Células-tronco e Diferenciação Celular - Oficial

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AUTOR:
Vitor Carvalho Andrade DISCIPLINA: 
Biologia Celular e molecular
TURMA: 
Biomedicina 2016.2
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE (UFRN)
CENTRO DE BIOCIÊNCIAS (CB)
Apresentar aspectos descritivos sobre a diferenciação celular; 
Estabelecer uma relação entre a origem das células e seu potencial de diferenciação;
Consolidar o entendimento dos diferentes potenciais de diferenciação das células 
por meio de exemplificações;
Justificar a aplicação e importância desse processo para os estudos atuais;
Concluir trabalho expondo algumas informações curiosas. 
O que acontece?
O que é diferenciação celular?
Trata-se do processo de especialização celular. 
Uma sequência de modificações bioquímicas, morfológicas e funcionais que
transformam uma célula indiferenciada, que executa apenas as funções celulares
básicas, em uma célula capaz de realizar algumas funções com grande eficiência.
Como ocorre?
Está intimamente relacionada à expressão das informações genéticas contidas no
núcleo das células;
As modificações morfológicas são precedidas pela síntese de grande quantidade
de RNA e proteínas específicas;
Uma célula expressa, tipicamente, apenas uma parte de seus genes;
Surgem tipos distintos de células nos organismos multicelulares, pois diferentes 
conjuntos de genes são expressos;
Esses genes são ativados ou reprimidos em resposta ao meio onde está inserido.
De que esse processo depende?
Sinais provenientes de proteínas ou citocinas (fatores de diferenciação, 
da matriz extracelular, também podendo ocorrer pelo contato entre células.
O núcleo celular é a região promotora, 
que contém a informação genética a
ser estimulada pelo sinal.
Sinais
Formação do 
mensageiro 
secundário
Alteração da 
atividade celular
Proteína 
receptora
Quais os resultados da diferenciação celular?
Alteração da forma da célula, seus produtos de exportação, sua própria estrutura 
e as moléculas de superfície celular;
Refletindo, então, em um comportamento para célula diferenciada; 
Ela pode permanecer no lugar e desenvolver suas atividades, proliferar ou migrar 
para outros tecidos e regiões distintas do corpo.
Quem são as células indiferenciadas?
São conhecidas como células-tronco.
Sobre a nomenclatura
Também chamadas de células-mãe ou estaminais;
Assim como o tronco de uma árvore dá origem a vários 
ramos, as células-tronco podem formar várias linhagens 
de células, daí o nome “tronco”;
Formas de classificação
Quanto a sua origem e capacidade de diferenciação;
Quanto a sua natureza.
Classificação I:
quanto a
origem e
potencial
Antes, é importante conhecer...
A classificação das células de acordo com a origem e ao potencial de 
diferenciação:
• Totipotentes;
• Pluripotentes;
• Multipotentes;
• Oligopotentes;
• Unipotentes.
Tudo começa com a formação da “Mórula”
Ambos os gametas, masculino e feminino, são haploides (n), ou seja, possuem 23 
tipos de cromossomos diferentes;
Porém, ao ocorrer a fertilização (união efetiva do material genético materno e 
paterno), origina-se uma célula diploide – o Zigoto (2n);
O Zigoto possui as informações e o potencial necessários para a formação de um 
novo indivíduo (estruturas intra e extraembrionárias), sendo uma célula totipotente;
Esse Zigoto passará por sucessivas mitoses, formando a Mórula.
O que é a “Mórula”?
Uma massa sólida com cerca de 12 a 32 blastômeros;
Esses blastômeros juntam-se uns aos outros para constituir uma bola compacta 
de células, com a aparência de uma amora, daí o nome; 
Possuem uma alta capacidade de diferenciação;
São responsáveis pela formação das estruturas intra e extraembrionárias 
(placenta e membranas);
Por isso, são denominadas células totipotentes.
