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DETERMINAÇÃO E DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
Doutorando: Rodrigo Vasconcelos de Oliveira
Orientador: Arlindo de Alencar Araripe Moura
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
PROGRAMA DE DOUTORADO INTEGRADO EM ZOOTECNIA
TÓPICOS ESPECIAIS EM REPRODUÇÃO E LACTAÇÃO
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DESENVOLVIMENTO SEXUAL
XY
XX
Genes
Fatores trancriptacionais
Hormônios
Receptores hormonais
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DETERMINAÇÃO SEXUAL
Em mamíferos é definida pela constituição cromossômica sexual do zigoto.
cromossômica
gonadal
fenotípica
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DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
É o processo de desenvolvimento das diferenças entre machos e fêmeas a partir de zigoto indiferenciado.
cromossomos sexuais
genes
gônadas
genitália externa
hormônios
comportamento
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DIFERENCIAÇÃO SEXUAL
Primária
Gonadas
Secundária
Genitália externa, Comportamento
*
Embriologia
Mesentério
Alantóide
Reto
Cordão nefrogênico
Crista gonadal
mesentério
D. Muller
D. Wolff
mesonéfron
Crista gonadal
Intestino
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Fig 1. Esquema da diferenciação sexual
Crista Gonadal
Gônada bipotencial
SF-1
WT1
DAX-1 WNT4a
SRY SOX-9
ovário
testículo
C. foliculares
C. tecais
Folículo
(E2)
C. Sertoli
C. Leydig
AMH
T4
SF-1
D. Mesonéfrico (Wolff)
Genitália interna masculina)
DHT
Seio Urogenital
Pênis próstata
D. Paramesonéfrico (Muller)
x
Genitália interna feminina
SRY
Wilhelm et al., 2007
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GENES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Gene SRY (Sex-determining Region of Y Chromossome)
Cromossomo Y (braço curto)
1 éxon => ptn SRY (204 aa)
Ptn SRY
Domínio central de ligação ao DNA (HMG box)
Agente indutor da determinação sexual masculina
Koopman et al. 1991 Werner et al., 1995
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Locus DSS (Dosage Sensitive Sex Reversal)
Gene DAX1 (gene 1 da região crítica DSS)
Cromossomo X
2 exons: Ptn DAX-1 (470 aa)
Superfamília dos receptores nucleares
Interage com receptor de E2
Desenvolvimento do ovário
GENES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
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GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Gene SF-1 (Gene do fator esteroidogênico 1)
Cromossomo 9
7 exons: Ptn SF-1 (461 aa)
Superfamília dos receptores nucleares
Regulador da função endócrina no H-H-G.
Expresso em momentos cruciais:
Gônada bipotencial antes da determinação testicular
Células de Sertoli regulando a expressão do gene do hormônio anti-mülleriano (HAM) 
Células de Leydig regulando a produção dos hormônios esteróides.
Luo et al., 1994
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GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Gene WT1 (Gene supressor do tumor de Wilm’s)
Cromossomo 11
10 exons (2 alt. 5 e 7): + isoformas => ≠ gens
Ptn WT1: fator de transcrição (+ ou -)
Desenvolvimento renal e gonadal precoce
Luo et al., 1994; Wilhelm & Englert, 2001 
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GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Gene SOX-9 (Gene HMG box relacionado ao SRY 9)
Cromossomo 17
3 exons => Ptn SOX-9 509 aa
Fator transcriptacional (Família dos genes SOX)
HMG box ≈ PTN SRY
Testículos em desenvolvimento (Cels. De Sertoli)
Regulado: SRY e DAX-1 (Locus DSS)
MANSUR et al., 1994; Kent et al., 1996
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GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Gene WNT4 (Wingless-type mouse mammary tumor virus integration site member 4)
Cromossomo 1
5 exons => Ptn 193 aa
Glicoproteína sinalizadora extracelular
Desenvolvimento do ovário e Ductos de Muller
VAINIO et al., 1999
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Fig 1. Esquema da diferenciação sexual em mamíferos
Crista Gonadal
Gônada bipotencial
SF-1
WT1
DAX-1 WNT4a
SRY SOX-9
ovário
testículo
C. foliculares
C. tecais
Folículo
(E2)
C. Sertoli
C. Leydig
AMH
T4
SF-1
D. Mesonéfrico (Wolff)
Genitália interna masculina)
DHT
Seio Urogenital
Pênis próstata
D. Paramesonéfrico (Muller)
x
Genitália interna feminina
SRY
Wilhelm et al., 2007
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Fig 2. Expressão gênica durante a diferenciação sexual de ratos machos e fêmeas.
Swain, A. & Lovell-Badge, R. (2009)
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Fig 3. Consequências do fenômeno de “crossing over” entre cromossomos sexuais X e Y.
HAQQ, C.M. & DONAHOE, P.K. (1998)
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Fig 4. Secção transversal em embrião evidenciando o sistema genito-urinário.
Intestino
Crista genital
Cordão nefrogênico
Crista genital
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Fig 5. Desenvolvimento das gônadas bipotenciais representado em secção transversal
D. Wolff
C.G.P.
