Aula 10 Biologia Celular

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Biologia Celular
Aula 10 - Biologia das Células-tronco e Biologia Celular
do Câncer
INTRODUÇÃO
Chegou a hora de conhecermos duas outras aplicações dos conceitos que aprendemos durantes as aulas.
Uma das mais importantes aplicações dos conceitos de Biologia Celular, mais especificamente de diferenciação celular, é a
possibilidade de utilizar células para o tratamento de doenças. São as células-tronco, que a cada dia se tornam alternativas
terapêuticas mais promissoras.
Ainda veremos, nesta aula, os mecanismos celulares que levam ao desenvolvimento do câncer. Sendo uma das doenças mais
graves que existem, o câncer sempre começa com um dano ao DNA da célula, e identificar este dano antes da manifestação da
doença é a melhor forma de evitar as suas complicações.
OBJETIVOS
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Definir células-tronco e reconhecer a sua utilização na área médica;
Compreender os mecanismos celulares no desenvolvimento do câncer.
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BIOLOGIA DAS CÉLULAS-TRONCO
A Medicina vive em uma busca incessante por formas de tratar as doenças, seja para aliviar ou eliminar o sofrimento das pessoas.
Em doenças nas quais ocorre a perda de células de um tecido e estas não se regeneram naturalmente, isso parecia ser
impossível. Até que os conhecimentos da Biologia Celular puderam ser empregados e novas formas de tratamento foram
desenvolvidas.
Hoje, nestes casos, células-tronco podem ser utilizadas para repor as células perdidas de um tecido, e com isso reestabelecer a
função do órgão afetado. Existe um interesse muito grande sobre essas células, devido à possibilidade de serem utilizadas na
Medicina regenerativa.
Células-tronco são aquelas que ainda não se
diferenciaram, com capacidade de
autorreplicação e que, quando estimuladas,
podem se diferenciar em outros tipos celulares.
Muitos tecidos possuem células-tronco, que se multiplicam para manter a sua própria população e originar células mais
especializadas. Isso é possível graças ao processo de diferenciação celular.
Como vimos, na aula anterior, a diferenciação celular depende, principalmente, da expressão de determinados genes e da
repressão de outros genes.
Durante a diferenciação celular, dois fatores indicam quais fenótipos celulares, ou tipos celulares, vão surgir:
Potencialidade da célula-tronco
Quanto maior for sua potencialidade maior o número de tipos celulares vai originar;
Ambiente em que a célula se encontra
Cada ambiente fornece uma composição de fatores que direciona a diferenciação para tipos celulares
distintos.
TOTIPOTENTES
PLURIPOTENTES
MULTIPOTENTES
OLIGOPOTENTES
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As células-tronco totipotentes são as que possuem mais
potencialidade,
enquanto que as oligopotentes possuem capacidade limitada de
diferenciação.
Células-tronco totipotentes
As células-tronco totipotentes podem gerar qualquer tipo de célula. O zigoto (célula formada pela fusão dos gametas) é bom
exemplo. Os blastômeros, células produto das divisões que o zigoto faz, também são células-tronco totipotentes.
Nesta imagem, podemos ver o desenvolvimento inicial de um embrião, em que um zigoto se divide diversas vezes e origina células
chamadas de blastômeros. Até o dia 4 estas células são completamente indiferenciadas e por isso são consideradas totipotentes.
CÉLULAS-TRONCO PLURIPOTENTES
A partir de um determinamos momento (no dia 5 da imagem vista anteriormente), as células do embrião sofrem a primeira
diferenciação, e o embrião se torna um blastocisto.
As células do embrioblasto do blastocisto são células-tronco pluripotentes, pois podem originar qualquer tipo celular do corpo do
indivíduo.
O blastocisto, embrião com
 aproximadamente 5 dias,
 possui células pluripotentes, que
 são encontradas no embrioblasto.
Células-tronco multipotentes
Na terceira semana do desenvolvimento embrionário, o embrião é formado por três camadas de células, sendo chamado de
gástrula. Estas três camadas são formadas por células multipotentes. São elas:
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Ectoderma;
Mesoderma;
Endoderma.
Essas células são multipotentes porque já possuem um grau de diferenciação que só lhes permite se diferenciar em determinados
tecidos, como podemos ver no quadro:
Células-tronco mesenquimais e tecido específicas
As células-tronco mesenquimais mantém algumas características embrionárias. Elas são encontradas no tecido sanguíneo. Estas
células podem originar outras do tecido conjuntivo, cartilaginoso, ósseo, endoteliais (que revestem internamente os vasos
sanguíneos e formam os capilares sanguíneos) e musculares lisas.
Os tecidos adultos possuem células-tronco, para sua renovação e regeneração, chamadas de células-tronco tecido específicas. As
células hematopoiéticas da medula óssea são tecido específicas, pois originam diversas células do sangue. Recentemente, foi
demonstrada a presença de células-tronco em tecidos adultos como o cérebro, o coração, o pâncreas e o fígado.