MÓRULA
Formação do “Blastocisto”: origem da células pluripotentes
Massa celular interna
(embrioblasto)
Trofoblasto
Blastocele
BLASTOCISTO
Formação do “Blastocisto”: origem da células pluripotentes
Ao 5º dia de fertilização, as células totipotentes começam a se dividir e se 
especializar, derivando o blastocisto;
Células da massa interna do blastocisto continuam a ter elevada capacidade de 
diferenciação;
Podem originar qualquer tipo de tecido do organismo, à exceção da placenta e 
dos tecidos de suporte do útero que se desenvolverão da massa externa;
Dessa forma, as células obtidas a partir do interior do blastocisto não são 
consideradas totipotentes, mas sim células pluripotentes.
Formação das células multipotentes e bipotentes
À medida que as células pluripotentes se especializam, passam a constituir 
tecidos específicos; 
Com isso, o potencial de diferenciação delas ficam mais restrito; 
Tornam-se, então, células multipotentes;
Subsequentemente, esse potencial torna-se ainda mais limitado, gerando as 
células oligopotentes;
Ao fim, tornam-se células unipotentes. 
São capazes de se 
diferenciarem em células 
de linhagens distintas
Podem se diferenciar em 
algumas células pertencentes 
a mesma linhagem
Pluripotentes
Composta pelo conjunto dos 3 folhetos embrionários:
• Ectoderma;
• Mesoderma;
• Endoderma.
Pluripotentes (generalizando)
ECTODERMA MESODERMA ENDODERMA
Folheto mais externo Folheto intermediário Folheto mais interno
• Epiderme e anexos (pelos,
unhas, glândulas sebáceas e 
sudoríparas);
• Sistema nervoso.
• Derme;
• Sistema muscular;
• Sistema esquelético;
• Sistema cardiovascular;
• Sistema urogenital.
• Revestimento interno do sistema 
digestório e anexos (glândulas 
salivares, fígado, pâncreas, etc.); 
• Sistema respiratório;
• Revestimento interno da bexiga.
Ectoderma
Mesoderma
Endoderma
Multipotentes
Células-tronco hematopoiéticas (presentes na medula óssea): 
• Geram duas linhagens de células: células linfoides e mieloides;
Célula Linfoide Célula-tronco 
hematopoiética
Célula Mieloide
Oligopotentes
Células linfoides: geram os linfócitos (T, B e Natural Killer);
Mieloide: originarão células sanguíneas – eritrócitos, granulócitos, monócitos
e plaquetas;
Oligopotentes
Célula 
Linfoide
Linfócito T
Linfócito B
Linfócito NK
Basófilo
Eosinófilo
Neutrófilo Hemácias 
(eritrócitos)
Monócito 
Mastócito 
Célula 
Mieloide
Megacarioblasto
Unipotentes
Monócito (migra para o tecido conjuntivo) Macrófago;
Megacarioblasto Megacariócito;
Linfócito B Plasmócito.
Espermátides Espermatozóides.
Monócito
Antígeno
Monócito
Monócito
Macrófago
Antígeno
Macrófago
Classificação II:
quanto a 
natureza
Quanto a natureza
Embrionárias;
Adultas.
Quanto a natureza
Embrionárias:
• Encarregados pelo desenvolvimento do embrião, 
até torna-se feto;
• Portanto, refere-se as células totipotentes
e pluripotentes.
Exemplo 1: Células da epiderme estão 
submetidas a constate atrito, necessitando de 
reposição, realizada por células precursoras;
Exemplo 3: Células hematopoiéticas 
presentes na medula óssea são encarregadas 
de formar novas células sanguíneas.
Quanto a natureza
Exemplo 2: Algumas células 
indiferenciadas do SN pode repor células 
da glia, porém, acredita-se que não são 
capazes de formar neurônios (potencial 
limitado).
Adultas:
• A parte do período fetal;
• Ficam internalizadas em alguns tecidos, proporcionando reposição celular 
quando necessária – são precursoras do organismo já desenvolvido;
• Desde células multipotentes à unipotentes;
Quanto a natureza
Adultas:
• Como as células conseguem manter a capacidade de diferenciação 
após o desenvolvimento completo do indivíduo?
Resposta: Graças a divisão celular assimétricas.
• O que é divisão celular assimétrica?
