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GABRIEL MAIA AULA XXV – Diferenciação e Desenvolvimento das Gônodas. Monitor – SOI e HAM Gabriel Maia @Algummaia O músculo liso é um tecido vital que realiza processos contrateis involuntários, e de forma rítmica propicia o trabalho de parto. Isso se deve às suas características histológicas. Não há um consenso sobre qual fator desencadeia o trabalho de parto, e é cabível compreender que múltiplos fatores desencadeiam esse processo: Crescimento Fetal, Aumento da Função Placentária e Distensão da musculatura uterina As células tronco são estágios da diferenciação celular em graus de comprometimento distintos, que garante que os diferentes tecidos do corpo sejam formados e regenerados. Gabriel Maia @algummaia Compreender a diferenciação sexual masculina e feminina OBJETIVO O sexo de um embrião na fase inicial de desenvolvimento é difícil de ser determinado, uma vez que as estruturas reprodutivas não começam a se diferenciar até a sétima semana de desenvolvimento. Antes da diferenciação, os tecidos embrionários são considerados bipotenciais, pois eles não podem ser morfologicamente diferenciados entre masculino e feminino. A gônada bipotencial possui um córtex externo e uma medula interna. Sob a influência do sinal adequado de desenvolvimento (descrito mais adiante), a medula se diferencia em testículo. Na ausência desse sinal, o córtex se diferencia em tecido ovariano. A genitália interna bipotencial é constituída por dois pares de ductos acessórios: os ductos de Wolff (ductos mesonéfricos), derivados do rim embrionário, e os ductos de Müller (ductos paramesonéfricos). À medida que o desenvolvimento prossegue ao longo das linhagens masculina ou feminina, um dos pares de ductos se desenvolve, ao passo que o outro se degenera. A genitália externa bipotencial é constituída por tubérculo genital, pregas uretrais, sulco uretral e eminências labioscrotais. Que se diferenciam em estruturas reprodutivas masculinas ou femininas conforme o desenvolvimento progride. O que faz alguns zigotos (uma única célula) se tornarem homens e outros se tornarem mulheres? A diferenciação sexual depende da presença ou da ausência do gene SRY (região determinante do sexo do cromossomo Y, do inglês, Sex-determining Region ofthe Y chromosome). Gabriel Maia @algummaia D E S E N V O L V I M E N T O E M B R I O N Á R I O M A S C U L I N O Na presença de um gene SRY funcional, a gônada bipotencial se desenvolverá, originando os testículos. Na ausência de um gene SRY e sob o controle de múltiplos genes específicos da mulher, as gônadas se desenvolverão em ovários. O gene SRY codifica uma proteína (fator de determinação testicular, ou TDF [do inglês, testis-determining factor]), que se liga ao DNA e ativa genes adicionais, incluindo SOX9, WT1 (proteína tumoral de Wilms) e SF1 (fator esteroidogênico). Os produtos proteicos destes e de outros genes promovem o desenvolvimento da medula gonadal em testículo. O desenvolvimento testicular não requer hormônios sexuais masculinos, como a testosterona. O embrião em desenvolvimento não pode secretar testosterona até as gônadas se diferenciarem em testículos. Uma vez que os testículos se diferenciam, eles começam a secretar três hormônios que influenciam o desenvolvimento da genitália masculina, externa e interna. As células de Sertoli testiculares secretam a glicoproteína hormônio anti-mülleriano (AMH, do inglês, antimüllerian hormone, também chama-do de substância inibidora Mülleriana). As células intersticiais (Leydig) testiculares secretam androgênios: testosterona e seu derivado, di-hidrotestosterona (DHT). A testosterona e a DHT são os hormônios esteroides dominantes em homens. Ambos se ligam ao mesmo receptor de androgênios, porém os dois ligantes levam a respostas diferentes. Gabriel Maia @algummaia No feto em desenvolvimento, o hormônio anti-mülleriano causa a regressão dos ductos de Müller. A testosterona converte os ductos de Wolff nas estruturas acessórias masculinas: epidídimo, ducto deferente e vesícula seminal. Mais