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12/8/2011 1 Unidade 3 – Diferenciação celular Prof. Christiano Bittencourt Machado, Ph.D. Universidade Estácio de Sá SDE0004 – Biologia Celular Fisioterapeuta – Universidade Estácio de Sá – Campus Friburgo Doutor em Física Acústica – Universidade de Paris 6 – França Doutor em Engenharia Biomédica – COPPE/UFRJ Diferenciação celular • Diferenciação celular � consiste basicamente no processo de especialização das células, as quais passam a exercer, com grande eficiência, funções específicas; • Os numerosos tipos celulares que constituem um animal adulto derivam de uma única fonte unicelular: o zigoto (célula de potencial máximo – totipotente); • Diferença diferenciação x potencialidade: 12/8/2011 2 – Diferenciação celular: é o grau de especialização da célula; – Potencialidade celular: é a capacidade que a célula tem de originar outros tipos celulares. • Em qualquer célula, quanto maior for a potencialidade, menor será a diferenciação, e vice-versa; • As primeiras células embrionárias (blastômeros) da maioria das espécies animais podem originar qualquer tipo celular: – São células totipotentes: 100% de potencialidade, grau zero de diferenciação. • Por outro lado, tem-se as células nervosas, as do cristalino do globo ocular e as do músculo cardíaco, que perderam até a capacidade de divisão mitótica, não podendo originar sequer outras células iguais � 100% diferenciadas e sua potencialidade é grau zero. • O caminho que conduz uma célula, desde o estado embrionário até a especialização, consiste em uma sequência de expressões e repressões gênicas controladas. 12/8/2011 3 • A biologia do desenvolvimento pesquisa a diferenciação na embriogênese; • Nos animais, a diferenciação celular começa na fase embrionária da gástrula: – O primeiro instante em que podemos observar o compromisso das células embrionárias com um programa de diferenciação é durante a gastrulação, que ocorre após a clivagem. – O zigoto sofre clivagens, aumentando o número de células sem alterar o volume total. Ao final do processo, forma-se o blastocisto, com uma cavidade interna (blastocele) e uma massa celular interna; – As células que compõem este último irão formar o embrião propriamente dito. • A diferenciação celular é controlada por fatores intracelulares e extracelulares, requerendo portanto intensa comunicação célula-célula e célula-ambiente; • A diferenciação celular continua no organismo adulto (exemplos): – No momento do nascimento, os rins e o fígado não estão completamente diferenciados; – O sistema nervoso não se encontra desenvolvido por completo. 12/8/2011 4 Células tronco (Stem cells) • Células-tronco� pouco diferenciadas que se dividem continuadamente durante toda a vida do organismo, produzindo células que poderiam gerar outras irreversivelmente diferenciadas; – Assim, a principal função das células-tronco é manter uma reserva celular constante que pode diferenciar-se em tipos especializados, conforme o tecido considerado; – São ditas multipotentes (podem derivar vários tipos celulares). • Em geral, as células-tronco já expressam genes que determinam seus destinos (genes marcadores), conforme os tecidos em que estão localizadas; • Entre os pesquisadores, duas fontes de células tronco têm gerado particular interesse: – Tecido nervoso – Medula óssea 12/8/2011 5 • Clonagem da ovelha Dolly (1996): • Há três possibilidades de extração de células- tronco: – Embrionárias – são encontradas no embrião humano e são classificadas como totipotentes, devido ao seu poder de diferenciação celular de outros tecidos; – Adultas – são encontradas em diversos tecidos, como a medula óssea, sangue, fígado, cordão umbilical, placenta, e outros. • Estudos recentes mostram que estas células-tronco têm uma limitação na sua capacidade de diferenciação, o que dá uma limitação de obtenção de tecidos a partir delas. 12/8/2011 6 – Mesenquimais – população de células do estroma do tecido (parte que dá sustentação às células), têm a capacidade de se diferenciar em diversos tecidos; • Por conta desta plasticidade, essas células têm sido utilizadas para reparar ou regenerar tecidos danificados como ósseo, cartilaginoso, hepático, cardíaco e neural; • Além disso, essas células apresentam uma poderosa atividade imunosupressora, o que abre a possibilidade de sua aplicação clínica em doenças imuno-mediadas, como as auto-imunes e também nas rejeições aos transplantes; • Em adultos, residem principalmente na medula óssea e no tecido adiposo. ESTUDO DIRIGIDO 1) Diferencie diferenciação de potencialidade celular. 2) Por que os blastômeros são chamados de células totipotentes? 3) O que são células tronco? Em quais tecidos elas são mais pesquisadas atualmente? 4) Explique como ocorreu a clonagem da ovelha Dolly, em 1996. 5) Quais são as formas de extração de células-tronco no homem?
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