Resposta: Divisão mitótica, na qual uma das células-filha
permanece sempre como célula-tronco e a outra inicia sua 
especialização, tornando-se terminalmente diferenciada. 
mitose
Diferenciação
Por que o “Embrioblasto” é alvo de pesquisas modernas? 
Por apresentarem pluripotência, podendo formar as estruturas intraembrionárias;
Os estudos consistem em mapeamento de proteínas e outros indutores, visando 
detectar as sequências genéticas ativadas;
Isso tem permitido compreender a formação de células especializadas que irão 
compor tecidos e órgãos específicos; 
Possibilita não só a regeneração de órgãos e tecidos que sofreram lesão, mas 
originar tecidos e órgão específicos;
Aplicação em terapias, medicina regenerativa e, em teoria, “transplantes 
médicos”.
CURIOSIDADES
Por que usar células “pluripotentes” e não “totipotentes”?
Basicamente, o que as diferem é o fato das células totipotentes formarem estruturas 
extraembrionárias, além das intraembrionárias;
Essas estruturas extraembrionárias são essenciais para o desenvolvimento do 
embrião, no entanto, não possuindo utilidades para indivíduos após ao nascimento; 
Além desse fato, as células totipotentes são encontradas até ao estágio de mórula, 
possuindo um número mais reduzido (em torno de 32 blastômeros), enquanto que as 
pluripotetes estão em maior quantidade (mais de 100 células).
Diante disso, as células pluripotentes embrionárias são as que de fato interessam.
CURIOSIDADES
Manipulação de células embrionárias X razões éticas e religiosas
Um dos problemas enfrentados no desenvolvimento dos estudos expostos são as 
questões éticas e religiosas;
A remoção de células do embrioblasto causa a morte do embrião, pois não possuirão 
o suporte, nutrição e proteção ofertadas pelas estruturas extraembrionárias; 
Para a igreja e outros defensores do direito a vida, a partir do momento que os
gametas encontram-se e formam o zigoto, já está em andamento a formação de uma
existência;
Assim sendo, questionam o ato de impedir o desenvolvimento de embriões, que
representam o início de uma vida que poderá crescer saudavelmente, para fins de
tratamentos que não oferecem convicção de cura;
CURIOSIDADES
Formas alternativas de obtenção de células-tronco
Como já foi mencionado, mesmo após a constituição completa do indivíduo, algumas
células-tronco podem ser encontradas;
Possíveis locais: medula óssea, cordão umbilical, epitélio e dentes decíduos;
Cientistas desenvolveram formas de selecionar células-tronco adultas e promover a
multiplicação destas em placas de cultura;
Apesar disso, as células de natureza adulta possuem um menor potencial de
diferenciação em relação as embrionárias, não podendo restituir a maioria das
estruturas.
CURIOSIDADES
Por que estão congelando o cordão umbilical?
O cordão umbilical também representa uma forma alternativa de cultivo de células-
tronco, pois apresenta células mesenquimais, as quais geram, normalmente, o tecido
ósseo, adiposo e fibroblastos;
Todavia, quando submetidas a meio de cultura contendo fatores estimuladores
específicos, podem se diferenciar em células musculares, epiteliais e da glia (SN);
Assim, pessoas passaram a armazenar o cordão umbilical em tanques de nitrogênio
líquido a 180 graus negativos, para utiliza-lo numa eventual necessidade de reposição;
Mas, não apresentaram grande capacidade de expansão, de modo a não compensar
o valor mensal que deve ser pago para mantê-lo armazenado (entre R$ 600 e R$800).
CURIOSIDADES
Dentes decíduos: “a nova moda”
Os dentes decíduos apresentam uma quantidade considerável de células-tronco com
uma alta capacidade de expansão celular;
Células mesenquimais situadas principalmente na coroa do dente, na qual é feita uma
“raspagem”;
Podem formar tecido ósseo, muscular, cardíaco, epitelial, adiposo, fibroblastos, e,
dependo do estimulo, tecido nervoso;
Uma das vantagens em relação as alternativas anteriores, são: a maior facilidade de
obtenção e armazenamento; e possuir baixa chance de rejeição quando implantada em
pessoas distintas.
