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UNIVERSIDADE DO CONTESTADO – UnC UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CONCÓRDIA EMBRIOLOGIA E HISTOLOGIA Profª MSc. Celí Teresinha Araldi Profª MSc. Neide Armiliato GRUPO DE ESTUDOS E PESQUISA EM MEIO AMBIENTE (GEMA) E VALEOLOGIA Concórdia-SC 2005 2 2 1 REPRODUÇÃO HUMANA A reprodução humana envolve a união de um ovócito de uma mulher e um espermatozóide de um homem. Cada célula traz a metade da informação genética para a união, de tal maneira que a nova célula, um zigoto, recebe a informação genética necessária para direcionar o desenvolvimento de um novo ser humano. O sistema reprodutor em ambos os sexos, é designado para garantir a união bem- sucedida do espermatozóide e do ovócito, um processo denominado fertilização. A puberdade se inicia quando as características sexuais secundárias surgem. Corresponde ao período entre os 12 e 15 anos nas meninas e 13 e 16 anos nos meninos, no qual o indivíduo torna-se capaz de reproduzir-se. Embora as mudanças mais notáveis aconteçam no sistema reprodutor, a puberdade afeta o corpo como um todo. A menarca (primeira menstruação) pode ocorrer em meninas com 8 a 11 anos. A puberdade termina aos 16 anos. Nos homens a puberdade inicia-se mais tarde (13 a 16); entretanto os sinais da maturidade sexual podem aparecer nos meninos aos 12 anos. A puberdade termina quando são formados espermatozóides maduros. 1.1 SISTEMA REPRODUTOR 1.1.1 Órgãos reprodutores femininos O sistema reprodutor feminino é responsável pela produção de ovócitos e hormônios, pela criação de condições propícias à fecundação e, quando esta ocorrer, pela proteção ao desenvolvimento do embrião. Constituído basicamente pelos ovários, trompas de Falópio, útero, vagina e pela vulva. 1.1.1.1 Ovários: Gônodas femininas. São duas glândulas mistas com um formato semelhante ao das amêndoas, medem aproximadamente 4 cm de comprimento por 2 cm de 3 3 largura. Localiza-se no interior da cavidade abdominal, nos lados direito e esquerdo do útero. - Função: produção de óvulos e hormônios (estrógeno e progesterona). - Regiões: - externa (cortical): coberta pelo epitélio germinativo, nas crianças, ele apresenta uma cor esbranquiçada e de aspecto liso e na mulher adulta, assume um tom cinza com cicatrizes que correspondem às ovulações ocorridas. Após a menopausa, os ovários apresentam a superfície enrugada, devido às inúmeras ovulações ocorridas ao longo da vida reprodutiva da mulher. No córtex, estão presentes pequenas formações, os folículos ovarianos, que sofrem a ação de hormônios hipofisiários, originando os óvulos. Quando uma menina nasce apresenta no córtex cerca de 200.000 folículos, totalizando aproximadamente 400.000 folículos ovarianos. Este número cai para 10.000 na puberdade e nenhum na menopausa. - interna (medular): esta região está envolvida pelo córtex, exceto o hilo que dá passagem a nervos e vasos sangüíneos. 1.1.1.2 Tubas uterinas: São formadas por dois condutos com aproximadamente 12 cm de comprimento, localizados na cavidade abdominal. - Função: encaminhar o óvulo em direção ao útero. - Regiões: - intramural: localiza-se no interior da parede uterina, atravessando-a e abrindo-se no interior do útero, através de pequeníssimo orifício. - ístimca: porção intermediária, apresenta a maior parte da trompa e também a mais estreita. - Ínfundibular: extremidade oposta à intramural. Possui as bordas franjeadas (fímbrias) que ficam em contato com os ovários e são responsáveis pela captura do óvulo quando ele eclode na superfície dos ovários. É no interior desta região que ocorre a fecundação e a formação do zigoto, o qual é conduzido ao útero para a nidação. Ao longo das trompas de Falópio (internamente), encontra-se o epítélio ciliado que auxilia no deslocamento do óvulo em direção ao útero. As paredes 4 4 possuem musculatura lisa e realizam movimentos peristálticos que também auxiliam no deslocamento do óvulo e do zigoto. 1.1.1.3 Útero: É o mais volumoso órgão do sistema reprodutor feminino. Localiza-se na linha mediana da bacia, atrás da bexiga urinária. Possui a forma e as dimensões semelhante às de uma pêra, apesar de ser um órgão oco. - Camadas: - epimétrio: é uma delicada serosa que reveste o útero externamente. - endométrio: é uma mucosa que reveste internamente o útero, cresce durante o ciclo ovulatório e desprende-se ao final do ciclo (caso não ocorra gravidez), sendo eliminado com o fluido mestral. - miométrio: porção intermediária da parede uterina, está representada por um conjunto de músculos lisos. Graças a estes músculos, o útero pode aumentar de tamanho durante a gravidez e sofrer as contrações durante o parto. 1.1.1.4 Vagina: É o órgão destinado a cópula, ao parto e à eliminação dos resíduos menstruais. É constituído por um canal muscular e elástico, com aproximadamente 10 cm de profundidade por 3 cm de diâmetro. Este canal tem início anteriormente na vulva, orientando-se para o interior em direção ao colo uterino. Ele termina em um fundo em forma de saco, onde os espermatozóides ficam temporariamente depositados para iniciar sua viagem em direção ao útero e às trompas. 1.1.1.5 Vulva: É a parte externa e visível da genitália feminina, formada pelas seguintes estruturas: - Monte de vênus: localizado na região pubiana, é representado por um acúmulo de gordura e recoberto de pilosidade característica. - Grandes e pequenos lábios: são formados por dobras da pele, localizados em cada lado do orifício vaginal, apresentando um preenchimento gorduroso. Os 5 5 grande lábios sào mais externos e pouco desenvolvidos na criança, passando a se desenvolver a partir da puberdade. Os pequenos lábios são mais internos com um revestimento mucoso e com uma cor róseo-clara característica. A região localizada entre os pequenos e grandes lábios forma uma fenda alongada, denominada vestíbulo vaginal. Na região superior do vestíbulo vaginal, localiza-se a abertura externa da uretra, denominada de meato urinário. Encontramos também as glândulas vulvovaginais, denominadas de glândulas de Bartholin, com a função de produzirem secreções lubrificantes que facilitam a penetração do pênis por ocasião da cópula. - Clitóris: é uma pequena estrutura cilíndrica e erétil. Está localizado entre a parte superior dos pequenos lábios. Ele representa um órgão de sensibilidade erógena na mulher, por isso é recoberto por grande quantidade de nervos e de vasos sangüíneos. - Hímen: localiza-se abaixo da uretra, circundando a vagina, pode conter um ou mais orifícios, com forma e elasticidade bastante variadas. Em geral, o hímem rompe-se durante o período-perinatal, formando o orifício vaginal. Normalmente, esta abertura aumenta durante a infância, em conseqüência da atividade física. Se intacto, o hímen apenas se alarga durante a primeira relação sexual, mas pode também romper-se. Ao contrário da crença popular, a ruptura desta membrana mucosa ou a ausência de sangramento, secundária ao seu rompimento durante a primeira relação sexual, não é, necessariamente, indicação de perda da virgindade. 1.1.1.6 Fisiologia do sistema reprodutor feminino (ciclo ovulatório) O folículo é uma unidade formada por muitas células, presentes nos ovários. É dentro dos folículos que se desenvolve o óvulo e ocorre a produção de hormônios sexuais femininos. A mulher nasce com aproximadamente 200.000 folículos primários em cada ovário, os quais amadurecem, formandoos folículos secundários. A partir da puberdade, uma vez por mês, um folículo secundário amadurece mais ainda, por estímulo do hormônio FSH (hormônio folículo estimulante), e forma o folículo 6 6 maduro ou folículo de Graaf, que contém o óvulo e produz grande quantidade de estrógeno, que prepara o útero para a gravidez. Cerca de dois milhões de ovócitos primários normalmente estão presentes nos ovários de uma menina neonata. A maioria desses ovócitos regride durante a infância de modo que na adolescência não mais que 40 mil permanecem. Destes, somente cerca de 400 amadurecem e são expelidos na ovulação durante o período reprodutivo. Por volta do 14º dia após o primeiro dia da menstruação, o folículo está totalmente maduro. Recebe então a influência de outro hormônio hipofisiário, o LH (hormônio luteinizante), que estimula a ovulação. A ovulação é acionada por uma onda de produção de LH. A ovulação normalmente se segue ao pico de LH por 12 a 24 horas. Após a ovulação, o folículo transforma-se no corpo-lúteo ou amarelo, que inicia a produção do hormônio progesterona, que age sobre o útero, mantendo-o propício para a gravidez. Caso ocorra a fecundação, o corpo-lúteo, por estímulo da gonodotrofina cariônica, produzida pela placenta, permanece produzindo a progesterona, o que mantém o endométrio proliferado, capaz de nutrir o embrião em desenvolvimento. Caso não ocorra a gravidez, o corpo-lúteo regride, transformando-se no corpo albicans. Após 14 dias da ovulação, pela falta de progesterona, o endométrio descama, constituindo a menstruação, quando tem início um novo ciclo hormonal. Nas mulheres, a ovulação se encerra entre 45 e 50 anos de idade, fenômeno denominado menopausa. Num ciclo de 28 dias, o período de maior fertilidade fica entre o 10º e o 18º dia do ciclo. A suspensão da menstruação é um dos sintomas da gravidez. Durante ela, não ocorrerão novas ovulações e nem menstruações. 