Indução - Aprender

Embriologia Animal
.Indução
Universidade de Brasília (UnB)
Universidade Aberta do Brasil (UAB)
Aula 9:
Indução e organizador primário
Síntese:
Agentes indutores mesodermizante e neuralizante
1
Embriologia Animal
.Indução
Sumário
Informações gerais da aula
1- Objetivos: geral e específicos
2- Conteúdo da aula: Indução e organizador primário
2.1- Introdução
2.2- Experimentos de Hans Spemann e Ingrid Mangold
2.3- Experiências de exogastrulação
2.4- Competência do reator
2.5- Indução neuralizante
2.6- Indução mesodermizante
3- Metodologia
4- Atividades de aprendizagem
5- Avaliação da aprendizagem
6- Bibliografia
2
Embriologia Animal
.Indução
1- Objetivos
1.1- Objetivo geral
A definir indução e compreender os mecanismos indutores neuralizante e mesodermizante.
1.2- Objetivos específicos
1.2.1- Definir e conceituar indução, indutor e reator.
1.2.2- Compreender os experimentos de Hans Spemann e Hilde Mangold
1.2.3- Compreender a experiência da exogastrulação
1.2.4- Definir e caracterizar a indução neuralizante.
1.2.5- Definir e caracterizar a indução mesodermizante.
2. Conteúdo da aula: Indução e organizador primário
2.1- Introdução
O que diferencia uma célula de um tecido de outras células de outros tecidos? Genes específicos que são ativados e inativados. Esses
são ativados e transcritos durante o processo de diferenciação. Ao final do desenvolvimento, restam os genes mais especializados do tecido.
Com a diferenciação, o estímulo indutor penetra nas células e estimula sua interação núcleo citoplasma. Os genes respondem aos sinais
citoplasmáticos dessa interação. Dessa forma, vão surgindo os diversos tipos celulares, formando os diferentes tecidos do indivíduo e as células
vão adquirindo especialização morfológica, bioquímica e funcional, como a morte celular programada, ativação, deslocamento, fixação, entre
outros.
3
Embriologia Animal
.Indução
Como já estudado, na gastrulação, ocorre diferenciação celular e todos os genes paternos e maternos estão ativos. Em função de suas
localizações, as áreas celulares do embrião são estimuladas a se diferenciar em outros tipos de células e tecidos.
Para entender este processo é necessário entender algumas definições: indutor – é estímulo que provoca o início da diferenciação
celular; indutor – é a fonte responsável pelo lançamento do estímulo e, reator é a área celular e/ ou tecidual que recebe o estímulo e inicia a
diferenciação. Na gastrulação de na anfíbios, descrita na aula 6, o mesoblasto notocordal, que forma o lábio dorsal do blastóporo, é o indutor
ou o organizador primário da gástrula, assim como o nó de Hensen, no caso do mamífero, também descrito nessa mesma aula. Este indutor
atua sobre dois reatores: o ectoblasto e mesoblasto somítico e das lâminas laterais. O embrião organiza toda a sua embriogênese em torno do
mesoblasto notocordal ou seja, em torno do seu eixo do sustentação. Na Figura 1, em vermelho, é mostrado o mesoblasto notocordal.
Figura 1: mesoblasto notocorda e o lábio dorsal do blastóporo. Adaptado de
(HOUILLON, 1972)
4
Embriologia Animal
.Indução
2.2- Experimentos de Hans Spemann e Hilde Mangold
Este experimento evidencia a presença de um organizador primário para a diferenciação das células e dos tecidos, foi executado por
Hans Spemann e Ingrid Mangold em 1924 utilizando duas gástrulas jovens de tritão Triturus taeniatus L. e T. crisatus L. escuro/pigmentada e
claro/não pigmentada. Procedeu-se com a remoção do lábio dorsal do blastóporo do tritão claro formado pelo território presuntivo do
mesoblasto notocordal enxertando na região superior do hemisfério vegetativo da espécie escura, pigmentada.
5
Embriologia Animal
.Indução
Com o amadurecimento da gástrula observou-se a formação de dois embriões normais ligados pela região ventral, ver na Figura 2, o esquema
descrito porém com as cores invertidas, onde o vermelho representa o não pigmentado e o branco, o pigmentado.