Crédito da imagem: American Society of Hematology
TERAPIA COM CÉLULAS-TRONCO
Células-tronco com diferentes potencialidades têm sido isoladas e mantidas em cultura por pesquisadores.
Atualmente, já são conhecidos diferentes protocolos de uso de células-tronco para repor células perdidas em decorrência de uma
doença ou lesão, em humanos; e várias fontes de células-tronco têm sido utilizadas.
CÉLULAS-TRONCO EMBRIONÁRIAS
Células-tronco embrionárias pluripotentes têm sido obtidas de blastocistos e utilizadas em terapia celular, para reparar
diferentes órgãos que sofreram perdas celulares, como o coração, a medula espinhal etc.
Estas células são retiradas do embrioblasto, cultivadas em laboratório e implantadas no órgão afetado. Determinadas substâncias
quando são adicionadas ao meio de cultura induzem estas células a se diferenciar em vários tipos celulares, como podemos ver na
imagem a seguir.
Fonte: Figure 20-41 Essential Cell Biology 3/e (©Garland Science 2010). Adaptado.
https://www.youtube.com/channel/UC-HcHe_ECeUpoCLY92diyEg
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Nesta imagem, podemos ver que células extraídas do embrioblasto são cultivadas em laboratório e induzidas a se diferenciar em
vários tipos celulares de acordo com a substância que é adicionada ao meio de cultura.
NO BRASIL, A LEI 11.105/05 REGULAMENTA O USO DE CÉLULAS-
TRONCO EMBRIONÁRIAS EM TERAPIA CELULAR
Art. 5º É permitida, para fins de pesquisa e terapia, a utilização de células-tronco embrionárias obtidas de embriões humanos
produzidos por fertilização in vitro e não utilizados no respectivo procedimento, atendidas as seguintes condições:
I – sejam embriões inviáveis; ou
II – sejam embriões congelados há 3 (três) anos ou mais, na data da publicação desta Lei, ou que, já congelados na data da
publicação desta Lei, depois de completarem 3 (três) anos, contados a partir da data de congelamento.
§ 1º Em qualquer caso, é necessário o consentimento dos genitores.
§ 2º Instituições de pesquisa e serviços de saúde que realizem pesquisa ou terapia com células-tronco embrionárias
humanas deverão submeter seus projetos à apreciação e aprovação dos respectivos comitês de ética em pesquisa.
Ou seja, podemos utilizar estas células, mas os embriões não podem serproduzidos para este fim, mas devem ser embriões que
tenham sido produzidos durante tratamentos para engravidar realizados por um casal e que tenham sido doados por eles. Além
disso, estes embriões devem ter ficado congelados por no mínimo três anos, porque depois deste tempo eles se tornam inviáveis
para reprodução.
CÉLULAS-TRONCO DE MEDULA ÓSSEA
Células-tronco tecido específicas multipotentes também estão sendo testadas na terapia celular de diferentes órgãos e tecidos.
O transplante de medula óssea, há muito tempo utilizado no tratamento de leucemias, é um exemplo de sua aplicação.
Células-tronco obtidas da medula óssea também estão sendo testadas em terapia celular, em órgãos como o coração e a medula
espinhal.
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CÉLULAS-TRONCO DE DENTE
Células-tronco adultas têm
sido obtidas de diferentes
locais e tecidos. Estudos
demonstraram que a polpa de
dentes de leite são boas
fontes dessas células.
CÉLULAS-TRONCO DE CORDÃO UMBILICAL
O cordão umbilical também tem sido
utilizado como fonte de células-tronco,
porque tais células são consideradas
pluripotentes e com várias aplicações na
Medicina regenerativa.
CÉLULAS-TRONCO PLURIPOTENTES INDUZIDAS
Devido aos problemas éticos, na obtenção de células-tronco embrionárias, pesquisadores transformam células adultas, somáticas,
em embrionárias.
As células obtidas desta forma foram chamadas de células-tronco
pluripotentes induzidas (iPS).
, Para entender melhor sobre esta fonte de células-tronco, assista ao vídeo Cientistas brasileiros fazem células tronco adultas, disponível em:
‹https://www.youtube.com/watch?v=NlspoT0H6-U›, acessado em 16/12/2016.
CLONAGEM TERAPÊUTICA
A clonagem terapêutica consiste em uma técnica na qual clones de um indivíduo são produzidos para que, dos embriões, sejam
retiradas células-tronco com seu mesmo material genético.
A obtenção de células-tronco, desta forma, enfrenta grande resistência legal.
VOCÊ SABIA?
https://www.youtube.com/watch?v=NlspoT0H6-U
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A Lei 11.105/05 proíbe este tipo de procedimento no Brasil.
BIOLOGIA CELULAR DO CÂNCER
O câncer é um dos maiores problemas de saúde pública do mundo, afetando milhares de pessoas e com alta gravidade, na maioria
das vezes, sendo uma causa importante de morte.
Câncer é o nome dado a um conjunto de doenças em que as células se multiplicam de forma desordenada, comprometendo a
harmonia do tecido e até mesmo invadindo tecidos vizinhos.
