Qual a importância dos processos de diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário

Qual a importância dos processos de diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário
Mórula

Após a fecundação do óvulo pelo espermatozoide, é formado o zigoto, que passará por sucessivas etapas de divisões mitóticas e diferenciação celular, até se formar um indivíduo propriamente dito. Esses eventos são denominados embriogênese, ou desenvolvimento embrionário, e suas etapas são: segmentação, gastrulação e organogênese.

Segmentação

Nesta, ocorrem diversas divisões denominadas clivagens, dando origem a blastômeros. Tais eventos podem ocorrer em todo o zigoto, ou não, sendo este fato, e também a velocidade de divisão, influenciados pela quantidade de vitelo: quanto maior a sua concentração, menor a velocidade das clivagens. Geralmente, durante as divisões, há a formação de um maciço celular com algumas dezenas de células, denominado mórula. Progressivamente, o número de células aumenta, e há o surgimento de uma cavidade interna denominada blastocele, esta sendo preenchida de líquido sintetizado por algumas de suas células. Nessa fase da segmentação, o embrião é chamado de blástula. Na segmentação, o volume celular continua basicamente o mesmo.

Gastrulação

Nesta fase é definido o plano corporal do indivíduo, a partir da formação dos folhetos germinativos: ectoderma, endoderma e mesoderma. As células da blástula se rearranjam. Células migradas para a região interna (endoderma e mesoderma) serão, posteriormente, diferenciadas em músculos e órgãos internos; e as superficiais (ectoderma), em sistema nervoso e pele. A blastocele desaparece, dando origem a uma estrutura denominada arquêntero, que se modificará em tubo digestório. O arquêntero se comunica com o exterior por uma estrutura denominada blastóporo. Este, em animais protostômios, dará origem à boca; e em deuterostômios, ao ânus, sendo a boca formada depois, na região oposta à desta estrutura. Poríferos não possuem folhetos germinativos; cnidários possuem apenas o ectoderma e endoderma e são, por isso, denominados diblásticos. Todos os outros animais apresentam os três e, por isso, são considerados triblásticos. Assim, na gastrulação, há a diferenciação de células, e também aumento de massa do zigoto.

Organogênese

A organogênese é a fase em que ocorre a diferenciação dos folhetos em órgãos. Ela se inicia, nos cordados, com a neurulação, que consiste na formação do tubo neural a partir da ectoderme. Notocorda e celoma também são formados, sendo esse último delimitado pela mesoderme. Em vertebrados, a partir do ectoderma, forma-se a crista neural. Esta é responsável pela formação de alguns tipos celulares, como os pigmentares, e neurônios sensoriais do sistema nervoso periférico.

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Por Mariana Araguaia
Graduada em Biologia

Chamamos de diferenciação, na biologia, o processo que todas as células vivas passam para especializar-se em determinada função. Essas células, apesar de serem diferenciadas, continuam com o mesmo código genético da primeira célula, e a diferença entre elas está na inibição ou na ativação de determinados grupos de genes – estes responsáveis por definir a função de cada uma delas. Isso, além de determinar sua função, acarreta em algumas mudanças na estrutura das células.

Qual a importância dos processos de diferenciação celular durante o desenvolvimento embrionário

Foto: Reprodução

Com a fecundação de um óvulo por um espermatozoide, a vida inicia-se formando uma primeira célula que passará pelo processo de divisão até chegar às oito células – células tronco totipotentes. A primeira diferenciação acontece quando o embrião possui um valor aproximado de 100 célula s – aproximadamente com cinco dias de fecundação, formando o blastocisto. Nesse caso, as células que encontram-se na parte externa passam pelo processo de diferenciação e passam a ser responsáveis pela formação dos anexos embrionários. Enquanto isso, aquelas células que ficaram na parte interna, também passando pelo processo de diferenciação, passam a ser células tronco pluripotentes, que são responsáveis e capazes de formar todos os tecidos. Antes, quando ainda estão passando pelo processo de divisão – até 8 células – cada uma das células é capaz de formar um ser completo, quando inserida em um óvulo. Ao passar pelo processo todo e serem células-tronco pluripotentes, estas poderão formar todos os tipos de tecidos do corpo, mas não mais um ser completo.