Epitélio celômico da Crista Genital
Mesentério
D. Wolff
Mesênquima.
D. Muller
Proliferação do epitélio celômico 
Mesentério
Aorta
C.G.P.
Túbulo mesonéfrico
Túbulo mesonéfrico
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Fig 6. Diferenciação das gônadas bipotenciais no macho (esquerda) e na fêmea (direita) representada em secção transversal.
D. Wolff
D. Wolff
D. Muller
Cordões gonadais
C.G.P.
Epitélio celômico
Degeneração : cordões gonadais
Epitélio celômico
C.G.P.
Túbulo mesonéfrico
Túbulo mesonéfrico
D. Muller
MACHO
FÊMEA
*
Fig 7. Diferenciação das gônadas no macho (esquerda) e na fêmea (direita) representada em secção transversal.
Desenvolvimento D. Wolff
D. Muller
C.G.P.
Tûnica albugínea
D. Wolff
D. Muller
Cordões gonadais degenerados
Mesotélio ovariano
Oôgonia
Cordões testiculares
Túbulo mesonéfrico
Túbulo mesonéfrico
MACHO
FÊMEA
*
Fig 8. Diferenciação das gônadas no macho (esquerda) e na fêmea (direita) representada em secção transversal.
Atrofia 
D. Wolff
D. Muller
Cordões gonadais degenerados
Mesótélio ovariano
Folículo primordial
Atrofia D.Muller
D. Wolff
Cordões testiculares
Tûnica albugínea
C.G.P.
Tubulos mesonéfricos
MACHO
FÊMEA
*
Origem embrionária das células testiculares e ovarianas
MACHO
FÊMEA
Espermatogônia
Cels. Sertoli
Céls. Leydig
Céls. Teca
Céls. Granulosa
Oôgonia
Céls. Mesênquimais
Epitélio celômico
Céls. Germinativas Primordiais
Levy et al., 2006
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Fig 9. Diferenciação gonadal no macho representada em corte transversal
Tubulos mesonéfricos
Tubulos seminíferos
Tûnica albugínea
C.G.P. rodeada C. Sertoli
Rete testis
D. Wolff
Ducto deferente
Epidídimo
Canais eferentes
Tubulos seminíferos
MACHO
MACHO
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Fig. 10. Organização das Células de Sertoli (verde) e Células Germinativas Primordiais (vermelho) durante a da diferenciação testicular.
Frojdman et al., 1992
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Fig.11. Organização das Células da granulosa e Células Germinativas Primordiais durante a da diferenciação ovariana
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Tab 1. Cronologia da diferenciação das gônadas em ratos, bovinos e seres humanos.
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Tab 2. Cronologia da oogênese e da foliculogênese em ovários de fetos bovinos e ovinos.
Russe, I. 1983
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DIFERENCIAÇÃO SEXUAL DO TRATO GENITAL NO MACHO
Depende de 3 hormônios:
Hormônio antimulleriano (HAM)
Andrógenos: 
Testosterona:
Desenvolvimento do D. Wolff => Genitália Interna
Dihidrotestosterona:
Genitália externa: pênis, bolsa escrotal
Insl3 ( Fator 3 Tipo Insulina)
Cromossomo 19
Cels. Leydig
Descida testicular
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HORMÔNIO ANTI-MULLERIANO
Glicoproteína da Superfamília do TGFβ 
(fator transformador de crescimento-β)
Cromossomo 19
Gene 5 exons (região promotora : SF-1(WT-1), SRY e SOX-9): 560 aa
Células de Sertoli
Regressão dos D. de Muller, descida testicular e regula produção andrógenos (- expressão de genes de enzimas da síntese da T4)
Nacthigal et al., 1998
*
HORMÔNIO ANTI-MULLERIANO
Receptor para HAM
receptores de membrana treonina/serinaquinase tipo I e II
Receptor HAM tipo II (D. de Muller)
Cromossomo 12
11 exons
Nacthigal et al., 1998
*
Fig.12. Desenvolvimento embrionário do trato genital no macho e na fêmea.
Ducto Muller
MACHO
FÊMEA
Ducto Wolff
Testosterona
HAM
*
AÇÃO DA TESTOSTERONA NA DIFERENCIAÇÃO SEXUAL DO MACHO
Testosterona (T4)
T4
T4
T4
E2
DHT
Aromatase
5α redutase
Genitália externa
Genitália interna e características sexuais secundárias (pós-natais)
Hipotálamo
Femea ?
α-fetoproteína
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Fig. 13 Diferenciação dos genitais internos no macho e na fêmea representada em secção longitudinal.
Alantóide
Cloaca
Bexiga
Seio Urogenital
Porção fálica
Porção pélvica
Reto
Bexiga
Seio Urovaginal
Canal utero-vaginal
Reto
Períneo
FÊMEA
Tubérculo genital
Testosterona
MACHO
*
Fig. 14. Diferenciação dos genitais internos no macho e na fêmea representada em secção longitudinal.