1.1.1.7 Ovulogênese: É a gametogênese feminina. Visa à formação do óvulo e realiza-se a partir do epitélio germinativo do ovário, com células diplóides, denominadas ovogônias ou ovulogônias. 7 7 Na fase de multiplicação, a ovogônia se divide por mitoses sucessivas e dá origem a numerosas células. Ao contrário da espermatogênese, na ovogênese, todas as células seguem o processo sem conservação da ovogônia. As células resultantes da multiplicação sofrem o processo de crescimento (fase de crescimento) e se transformam nos ovócitos I (primários). Estas ovogônias crescem para formar os ovócitos primários antes do nascimento. Na época do nascimento, todos os ovócitos primários completaram a prófase da primeira divisão meiótica. Estes ovócitos permanecem em prófase até a puberdade. Pouco antes da ovulação, o ovócito primário completa a primeira divisão meiótica, na fase de maturação, cada ovócito I (diplóide) dá, por meiose I (reducional), duas células haplóides: o ovócito II (secundário), relativamente grande, e o 1º glóbulo polar, de tamanho reduzido. Logo a seguir, o ovócito II se divide por meiose II (equacional), dando duas células também diferentes em tamanho: ovótide, bem desenvolvida, e o 2º glóbulo polar, muito menor. Algumas vezes, o 1º glóbulo polar também se divide por meiose II. A ovótide se transforma em óvulo. Portanto, cada ovócito I dará origem a um óvulo e a três glóbulos polares, geralmente estéreis. Na espécie humana, a ovulogênese inicia-se nos primeiros meses de vida intra-uterina do feto, sendo paralisada quando o ovócito I inicia a maturação, estágio que é chamado dictióteno. Desta forma, ao nascer, a menina apresenta um “estoque” de folículos contendo ovócitos I em dictióteno. À medida que ela vai crescendo, muitos folículos sofrem degeneração, transformando-se em folículos atrésicos. Todos os ovócitos permanecerão em dictióteno até a época da ovulação, que terá início por volta dos 12 ou 13 anos de idade, encerrando-se a partir da menopausa, por volta dos 45 aos 50 anos. 1.1.1.8 Óvulo humano: Estrutura simples, esférico, constituído por membrana plasmática, citoplasma e núcleo. - Membrana primária ou vitelínica: é a membrana plasmática, sempre a mais interna; há também a membrana secundária, formada pelas secreções das células foliculares (membrana pelúcida no óvulo humano), e membranas terciárias, que se 8 8 depositam ao redor do óvulo, após ele ter saído do ovário. Podem ser bainhas quitinosas, calcárias ou de outra natureza (coroa radiata formada pelas células foliculares, nos mamíferos). - Citoplasma: dividido em duas partes, o citoplasma formativo ou bioplasma, que fica ao redor do núcleo, e citoplasma nutritivo ou deutoplasma, que armazena substâncias nutritivas, o vitelo ou lécito. - Núcleo: chamado vesícula germinativa, às vezes central, outras vezes polarizado. Tem forma oval, grande. Geralmente, as regiões onde estão o núcleo com o bioplasma e o citoplasma nutritivo estão polarizadas. O pólo onde se encontra o núcleo com o bioplasma é chamado pólo animal, uma vez que dará origem a um novo indivíduo; e o pólo onde se encontra o deutoplasma é chamado de pólo vegetativo, uma vez que tem função nutritiva. 1.1.1.9 Tipo de óvulo dos mamíferos: Oligolécito ou isolécito ou homolécito – apresenta pouco vitelo, o qual se encontra distribuído homogeneamente com o bioplasma. Estrutura interna e externa do aparelho reprodutor feminino. 9 9 Processo de ovulação e óvulo humano. 1.1.2 Órgãos reprodutores masculinos: O sistema reprodutor masculino é formado pelos testículos, vias espermáticas, glândulas anexas e o pênis. 1.1.2.1 Testículos: São duas glândulas mistas, ovóides, localizados na bolsa escrotal. - Funções: produzir espermatozóides (túbulos seminíferos) e secretar o hormônio testosterona (células Leyding). Criptorquidia: ocorre quando os testículos não migram para a bolsa escrotal, ficando na região abdominal. 1.1.2.2 Vias espermáticas: Correspondem ao trajeto percorrido pelos espermatozóides, desde a sua produção, o seu armazenamento até a sua eliminação. 10 10 1.1.2.2.1 Tubúlos seminíferos: são canais finíssimos que produzem os espermatozóides, nas suas paredes estão presentes as células de Leydig. 1.1.2.2.2 Epidídimo: ainda imaturos os espermatozóides ficam armazenados no epidídimo, são necessários muitos dias para amadurecerem. É no epidídimo que os espermatozóides desenvolvem o seu flagelo, adquirindo mobilidade. 1.1.2.2.3 Canal deferente: são canais que conduzem os espermatozóides do epidídimo até o canal ejaculador e depois a ureta. 1.1.2.2.4 Uretra: canal que percorre toda extensão do pênis e se abre ao meio externo. 1.1.2.3 Glândulas anexas: São responsáveis pela produção dos líquidos que veiculam e protegem os espermatozóides e que entram na composição do esperma ou sêmen. 1.1.2.3.1 Vesículas seminais: são duas glândulas, localizadas ao lado da próstata. Produzem um líquido de cor amarelada, consistência viscosa e pH alcalino, representam a maior parte do volume do sêmen. 1.1.2.3.2 Próstata: é uma glândula com tamanho aproximado de uma castanha. Localiza-se na saída da bexiga. Produz um líquido de aspecto leitoso e ligeiramente ácido, fornece odor característico do sêmen. 1.1.2.3.3 Glândulas de Cowper (bulbouretrais): são duas glândulas, localizadas na extremidade do bulbo e da uretra. Secretam uma substância mucosa para lubrificar a uretra. 11 11 1.1.2.4 Pênis: É o órgão copulador e inoculador do sêmen. Formado portecidos elásticos que permitem a ereção. Apresenta corpos cavernosos e esponjosos, formado por novelos de vasos sangüíneos dilatáveis. Na extremidade, localiza-se a glande, região extremamente sensível. A glande esta recoberta por uma pele (prepúcio). No interior do prepúcio, localizam-se as glândulas produtoras de uma secreção o esmegma. 1.1.2.5 Fisiologia do sistema reprodutor masculino Quando inicia a liberação do hormônio ICSH, produzido pela hipófise, inicia a puberdade, aproximadamente por volta dos 12 anos. O ICSH secretado na corrente sangüínea atuará sobre as células de Leydig, produzindo a testosterona. A testosterona desencadeia a maturação dos caracteres sexuais secundários masculinos (barba, voz grave, massa muscular, crescimento ósseo, metabolismo, comportamento e outros), estimulando também a produção de espermatozóide. 1.1.2.6 Espermatogênese É o processo de produção de espermatozóides. As espermatogônias são transformadas em células germinativas maduras ou espermatozóides. Este processo de maturação inicia-se na puberdade e continua até a velhice. Antes da maturação, as espermatogônias permanecem quiescentes nos túbulos seminíferos dos testículos desde o período fetal até a puberdade, época na qual começam a crescer em número. A espermatogênese dura aproximadamente 48 dias e pode ser dividida em três fases: Na fase de multiplicação: ocorre a partir dos 6 anos de idade, quando as espermatogônias diplóides se dividem por mitoses sucessivas. A primeira divisão 12 12 mitótica origina duas espermatogônias, uma delas fica para substituir a espermatogônia que iniciou o processo e ter continuidade. A outra irá continuar. Na fase de crescimento celular: inicia-se na puberdade, as espermatogônias aumentam de volume, não ocorrem divisões celulares, as espermatogônias passam a se chamar espermatócitos primários, continuam diplóide. Na fase de maturação: o espermatócito primário sofrerá uma divisão meiótica reducional (meiose I), originando dois espermatócitos secundários (n). Os espermatócitos secundários sofrerão meiose equacional (meiose 2), originando quatro espermátides (n), sofrem modificações morfológicas e estruturais (espermiogênese), originando os espermatozóides. 1.1.2.7 Espermatozóide humano: É uma célula flagelada, constituída pela cabeça, peça intermediária e cauda. Na cabeça encontra-se o núcleo (23 cromossomos) e o acrossoma que contém enzimas (hialuronidase), que facilitam a penetração do espermatozóide no ovócito. A cauda do espermatozóide é formada por três segmentos: a peça intermediária, a peça principal e a peça terminal. A peça intermediária da cauda encontram-se o aparato produtor de energia mitocondrial e citoplasmático, que produzem os movimentos rápidos da cauda. ?? Cada espermatócito primário diplóide que participa da espermatogênese origina, ao final do processo, quatro espermatozóides haplóides. ?? Em cada ejaculação são eliminados aproximadamente de 300 a 500 milhões de espermatozóides. 