Aula 2_EM 2024/2025 Embriologia Médica (PDF)

Embriologia Médica Mestrado Integrado | Medicina Veterinária 1º Ano 2024/2025 [email protected] @ Embriologia Médica Tópicos a abordar: - Gastrulação - Sinalização celular e funcionamento genético no decurso do desenvolvimento...

Embriologia Médica Mestrado Integrado | Medicina Veterinária 1º Ano 2024/2025 [email protected] @ Embriologia Médica Tópicos a abordar: - Gastrulação - Sinalização celular e funcionamento genético no decurso do desenvolvimento Objetivos: - Caraterizar a gastrulação nas diferentes espécies; - Identificar as vias de sinalização relevantes no processo de embriogénese - Compreender os mecanismos moleculares essenciais à embriogénese; - Identificar os principais intervenientes moleculares. A gastrulação, ou formação da camada germinativa, é um estágio do desenvolvimento embriológico durante o qual a blástula de camada única é convertida numa estrutura trilaminar que consiste em uma camada ectodérmica externa, uma mesodérmica média e uma camada endodérmica interna. https://www.youtube.com/watch?v=ADlYn0ImTNg  Cordados primitivos O padrão de gastrulação no Amphioxus representa um modelo comparativamente simples para ilustrar os principais eventos celulares. A gastrulação no Amphioxus começa Blástula quando a blastoderme no pólo vegetal se achata e invagina. Uma cavidade conhecida como arquêntero ou intestino primitivo é formada. Gástrula A camada externa de células forma o ectoderme e a camada interna o endoderme. As células responsáveis pela formação do notocordo e de outras estruturas mesodérmicas ocupam originalmente uma posição na borda do blastóporo. Amphioxus lanceolatum Mais tarde, essas células migram para uma posição entre a ectoderme e a endoderme.  Anfíbios 1) Células cheias de vitelo no hemisfério vegetal da blástula anfíbia impedem a invaginação. 2) Na junção dos hemisférios animal e vegetal, as células da superfície deslocam-se para o interior formando uma fenda precursora do intestino primitivo. 3) Seguindo o influxo de células endodérmicas abaixo da fenda e células mesodérmicas de cima também acompanham esse movimento e a fenda aprofunda-se. As células movem-se constantemente para dentro a partir da superfície. 4) No estágio final, a blastocélio é obliterado e as células carregadas de vitelo no pólo vegetal movem-se para o interior. Finalmente a gástrula está formada.  Aves A blastoderme das aves consiste em duas partes, a área pelúcida e a área opaca. As células da área pelúcida dão origem a um epiblasto superior, que compreende ectoderme, endoderme e mesoderme futuros, e um hipoblasto inferior destinado a se tornar endoderme extra-embrionário. 1) O espessamento da blastoderme, que resulta da convergência das células da camada superficial da blastoderme em direção à linha média, forma a linha primitiva. 2) Na extremidade cranial da linha primitiva, uma concentração aumentada de células forma uma estrutura conhecida como nó primitivo ou nó de Hensen. 3) A depressão resultante é o sulco primitivo. 4) As células do nó primitivo, que ingressam no interior, migram cranialmente formando uma coluna de células mesodérmicas denominada notocordo. 5) Coincidente com o desenvolvimento da linha primitiva, a área pelúcida aumenta de tamanho, com o crescimento ocorrendo mais rapidamente na região cranial do que na região caudal, resultando na formação de uma estrutura piriforme. 6) À medida que essas células migram através da linha primitiva, elas alongam-se e assumem uma aparência característica em formato de garrafa, sendo chamadas de células-garrafa. Ao sair da linha primitiva, essas células assumem morfologia e características de células mesenquimais com capacidade de migração e diferenciação. Gastrulação - Mamíferos O processo é semelhante ao das aves.  Gastrulação - Mamíferos Cavidades formam-se acima e abaixo da massa celular interna, que se expandem (como âmnio e saco vitelino, respectivamente), deixando uma placa plana de células de 2 camadas. A linha primitiva forma-se como nas aves e répteis para produzir camadas germinativas primárias. Estabelecimento de simetria esquerda-direita em vertebrados Os órgãos dos vertebrados estão posicionados assimetricamente nas cavidades torácica e abdominal. O padrão de desenvolvimento esquerda-direita é estabelecido durante a gastrulação. A incidência de defeitos de desenvolvimento relacionados à simetria esquerda-direita correlaciona-se com monocílios defeituosos ou ausentes nas células do nó primitivo do embrião em desenvolvimento. Acredita-se também que um processo de morte celular regulada que ocorre ao longo da linha média da linha primitiva desempenha um papel no estabelecimento da simetria esquerda-direita. Mutações no gene situs inversus viscerum (Iv) levam a uma aleatoriedade da posição de cada órgão em cada lado do eixo. A posição aleatória dos órgãos é uma anomalia potencialmente