Diferenciación y Proliferación Celular PDF

Diferenciación y proliferación celular Desarrollo embrión y células troncales Cuando nosotros hablamos de desarrollo nosotros nos basamos en este esquema En general en ciencias nos guiamos por: - Ranas - Peces - Pollitos - Ratas - Humanos El...

Diferenciación y proliferación celular Desarrollo embrión y células troncales Cuando nosotros hablamos de desarrollo nosotros nos basamos en este esquema En general en ciencias nos guiamos por: - Ranas - Peces - Pollitos - Ratas - Humanos El desarrollo en nosotros puede tomar semanas. En el caso de los peces cebras su desarrollo puede ser en horas. Mesodermo formación de hueso, músculos. - Los mamíferos tienen embriones muy pequeños. - Los animales pasan por un proceso muy parecidos. - Esta de desarrollo muy conservado. Dato: los mamíferos tienen embriones más pequeños y los procesos que pasan los animales son muy parecidos entre ellos. ¿Dónde se encuentra nuestro sistema nervioso? - Todo animal tiene un sistema nervioso - El sistema nervioso en vertebrados se encuentra en el dorso vertebral. Es decir, los genes que se necesitan para el estudio se encuentran expresado en la parte dorsal. Los vertebrados tienen un eje dorso vertebral invertido en comparación con los invertebrados. Nosotros con las moscas tenemos los mismos tipos de genes. Modelo de organismos de los vertebrados Todos los embriones vertebrados tienen un mismo patrón de desarrollo 1) Fertilización 2) Clevaje: en una división 3) Blástula 4) Gastrulación: esto es lo mas importante en el desarrollo. - Cuando uno pasa el proceso de gastrulación las células que forman los dientes están listas para empezar a emigrar hacia nuestra cara. Desarrollo temprano de humanos - Tres o cuatros semanas de la concepción, una de las dos capas de células del embrión humano similar a la gelatina, ahora de aproximadamente una decima de pulgada de largo, comienza a engrosarse y acumularse en el medio. - A medida que crece esta placa neural plana, surcan crestas paralelas, similares a los pliegues de un avión de papel, que se elevan a lo largo de su superficie. - En unos pocos días, las crestas se pliegan una hacia la otra y se fusionan para formar el tubo neural hueco. - La parte superior del tubo se engrosa en tres protuberancias que forman el rombencéfalo, mesencéfalo y el prosencéfalo - Los primeros signos de los ojos y luego los hemisferios del cerebro aparecen más tarde. - Esto pasa en todos los animales. Imagen 1: - La célula esta en 1n  - Esta fertilización ocurre durante el movimiento de ovocitos por las trompas lapolianas. - Cuando llegan realizan la implantación para generar 2 grupos grandes de células, 1 para el embrión y otro para placenta, y todo lo extraembrionario que debe conectar el bebe con la mamá. - A veces en los humanos, la célula puede ser atrapado en los tubos falo pianos, entonces se empieza a desarrollar dentro de este, esto es un caso poco común pero muy peligroso. Después de la fertilización, primero el embrión tiene que generar muchas células Se genera un clivaje, cada vez mas chico: 2, 4, 8, 16 , hasta el punto de formar un blástula. - La blástula es un conjunto de células. - En este momento cuando se tiene todas las células es cuando se va a empezar a gástrula. - Cuando hace la gastrulación, la van a moverse y van a formar un embrión. Imagen 2  - Solamente se puede ver el tubo neural después de la gastrulación. (semana 3). - La placa neural, se corta y forma el tubo neuronal. - ¿Por qué es importante para nosotros como dentistas? - Por qué cuando se forma el tubo neural, hay células muy específicas (rojo) denominadas cresta neuronal. - Esta cresta neuronal son unas células que se encuentran arriba del tubo neuronal y van a emigrar, estas células son las que formaran los huesos de la cabeza. - Las cresta están en los extremos de los tubos cuando esta se va doblando llega arriba y ahí se van a migrar. Desde un punto de vista evolutivo nuestra cabeza es nueva. - Las caras hablan. - Toda nuestra cara es un estudio de emigración. Chile tiene un nivel de alcoholismo cuando se encuentra embarazadas. - Si uno toma mucho durante el embarazo la emigración de ver afectada. Si la cara esta un poco alterada, las neuronas también se encuentran alteradas. La cresta neutral gracias esta proviene: ✓ Huesos de la cabeza ✓ Neuronas ✓ Pigmentos ✓ Ojos ✓ Dientes ✓ Oídos ✓ Cartílago A continuación, el embrión tiene que empezar a organizar las células: el evento más importante