13 13 Estrutura interna e externa do sistema reprodutor masculino. Formação e estrutura do espermatozóide 14 14 Gametogênese 2 EMBRIOLOGIA É o estudo das etapas e dos mecanismos de formação do embrião, abrangendo o período que vai desde a segmentação da célula-ovo até o nascimento do novo indivíduo. O zigoto é uma célula altamente especializada totipotente resultante da união de um espermatozóide e um ovócito. O zigoto contém os cromossomos e genes derivados do pai e da mãe. Divide-se muitas vezes e transforma-se, progressivamente, em um ser humano multicelular, através de divisão, migração, crescimento e diferenciação das células. Os estágios e a duração da gestação, descritos na clínica médica, são calculados do início do último período menstrual normal da mãe (UPMN), cerca de 14 dias antes que ocorra a concepção. O UPMN indica a idade gestacional, que superestima em duas semanas a idade gestacional ou embrionária real. 15 15 2.1 Fertilização Normalmente, o local de fertilização é a ampola, a porção maior e mais dilatada da tuba uterina. Se o ovócito não for fertilizado aqui, ele passa lentamente pela tuba e prossegue ao útero, onde se degenera e é reabsorvido. A fertilização é uma complexa seqüência de “eventos moleculares coordenados” que se inicia com o contato entre um espermatozóide e um ovócito e termina com a mistura dos cromossomas maternos e paternos, na metáfase da primeira divisão mitótica do zigoto. Moléculas de ligação a carboidratos e proteínas na superfície dos gametas estão envolvidas na quimiotaxia e reconhecimento dos gametas, assim como no processo de fertilização. Fertilina-? e fertilina-? , além de proteínas de membrana dos espermatozóides, têm sido implicadas nas interações espermatozóide-ovo. 2.1.1 Fases da fertilização - Passagem do espermatozóide através da corona radiata do ovócito: a dispersão das células foliculares da corona radiata resulta principalmente da ação da enzima hialuronidase, liberada do acrossoma do espermatozóide. As enzimas da mucosa tubária e os movimentos da cauda dos espermatozóides também são importantes para a sua penetração na corna radiata. - Penetração da zona pelúcida: a formação de uma via para o espermatozóide, através da zona pelúcida, resulta da ação de enzimas liberadas pelo acrossoma. As enzimas – esterases, acrosina e neuromidase- parecem causar a lise da zona pelúcida , formando uma via para que o espermatozóide siga até o ovócito. A mais importante é a acrosina , uma enzima proteolítica. - Fusão das membranas plasmáticas do ovócito e espermatozóide: as membranas plasmáticas dos gametas se fundem e se rompem na área da fusão. A cabeça e a cauda o espermatozóide entram no citoplasma do ovócito, mas a membrana plasmática não penetra. - Término da segunda divisão meiótica do ovócito e formação do pró-núcleo feminino: após a entrada do espermatozóide, a metáfase da segunda divisão meiótica do ovócito se completa formando um ovócito maduro e um segundo corpo polar. Os cromossomos maternos em seguida se descondensam e o núcleo do ovócito maduro torna-se o pronúcleo feminino. - Formação do pronúcleo masculino: dentro do citoplasma do ovócito, o núcleo do espermatozóide aumenta, pra forma o pronúcleo masculino e a cauda do espermatozóide degenera. Durante o crescimento os pronúcleos replicam seu DNA – 1n (haplóide), 2c (duas cromátides). - Quebra das membranas pronucleares, condensação dos cromossomos e arranjo dos cromossomas para a divisão celular mitótica: a primeira divisão de clivagem. A combinação de 23 cromossomas de cada pronúcleo resulta em um zigoto com 46 cromossomas. A fertilização se completa 24 horas após a ovulação. Uma proteína imunossupressora – o fator da gravidez inicial (EPF) – é secretada pelas células trofoblásticas e aparece no soro materno de 24 a 48 horas após a fertilização. A 16 16 presença do EPF é a base de um teste de gravidez usado durante os primeiros dez dias do desenvolvimento. Milhares de espermatozóides são liberados em uma ejaculação, mas somente algumas centenas atingem as proximidades do ovócito. Apenas um espermatozóide será fecundante; mas, provavelmente, os muitos que atingem a corona radiata auxiliam o processo de fecundação, desde que liberem o conteúdo de seus acrossomos ricos em enzimas, principalmente hialuronidase. Imediatamente após o contato do primeiro espermatozóide com a membrana plasmática do ovócito, outros espermatozóides não conseguem atingiressa célula. Este fato deve estar relacionado com a despolarização da membrana plasmática do ovócito e devido a reação cortical, isto é, a liberação do conteúdo dos grânulos corticais que ocasionam, em última análise, o afastamento da membrana plasmática da membrana pelúcida. O plasma envolve todo o espermatozóide. O pescoço e a cauda destacam-se da cabeça e se desintegram. O núcleo do espermatozóide permanece inativo até que a divisão meiótica do ovócito II se complete. Se não ocorrer a fecundação, essa divisão jamais se completará. A liberação do segundo corpúsculo polar é atestado inconfundível de que a fecundação se realizou (pró-núcleo feminino). O núcleo do espermatozóide se descondensa e seus filamentos nucleoprotéicos tornam-se visíveis, forma-se o pró-núcleo masculino. A aproximação e a junção dos dois pró-núcleos (cariogamia) restabelece o número diplóide da espécie e o zigoto está constituído. 2.2 Clivagem É uma série de divisões mitóticas repetidas do zigoto, resultando em rápido aumento do número de células. Estas células, denominadas blastômeros, tornam- se menores a cada divisão de clivagem. Inicialmente, o zigoto se divide em dois blastômeros, que se dividem em quatro, oito e assim sucessivamente. A clivagem ocorre quando o zigoto passa pela tuba uterina em direção ao útero. Durante a clivagem, o zigoto situa-se dentro da zona pelúcida. A divisão do zigoto em blastômeros inicia-se cerca de 30 horas após a fertilização. Após o estágio de oito células, os blastômeros mudam sua forma e alinham-se uns com os outros para formar uma bola compacta de células. Este fenômeno é chamado compactação, é mediada por glicoproteínas de adesão de superfície celular. A compactação permite uma maior interação célula-célula e é um pré-requisito para a segregação de células internas que forma uma massa celular interna ou embrioblasto do blastocisto. 17 17 Cerca de três dias após a fertilização, o zigoto atinge o estágio de 12 a 16 blastômeros e é então chamado de mórula, massa compacta de células (do latim morus: amora). As células internas da mórula, a massa celular interna ou embrioblasto, estão circundadas por uma camada de células achatadas que formam a massa celular externa, ou trofoblasto. 2.3 Blastocisto Quando a mórula já atingiu o útero, por volta de quatro dias, começa a receber fluidos uterinos, e, no interior da massa compacta de células, começam a aparecer pequenos espaços cheios de líquidos. As células migram para a periferia, e o interior forma uma ampla cavidade preenchida por líquido (blastocele). Um pequeno grupo de células permanece em um dos pólos, formando um aglomerado em forma de botão, o que caracteriza a fase de blastocisto. As células periféricas formam o trofoblasto (do grego throfe = nutrição), o botão polar forma o embrioblasto, enquanto a cavidade interna cheia de líquido forma a blastocele. O trofoblasto contribuirá para a formação de parte da placenta e o embrioblasto (massa celular interna) originará o embrião. O blastocisto permanece livre nas secreções uterinas por cerca de dois dias. Entre o quinto e o sexto dias, o blastocisto estabelece contato com o epitélio endometrial, imediatamente o trofoblasto começa a mostrar modificações. Inicia a invasão e a penetração no endométrio uterino. No final da primeira semana, já se nota uma implantação superficial no endométrio uterino. O blastocisto nutre-se dos tecidos maternos. Na segunda semana completa a implantação do blastocisto e inicia a formação da cavidade aminiótica (âmnio) e do saco vitelínico). 2.4 Gastrulação Este processo inicia na terceira semana e consiste na formação da gástrula a partir do recurvamento do disco embrionário, situado dentro do blastocisto. O disco embrionário bilaminar é convertido em um disco embrionário trilaminar. A gastrulação é o início da morfogênese. Cada uma das três camadas germinativas (ectoderma, mesoderma e endoderma) dá origem a tecidos específicos e órgãos. - A ectoderme origina o cérebro e medula, retina, neuro-hipófise, gânglios e nervos cranianos e sensitivos, medula da supra-renal, células pigmentares, epiderme, 18 18 pêlos, unhas, esmalte dentário, glândulas cutâneas e mamárias, lobo anterior da hipófise, ouvido interno, cristalino. - A mesoderme origina o tecido cartilaginoso e ósseo, tecido muscular, tecido conjuntivo, sistema urogenital, tecido hematopoiético, sistema cardiovascular e linfático, baço e córtex da adrenal, dentina. - A endoderme origina o trato digestivo (revestimento epitelial), fígado e pâncreas, bexiga urinária, sistema respiratório (revestimento epitelial), derivados epiteliais da faringe, cavidade timpânica, amígdalas, timo, paratireóides, derivados epiteliais da tireóide. 