartimentos: o proventrículo que secreta o suco gástrico cuja função é realizar a digestão dos alimentos sob a ação de enzimas e a moela onde particularmente os grãos são literalmente moidos após serem amolecidos com água no papo, a digestão, no entanto continua desde o proventrículo, com a ação dos sucos digestivos, e suas enzimas,até a moela. 6

Figura 1 Formação do estômago, observar de A para E a formação e diferenciação da pequena e grande curvaturas. Adaptado de (HAMILTON e MOSSMAN, 1973) 7

No ruminante, o estômago verdadeiro se limita ao abomaso, local onde ocorre a secreção gástrica e consequentemente onde ocorre a digestão dos alimentos. Sua localização está à direita do rúmen anteriormente ao retículo. Internamente é revestido por uma mucosa lisa dotada de glândulas de secreção gástrica. O processo de formação do estômago de ruminantes (quatro câmaras) e mostrado nas Figuras 2 e 3. Figura 2 Ilustração da fase inicial da formação do estômago de ruminante. Adaptado de (NODEN e LAHUNTA, 1990) 8

O estômago dos ruminantes tem seu desenvolvimento semelhante ao de um estômago simples, a partir de uma dilatação fusiforme da porção caudal do intestino anterior, que se expandindo no sentido ventrodorsal. A porção dorsal tem crescimento mais rápido, o que resulta na formação de uma curvatura convexa dorsal maior e uma ventral, menor como mostrado na Figura 2A. Na porção cranial da curvatura dorsal, desenvolvem-se os brotos do rúmen concomitante ao primórdio do broto do retículo, logo abaixo do rúmen na curvatura dorsal que se desloca no sentido cranial. O desenvolvimento dos primórdios do omaso e do abomaso ocorre na região caudal mediana em relação à estrutura reticular em desenvolvimento.. Como no estômago simples este conjunto sofre duas rotações como o giro de 90º, no sentido horário, em torno do próprio eixo no sentido craniocaudal. Sendo assim, os brotos da estrutura ruminal e o primórdio do retículo tem seu deslocamento para a esquerda, enquanto que os primórdios do omaso e abomaso voltam-se para direita. Além desta rotação de 90º, ocorre uma outra de 150º nos brotos do rúmen, o que muda sua orientação, antes apontada para a direção crânio dorsal, passa a partir de então para a direção caudal. Concomitante a essa rotação, ocorre o deslocamento do retículo para a posição cranial em direção ao diafragma, que também está se diferenciando a partir do septo transverso ao mesmo tempo que o omaso posiciona-se à direita, e o abomaso, na posição ventral, também na lateral direita da cavidade abdominal. A segunda rotação acontece exclusivamente com o abomaso, que resulta no posicionamento ventral de sua curvatura maior enquanto que a sua curvatura menor se posiciona dorsalmente.. O abomaso é o compartimento que mais se desenvolve em relação às demais câmaras devido à dieta alimentar diferenciado na primeira etapa do período pós natal, somente a partir desta etapa ocorre o estabelecimento das demais câmaras. Após algumas semanas do nascimento há um aumento considerável do rúmen, retículo e omaso que passam a funcionar. 9

Figura 3 Ilustração da fase final da formação do estômago de ruminante. Adaptado de (NODEN e LAHUNTA, 1990) 2.3- Intestino primitivo médio. O duodeno tem sua origem derivada de estruturas da porção caudal do intestino anterior e cefálica do intestino médio. São regiões que crescem muito rapidamente originando uma alça duodenal em C, que esta se projeta para a direção ventral. A rotação que ocorre na região segue a mesma orientação da ocorrida no estômago porém sem o crescimento diferencial, a conexão entre os intestinos anterior e médio se localiza no ápice da alça duodenal embrionária como mostrado na Figura 4. 10

2.3.1- Formação do fígado e do pâncreas. No limite entre os dois intestinos primitivos desenvolvem-se as conexões do fígado e do pâncreas. Com o crescimento acentuado do fígado e o seu deslocamento para a região cranial, o duodeno também é tracionado e, como consequência adquire a forma de um C. Nesta junção dos intestinos primitivos anterior e médio, no ápice do C duodenal, o septo transverso se transforma no mesentério dorsal. Na parede ventral endodérmica desenvolve-se o esboço hepatopancreático, que na Figura 4 é identificado com divertículo hepático. Figura 4 - Formação e diferenciação do duodeno. (MOORE, 2010) No lado oposto desenvolve-se o esboço pancreático dorsal que futuramente formará a porção endócrina do pâncreas, ou o pâncreas dorsal, a porção ventral tem origem do esboço hepatopancreático. 11