del desarrollo GASTRULACIÓN - El embrión tiene tres capas primarias que experimentan muchas interacciones para evolucionar hacia órganos, huesos, músculos, piel o tejido neural. - La capa exterior es el ectodermo (piel, tejido neural). - La capa intermedia es el mesodermo (esqueleto, cardíaco). - La capa interna es el endodermo (digestión, respiratorio). - Ectodermo generará la placa neural y en el borde de esta se encontrará la cresta neural. Video 1 - Es un embrión de un pez cebra. - Se encuentra mirándose a través de una lupa no de un microscopio. - Gastrulación empiezan a mover la célula - 18 horas de desarrollo comprimido en pocos minutos  - 4 células, a 8 células, cada vez pequeños, lo que ocasiona que se genere este grupo de células, cuando se llega a una cantidad estimada más o menos 1000mil, empieza con la gastrulación. - La célula se empieza a mover, hay células que se mueven ya sea por dentro y otras por fuera, donde forman la cabeza y la cola. - Al final del día se tiene un animal en su desarrollo. Video 2 - Formación de la cabeza. (ocurre mas tarde). - Microscopios especiales donde se puede generar ese tipo de imágenes. - 24 horas en desarrollo. Video 3 - Aminal vivo - Cada núcleo, este marcado por una proteína fluorescentes. - Formación del tubo neural. - Las células en rojo son las que formaran la nariz. - La nariz proviene de muchas células que realizan convergencia, no de división local. Después de gastrulación: formación del tubo neural El sistema nervioso (Tubo neural) tiene una organización segmentada en el eje anterior- posterior. - En cada paso hay una red de genes la cuales se encuentra controlando la formación de la cresta neural. - Lo más importante odontoblasto, eso proviene de la cresta neutral. - Genera un montón de tipos de células distintas, esto va para recordar - ¿De dónde viene los dientes que tipos de células proviene de la cresta neural? - Glía ¿Qué es la GLIA? Las células gliales, también conocidas como neuroglia o simplemente glía, son un tipo de células que forman parte del sistema nervioso central (cerebro y médula espinal) y del sistema nervioso periférico. Aunque históricamente se pensaba que su función principal era proporcionar soporte estructural y nutricional a las neuronas, ahora se sabe que desempeñan roles mucho más complejos y fundamentales para el funcionamiento del sistema nervioso. - Las células gliales se dividen en varios tipos principales, cada uno con funciones específicas: 1. Astrocitos: Son las células gliales más abundantes en el cerebro. Se cree que desempeñan funciones importantes en la regulación del entorno extracelular, el mantenimiento del equilibrio de líquidos y iones, la respuesta inmune del sistema nervioso, y en la formación y mantenimiento de la barrera hematoencefálica. 2. Oligodendrocitos: Estas células gliales tienen la función principal de formar y mantener la vaina de mielina alrededor de los axones en el sistema nervioso central. La mielina actúa como aislante eléctrico que facilita la transmisión rápida de los impulsos nerviosos. 3. Microglía: Son células gliales del sistema nervioso central que actúan como la principal célula inmune del cerebro. Tienen funciones importantes en la respuesta inmunitaria, la eliminación de desechos celulares y la modulación de la inflamación en el tejido nervioso. 4. Células de Schwann: Son las células gliales del sistema nervioso periférico y tienen funciones similares a los oligodendrocitos, es decir, forman la vaina de mielina alrededor de los axones periféricos para facilitar la transmisión rápida de los impulsos nerviosos Importante - La cresta neural genera un numero extraordinario de tipos de tejidos y lo hace expresando cascadas especificas de genes que restringen secuencialmente el destino celular. La diferenciación celular - Es un tema que cubre muchos aspectos. ¿Qué es la diferenciación celular? - La diferenciación celular es el proceso mediante el cual una célula se especializa para llevar a cabo funciones específicas en el organismo. Todas las células en el cuerpo humano, aunque tienen la misma información genética en su ADN, se diferencian durante el desarrollo para adoptar diferentes formas y funciones que son necesarias para el correcto funcionamiento de los tejidos y órganos.  - Durante la diferenciación celular, las células adquieren características morfológicas y funcionales distintas que las hacen aptas para realizar tareas específicas. Este proceso es crucial en el desarrollo embrionario, donde células madre indiferenciadas, también conocidas como células progenitoras, se diferencian en diversos tipos celulares que forman todos los tejidos y órganos del cuerpo. ✓ Diferenciación de células musculares: Las células musculares se especializan para contraerse y generar movimiento. ✓ Diferenciación de células nerviosas: Las neuronas se especializan para transmitir señales eléctricas y químicas en el sistema nervioso. ✓ Diferenciación de células epiteliales: Las células epiteliales se especializan para formar barreras protectoras y facilitar la absorción de nutrientes en los tejidos. ✓ Diferenciación de células sanguíneas: Las células sanguíneas, como los glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas, se especializan para realizar funciones específicas en el transporte de oxígeno, defensa inmunitaria y coagulación. Dentro del sistema nervioso se generan muchos tipos deferentes de células durante el desarrollo El sistema nervioso es el mas famosos para estudiar, debido a - El número de enfermedades que pertenecen al sistema nervioso. - Las neuronas ¿Como se diferencias las células? - Nosotros partimos por una célula troncal, esta se va a dividir, se va a dividir (amplificación),, para que se van a empezar a generar tipos de células distintas, cada paso se genera de manera restringida. Ejemplo: cuando se generan músculos, se generan precursores de músculos los cuales se empiezan a dividir y dependiendo en donde van a estar ubicados en el cuerpo, van a ver si se crean músculos que se encuentren en las extremidades o músculos que se encuentren en la espina, entre otros. - Los músculos que se generan en la cabeza serán diferentes a los que se crean en los brazos o piernas. - Esto es lo mismo en el sistema nervioso, claro que el cerebro va a generar muchas más neuronas distintas que su cola espinal. Proceso básico - Las neuronas se producen inicialmente a lo largo del canal central en el tubo neural. - Estas neuronas luego migran desde su lugar de nacimiento hasta su lugar de destino final en el cerebro. - Se reúnen para formar cada una de las diversas estructuras cerebrales y adquieren forma especificas de transmitir mensajes nerviosos.  - Sus procesos o axones recorren largas distancias para encontrar y conectarse con socios apropiados, formando circuitos elaborados y específicos. - Finalmente, la accion de esculpir elimina las conexiones redundantes o inadecuadas, perfeccionando la especificidad de los circuitos que quedan. - El resultado es la creación de una red elaborada con precisión de 100 mil millones de neuronas capaces de un movimiento corporal, una percepción una emoción o un pensamiento. Nuestro desarrollo del sistema nerviosos es muy lento y se extiende por años y cuando está formado no generará más neurona solo perderá. - La parte central es limitada. No se regenera - La parte periférica no se forma una cicatriz y se puede regenerar El sistema nervioso es complicado porque tiene muchas neuronas y muchos genotipos. - Las ballenas nosotros tenemos los contex más complejo. Malformaciones - Microcefalia: Es un término médico que se refiere a una condición en la cual la cabeza de un recién nacido o de un niño pequeño es significativamente más pequeña de lo esperado para su edad y sexo, en comparación con niños de la misma edad y sexo. Esta condición se diagnostica cuando la circunferencia de la cabeza es menor de dos desviaciones estándar por debajo de la media para la edad y sexo correspondientes, o cuando la cabeza está en el percentil 3 o menos en la curva de crecimiento infantil. - Hemimegalencefalia: Es una condición rara del cerebro en la cual una de los hemisferios cerebrales (izquierdo o derecho) es anormalmente grande. Normalmente, ambos hemisferios cerebrales deberían desarrollarse de manera simétrica y proporcional. Sin embargo, en casos de hemimegalencefalia, uno de los hemisferios cerebrales crece de forma excesiva, lo que puede llevar a problemas significativos en el desarrollo neurológico y funcional del individuo afectado. ✓ la persona puede sobrevivr pero no por mcho tiempo, pues necesita la persona tener el cerebro balaciado - La polimicrogiria es una malformación cortical del cerebro que se caracteriza por la presencia de múltiples y pequeños pliegues (girias) anormales en la corteza cerebral. Estos pliegues son más numerosos y pequeños de lo normal, lo que resulta en una superficie cerebral rugosa y con un patrón irregular de circunvoluciones. - displasia