2.5 Neurulação Os processos envolvidos na formação da placa neural, das pregas neurais e no fechamento das pregas para formar o tubo neural constituem a neurulação. A formação da placa neural é induzida pela notocorda em desenvolvimento. O ectoderma da placa neural dá origem ao SNC (encéfalo e medula espinhal). Enquanto a notocorda se alonga, a placa neural se alarga e estende, cefalicamente, até a membrana bucofaríngea. A placa neural ultrapassa a notocorda. Por volta do 18º dia, a placa neural se invagina, ao longo do seu eixo central, formando um sulco neural com pegas em ambos os lados. As pregas neurais constituem os primeiros sinais do desenvolvimento do encéfalo. No fim da terceira semana, as pregas neurais se aproximam e fundem-se, convertendo a placa neural em tubo neural. A formação do tubo neural é um processo celular complexo e multifatorial que envolve gens e fatores extrínsecos. A neurulação é completada durante a quarta semana. Fases da embriogênese Blastocisto 3 ANEXOS EMBRIONÁRIOS 3.1 Definição 19 19 São estruturas anexas do embrião com origem materna e embrionária, com a função de proteger e alimentar o embrião. 3.1.1 Saco vitelino ou vesícula vitelínica: com 20 semanas, o saco vitelino é muito pequeno; depois disto, em geral não é visível. O saco vitelino pode ser observado no ultra-som no início da quinta semana. - Origem: endoderme - Definição: estrutura na forma de um saco ligada à região ventral do embrião. - Função: armazenar substâncias nutritivas, pouco desenvolvida nos mamíferos, pois, os mesmos são alimentados pela placenta. Nos mamíferos é responsável pela produção das primeiras hemácias do sangue. 3.1.2 Âmnio e fluido amniótico: o âmnio forma um saco amniótico membranoso cheio de fluído, que envolve o embrião e o feto. - Origem: ectodérmica e mesodérmica. - Definição: aparece no final da 1ª semana de desenvolvimento. É uma membrana fina que delimita uma bolsa repleta de líquido amniótico, provavelmente de origem materna. O fluído amniótico desempenha um papel importante no crescimento e desenvolvimento do embrião. Inicialmente, um pouco de fluido amniótico pode ser secretado pelas células amnióticas; entretanto, a maior parte deste fluido provém da membrana amniocoriônica da decídua parietal. O fluido também é secretado pelo trato respiratório fetal e vai para a cavidade amniótica. A partir da 11a semana, o feto contribui para o fluido amniótico expelindo urina na cavidade amniótica. Normalmente, o fluido amniótico aumenta aos poucos, chegando a 1.000 ml com 37 semanas. O conteúdo de água do fluido amniótico é trocado a cada três horas. Grande quantidade de água passa pela membrana amniocoriônica para o fluido tecidual materno e daí para os capilares uterinos. Também há troca de fluidocom o sangue fetal através do cordão umbilical e no local onde o âmnio adere a placa coriônica na superfície fetal da placenta. O fluido amniótico é deglutido pelo feto e absorvido pelos tratos respiratório e digestivo. Foi calculado que, durante os estágios finais da gravidez, o feto deglute mais de 400 ml de fluido amniótico por dia. O fluido passa para o sangue fetal e os produtos de excreção nele contidos atravessam a membrana placentária e vão para o sangue materno presente no espaço interviloso. O excesso de água do sangue fetal é excretado pelos rins do feto e retorna para o saco amniótico através do trato urinário fetal. 20 20 A deglutição fetal de fluido amniótico é uma ocorrência normal. Cerca de 99% do fluido da cavidade amniótica são constituídos de água. O fluido é uma solução na qual material não dissolvido está suspenso, tais como células epiteliais fetais descamadas, sais orgânicos e inorgânicos; proteínas, carboidratos, enzimas, gorduras, hormônios e pigmentos. Com o avanço da gravidez, a composição do fluido muda pelo acréscimo de excretas fecais (mecônio e urina). Como a urina vai para o fluido amniótico, é possível estudar sistemas enzimáticos, aminoácidos, e outras substâncias fetais no fluido removido por amniocentese. O estudo do fluido permite diagnosticar o sexo do feto e detectar fetos com anormalidades cromossômicas, como a trissomia do 21, a síndrome de Down. Altos níveis de alfa-fetoproteína (AFP) indicam a presença de um defeito grave do tubo neural (p. ex., meroanencefalia). Baixos níveis de AFP podem indicar aberrações cromossômicas (p. ex., trissomia do 21). 3.1.2.1 Significado do fluido amniótico - permite o crescimento externo simétrico do embrião e do feto; - age como uma barreira contra infecções; - permite o desenvolvimento normal dos pulmões; - impede a aderência do âmnio ao embrião; - protege o embrião contra lesões; - ajuda controlar a temperatura corporal do embrião; - permite a livre movimentação do feto, ajudando, desta maneira, o desenvolvimento muscular; - participa da manutenção da homeostasia dos fluidos e eletrólitos. 3.1.3 Alantóide: - Origem: endodérmica e mesodérmica - Definição: é uma evaginação em forma de vesícula que ocorre na parte posterior do intestino do embrião. Apesar de a alantóide não ser funcional nos embriões humanos, ela é importante por quatro razões: - a formação de sangue ocorre em sua parede, da terceira à quinta semana do desenvolvimento. - seus vasos sanguíneos tornam-se veias e artérias umbilicais. - o fluido da cavidade amniótica se difunde para a veia umbilical e vai para a circulação fetal, de onde é transferido para o sangue materno através da membrana placentária. 21 21 - com o crescimento da bexiga, a alantóide involui, tornando-se um tubo espesso, o úraco. Depois do nascimento, o úraco transforma-se num cordão fibroso, o ligamento umbilical mediano, que se estende do ápice da bexiga até o umbigo. 3.1.4 Córion: - Origem: trofobasto. - Definição: é uma fina camada que envolve os demais anexos. - Função: constitui as vilosidades cariônicas que, junto com a mucosa uterina, entra na formação da placenta. - Tipos: - Cório liso: permanece até o fim da gestação. Camada fina que envolve os anexos. - Cório frondoso: forma a placenta, identificando-se nele, o sincicio trofoblasto e o citotrofoblasto, e depois as vilosidades coriais, que penetram no endométrio e proliferam bastante até constituírem a estrutura placentária. 3.1.5 Placenta: - Origem: trofoblasto, no blastocisto. Origem mista, parte materna e parte fetal. - Descrição: estrutura implantada na parede do útero e se comunica com o feto através do cordão umbilical. - Função: nos primeiros meses de gestação, a placenta realiza funções semelhantes às do fígado do adulto, fonte de nutrientes e de energia para o embrião (sintetiza vários compostos: glicogênio, glicerol e ácidos graxos; até o 3º mês), permite a troca de substâncias entre o organismo materno e fetal (oxigênio, dióxido de carbono, glicose, aminoácidos, vitaminas, hormônio, anticorpos, uréia, etc). Está ligada à produção de hormônios, à defesa imunitária, à nutrição, à respiração e à excreção. Durante o parto é eliminada (decidual) e é hemocorial, pois o sangue materno irriga as vilosidades coriônicas fetais. A placenta e o cordão umbilical funcionam como um sistema de transporte das substâncias que passam entre a mãe e o feto. Nutrientes e oxigênio passam do sangue materno, através da placenta, para o sangue fetal, enquanto os excretas e o dióxido de carbono passam do sangue fetal para o sangue materno, também através da placenta. São três as funções principais da placenta: metabolismo, transporte de gases e secreção endócrina. - Metabolismo da Placenta: a placenta sintetiza glicogênio, colesterol e ácidos graxos, que servem de fonte de nutrientes e energia para o embrião/feto. 22 22 - Transporte Placentário: quase todos os materiais são transportados através desta membrana placentária por um dos quatro mecanismos principais de transporte: difusão simples, difusão facilitada, transporte ativo e pinocitose. Através destes transportes ocorrem: transferência de gases, passagem de substâncias nutritivas, transferência de hormônios, trocas de eletrólitos, transferência de anticorpos maternos, retirada de produtos de excreção, passagem de drogas e seus metabólitos e passagem de agentes infecciosos. - Síntese e secreção endócrina: usando precursores provenientes do feto e/ou da mãe, a placenta sintetiza hormônios protéicos e esteróides. 