As células de um tecido normal crescem, se multiplicam e morrem. No câncer, estes mecanismos estão anormais. As células se
multiplicam de forma descontrolada ou mesmo não fazem apoptose quando deveriam fazer.
DESENVOLVIMENTO DO CÂNCER
Os processos de divisão e morte celular são regulados por vários genes e quando estes genes sofrem mutações e deixam de
funcionar ou funcionam incorretamente ocorre o desenvolvimento do câncer.
Sendo assim, podemos dizer que o câncer é sempre uma doença genética, pois sempre se inicia com danos ao DNA. Veja na
imagem a seguir.
No entanto, ele pode ser hereditário ou não. Se o indivíduo herdar dos seus genitores um gene que já possui a mutação, dizemos
que se trata de um câncer hereditário.
Mas, se a mutação ocorrer nas células do indivíduo, o câncer é esporádico. Estas mutações são causadas por agentes ambientais
considerados carcinogênicos, como radiação (ultravioleta e raios X), agentes químicos, vírus etc.
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Fonte: portaldomedico.com
Nesta imagem, podemos ver o desenvolvimento de um câncer. Quando ocorre uma alteração nos genes de uma célula, causada
por agentes carcinogênicos, ela se torna uma célula mutada, que pode se multiplicar de forma desordenada, levando ao
surgimento de um tumor.
Genética do câncer
As mutações genéticas que desencadeiam o câncer ocorrem, basicamente, em dois tipos de genes:
Proto-oncogenes;
Genes supressores tumorais.
Proto-oncogenes
São genes normais que, quando sofrem mutações, originam os oncogenes. Estes genes estimulam a proliferação celular e quando
sofrem as mutações, passam a estimular de forma descontrolada, levando ao câncer.
Nesta imagem, podemos ver como um proto-oncogene se transforma em um oncogene, alterando a célula.
Genes supressores tumorais
Controlam a divisão celular, inibindo a divisão ou induzindo à apoptose, por exemplo. Quando estes genes sofrem as mutações,
deixam de funcionar e as células se multiplicam de forma descontrolada, levando ao câncer.
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Podemos ver, nesta imagem, o funcionamento normal dos genes supressores tumorais, que inibem a divisão celular, e também o
que acontece quando estes genes sofrem mutações. A proteína formada não é capaz de inibir a divisão celular e com isso se
forma um tumor.
Nos dois casos, o crescimento descontrolado das células faz com que ocorra um acúmulo anormal de células no tecido e esta
proliferação não cessa mesmo quando o estímulo é retirado.
O estímulo que faz estas células proliferarem de forma descontrolada é proveniente das mutações que ocorreram nos seus genes.
Neste caso, formam-se os tumores ou as neoplasias.
As neoplasias, ou tumores, são decorrentes do acúmulo de células anormais no tecido. Eles podem ser considerados benignos ou
malignos:
As neoplasias benignas são de crescimento lento e organizado. Apresentam limites visíveis e não invadem os tecidos
vizinhos;
As neoplasias malignas são de crescimento rápido e desordenado, invadindo tecidos vizinhos (metástase) e até
levando à morte.
Podemos ver, nesta imagem, a diferença na apresentação de uma neoplasia benigna e maligna. Os limites bem definidos é uma
característica de benignidade.
QUESTÕES
Questão 1
Células-tronco são células indiferenciadas que têm a capacidade de se diferenciar em diversos tipos celulares. Para que ocorra tal
diferenciação, as células-tronco terão necessariamente que alterar:
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O número de cromossomos.
A quantidade de genes nucleares.
A quantidade de genes mitocondriais.
O padrão de atividade dos genes.
A estrutura de genes específicos por mutações.
Justificativa
QUESTÃO 2
De acordo com as leis brasileiras, não podemos utilizar, na terapia com células-tronco, aquelas obtidas:
De tecidos adultos como a medula óssea.
De embriões congelados por mais de três anos.
Da polpa de dentes de leite.
De cordão umbilical.
De clones produtos da clonagem terapêutica.
Justificativa
x
x
Questão 3
A neoplasia é um acúmulo anormal de células que ocorre devido a um desequilíbrio entre a proliferação celular e a morte celular. Além disso:
I - O câncer esporádico pode acontecer devido à mutações nos genes causadas por fatores ambientais, como radiação e produtos químicos.
II - A formação das neoplasias se dá pelo desequilíbrio entre o ciclo celular e a morte celular programada.
III - O desenvolvimento do câncer (oncogênese) resulta de mutações em um ou mais genes que regulam o crescimento celular e a morte celular programada
A análise das afirmativas acima permite dizer que:
As afirmativas I e II estão corretas.
As afirmativas I e III estão corretas.
As afirmativas I, II e III estão corretas.
As afirmativas II e III estão corretas.
Apenas a afirmativa I está correta.
FRANCISCO TAVARES
Realce
FRANCISCO TAVARES
Realce
FRANCISCO TAVARES
Realce