cortical focal: es una malformación cortical del cerebro que se caracteriza por la presencia de múltiples y pequeños pliegues (girias) anormales en la corteza cerebral. Estos pliegues son más numerosos y más pequeños de lo normal, lo que resulta en una superficie cerebral rugosa y con un patrón irregular de circunvoluciones. - La lissencefalia: también conocida como síndrome de lisencefalia o cerebro liso, es una malformación cerebral congénita en la cual la corteza cerebral presenta una superficie lisa y falta de pliegues normales (circunvoluciones). Normalmente, durante el desarrollo fetal, la corteza cerebral se pliega para formar surcos y  circunvoluciones que aumentan la superficie cerebral y permiten una mayor cantidad de neuronas. Sin embargo, en la lissencefalia, este proceso de pliegue está interrumpido o ausente, lo que resulta en un cerebro con una apariencia lisa. - La heterotopia periventricular es una malformación cerebral en la cual hay acumulación anormal de neuronas fuera de su ubicación normal en la corteza cerebral. Esta acumulación ocurre típicamente alrededor de los ventrículos cerebrales, que son las cavidades llenas de líquido dentro del cerebro. - La agenesia del cuerpo calloso es una anomalía congénita del cerebro en la cual falta total o parcialmente el cuerpo calloso, una estructura que conecta los hemisferios cerebrales izquierdo y derecho. El cuerpo calloso normalmente facilita la comunicación entre ambos hemisferios, permitiendo que compartan información y coordinen funciones. Sorprendentemente, la posición final de la neurona se correlaciona exactamente con su fecha de nacimiento. La fecha de nacimiento es en el momento de la mitosis final. Las células que salen más tarde migran más allá de las neuronas mas viejas (en capas corticales más profundas hacia la corteza mas externa. La estratificación de la corteza es, por lo tanto, una estratificación interior-primero y exterior -Ultimo. Mecanismos que dependen de la herencia igual de factores citoplasmáticos. Mecanismos para cambiar Mecanismos que dependen de la herencia igual de factores citoplasmáticos. - Con el tiempo se empiezan a generar células diferentes como la glía y neuronas. Mecanismos que dependen de la herencia diferencial de factores citoplasmáticos.  - Empiezan a generar una diferenciación cuando se dividen Categorías de células neurales - Una vez que el tejido ectodérmico ha adquirido su destino neural. - Otra serie de interacciones de señalización determina el tipo de célula neural a la que da lugar. - El sistema nervioso maduro contiene una gran variedad de tipos de células, que se pueden dividir en dos categorías principales: ✓ las neuronas, principalmente responsables de la señalización. ✓ células de sostén llamadas células gliales. ¿Qué pasa una vez que la célula se diferencia? - Se mantiene diferenciada - Las células que la reemplazan (si ello ocurre) producen la misma célula - Envejece Vuelta atrás: de-diferenciación - Generación de células troncales (pluripotenciales) ✓ Las celulas pluripotenciales son células que pueden generar distintas tipos de células. - Promesa: “Medicina regenerativa” - “Organoides” Células Madre - Las células madre son células con el potencial de convertirse en muchos tipos diferentes de células en el cuerpo. Sirven como un sistema de reparación para el cuerpo. - Hay dos tipos principales de células madre: ✓ células madre embrionarias y células madre adultas Definición de células madre - Auto renovación - puede dar lugar a células hijas que son las células madre. - Dar lugar a la progenie diferenciada - células hijas también pueden diferenciar, por lo general en múltiples linajes. Algunos tipos células madre adultas - Las células madre embrionarias - Las células madre adultas - iPS - células madre pluripotentes inducidas - De células madre del cáncer  Celulas madres embrionarias - Las células madre embrionarias (ESC) se encuentran en la masa celular interna del blastocisto humano, una etapa temprana del embrión en desarrollo que dura del cuarto al séptimo día después de la fertilización. - En el desarrollo embrionario normal, desaparecen después del 7º día y comienzan a formarse las tres capas de tejido embrionario. Pero células madre embrionarios presenta desafíos ¿Por qué células madre pluripotentes inducidas (iPSC)? - Su origen humano, - fácil accesibilidad - capacidad de expansión - capacidad de dar lugar a casi cualquier tipo de célula deseado - evitar las preocupaciones éticas asociadas con los ESC humanos - potencial para desarrollar una medicina personalizada utilizando iPSC específicas para cada paciente.  