3.1.6 Cordão umbilical: - Origem: conjuntiva - Definição: Possui duas artérias que irrigam as vilosidades cariônicas. O retorna do sangue materno é feito através de uma única veia. - Função: estrutura que estabelece comunicação direta entre o corpo da mãe e do feto através da placenta. Anexos embrionários 4 MÉTODOS DE ESTUDO EM HISTOLOGIA 4.1 Níveis de organização: Os limites para estudo dos níveis de organização dos sistemas biológicos são arbitrários, pois são impostos pelo poder de resolução dos aparelhos empregados. Poder de resolução é a capacidade de discriminar dois pontos que 23 23 se encontram separados entre si por uma distância mínima e que geram imagens independentes. Esta distância se denomina limite de resolução. A olho nu, é possível discriminar dois pontos por mais de 0,1 mm. Considerando-se que a maioria das células é muito menor, para que seja possível visualizá-las recorre-se a diversos tipos de microscópios. Basicamente, são usados o microscópio óptico e o microscópio eletrônico, cujos poderes de resolução máximos são cerca de 0,2 µm (1 µm = 0,001 mm) e de 0,4 nm (1 nm = 0,001 µm), respectivamente. Por conseguinte, o microscópio óptico aumenta a resolução das amostras cerca de 500 vezes em relação à visão direta, e o microscópio eletrônico a aumenta outras 500 vezes em relação ao microscópio óptico. O microscópio óptico é utilizado para estudar a estrutura dos tecidos e a morfologia das células, ao passo que o microscópio eletrônico serve para a análise ultra-estrutural dos componentes celulares. Quadro 1.1 Níveis de organização dos sistemas histológicos e instrumentos empregados para seu estudo Dimensão Ramo Estrutura Método > 0,1 mm Anatomia Órgãos Olho e lente simples 100 – 10 µm Histologia Tecidos Vários tipos de microsc. ópticos 10 – 0,2 µm Citologia Células Vários tipos de microsc. ópticos 200 – 0,4 nm Morfologia submicroscópica Bactérias Componentes celul.Microscopia eletrônica < 1 nm Ultra-estrutura Estrutura molecul. e atômica Vírus e Disposição de átomos Diferenciação de raios X * 1 mm = 1.000 µm; 1 µm = 1.000 nm 4.2 Técnicas Histológicas: Quase todos os componentes das células e da matriz extracelular são transparentes; isso não se deve apenas ao seu alto conteúdo de água, pois, mesmo dessecados, continuam tendo um constraste muito baixo. Para vencer esta limitação, são empregados corantes, que coram os componentes celulares 24 24 com certa especificidade. No entanto, como a maioria dos corante é tóxica, as células vivas não conseguem resistir a eles. Por este motivo, antes de serem corados, os tecidos são: 1) Fixados – a fixação do material é essencial para preservar a morfologia e a composição química dos tecidos e das células. Consiste na morte destas últimas de um modo tal que as estruturas que possuíam em vida se conservem com um mínimo de artifícios. Os melhores fixadores são, na realidade, misturas fixadoras contendo diferentes substâncias químicas que oferecem ótimos resultados na preservação de estruturas biológicas. Exemplos: soluções de Bouin (formaldeído, ácido acético e ácido picrico) e Helly, conhecida também como Zenker-Formol (formol, bicloreto de mercúrio e dicromato de potássio). Para o microscípio eletrônico, são usadas soluções contendo glutaraldeído e tetróxido de ósmio. 2) Desidratação – tem por objetivo a retirada de água do fragmento, causando endurecimento deste e tornando-o adequado às etapas posteriores de inclusão e microtomia. A desidratação para microscópio de luz é feita por imersão do fragmento em uma série de álcoois graduados. Para a microscopia eletrônica, utilizam-se ainda acetona ou óxido de propileno. 3) Diafanização – tem por objetivo retirar o álcool do fragmento e torná-lo transparente, preparando-o, assim para a microtomia e coloração. São usadas substâncias solúveis em álcool e insolúveis em água (xilol), com densidade maior do que a do álcool. 4) Inclusão – consiste em incluir o fragmento em um molde metálico ou plástico contendo o meio de inclusão em estado líquido que, ao se solidificar, forma um bloco contendo o material biológico. Para o microscópio de luz, normalmente é feito com parafina histológica ou paraplast (mistura de parafina com polímeros plásticos), também são usadas resinas plásticas, como glicerol metacrilato. Para a microscopia eletrônica normalmente é utilizada é a resina conhecida como Epon. 25 25 5) Microtomia – consiste na obtenção de cortes delgados, com espessura apropriada para observação do material biológico ao microscópio de luz ou eletrônico, utilizando-se o micrótomo. 6) Coloração/contrastação – a grande maioria de estruturas celulares e teciduais são transparentes, incolores e com baixo índice de refração, por isso, utiliza-se os processos de coloração para a microscopia de luz e de metais pesados para a microscopia eletrônica (contrastação). As técnicas de coloração procuram basicamente, associar o caráter básico ou ácido do corante a ser utilizado ao do material a ser evidenciado. As técnicas de contrastação têm por finalidade acentuar as diferenças de densidade das estruturas sub celulares, gerado imagens elétron-densas ou elétron-lúcidas, normalmente são usadas as substâncias de uranila e o citrato de chumbo. Micrótomo 26 26 Esquema processamento histológico 5 HISTOLOGIA Histologia é o estudo dos tecidos, no que diz respeito à sua origem embrionária, seus processos de diferenciação celular, suas estruturas e sua fisiologia. 5.1 Diferenciação celular: Após a fusão dos núcleos dos gametas masculino e feminino (fecundação), forma-se o zigoto. O zigoto, sofre sucessivas mitoses para dar origem às células que constituem o corpo dos seres vivos pluricelulares, as quais dividem o trabalho entre elas. Esta distribuição de funções é conseqüência da diferenciação celular. A diferenciação celular ocorre à medida que o organismo se forma. Apesar de todas as células terem capacidade de desempenharem todas as funções, a eficiência na realização de certas funções é maior em certos tipos de células e menor em outros. Certas células aperfeiçoam de tal maneira em uma função em relação às demais células do organismo. Por exemplo, todas as células são capazes de contrair seu citoplasma quando estimuladas, no entanto, as células musculares são especializadas na contração. Do mesmo modo, tem-se células 27 27 diferenciadas para condução de impulsos (células nervosas), para secreção (células secretoras), para o revestimento (células epiteliais nos animais e epidérmicas nos vegetais) etc. A diferenciação aumenta muito a eficiência das células para favorecer o organismo, tornando-as dependentes umas das outras. No homem adulto por exemplo são 1013 a 1014 células que se dividem em aproximadamente 200 tipos diferentes. Durante a diferenciação ocorrem modificações químicas e morfológicas com aumento da complexidade celular. Toda célula é dotada de duas características: a diferenciação e a potencialidade. A diferenciação é o grau de especialização da célula; a potencialidade é a capacidade que a célula tem de organizar outros tipos celulares especializados. Para qualquer célula, quanto maior for a potencialidade menor será a diferenciação e vice-versa. As células originadas dos óvulos possuem 100% de potencialidade e grau zero de diferenciação, sendo, portanto, pluripotentes. A maioria das células tem graus intermediários de diferenciação e potencialidade. A capacidade de multiplicação de uma célula é inversamente proporcional ao seu grau de diferenciação. As células indiferenciadas dos embriões por exemplo, multiplicam-se intensamente, enquanto que os neurônios não se multiplicam. Por outro lado, as células hepáticas, muito diferenciadas, dividem-se por mitose quando estimuladas. Como então, pode-se conceituar a diferenciação celular? Em termos gerais, a diferenciação celular é o conjunto de processos que transformam uma célula embrionária em uma célula especializada. Esses processos (a diferenciação) são controlados através da expressão seletiva de diversos conjuntos de genes. As modificações estruturais e funcionais que ocorrem durante a diferenciação resultam da inativação de certos genes e da ativação de outros; isto é, na transcrição de certos genes e não de outros. Existem genes que se expressam em todas as células, como aqueles necessários para construção de membrana, ribossomos, etc. eles são denominados genes de manutenção (ou resistentes). A diferenciação celular vem sendo estudada a muito tempo e alguns dos conceitos tem sofrido poucas alterações no decorrer dos anos; no entanto, tem-se aprendido muito sobre como os genes são controlados e já existem bons modelos para explicar a diferenciação, como a formação dos glóbulos sangüíneos (hemocitopoese). 5.2 Tecido 28 28 É um grupo de células especializadas, separadas ou não por líquidos e substâncias intercelulares, provenientes de células embrionárias que sofreram diferenciação, que se distinguem por sua estrutura e por atuarem conjuntamente no desempenho de uma função específica. Os tecidos são formados pelas unidades biológicas fundamentais chamandas células e também pela matriz extracelular, que, em geral, elas mesmas produzem. As células podem ser iguais ou diferentes, no organismo existem cerca de 200 tipos de células, que se diferenciam por suas formas e funções, derivadas da presença de componentes químicos particulares, organizadosde maneira distinta em cada tipo celular. A matriz extracelular é um conjunto de substâncias amorfas figuradas, líquidos e fibras, produzidas pelas células, que preenchem o espaço entre as mesmas. Com base nos tipos de células que possuem, na proporção entre estas e as matrizes extracelulares, no modo de vinculação das células entre si e com os elementos da matriz e nas funções que desempenham, os tecidos se classificam nos quatro seguintes tipos fundamentais: 5.2.1 Tecido epitelial - forma tanto as membranas que revestem superfícies como conjuntos celulares que se especializam na secreção de substâncias. As membranas denominam-se epitélios de revestimento; os conjuntos celulares, epitélios glandulares ou glândulas. 