Figura 2: Experimento de evidência do organizador primário. (HOUILLON, 1972)
O lábio dorsal enxertado foi capaz de se organizar e formar o segundo embrião em uma área onde estaria determinada a
originar o endoblasto. Em cortes histológicos observa-se que somente a notocorda, em vermelho na Figura 2, é despigmentada e é
6
Embriologia Animal
.Indução
proveniente do enxerto enquanto que os demais tecidos são provenientes dos territórios presuntivos do hospedeiro, o tritão
pigmentado.
Portanto o território do mesoblasto notocordal e a notocorda são organizadores primários. O mesmo pode ser feito enxertando
o nó de Hensen em aves e mamíferos, que também irão formar dois embriões.
Processo pelo qual uma região embrionária interage com uma outra e influencia sua diferenciação – alteração do destino celular
como um resultado da interação entre células vizinhas. Hnas Spemann e Hilde Mangold chamaram o processo de indução primária.
Neste processo não existe especificidade zoológica, pois a enxertia do Nó de Hensen de coelho para disco germinativo de
embrião de galinha. Como resultado ocorre formação de dois embriões de galinha. Quando o nó de Hensen foi enxertado em anfíbios
houve formação de dois embriões de anfíbio. Com isso conclui-se que não existe especificidade zoológica.
2.3- Experiência da exogastrulação
Quando uma blástula é mergulhada em solução hipertônica de NaCl, não ocorre a invaginação dos territórios presuntivos
mesodérmicos. O endoblasto, não invagina e se autodiferencia pois já está determinado desde a segmentação, ver Figura 3, letra B, em
verde. Os mesoblastos somítico e das lâminas laterais, que permanecem ao lado da notocorda, se diferenciam, ver Figura 3, letras B e C,
em vermelho. O ectoblasto permanece sob a forma de uma massa celular indiferenciada. Ao colocar partes deste ectoblasto
indiferenciado em contato com a notocorda, ocorre sua diferenciação, ver Figura 3, letra C, em azul. Para se ter indução é
imprescindível o contato entre o indutor e o reator. As células do reator, uma vez induzidas, perdem o contato, as ligações, com as do
7
Embriologia Animal
.Indução
Figura 3: Experiência da exogastrulação. Adaptado de (HOUILLON, 1972)
8
Embriologia Animal
.Indução
Indutor, começando então a se organizarem em tecidos, células de um mesmo tecido, liberam substâncias para o meio extracelular, formando
ligações entre elas.
Em experimentos, células embrionárias de rim de galinha e de rato, cultivadas juntas com células da retina, também de galinha e rato,
reagrupam em função do órgão e não da espécie. O rim é formado por células de galinha e de rato e a retina por células de galinha e rato. A
conclusão é que a especificidade é organotípica e não da espécie.
2.4- Competência do reator
Consiste no estado fisiológico de maturação em que a estrutura se encontra. O reator somente dará resposta ao indutor, se estiver em
um estado fisiológico que lhe confere a capacidade de responder à indução.
Quando uma gástrula jovem que é um indutor maduro enxertada na blastoderma de uma blástula jovem, o indutor lança o estímulo,
porém a blástula não responde, pois ainda não está em condições de receber a informação e reagir. Portanto a indução é definida como a
capacidade que o tecido possui de iniciar e orientar as diferenciações dos tecidos vizinhos que estão indiferenciados. Para se ter indução é
necessário a presença do induto maduro.
No experimento de Spemann houve transplante de células de gástrula jovem que ainda não estão determinadas para uma diferenciação
específica. Neurônios prospectivos transplantados para epiderme prospectiva – resulta na formação de epiderme. Epiderme prospectiva
transplantada para neurônios prospectivos – resulta na formação de neurônios. Assim, se conclui que no estágio inicial da gastrulação,
desenvolvimento é dependente – seu destino final depende da localização no embrião. As células transplantadas regulam o processo de
diferenciação.
Em outro momento quando houve transplante de células de gástrula tardia que já estão determinadas para uma diferenciação específica.
9
Embriologia Animal
.Indução
Neurônios prospectivos transplantados para epiderme prospectiva – resulta na formação de neurônios. Epiderme prospectiva transplantada
para neurônios prospectivos – resulta na formação de epiderme. A conclusão é que no estágio final da gastrulação o desenvolvimento é
independente – seu destino final não depende da localização no embrião. As células transplantadas não regulam o processo de diferenciação,
já estão induzidas.
2.5- Indução neuralizante
Na indução neuralizante a notocorda libera ribonucleoproteínas que atuam sobre o ectoblasto neural no sentido céfalocaudal, no
processo de diferenciação do sistema nervoso. Sua atuação é mais intensa na região cefálica ocupada pelo cérebro, diminuindo
significativamente na região caudal. As células do embrião são originalmente totipotentes podendo responder a diferentes estímulos e se
diferenciarem.