adiante no desenvolvimento fetal, a testosterona controla a migração dos testículos da cavidade abdominal para o escroto, ou saco escrotal. As demais características sexuais masculinas, como a diferenciação da genitália externa, são controladas principalmente pela DHT. A importância da DHT no desenvolvimento masculino veio à tona nos estudos de sujeitos com pseudo-hermafroditismo, descritos no início deste capítulo. Esses homens herdam um gene defeituoso da 5-redutase, a enzima que catalisa a conversão de testosterona em DHT. Embora a secreção de testosterona seja normal, esses homens não possuem níveis adequados de DHT e, como resultado, a genitália externa masculina e a próstata não se desenvolvem completamente durante o período fetal. Ao nascimento, as crianças com pseudo-hermafroditismo aparentam ser do sexo feminino, e são criadas como tal. Entretanto, na puberdade, os testículos começam novamente a secretar testosterona, causando a masculinização da genitália externa, o crescimento dos pelos pubianos (embora os pelos na face e no corpo sejam escassos) e o engrossamento da voz. Estudando a enzima 5␣-redutase defeituosa desses sujeitos, os cientistas têm conseguido separar os efeitos da testosterona daqueles da DHT. A exposição dos tecidos não genitais à testosterona durante o desenvolvimento embrionário tem efeitos masculinizantes, como a alteração da responsividade do encéfalo a certos hormônios. Um aspecto controverso do efeito masculinizante da testosterona é a sua influência no comportamento sexual humano e na identidade de gênero. Está bem documentado que o comportamento sexual do adulto em muitos mamíferos não humanos depende da ausência ou da presença de testosterona durante períodos críticos do desenvolvimento encefálico. Entretanto, uma relação de causa-efeito similar nunca foi comprovada nos seres humanos. No comportamento humano, é muito difícil separar as influências biológicas dos fatores ambientais, e provavelmente muitos anos se passarão antes que essa questão seja resolvida. D E S E N V O L V I M E N T O E M B R I O N Á R I O F E M I N I N O No embrião feminino, que não espressa o gene SRY, o córtex da gônada bipotencial desenvolve-se e forma tecido ovariano. Pesquisas indicam que o desenvolvimento feminino é mais complexo do que originalmente se pensou, com diversos genes necessários para o desenvolvimento de ovários funcionais. Na ausência do AMH testicular, o ducro de Müller dá origem à porção superior da vagina, ao útero e às trompas de Falópio, assim denominadas em homenagem ao anatomista que as descreveu pela primeira vez. Gabriel Maia @algummaia As trompas de Falópio também são chamadas de tubas uterinas ou ovidutos. Na ausência de testosterona, os ductos de Wolff degeneram. Na ausência de DHT, a genitália externa assume características femininas Gabriel Maia @algummaia O controle hormonal da reprodução em ambos os sexos segue o padrão básico hipotálamo-hipófise anterior (adeno-hipófise)-glândula periférica. O hormônio liberador de gonadotrofinas (GnRH, do inglês, gonadotropin-releasing hormone) liberado pelo hipotálamo controla a secreção de duas gonadotrofinas da adeno- hipófise: hormônio folículo-estimulante (FSH, do inglês, follicle-stimulating hormone) e hormônio luteinizante (LH, do inglês, luteinizing hormone). Por sua vez, FSH e LH atuam nas gônadas. Compreender a regulação hormonal das gônadas OBJETIVO V I A S D E C O N T R O L E O FSH, junto com os hormônios esteroides gonadais, é necessário para iniciar e manter a gametogênese. O LH atua principalmente sobre células endócrinas, estimulando a produção dos hormônios esteroides gonadais. Apesar de o principal controle da função gonadal se originar no encéfalo, as gônadas também influenciam a sua própria função. Ovários e testículos secretam hormônios peptídicos que exercem retroalimentação diretamente sobre a hipófise. As inibinas inibema secreção do FSH, e os peptídeos relacionados, chamados de ativinas, estimulam a secreção do FSH. As ativinas também promovem a espermatogênese, a maturação do