O fígado é formado a partir do brotamento desta porção caudal do intestino anterior, esboço hepatopancreático ou simplesmente do divertículo hepático, que com o crescimento se divide no primórdio do fígado e em uma pequena porção mais caudal que irá se expandir para formar a vesícula biliar conforme mostra a Figura 5. O fígado desenvolve-se rapidamente ocupando a maior parte da cavidade abdominal, anterior. Seus lobos direito e esquerdo apresentam praticamente o mesmo tamanho, posteriormente o lobo direito cresce tornando-se muito maior que o esquerdo logo se subdivide nos lobos, caudado e quadrado do fígado. Figura 5. Embrião com cinco semanas ilustrando os cordões hepáticos dos primórdios do fígado e os primórdios da vesícula biliar. (MOORE, 2010) O pâncreas tem sua origem no esboço ou broto hepatopancreático e no esboço ou broto pancreáticos dorsal, sendo formado a partir proliferação de celular do endoderma da porção caudal do intestino anterior, mostrado na Figura 6. O broto dorsal é primeiro a se desenvolver e é mais volumoso pois tem rápido crescimento para o interior da estrutura mesentérica dorsal. O broto ventral desenvolve próximo à entrada 12

do canal biliar, que com o crescimento e a rotação do duodeno, gira para a direita no sentido horário e o broto ventral consequentemente é levado para a posição dorsal fundindo-se com a porção dorsal. Portando com a rotação do duodeno o esboço ventral desloca-se para a direta e o esboço dorsal para a esquerda, isso acontece porque há um crescimento mais rápido da parede direita, sendo assim, o canal colédoco sofre um giro de 180 o pra a esquerda. Figura 6. Desenhos esquemáticos mostrando o desenvolvimento do pâncreas, da quinta à oitava semana. De E a G cortes transversais mostrando a fusão dos brotos ventral e dorsal do pâncreas. (MOORE, 2010) 13

2.3.2- Alças intestinais. O intestino médio mantem-se suspenso pela parede abdominal pelo mesentério, esta região do intestino, inicialmente se comunica amplamente com a vesícula vitelina, porém aos poucos essa comunicação se reduz ao canal vitelino. O desenvolvimento do intestino médio se dá de maneira bastante rápida e mais veloz que o alongamento do embrião o que traz como consequências as características das estruturas intestinais. Conforme há o aumenta do intestino médio também há formação da alça umbilical lembrando uma estrutura em forma de U, denominada a alça do intestino médio, que irá se projetar para o interior do cordão umbilical em processo de transição. Esta estrutura aparece por volta da sexta semana como uma migração normal desta porção do intestino médio para o interior do celoma extraembrionário. Com o desenvolvimento do fígado e dos rins, diminui o espaço na cavidade abdominal que se torna insuficiente para alojar o intestino médio, que cresce rapidamente provocando migração para a região do cordão umbilical constituindo-se em uma hérnia. A extremidade proximal da alça intestinal cresce rapidamente para formar as alças intestinais enquanto que a extremidade distal sofre poucas alterações. O divertículo cecal é uma estrutura formada nessa alça intestinal. Quando posicionada no interior do cordão umbilical, a alça intestinal sofre um giro de 90 o no sentido anti-horário, o que direciona a extremidade proximal para a direita e a distal para a esquerda. Na décima semana, ocorre rapidamente a volta intestino médio para o abdome caracterizando no processo de redução da hérnia do intestino médio. Desta forma a extremidade proximal do intestino médio, agora intestino delgado é a primeira a retornar passando sobre a artéria mesentérica superior. Conforme ocorre este retorno, a porção intestinal gira 180 o no sentido anti-horário. O ceco o apêndice vermiforme, se aproximam ao lobo direito do fígado e, mais tarde descem para a região denominada fossa ilíaca direita. O retorno do intestino parece estar relacionado à diminuição dos tamanhos do fígado e rins, além do aumento da cavidade abdominal. Este processo é ilustrado na Figura 7. 14