Atuação e como acontece a definição

As células diferenciadas atuam de forma isolada – como por exemplo os gametas e as células sexuais de organismos menores como as bactérias –, ou ainda agrupados em tecidos diferenciados como o ósseo e o muscular.

Esse processo de diferenciação, no entanto, ainda é um mistério: não se sabe qual é o comando recebido pelas células que é responsável por determinar sua especificidade, assim como não se sabe como estas compreendem o seu destino e função dentro do organismo.

Sabe-se somente que a definição acontece durante o crescimento do embrião para formação dos tecidos nervoso, sanguíneo, adiposo, muscular e ósseo. Sabe-se também que a diferenciação é um processo terminal, ou seja, não possui reversão: uma vez que uma célula é diferenciada para formar o fígado, ela passará somente a dar origem às células hepáticas (suas células-filhas).

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Na biologia do desenvolvimento, diferenciação é o processo no qual as células vivas se "especializam", gerando uma diversidade celular capaz de realizar determinadas funções.

Estas células diferenciadas podem atuar isoladamente - como os gametas e as células sexuais dos organismos menores, como as bactérias. Ou podem agrupar-se em tecidos diferenciados, como o tecido ósseo e o muscular. Apesar de diferenciadas, as células mantêm o mesmo código genético da primeira célula (zigoto). A diferença está na ativação e inibição de grupos específicos de genes que determinarão a função de cada célula.

Esta especialização acarreta não só alterações da função, mas também da estrutura das células.

Este "agrupamento" foi realizado ao longo do processo evolutivo. A seguir, os metazoários "agruparam" diversos tecidos para formar órgãos diferenciados como o estômago, os órgãos sexuais etc. Estes, por sua vez, podem estar agrupados em aparelhos ou sistemas que, em conjunto, realizam determinada função vital, como é o caso do sistema digestivo.

O processo inverso também pode ocorrer. Células já especializadas, por algum motivo, podem perder a sua função, assumindo um estado de crescimento exagerado. Esse processo é denominado desdiferenciação e é o que ocasiona o surgimento de neoplasias.

Estágios da Diferenciação Celular[editar | editar código-fonte]

As mudanças que ocorrem na célula não são imediatas, mas são precedidas pelo processo de compromisso celular, na qual a célula possui um destino determinado e passará por grandes alterações. Assim, mesmo que uma célula ou tecido não sejam diferentes fenotipicamente das outras células ou tecidos que estão em estado de não comprometimento, o seu destino de desenvolvimento já está restrito.

O processo de compromisso celular pode ser dividido em dois estágios (Harrison 1933; Slack 1991). O primeiro é uma fase instável chamado de especificação. O destino da célula ou tecido é considerado especificado quando este é capaz de se diferenciar autonomamente em ambiente neutro (o ambiente é neutro em relação à via de desenvolvimento), como uma placa de Petri ou um tubo de ensaio. E ainda nesse estágio, o compromisso pode ser revertido. O segundo estágio de compromisso é a determinação. Uma célula ou tecido pode ser chamada de determinada quando é capaz de se diferenciar autonomamente mesmo quando é colocado em outra região do embrião. Se for capaz de diferenciar de acordo com o destino original, mesmo sob essas circunstâncias, pode-se assumir que o compromisso é irreversível.[1]

Especificação autônoma[editar | editar código-fonte]

Três modos básicos de compromisso foram descritos. O primeiro é chamado de especificação autônoma. Neste caso, se um blastômero particular for removido de um embrião no início do desenvolvimento, esse blastômero isolado irá produzir os mesmos tipos celulares que ele produziria se ainda fosse parte do embrião. E mais ainda, o embrião de onde foi retirado o blastômero perderá essas células e somente essas células, que seriam produzidas pelo blastômero retirado. A especificação autônoma dá origem a um padrão na embriogênese chamado de mosaico do desenvolvimento, pois o embrião parece uma construção de mosaico de peças independentes, com partes capazes de se auto-diferenciar. Embriões de invertebrados (especialmente de moluscos, anelídeos, e tunicados), geralmente possuem especificação autônoma para determinar o destino de suas células. Nesses embriões, determinantes morfogenéticos (certas proteínas ou RNAs mensageiros) são postos em diferentes regiões do citoplasma do ovo e são divididos em diferentes células de acordo com a divisão do embrião, sendo que os determinantes morfogenéticos especificam o tipo celular.