Oncogénesis - Existe la posibilidad de que las células trasplantadas formen Tumores. Esto es de particular importancia cuando se utilizan pluripotentes células, ya que estas se caracterizan por la capacidad de formar teratomas (tumores neoplásicos que contienen células correspondientes a las tres capas embrionarias) en modelos animales. - Por lo tanto, será necesario evaluar el estado de diferenciación de las células trasplantadas. definido con alta precisión para evitar la entrega de residuos pluripotentes células que pueden diferenciarse de manera aberrante in vivo. - La evidencia también sugiere que la oncogénesis no se limita a células pluripotentes. - El proceso de cultivo puede permitir el crecimiento de genéticamente tipos de células anormales que podrían ser un peligro potencial. los detalles de qué tipos de pruebas se requerirán para pluripotentes u otras células para asegurar la integridad genética de las células trasplantadas es un activo área de consideración. Mas información: - La cuestión del potencial maligno de las células es de gran preocupación en las células madre pluripotentes inducidas (iPS). - Los métodos de mayor eficacia para reprogramar células actualmente son los basados en retrovirus o lentivirus, por lo que corren el riesgo de mutagénesis en virtud de la integración viral en el genoma del huésped. - Además, algunos de los genes utilizados para inducir la reprogramación tienen un potencial oncogénico conocido (p. ej., c-Myc). - Se está avanzando en la reducción del número de productos genéticos necesarios para la reprogramación y en el uso de virus que no se integran o moléculas pequeñas para suplantar la reprogramación basada en retrovirus. - Estos desarrollos pueden mitigar las preocupaciones sobre la mutagénesis por inserción, pero no mitigarán por completo la preocupación por el control alterado del crecimiento de las células modificadas, en particular aquellas con pluripotencialidad. Células madre mesenquimales (MSC) Células estromales mesenquimales (MSC). - Las células madre mesenquimales son células madre adultas multipotentes que están presentes en múltiples tejidos, incluido el cordón umbilical, la médula ósea y el tejido adiposo. - Las células madre mesenquimales pueden autorrenovarse al dividirse y pueden diferenciarse en múltiples tejidos, incluidos hueso, cartílago, células musculares y grasas, y tejido conectivo. - Las células madre mesenquimales (MSC, por sus siglas en inglés) son células madre adultas que se encuentran tradicionalmente en la médula ósea. Sin embargo, las células madre mesenquimales también se pueden aislar de otros tejidos, como la sangre del cordón umbilical, la sangre periférica, las trompas de Falopio y el hígado y los pulmones fetales.  - Las células estromales, también conocidas como células madre mesenquimales (MSC, por sus siglas en inglés), son células no hematopoyéticas, multipotentes y autorrenovables que son capaces de diferenciarse en tres linajes (mesodermo, ectodermo y endodermo). Problemas con los MSC - Una pequeña proporción de MSC trasplantadas en realidad sobrevive y que pocas MSCdiferenciarse en células neurales en tejidos cerebrales lesionados. - Los mecanismos predominantes por los cuales las MSC participan en la remodelación y recuperación funcional del cerebro están relacionados con su efecto paracrino basado en la secreción más que con un efecto de reemplazo celular. Se ha demostrado que los exosomas son mediadores clave de la comunicación de célula a célula, entregando una carga distinta de lípidos, proteínas y ácidos nucleicos que refleja su célula de origen. Los exosomas liberados por las células regenerativas, como las células madre, por ejemplo, son potentes impulsores de la curación y la reparación. EXOSOMAS - Los exosomas son vesículas de membrana pequeña de origen endosómico. - El tamaño del exosoma es de 30 a 120 nm de diámetro. - Contienen proteínas, lípidos, ARNm y microARN (miARN) - Se puede utilizar para la entrega de pequeñas moléculas funcionales - Parecen tener un papel importante en la comunicación de célula a célula. - Los exosomas derivados de MSC no proliferan, son menos inmunogénicos y son más fáciles de almacenar y administrar que las MSC. - Estudios recientes indican que los exosomas y microvesículas derivados de MSC multipotentes tienen efectos terapéuticos