A indução notocordal indução neuralizante, determinando o processo de neurulação que consiste na formação do tubo neural. O
processo total dará origem ao sistema nervoso. Tal indução age sob gradientes, atuando com intensidades diferentes ao longo do embrião. A
neuralizante é céfalocaudal, já que apresenta intensidade muito mais forte na região cefálica do embrião e diminui, gradualmente, até a
porção caudal.
Na formação do sistema nervoso, as células do ectoblasto neural vão mudar sua forma de cúbicas a cilíndricas, formando uma placa
celular, a placa neural. Como a indução é mais forte na região cefálica, essa placa também tem a sua porção anterior mais larga. Acompanhe na
Figura 4 que o avanço da indução neuralizante faz com que a placa neural prolifere e avance em direção ao mesoblasto, localizado abaixo do
ectoblasto.
10
Embriologia Animal
.Indução
Figura 4: Formação do tubo neural (A e B) e final da neurulação.
Adaptado de (SADLER, 2007)
11
Embriologia Animal
.Indução
2.6- Indução mesodermizante
O mesoblasto somítico se localiza ao lado da notocorda e a sua diferenciação é dependente da ação mesodermizante da notocorda. A
indução mesodermizante apresenta dois gradientes: um lateral e outro caudocefálico. Dessa forma, a ação da notocorda sobre o mesoblasto
somítico é muito forte na região troncocaudal do embrião. Primeiramente, as células do mesoblasto somítico agrupam-se em metâmeros, em
conjuntos celulares. Esses metâmeros são chamados de somitos e ocorrem aos pares. O número de somitos vai variar de acordo com o animal.
A ação da proteína mesodermizante sobre os somitos resultará em sua diferenciação. Inicialmente no somito são distinguidas três regiões:
dermátomo, miótomo e esclerótomo. O dermátomo está localizado na região superior dos somitos e originará a derme e o tecido conjuntivo
que se situa abaixo da epiderme. O miótomo é composto por células da região intermediária dos somitos. Essas se agrupam e formam células
multinucleadas que, ao migrar para os respectivos destinos, originarão os músculos estriados esqueléticos. Por fim, o esclerótomo, composto
por células da porção inferior dos somitos, também se diferencia e se movimenta para formar as vértebras e as costelas. Os músculos e a
derme dos membros também têm origem a partir desses miótomos e dermátomos, porém, seus ossos se originam da diferenciação do
mesênquima local. A ação da proteína indutora liberada pela notocorda sobre o mesoblasto das lâminas laterais na região troncocaudal do
embrião promove uma delaminação, uma separação completa entre as suas camadas de células, o que resultará na formação de um espaço,
de um celoma, chamado por celoma intraembrionário (Figura 5). Essa delaminação origina a somatopleura e a esplancnopleura.
12
Embriologia Animal
.Indução
Figura 5: Indução notocordal mesodermizante na formação do mesoblasto do anfioxo com a formação das
vesículas enterocelomáticas. (DREWS, 1998)
13
Embriologia Animal
.Indução
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 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 o ciclo sexual. É importante ressaltar que para se adquirir conhecimentos mais aprofundados e críticos e respostas mais
completas das atividades propostas são necessárias apoiar em outras informações contidas não somente na bibliografia indicada mas também
de outras bibliografias de áreas complementares sobretudo de morfologia e fisiologia.
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- Definir e caracterizar indução, indutor e reator.
4.2- Explicar os experimentos de Spemann e Mangold.
4.3- Explicar a indução neuralizante.
4.4- Explicar a indução mesodermizante.
14
Embriologia Animal
.Indução
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- DREWS, U. Atlasde poche d’embryologie. 1. ed. Paris: Flammarion Médicine-Sciences, 1998. 385p.
2- GARCIA, S. M. L., CASEMIRO, G. F. Embriologia. 3. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2012. 668p.
3- GILBERT, S. F. Biologia do desenvolvimento. 2. ed. Ribeirão Preto: Sociedade Brasileira de Genética, 1995. 563p.
4- HOUILLON, C. Embriologia. São Paulo: Edgard Blücher, 1972. 160p.
5- SADLER, T. W. Langman fundamentos de embriologia médica. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007. 155p.
6- WOLPERT, L. Princípios de biologia do desenvolvimento. 3. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2008, 576p.
15