CURIOSIDADES
É possível obter células pluripotentes a partir de outras com menor potencial? 
Acreditava-se que, após a expressão genética ocorrer, não seria possível reativar
sequências de genes inativadas, originando células com especialidade distinta;
Além disso, determinadas ativações genéticas só aconteceriam em certos períodos do
desenvolvimento. Logo, mesmo que a célula apresente o potencial, o indivíduo não
dispõe de fatores capazes de induzi-la. É o que se pensava a respeito dos neurônios, por
exemplo;
Todavia, cientistas encontraram populações de células-tronco adultas capazes de
formar células nervosas e da glia;
Já em 2006, Shinya Yamanaka lança a teoria da célula-tronco pluripotente induzida.
CURIOSIDADES
Trabalho desenvolvido por Shinya Yamanaka,
um médico que nasceu em 1962, no Japão;
Utilizou células adultas da pele de camundongos 
e as reprogramou geneticamente para o estágio 
de célula-tronco embrionária pluripotente; 
Através da inserção de um vírus contendo 
4 genes (SOX2, Oct4, KLF4 e c-Myc) que 
reprogramam o código genético;
Em 2012, Shinya Yamanaka ganhou prêmio Nobel de medicina por sua descoberta.
CURIOSIDADES
Célula-tronco pluripotente induzida (iPSCs)
Antes, Biólogos suspeitavam que genes deveriam ser seletivamente perdidos quando
uma célula se diferencia;
Entretanto, experimentos já comprovaram que os tipos celulares em um organismo
multicelular tornam-se diferentes porque sintetizam e acumulam RNA e proteínas distintas;
Logo, não há alterações na sequência de nucleotídeos do genoma celular; 
Portanto, a pesquisa de Yamanaka visou reativa-los.
CURIOSIDADES
Como explicar o procedimento de iPSCs?
CURIOSIDADES
Experimento de John Gurdon
John Bertrand Gurdon é um biólogo britânico, o qual comprovou,
em 1962, o fato das sequências de nucleotídeos do genoma celular
serem mantidas, mesmo após a diferenciação celular;
Conduziu experimentos com rãs, exposto ao lado:
O núcleo de uma célula totalmente diferenciada foi
injetado dentro de um óvulo cujo núcleo foi removido;
O núcleo doador foi capaz de direcionar o óvulo 
recipiente a produzir um girino normal; 
Conclui-se que a célula diferenciada não perdeu 
sequência de DNA importante.
Laureado com Nobel de medicina 
de 2012, junto com Yamanaka.
Outros problemas enfrentados
1º - Não tem como garantir que as células-tronco irão se dirigir ao órgão ou tecido 
que necessita de regeneração;
2º - Como as células-tronco possuem uma alta capacidade de multiplicação, pode 
ocorrer uma proliferação descontrolada dessas células, levando a formação de tumor e 
câncer. 
CURIOSIDADES
Entretanto, os cientistas estão conseguindo obter grandes progressos, 
solucionando os problemas apresentados e aplicando as células-tronco em 
diversos tratamentos.
A diferenciação celular é fundamental para: promover o desenvolvimento 
dos organismos multicelulares; a reposição tecidual; a formação dos gametas 
(também são células diferenciadas);
Os estudos desenvolvidos com células-tronco são considerados a esperança 
para a solução de muitas doenças consideradas incuráveis;
Algumas cientistas já têm conseguido utilizar essas células no tratamento de 
diabetes, leucemia e doença degenerativas (Alzheimer e Parkinson), dentre 
outras.
CONCLUSÃO
Links interessantes:
• Indução de células tronco embrionárias a partir de fibroblastos de camundongos: 
http://goo.gl/wRQ7et;
• Uso de células tronco para tratar Alzheimer e Parkinson: http://goo.gl/bTaorD;
• Tratamento reverte Leucemia
incurável: https://youtu.be/UlD4dc1RUCE;
• O uso de células tronco induzidas na medicina regenerativa do sistema 
cardiovascular e nervoso: http://goo.gl/Td89GR.
CONCLUSÃO