Especificação sincicial[editar | editar código-fonte]

Em embriões iniciais de insetos, a divisão celular não está completa. O núcleo se divide dentro do citoplasma do ovo, criando um multinucleado dentro do ovo. Um citoplasma que contém vários núcleos é chamado de sincício. O ovo citoplasmático, no entanto, não é uniforme. Em vez disso, o citoplasma do ovo anterior é marcadamente diferente do posterior. Aqui, a interação da especificação sincicial ocorre entre as diferentes partes de uma mesma célula, mas não entre elas.

Embriologistas experimentais mostraram que cada núcleo de Drosophila tem uma informação posicional dado por proteínas chamadas de morfógenos (do grego “doador de forma”).

Especificação condicional[editar | editar código-fonte]

O terceiro modo de comprometimento envolve interações entre células vizinhas. Neste tipo de especificação, cada célula tem, originalmente, a habilidade de se tornar qualquer uma dentre tantos tipos celulares. Entretanto, as interações de uma célula com outras células restringem o destino de uma ou mais participantes. Esse modo de comprometimento é chamado de especificação condicional porque o destino da célula depende das condições em que se encontra.

Se um blastômero for removido de um embrião, no início do desenvolvimento, que utiliza a especificação condicional, as células embrionárias remanescentes alteram seus destinos de modo que as funções das células que faltam sejam retomadas. Essa habilidade que células embrionárias têm de modificar seus destinos para compensar as partes que faltam é chamada de regulação. O blastômero isolado pode também dar origem a uma grande variedade de células (até gerar tipos celulares que a célula não faria se ainda fosse parte do embrião). Assim, a especificação condicional gera um padrão chamado de desenvolvimento regulador. O desenvolvimento regulador é visto na maioria dos embriões de vertebrados, e é crítico no desenvolvimento de gêmeos idênticos. Na formação dos gêmeos, as células no estágio de clivagem de um único embrião se divide em dois grupos, e cada grupo de células produz um indivíduo totalmente desenvolvido.

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Knisely, Karen; Gilbert, Scott F. (2009). Developmental Biology (8th ed.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates. 
  2. Lodish, Harvey (2000) Mollecular Cell Biology (4th ed.).New York: W.H. Freeman.
  3. Becker, W.M. Kleinsmith, L.J. Hardin, J. & Bertoni,G.P. (2009) The World of the Cell (17th edition). Pearson Education, Inc.
  4. Guilak, Farshid; Cohen, Daniel M.; Estes, Bradley T.; Gimble, Jeffrey M.; Liedtke, Wolfgang; Chen, Christopher S. (2009-07-02). "Control of Stem Cell Fate by Physical Interactions with the Extracellular Matrix"
  5. Rabajante JF, Babierra AL (January 30, 2015)."Branching and oscillations in the epigenetic landscape of cell-fate determination".

A diferenciação celular consiste em um conjunto de processos que transformam e especializam as células embrionárias. Após estas transformações, sua morfologia e fisiologia são definidas, o que as tornam capazes de realizar determinada função. Após a fecundação, a vida do organismo inicia-se com apenas uma única célula.

A diferenciação celular constitui um processo biológico complexo e vital, uma vez que regula a expressão de um grande número de genes ligados a funções tecido-específicas e controla a proliferação celular.

A isso, dá-se o nome de diferenciação celular, ou seja, a capacidade que temos de formar diferentes tipos de célula a partir da chamada “especialização celular”.

Na espécie humana as principais fases do desenvolvimento do embrião são a clivagem ou segmentação, gastrulação e organogênese.