Figura 7 - Desenhos esquemáticos ilustrando a formação e rotação do intestino médio. (MOORE, 2010) Com o alongamento da porção proximal do cólon formam-se o cólon ascendente e a flexura hepática. Esse alongamento acontece com a descida do apêndice da região superior para a inferior direita da cavidade abdominal. Quando atinge a posição definitiva, os mesentérios 15

sofrem pressão contra a parede posterior da cavidade abdominal. Desta forma, o mesentério do cólon ascendente desaparece devido a sua fusão com o peritônio parietal e, o cólon ascendente e o duodeno, exceto os 2,5 cm derivados do intestino primitivo anterior tornam-se estruturas retro peritoneais. Os mesentérios são mantidos nos demais derivados da alça intestinal que durante a rotação do intestino médio, enrola-se em torna da origem da artéria mesentérica superior. Com o desaparecimento do mesentério do cólon ascendente o intestino delgado adquire uma nova forma de inserção passando da junção duodeno jejunal em direção obliqua a junção ileocecal. Estas formações podem ser observadas na Figura 7. O divertículo cecal, denominação dos primórdios do ceco e do apêndice, forma-se na quinta semana na região da extremidade distal da alça do intestino médio, conforme mostrado na Figura 8. Como a extremidade do ápice dessa estrutura não acompanha o crescimento das demais estruturas diferencia-se e dá origem ao apêndice. Figura 8. Desenvolvimento do ceco e do apêndice vermiforme no embrião com oito semanas. (MOORE, 2010) 16

Em equídeos a porção do íleo irá se abrir na base do ceco. O cólon ascendente apresenta alta taxa de crescimento formando uma longa alça estreita em formato de U. Essa alça desenvolve-se crescendo cranialmente na lateral direita da cavidade abdominal mais especificamente no diafragma em desenvolvimento e continua caudalmente na lateral esquerda até a abertura pélvica. Desta maneira formam-se as porções direita e esquerda, dorsal e ventral. No final, o ceco dos equinos é formado com a inclusão de parte do cólon ascendente. Como resultado, a porção anterior do cólon ascendente irá originar a base do ceco e do íleo, que de acordo com a sua origem embrionária estaria na junção entre o ceco e o cólon ascendente e não abrindo-se na ceco. O cólon descendente também se alonga muito em extensão com o mesentério, tornando-se móvel, podendo até ser apalpado via retal. Como os equinos são herbívoros, necessitam de mecanismos que diminuam o fluxo da digestão, devido ao processo lento da fermentação. Com isso se justifica a grande extensão do intestino grosso desses animais, como um local onde ocorre a maior parte da digestão de fibras pela ampla ação da flora bacteriana presente no intestino grosso e no ceco dos equídeos. 2.4- Intestino primitivo posterior. O intestino posterior é irrigado pela artéria mesentérica inferior e seu segmento do cólon transverso é derivado do intestino médio e se forma à partir de uma mudança de vascularização. Isso se dá porque a artéria mesentérica superior supre a região do intestino médio enquanto que a mesentérica inferior supre o intestino posterior. O intestino posterior consiste na região que vai desde o intestino médio até a membrana cloacal, que é formada pelo endoderma da cloaca e o ectoderma da fosseta anal. A cloaca, que é uma porção dilatada do intestino posterior, recebe os canais mesentéricos lateralmente e o alantoide ventralmente. O mesentério local desaparece ao se fundir com o peritônio 17