letal. Sinalização celular e funcionamento dos genes durante o desenvolvimento Sinalização ou comunicação entre células é fundamental para o seu crescimento, diferenciação e neste caso particular para o processo de embriogénese. Em comunicação celular existe uma célula emissora e uma célula recetora (ou também designada célula alvo). Os sinais químicos são libertados pelas células sinalizadoras na forma de moléculas pequenas, geralmente voláteis ou solúveis, chamadas ligandos. Um ligando é uma molécula que se liga a outra molécula específica, em alguns casos, entregando um sinal no processo. Tipos de sinalização ou comunicação celular https://openstax.org/books/biology/pages/9-1-signaling-molecules- and-cellular-receptors#fig-ch09_01_01 Como respondem as células? Cada tipo de célula apresenta um conjunto de proteínas recetoras que lhe permite responder a um conjunto específico de moléculas sinalizadoras extracelulares produzidas por outras células. Essas moléculas sinalizadoras trabalham em combinações para regular o comportamento da célula. Quais os tipos de comunicação celular relevantes para a embriogénese?  Hh Hh – Membros da família Hedgehog FGF – Membros da família do FGF fator de crescimento dos fibroblastos Sinalização Parácrina Wnt Wnt – Membros Wingless da família TGF- TGF- – Membros da família do fator  de crescimento transformante   Sinalização Hedgehog Smoothened Patched ( ) ( ) A via de transdução de sinalização Hedgehog ilustrando os mecanismos de sinalização intracelular em resposta à ativação pela Hedgehog. Esta via é essencial para: Especificação celular; Proliferação celular; Sobrevivência Celular A proteína Shh atua como um morfógenio* * Morfogénio – que pode especificar a diferenciação celular; intervém na formação dos órgãos.  Sinalização FGF A via de transdução de sinal do fator de crescimento de fibroblastos que opera através da fosforilação de proteínas intracelulares, levando à sua ativação. Esta via é essencial para: indução/manutenção da mesoderme e desenvolvimento de vários órgãos  Sinalização Wnt A via de transdução de sinal Wingless, resultando na ativação de genes responsivos a Wingless. Esta via é essencial para: influenciar o plano corporal no desenvolvimento embriológico e no crescimento e diferenciação celular pós-natal.  Sinalização TGF- A via de transdução de sinal do fator de crescimento transformador que leva à ativação de genes responsivos a Tgf-β através de proteínas SMAD. Esta via é essencial para: Desenvolvimento embriológico  Como se organiza oADN? Cromatina (células eucarióticas) Estrutura fibrosa que constitui a parte não nucléolar do núcleo celular. Constituída por ADN associado a uma quantidade igual de proteínas básicas (histonas), a proteínas não histónicas. Podem-se distinguir dois tipos de cromatina: Eucromatina (EC): Aparece descompactada; regiões transcricionalmente ativas. Facultativa – são os segmentos cromossómicos ou cromossomas que se Heterocromatina (HC): condensam em determinado período do desenvolvimento. Constitutiva - está confinada à periferia do centrómero e nas regiões dos telómeros transcricionalmente inativas; Como se organiza o ADN? Empacotamento da cromatina nos cromossomas DNA em interfase (perde-seeste empacotamento) difere com base na espécie e na fase de desenvolvimento do organismo. Constituidos por proteínas não histonicas (5-10%) formando um quadro estrutural que define a forma do cromossoma.  Genética Molecular Básica Prototypical eukaryotic gene. In schematic form, a cellular gene is depicted in which exons or coding regions (boxes) are separated by intervening sequences (introns). Introns begin with the dinucleotide GT and end with AG. A short motif of AATAA (or modified versions) direct endonucleolytic cleavage and polyadenylation of nascent RNAs. Promoter elements, shown as empty parentheses, lie upstream from the start of the gene and are often multiple in nature. Common promoter elements include motifs such as TATA and CCAAT (TATA and CAT boxes) and GGCGGG (the Spl nuclear factor binding site). Additional sequences, known as enhancers, augment transcription and can lie either before, within, or downstream from the gene. After transcription, the RNA is processed to yield mature mRNA, which is translated to yield protein. Citation: Genetics, Biochemistry, and Molecular Bases of Variant Human Phenotypes, Valle DL, Antonarakis S, Ballabio A, Beaudet AL, Mitchell GA. The Online Metabolic and Molecular Bases of Inherited Disease; 2019. Available at: https://ommbid.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2709&sectionid=225069716 Accessed: February 25, 2021 Copyright © 2021 McGraw-Hill Education. All rights reserved Referências McGeady, T.A. et al. Veterinary Embryology, 2nd Ed. Wiley (2017). Hyttel, P. et al. Essentials of domestic animal embryology. Saunders Elsevier (2016). Outras fontes referenciadas nos diapositivos