ovócito e o desenvolvimento do sistema nervoso do embrião. Estes peptídeos gonadais são produzidos também por tecidos não gonadais, sendo que suas outras funções ainda estão sendo investigadas. O AMH, apresentado na discussão sobre a diferenciação sexual durante o desenvolvimento, também é sintetizado por células dos ovários e dos testículos após o nascimento. Inibinas, ativinas e AMH são parte de uma superfamília de fatores relacionados à diferenciação e ao crescimento, conhecidos como fatores de transformação do crescimento. Gabriel Maia @algummaia As alças de retroalimentação do sistema reprodutivo também são muito complexas. As vias de retroalimentação dos hormônios tróficos seguem os padrões gerais da retroalimentação negativa. Os hormônios gonadais atuam sobre a secreção de GnRH, de FSH e de LH em uma retroalimentação de alça longa V I A S D E R E T R O A L I M E N T A Ç Ã O Quando os níveis circulantes dos esteroides gonadais estão baixos, a adeno- hipófise secreta FSH e LH. Conforme a secreção de esteroides aumenta, a retroalimentações negativa geralmente inibe a liberação das gonadotrofinas. Os androgênios sempre mantêm uma retroalimentação negativa sobre a liberação de gonadotrofinas: quando os níveis de androgênios aumentam, a secreção de FSH e de LH diminui. Entretanto, em um mecanismo incomum, altas concentrações de estrogênios podem exercer retroalimentação negativa ou positiva. Baixos níveis de estrogênio não exercem retroalimentação. Concentrações moderadas de estrogênio possuem efeito de retroalimentação negativa. Contudo, se os níveis de estrogênio sobem rapidamente até um nível limiar e permanecem altos por pelo menos 36 horas, a retroalimentação muda de negativa para positiva, e a secreção de gonadotrofinas (particularmente LH) é estimulada. O efeito paradoxal do estrogênio sobre a liberação das gonadotrofinas tem um papel importante no ciclo reprodutivo feminino. Os cientistas ainda não compreenderam completamente o mecanismo subjacente a esta mudança de retroalimentação negativa para positiva, mas as evidências indicam que o estrogênio influencia a liberação de GnRH pelos neurônios hipotalâmicos. A liberação tônica do GnRH pelo hipotálamo ocorre em pequenos pulsos a cada 1 a 3 horas, anto nos homens quanto nas mulheres. A região do hipotálamo que contém os corpos celulares dos neurônios GnRH tem sido chamada de gerador do pulso de GnRH, pois aparentemente coordena a secreção pulsátil periódica do GnRH. L I B E R A Ç Ã O P U L S Á T I L D O G n R H Gabriel Maia @algummaia Os cientistas se perguntavam por que a liberação tônica do GnRH ocorria em pulsos, em vez de em um padrão contínuo, mas diversos estudos têm mostrado a importância desses pulsos. As crianças que apresentam deficiência de GnRH não amadurecem sexualmente na ausência de estimulação das gônadas pelas gonadotrofinas. Se tratadas com infusão contínua de GnRH, por meio de uma bomba de infusão, essas crianças não amadurecerão sexualmente. No entanto, se as bombas forem ajustadas para liberar o GnRH em pulsos similares aos que ocorrem naturalmente, as crianças entrarão na puberdade. Aparentemente, altos níveis contínuos de GnRH causam uma regulação para baixo dos receptores de GnRH nas células produtoras de gonadotrofinas, fazendo a hipófise não ser capaz de responder ao GnRH. Esta regulação para baixo dos receptores é a base para o uso terapêutico do GnRH no tratamento de certas disfunções. Por exemplo, pacientes com cânceres de próstata e de mama estimulados por androgênios ou estrogênios podem receber agonistas do GnRH para diminuir o crescimento das células cancerosas. Parece paradoxal dar a esses pacientes um medicamento que estimula a secreção de androgênios e de estrogênios, porém, após um breve aumento no FSH e no LH, a hipófise torna-se insensível ao GnRH. Então, a secreção de FSH e de LH diminui, e a liberação gonadal dos hormônios esteroides também diminui. Em essência, o agonista do GnRH gera uma castração química que é revertida quando o medicamento não é mais administrado. ESPAÇO PARA ANOTAÇÕES