da lateral esquerda da parede abdominal dorsal e isso torna o cólon descendente retro peritoneal, já o mesentério do cólon sigmoide se mantém, porém com tamanho muito reduzido no momento da fixação. 2.5- Septação da cloaca. A cloaca é uma estrutura que está dividida pelo septo urorretal este, que se desenvolve na região do ângulo entre o alantoide e o intestino posterior. Com crescimento desta estrutura em direção à membrana cloacal ocorrem formações de projeções caudais que produzindo dobras nas paredes laterais da cloaca. Essas dobras desenvolvem-se e crescem uma direção a outra e com a fusão delas ocorre a divisão da cloaca nas regiões dorsal, formada pelo reto e a porção superior do canal anal e, ventral formada pelo seio urogenital ventral. Ao final da sexta semana, o septo urorretal funde-se à membrana cloacal, provocando a sua divisão duas membranas: uma anal dorsal e outra urogenital que é maior e ventral. A estrutura formada é denominada corpo peritoneal, resultado da fusão do septo urorretal com a membrana cloacal. Na membrana anal forma-se uma depressão profunda denominada fosseta anal e que em sua região mais profunda ocorre o rompimento, no final da sétima semana, originando o canal anal, mostrado na Figura 9. A porção superior desse canal é derivada do intestino primitivo posterior e a porção inferior é originada da fosseta anal. A união do epitélio derivado do ectoderma do intestino posterior é mais ou menos indicada pela linha pectinada. Essa linha mostra a posição aproximada da membrana anal e o ponto em que o epitélio muda de cilíndrico para pavimentoso estratificado. No ânus, o epitélio é queratinizado e liga-se a pele do períneo enquanto as outras camadas da parede do canal anal são derivadas do mesênquima esplâncnico. 18

Figura 9. Ilustração dos estágios sucessivos da divisão da cloaca no reto e no seio urogenital pelo septo urorretal. (MOORE, 2010) 19

3- Metodologia Leitura atenta dos conteúdos da aula e redação das respostas. Nem sempre somente essa leitura será suficiente, portanto, para melhor compreensão do assunto complemente a leitura com a bibliografia indicada e com os conteúdos adquiridos em outras disciplinas já estudadas. O recurso fundamental para o seu estudo e para as respostas da atividade é este guia de aula, nele encontrarão a maior parte das informações sobre os dobramentos do embrião. É importante ressaltar que para se adquirir conhecimentos mais aprofundados e críticos e respostas mais completas das atividades propostas é necessário apoiar em outras informações contidas não somente na bibliografia indicada, mas também de outras bibliografias de áreas complementares em particular de anatomia e histologia. 4- Atividade de aprendizagem Responder as quatro questões propostas após o texto explicativo. Para responder as questões das atividades propostas é necessário estar atento aos objetivos da aula, pois eles serão os guias e suportes correções de cada uma das respostas. Como já afirmado anteriormente, para responder as atividades é necessário leitura complementar que está indicada na bibliografia da aula ou da disciplina, além de conteúdos de outras disciplinas da área de Morfologia. Questões 4.1- Explicar a formação do estômago. 4.2- Explicar a formação do fígado e do pâncreas. 4.3- Explicar a formação dos intestinos. 20

4.4- Explicar a septação da cloaca. 5- Avaliação da atividade Esta atividade tem valor de 10 pontos sendo, cada resposta com valor máximo de 2,5 que deverá ser original, redigida em no mínimo em 10 e máximo em 20 linhas e não serão aceitas cópias de textos, livros ou similares. Caso seja enquadrado nesta situação será atribuída nota zero para a atividade além de poder haver punição por plágio. 6- Bibliografia 1- DAVID, G. e HAEGEL, P. Embryologie: organogenèse. système nerveux, organe des sens, intégration neuro-endocrinienne. 4. ed. Paris: Masson, 1991. Fasicule 3, 154p. 2- DREWS, U. Atlasde poche d embryologie. 1. ed. Paris: Flammarion Médicine-Sciences, 1998. 385p. 3- GARCIA, S. M. L., CASEMIRO, G. F. Embriologia. 3. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2012. 668p. 4- GILBERT, S. F. Biologia do desenvolvimento. 2. ed. Ribeirão Preto: Sociedade Brasileira de Genética, 1995. 563p. 5- HAMILTON, W. J. e MOSSMAN, H. W. Embriologia humana: desarrollo prenatal de la forma u la funcion. 4. ed. Buenos Aires: Intermédica, 1973. 667p. 6- MOORE, K, L., PERSAUD, T.V.N. Embriologia básica. 6. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004. 462p. 7- MOORE, K, L., PERSAUD, T.V.N. Embriologia clínica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. 536p. 8- NODEN, D. M., LAHUNTA, A. Embriologia de los animales domesticos. Zaragoza: Acribia, 1990. 399p. 21

9- WOLPERT, L. Princípios de biologia do desenvolvimento. 3. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2008, 576p. Professor Dr. Umberto Euzebio Matrícula UnB 148610 22