5.2.2 Tecido conjuntivo - contém células que se encontram dispersas em meio a uma abundante matriz extracelular. Existem vários tipos de tecido conjuntivo que se diferenciam pelas células que possuem, pela qualidade, quantidade, distribuição e propriedades dos elementos da matriz extracelular. O tecido conjuntivo pode ser frouxo, denso, mucoso, adiposo, cartilaginoso, ósseo, hematopoiético e linfático, incluindo também o sangue, com matriz extracelular líquida. 5.2.3 Tecido muscular – se caracteriza por Ter células que se contraem. Com base no ordenamento espacial dos componentes do citoesqueleto, na forma e no tamanho das células e levando-se em conta se sua contração é governada pela vontade ou não, existem três tipos de tecidos musculares: tecido muscular 29 29 estriado esquelético ou voluntário, o tecido muscular estriado cardíaco e o tecido muscular liso. 5.2.4 Tecido nervoso – contém neurônios e células acessórias, denominadas neuróglia. O tecido nervoso forma o sistema nervoso central e o sistema nervoso periférico. Os tecidos se associam entre si em proporções variáveis e formam os órgãos. Muitos órgãos apresentam os quatro tipos de tecidos. Por sua vez, grupos de órgãos se associam para realizar funções comuns ou complementares, o que dá origem aos sistemas do corpo, como os sistemas circulatório, imune, tegumentar, digestivo, respiratório, endócrino, urinário, reprodutor e sensorial. Diferenciação celular 6 TECIDO EPITELIAL Os epitélios são basicamente tecidos de revestimento, proteção do organismo e secreção. Além de recobrirem todo o corpo do animal, revestem internamente órgãos, cavidades e canais, e formam as glândulas. 6.1 Origem: 30 30 - Ectodérmica: epiderme, epitélio do nariz, epitélio da boca, glândulas sebáceas, glândulas mamarias, glândulas salivares. - Mesodérmica: endotélio, epitélio do sistema urogenital, epitélio de membranas que envolve órgãos (pleura - pulmão, pericárdio - coração e peritônio – órgãos abdominais). - Endodérmica: epitélio que reveste a luz do tubo digestivo, a árvore respiratória, o fígado e o pâncreas, epitélio da bexiga urinária, glândulas tireóide e paratireóide. 6.2Características gerais: - Apresentam células justapostas por moléculas de adesão celular e complexos juncionais, o que geralmente, dá o aspecto poliédrico; - Apresentam pouca ou nenhuma substância intercelular; - Os epitélios revestem todas as superfícies do corpo, exceto a cartilagem articular; - As células se renovam continuamente por mitose; - Localiza-se sobre a lâmina basal (tecido conjuntivo – nutrição) - Os epitélios não possuem um suprimento sangüíneo e linfático direto (avascular); - Os epitélios possuem polaridade estrutural e funcional; - Quantidade de células abundante, pouca variedade de tipos; - Tipos de células: prismática, cúbica, pavimentosa. A forma do núcleo geralmente acompanha a forma da célula. 6.3 Encontrado: - Recobrindo toda a superfície externa do corpo (epiderme); - Recobrindo todas as cavidades internas e órgãos que compõem os sistemas digestivos, respiratório e urogenital, os vasos sangüíneos e linfáticos (endotélio), e as cavidades pleural, pericárdia e peritonial. 6.4 Polaridade das células epiteliais: A maioria das células epiteliais apresentam uma estrutura diferente, conforme a extremidade do citoplasma que é observada. Organelas, vesículas de 31 31 secreção, material de depósito (inclusões) não se distribuem de modo uniforme no citoplasma localizado nos dois lados do núcleo celular. Certas estruturas se localizam num pólo e outras no outro pólo, conforme a atividade funcional da célula. O pólo voltado para a superfície livre é denominado pólo ou região apical, e o pólo voltado para o tecido conjuntivo subjacente é denominado pólo ou região basal. Essa polaridade celular não é exclusiva das células epiteliais. A polaridade é utilizada para classificar morfológicamente os epitélios. Os epitélios possuem três domínios: domínio apical – está exposto para o lúmen ou para o meio externo; domínio lateral – está em contato com as células epiteliais vizinhas unidas mutuamente por moléculas de adesão celular e complexos juncionais; domínio basal – está associado a membrana basal que separa o epitélio do tecido conjuntivo subjacente. As células epiteliais possuem dois domínios principais: um domínio apical e um domínio basolateral. Cada domínio é definido por características estruturais e funcionais específicas. O domínio apical é a região da célula epitelial voltada para a luz, é rico em canais iônicos, proteínas carregadoras, H+ - ATPase, glicoproteínas e enzimas hidrolíticas, assim como aquaporinas, proteínas formadoras de canais que atuam na regulação do equilíbrio hídrico. Também é o sítio onde produtos de secreção regulados são levados para serem liberados. São necessárias várias modificações da superfície para que o domínio apical de um epitélio possa efetuar suas múltiplas funções. Estas modificações incluem microvilosidades, cílios e flagelos que são estruturas importantes para a proteção da superfície epitelial. O domínio basolateral pode ser subdividido em duas regiões: a membrana plasmática lateral e a membrana plasmática basal. Cada região possui suas próprias junções especializadas e receptores para hormônios e neurotransmissores. Além disso, estas regiões são ricas em Na+ - K+ ATPase e canais iônicos e são locais de secreção constitutiva. As especializações da membrana lateral são as zônulas de oclusão, zônulas de adesão, desmossomos e 32 32 junções comunicantes. As especializações da membrana basal são as invaginações e os hemidesmossomos 6.5 Lâmina basal e nutrição das células epiteliais: Entre o tecido epitelial e o tecido conjuntivo há uma lâmina denominada lâmina basal (20 a 100 nm – visível somente ao microscópio eletrônico), produzida pelas células epiteliais, formada por proteína colágeno associada a glicoproteínas (laminina e proteoglicanas) e polissacarídeos. Em algumas regiões do corpo, verifica-se que no tecido conjuntivo logo abaixo da lâmina basal pode ocorrer um acúmulo de fibras reticulares, formando, juntamente com a lâmina basal, a membrana basal (visível ao microscópio óptico). A lâmina basal não é exclusiva das células epiteliais, sendo encontrada, por exemplo, em torno das células musculares, células de Schwann (células nervosas) e células adiposas. É uma estrutura de grande significado funcional, tanto no organismo adulto, quanto no desenvolvimento embrionário, quando as células migram para suas localizações corretas apoiando-se nas lâminas basais. As mutações que modificam as proteínas normais da lâmina basal afetam gravemente a organogênese, atua também como barreira de filtração glomerular durante a etapa inicialda formação da urina, no músculo esquelético mantém a integridade do tecido e sua ruptura origina as distrofias musculares, guia a migração das células para o desenvolvimento das gônodas. No adulto, durante os processos de cicatrização, e na regeneração do tecido muscular e dos prolongamentos das células nervosas, por exemplo, as células migram apoiadas e guiadas pelas lâminas basais. O movimento de células requer um substrato sólido onde elas possam se apoiar (suspensas em meio líquido, as células são imóveis). A lâmina e a membrana basal serve como estrutura de suporte do epitélio, fixando-o firmemente ao tecido conjuntivo subjacente. A lâmina basal é permeável ao oxigênio, ao gás carbônico e a alimentos, permitindo, assim, que as células epiteliais troquem substâncias com os vasos sangüíneos do tecido conjuntivo. Ela 33 33 tem características imunizantes, sendo uma barreira à entrada de microorganismos. Lâmina Basal 6.6 Classificação dos tecidos epiteliais Podem ser classificados com base em sua estrutura e função, em dois grupos: revestimento e glandulares. Este critério é um tanto arbitrário, pois existem epitélios de revestimento onde todas as células secretam (revestimento do estômago) ou apenas algumas células são secretoras (traquéia e intestino). 6.6.1 Tecido epitelial de revestimento: Pode ser classificado de acordo com os seguintes critérios: - Quanto ao nº de camadas celulares: simples, estratificado, pseudoestratificado e de transição; - Quanto à forma das células presentes na camada superficial: pavimentoso, cubóide e prismático. 