Ureter
V. seminal
Bulbo-uretral
Útero
D.deferente
Reto
Períneo
Bexiga
Uretra
Úraco
Uretra prostática
Reto
Cérvice
MACHO
FÊMEA
Vagina
Testosterona
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Fig. 15. Desenvolvimento embrionário dos genitais externos
Tubérculo genital
Membrana cloacal
Prega cloacal
Ânus
Períneo
Prega uretrall
Tubérculo genital
Orifício urogenital
Intumescência genital
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Fig. 16. Desenvolvimento embrionário dos genitais externos
MACHO
FÊMEA
Períneo
Glânde
Meato urinário
Bolsa Escrotal
Períneo
Orifício urogenital
Ânus
Grandes lábios vulvares
Pequenos lábios vulvares
Clitóris
Óstio uretral
Hímen
Dihidrotestosterona
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Fig. 17. Regiões dependentes de testosterona e diidrotestosterona no sistema genital do macho.
Testosterona
Dihidrotestosterona
*
Descida testicular
Pênis
Gubernáculo testis
Canal inguinal
Testículo
Cavidade peritonial
Ducto deferente
Migração transabdominal
Migração inguino-escrotal
T4
HAM
Zimmerman et al., 1999
Gen Insl3
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Tab 3. Cronologia da diferenciação do trato genital em ratos, bovinos e humanos.
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CONSIDERAÇÕES FINAIS
		A elucidação da rede de gens e proteínas potencialmente envolvidos na determinação e diferenciação sexual, irá promover avanços na compreensão dos mecanismos moleculares de regulação gênica bem como no diagnóstico e tratamento de desordens intersexuais. 
*
Rodrigo V. de Oliveira
oliveirarv@rocketmail.com
*
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GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Genes DMRT1 e DMRT2 (Doublesex and
Mab-3 Related Transcription Factor 1 and 2)
Cromossomo 9
proteínas com o núcleo de ligação ao DNA (DM-relativo aos genes dsx e mab-3
	
Muroya et al., 2000
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GENES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL
Gene ATR-X
Cromossomo X
35 éxons => Ptn ATRX (NTP)
Ligação homóloga da superfamilia helicase 2
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Quando a proteína SRY se liga a seus sítios no DNA, cria alterações conformacionais. Desenrola a dupla hélice em sua vizinhança
e curva o DNA em até 80o (Pontiggia et al., 1994; Werner et al., 1995). Essa curvatura leva proteínas ligadas à distância do aparelho de transcrição a um maior contato, permitindo-lhes interagir e influenciar a transcrição.
high mobility group (HMG) box 
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In males, homology between the X and Y chromosome is restricted to a tiny region called the pseudoautosomal region (PAR), and it is in this region that pairing and recombination take place during male meiosis. In abnormal circumstances, pairing may extend into adjacent, nonhomologous regions, and an inappropriate exchange may occur that transfers Y-specific DNA onto the X chromosome. Regardless of the vast expanse of Y-unique DNA that TDY could occupy, humans, rather riskily, carry TDY less than 35 kb away from the PAR. This design fault results in a relatively high frequency of sex reversal, but ironically held the key to the discovery of the gene SRY that corresponds to the TDY locus (Fig. 2). 
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In males, homology between the X and Y chromosome is restricted to a tiny region called the pseudoautosomal region (PAR), and it is in this region that pairing and recombination take place during male meiosis. In abnormal circumstances, pairing may extend into adjacent, nonhomologous regions, and an inappropriate exchange may occur that transfers Y-specific DNA onto the X chromosome. Regardless of the vast expanse of Y-unique DNA that TDY could occupy, humans, rather riskily, carry TDY less than 35 kb away from the PAR. This design fault results in a relatively high frequency of sex reversal, but ironically held the key to the discovery of the gene SRY that corresponds to the TDY locus (Fig. 2). 
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In males, homology between the X and Y chromosome is restricted to a tiny region called the pseudoautosomal region (PAR), and it is in this region that pairing and recombination take place during male meiosis. In abnormal circumstances, pairing may extend into adjacent, nonhomologous regions, and an inappropriate exchange may occur that transfers Y-specific DNA onto the X chromosome. Regardless of the vast expanse of Y-unique DNA that TDY could occupy, humans, rather riskily, carry TDY less than 35 kb away from the PAR. This design fault results in a relatively high frequency of sex reversal, but ironically held the key to the discovery of the gene SRY that corresponds to the TDY locus (Fig. 2). 
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(C) Desenvolvimento testicular: As cordas sexuais perdem contato com o epitélio cortical e desenvolvem a rede testicular. 
(E) O desenvolvimento ovariano quando as cordas sexuais primitivas degeneram.
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(D) as cordas testiculares são contínuas com a rede testicular e se conectam com o duto Woffiano. 
(F) O ovário humano não se conecta ao duto Wolffiano, e novas cordas sexuais corticais
rodeiam as células germinativas que migaram para o sulco genital. (Segundo Langman, 1981.)
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Em machos: sob T4 o duto Wolffiano se diferencia em vasos deferentes, E o AMH degenera o ducto de muller
Em fêmeas, o duto Mülleriano fica intacto, se diferencia em ovidutos, útero, cérvix e vagina superior; o duto Wolffiano, privado de testosterona, degenera.
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Pós-puberdade: genitália externa responde a testosterona