6.6.1.1 Epitélio simples pavimentoso : formado por células achatadas e dispostas em uma única camada, apresentam núcleo saliente e central. Ocorre em locais do corpo onde a proteção mecânica é pouco necessária. É um epitélio que permite a passagem de substâncias. É encontrado no revestimento dos vasos sangüíneos e 34 34 linfáticos (endotélio), compôem a alça de Henle e no mesotélio das cavidades pleural (alvéolos pulmonares), peritoneal e pericárdia. 6.6.1.2 Epitélio simples cubóide: formado por uma só camada de células cúbicas com um núcleo central. Ocorre nos túbulos renais, tendo a função básica de absorção de substâncias úteis presentes na urina, devolvendo-as para o sangue. Na superfície livre das células existem invaginações que atuam de modo a aumentar a superfície de absorção, semelhante ao que ocorre com as microvilosidades. Ocorre também na superfície do ovário e formam os dutos de muitas glândulas do corpo. 6.6.1.3 Epitélio simples prismático: formado por uma só camada de células altas, prismáticas, com núcleos ovóides geralmente localizados no mesmo nível da metade basal da célula. Ocorre revestindo grande parte do trato digestivo (estômago e os intestinos), vesícula biliar e grandes dutos das glândulas. É comum a presença de glândulas mucosas unicelulares. Atua na digestão e na absorção de alimentos. Nos intestinos, a superfície livre das células é rica em microvilosidades, que aumentam a área de absorção. O epitélio simples prismático que reveste o útero, ovidutos, dutos eferentes e pequenos brônquios é ciliado. 6.6.1.4 Epitélio pseudoestratificado: formado por apenas uma camada de células com alturas diferentes, dando falso (pseudo) aspecto de estratificado, ou seja, de ser formado por mais de uma camada de células. Apresenta núcleos em várias alturas, mas todas as células atingem a lâmina basal. É encontrado na uretra masculina, no epidídimo e nos grandes ductos excretores das glândulas. O epitélio pseudoestratificado que reveste as fossas nasais, traquéia e brônquios, tuba auditiva, parte da cavidade timpânica e saco lacrimal apresenta cílios e glândulas mucosas unicelulares. O muco aglutina partículas estranhas que penetram no nosso corpo pelas vias aéreas e os cílios transportam essas partículas para fora. 35 35 6.6.1.5 Epitélio estratificado pavimentoso (não-queratinizado): formado por várias camadas de células; apenas a inferior possui células com capacidade de divisão celular (mitose). As células mais basais (masi profundas) deste epitélio têm forma cubóide, as localizadas no meio do epitélio são polimorfas e as células que compõem a superfície livre do epitélio são achatadas (pavimentosas). Como as células da superfície são nucleadas, este epitélio é denominado nmão- queratinizado. Usualmente, é úmido e é encontrado forrando a boca, faringe , esôfago, cordas vocais e vagina. A função desse epitélio é basicamente proteção mecânica, ocorre em áreas de atrito. 6.6.1.6 Epitélio estratificado pavimentoso (queratinizado): é semelhante ao epitélio estratificado pavimentoso não-queratinizado, exceto pelas camadas superficiais deste epitélio serem compostas por células mortas, cujos núcleos e citoplasma são substituídos por queratina. Este epitélio constitui a epiderme da pele, uma camada resistente que resiste à fricção e é impermeável à água. 6.6.1.7 Epitélio estratificado prismático: formado por várias camadas de células, na superfície as células são altas, prismáticas. Ocorre na uretra e na membrana conjuntiva do olho. A função é basicamente de proteção. 6.6.1.8 Epitélio estratificado de transição: modificação especial do epitélio estratificado pavimentosos, em que o número de células e suas formas variam de acordo com a distensão do órgão. Ocorre revestindo internamente a bexiga urinária. Os epitélios de revestimento além da função de revestir superfícies externas e internas do corpo, podem desempenhar outras funções específicas: protetor, sensorial, ciliado e de absorção. - Função protetora: representado principalmente pelo epitélio estratificado pavimentoso, epiderme da pele. Este tecido está sujeito ao atrito e dessecamento, 36 36 apresenta células ricas em queratina, uma proteína que confere resistência e impermeabilidade à epiderme. - Função sensorial(neuroepitélios): ocorrem nos órgãos relacionados com a audição, olfação e gustação, geralmente ao lado do epitélio de revestimento. - Células ciliadas: epitélios ciliados, encontram-se na traquéia, onde o epitélio é do tipo pseudoestratificado, e na tuba uterina, onde é do tipo prismático simples. - Função de absorção: são formados por células que apresentam vilosidades, epitélio prismático simples do intestino. Membranas: o tecido epitelial, associado sempre ao tecido conjuntivo, pode formar membranas que envolvem cavidades. Quando essas membranas revestem cavidades internas fechadas, são chamadas de serosas (pleura, pericárdio e peritônio) e quando revestem cavidades que se comunicam com o exterior do organismo, são chamadas de mucosas (mucosa bucal, mucosa gástrica). O tecido conjuntivo das mucosas e serosas recebe o nome de lâmina própria ou córion. Classificação do Tecido Epitelial 37 37 Localização dos tecidos epiteliais 6.7 Especializações das células epiteliais 6.7.1 Estruturas que aumentam a superfície ou movimentam partículas - Microvilosidades (microvilos): são projeções digitiformes da superfície apical da célula epitelial que contém um eixo de microfilamentos em ligação cruzada. Na extremidade citoplasmática da microvilosidade, feixes de actina e outras proteínas se estendem até a trama terminal, uma rede filamentosa de proteínas do citoesqueleto que ocorre paralela ao domínio apical da célula epitelial. Nos microvilos, geralmente o revestimento de glicoproteína (glicocálix) apresenta-se mais denso. Cada célula contém inúmeras microvilosidades, o queaumenta a área superficial, aumentando assim, a área de absorção. Encontradas no intestino e nos túbulos do rim. - Estereocílios: são estruturas imóveis, encontrados na região apical das células de revestimento do epidídimo, do canal deferente e nas células pilosas do ouvido. 38 38 São constituídos por longos prolongamentos citoplasmáticos, que podem anastomosar-se entre si. Aumentam a superfície celular, facilitando o trânsito de moléculas para dentro e para fora das células e geram sinais. - Cílios: são projeções celulares móveis que se originam a partir dos corpúsculos basai ancorados por raízes à porção apical do citoplasma. Os epitélios que contém cílios, são os epitélios ciliados, como é o caso do epitélio que reveste a cavidade interna da traquéia e do epitélio da tuba uterina. Na traquéia (uma célula da traquéia tem aproximadamente 250 cílios na superfície apical), o batimento dos cílios produz um deslocamento, do interior para o exterior do corpo, de muco, de bactérias e de partículas de poeira nele aprisionadas, impedindo que elementos estranhos penetrem os alvéolos pulmonares e dificultem a troca de O2 e CO2. Na tuba uterina, o batimento ciliar contribui para o deslocamento do óvulo ou do ovo fecundado em direção ao útero. Cílio Microvilosidade 6.7.2 Estruturas que promovem a adesão entre as células As células epiteliais apresentam uma intensa adesão mútua e, para separá-las, são necessárias forças mecânicas relativamente grandes. Essa coesão varia com o tipo epitelial, mas é especialmente desenvolvida nos epitélios sujeitos a forte trações e pressões, como no caso da pele. Participam nessa aderência, proteínas da família das caderinas, que são proteínas transmembrana, com função de 39 39 prender as membranas de células contíguas. Essas membranas perdem sua adesividade na ausência de Ca2+. Além da aderência proporcionada por proteínas integrais da membrana lateral das células epiteliais, essas membranas formam especializações que formam as junções celulares. Que servem para aderência e para vedar o espaço intracelular, impedindo o fluxo de moléculas por entre as células. Certas junções formam canais de comunicação entre células adjacentes. Nos epitélios prismáticos com uma única camada de células, freqüentemente as junções se apresentam numa ordem definida da parte apical para a parte basal da célula. - Zona ou zônula de oclusão: é uma junção íntima (mais apical) na forma de cordões, entre as proteínas ocludinas e claudinas, proteínas juncionais, das membranas plasmáticas de células adjacentes, reforçada pelas caderinas, não ficando nenhum espaço entre elas no ponto de contato. Situa-se logo abaixo da superfície livre das células, elas impedem os movimentos das proteínas da membrana do domínio apical para o domínio basolateral e fundem as membranas plasmáticas de células adjacentes impedindo as moléculas hidrossolúveis de passarem entre as células, servindo, então, como uma barreira à entrada de macromoléculas através do espaço entre células vizinhas. As macromoléculas só podem penetrar através do tecido epitelial, passando para o interior das células. Encontrada especialmente nos tecidos epiteliais de revestimento. - Zônula de adesão: em muitos epitélios aparece após a zônula de oclusão e também circundam a célula, as membranas plasmáticas de células vizinhas estão firmemente unidas por uma substância intercelular adesiva, esta substância é formada por glicoproteínas transmembrana da família das caderinas e uma faixa circuferencial de filamentos de actina, as quais conferem maior resistência a essa região. Esta junção não somente une as membranas celulares, mas também liga o citoesqueleto das duas células através das proteínas de ligação transmembrana. Ocorre principalmente nos tecidos epiteliais de revestimento. - Desmossomos: correspondem a “manchas” ou “discos” de adesão entre as células, sendo, por isso, muitas vezes denominados máculas de adesão. São 40 40 estruturas elaboradas e, assim como a zônula de adesão, apresentam modificações no citoplasma e no espaço intercelular (30 nm) de células vizinhas. No citoplasma, forma-se, em cada célula vizinha, um disco de material citoplasmático denso (placa citoplasmática), formada por uma série de proteínas de fixação, das quais as mais bem caracterizadas são as desmoplaquinas e as pacoglobinas, para onde convergem filamentos de queratina, denominados tonofilamentos. No espaço intercelular existem outros filamentos que unem as placas citoplasmáticas das células vizinhas, atuando como estruturas adesivas, são as desmogleínas, na presença de cálcio, elas prendem-se às proteínas de ligação transmembrana da célula adjacente. - Hemidesmossomos: assemelham-se a meio desmossomo e serve para prender a membrana celular basal à lâmina basal. São placas de adesão, compostas por desmoplaquinas e outras proteínas associadas, tonofilamentos de queratina inserem-se nestas placas, ao contrário dos do desmossomo, no qual os filamentos entram na placa e fazem uma volta saindo da mesma. As proteínas de ligação transmembrana dos hemidesmossomos são integrinas. - Junções tipo gap ou néxus: pode ocorrer em qualquer posição nas membranas laterais das células epiteliais. São encontradas em outros tecidos com exceção do tecido muscular estriado esquelético. São canais de comunicação, os conexonas, entre as células, formados por blocos de proteínas específicas, as conexinas, que atravessam as camadas de lipídio da membrana, projetando-se no espaço intercelular, permitindo a passagem de íons, aminoácidos, adenosina monofosfato cíclica, pequenas molkéculas e alguns hormônios, permitindo assim a propagação de informações entre células vizinhas, integrando as funções celulares nos tecidos. São reguladas, de modo que podem ser abertas e fechadas, uma diminuição do pH ou um aumento da concentração de cálcio do citossol fecha os canais, inversmanete um pH alto e uma diminuição do cálcio fecha os canais. São importantes também, na embriogênese, onde coordenam o desenvolvimento tecidual do embrião e para a distribuição de mpléculas de informação através das massas celulares em migração. 41 41 - Interdigitações: são dobras da membrana plasmática de duas células que se encaixam. Modificações da membrana plasmática 6.8 Renovação celular As células que constituem os tecidos epiteliais geralmente possuem uma alta taxa de renovação, que está relacionada a sua localização e função. O espaço de tempo necessário para a renovação celular permanece constante para cada epitélio. As células da epiderme, por exemplo, são constantemente renovadas na camada basal, por divisão celular. Deste local, as células começam sua migração da camada germinativa em direção à superfície, tonando-se queratinizadas em seu caminho até chegarem à superfície, morrerem e descamarem. Todo esse processo dura aproximadamente 28 dias. Outras células epiteliais são renovadas em menos tempo. 42 42 As células que revestem o intestino delgado são substituídas a cada 4 a 6 dias por células regenerativas na base das criptas. As novas células migram para a extremidade das vilosidades, morrem e descamam. Ainda outros epitélios, por exemplo, são renovados periodicamente até se chegar à idade adulta; subseqüentemente, esta população de células permanece estável para o resto da vida. Entretanto, quando há perda de um grande número de células causada por lesão ou destruição tóxica aguda, a proliferação celular é desencadeada e a população celular é restaurada.6.9 Glândulas As glândulas originam-se de células epiteliais que abandonam a superfície da qual se formaram e penetram no tecido conjuntivo subjacente, produzindo uma lâmina basal em torno delas. As unidades secretoras, juntamente com seus ductos, constituem o parênquima da glândula, enquanto o estroma da glândula representa os elementos do tecido conjuntivo que invadem e sustentam o parênquima. Os epitélios glandulares fabricam seu produto intracelularmente sintetizando macromoléculas que, em geral, são empacotadas e armazenadas em vesículas denominadas grânulos de secreção. O produto de secreção pode ser um hormônio polipeptídio (p.ex., da hipófise); uma substância graxa (p.ex. glândulas ceruminosas do canal auditivo); ou leite, uma combinação de de proteína, lipídio e carboidratos (p.ex. das glândulas mamarias). Outras glândulas (tais como as glândulas sudoríparas) secretam pouco além do exsudato que recebem do sangue. Além disso, os dutos estriados (p.ex., das grandes glândulas salivares) agem como bombas de íons que modificam as substâncias produzidas pelas unidades secretoras. Com base no método de distribuição de seus produtos de secreção, as glândulas são classificadas em dois grandes grupos: 1. Glândulas exócrinas secretam seus produtos, através de dutos, para a superfície epitelial, interna ou externa, da qual se originaram. 2. Glândulas endócrinas não possuem ductos, tendo perdido suas ligações com o epitélio do qual se originaram, secretam seus produtos nos vasos sangüíneos ou linfáticos para serem distribuídos. Glândula Exócrina Glândula Endócrina 43 43 Muitos tipos celulares secretam moléculas sinalizadoras denominadas citocinas, que realizam a função de comunicação célula-a-célula. As citocinas são liberadas por células sinalizadoras específicas. Dependendo da distância, a citocina precisa viajar para alcançar sua célula- alvo, e seus efeitos podem ser um dos seguintes: - Autócrino: a célula sinalizadora é seu próprio alvo; a célula estimula a si mesma. - Parácrino: a célula-alvo está localizada na vizinhança da célula sinalizadora; assim, a citocina não precisa ir para o sistema vascular. - Endócrino: a célula-alvo e a célula sinalizadora estão longe uma da outra; assim, a citocina tem que ser transportada pelo sistema sangüíneo, ou linfático. As glândulas que secretam seus produtos através de uma via secretora constitutiva o fazem de um modo contínuo, liberando seus produtos de secreção imediatamente sem armazenamento e sem necessitar de um estímulo por moléculas sinalizadoras. As glândulas que possuem uma via secretora regulada concentram e armazenam seus produtos de secreção até que seja recebida a molécula sinalizadora adequada para sua liberação. 6.9.1 Glândulas exócrinas As glândulas exócrinas secretam seus produtos através de um duto para a supefície do epitélio que lhe deu origem. 44 44 São classificadas de acordo com a natureza de sua secreção, modo de secreção e número de células (unicelular ou multicelular). Muitas glândulas exócrinas dos sistemas digestivo, respiratório e urogenital secretam substâncias que são descritas como mucosas, serosas ou mistas. As glândulas mucosas secretam mucinógenos, grandes proteínas glicosiladas que, quando hidratadas, incham tornando-se um lubrificante protetor espesso, viscoso, semelhante a um gel, denominado mucina, um importante componente do muco. Exemplos de glândulas mucosas incluem as células caliciformes e as pequenas glândulas da língua e palato. As glândulas serosas, como o pâncreas, secretam um fluido aquoso rico em enzimas. As glândulas mistas contém ácinos (unidades secretoras) que produzem secreções mucosas assim como ácinos que produzem secreções serosas; além disso, alguns de seus ácinos mucosos possuem semiluas serosas, um grupo de células que secretam um fluido seroso. As glândulas sublingual e submandibular são exemplos de glândulas mistas. As células das glândulas exócrinas possuem três mecanismos diferentes para liberar seus produtos de secreção: (1) merócrina, (2) apócrino e (3) holócrino. A liberação do produto de secreção das glândulas merócrinas (p. ex. parótida) se dá por exocitose; consequentemente, nem a membrana celular nem o citoplasma tornam-se parte da secreção. Apesar de muitos pesquisadores questionarem a existência do modo apócrino de secreção, historicamente tem se acreditado que nas glândulas apócrinas (p. ex., glândula mamária em lactação), uma pequena porção do citoplasma apical é liberado juntamente com o produto de secreção. Nas glândulas holócrinas (p.ex., glândula sebácea), uma célula secretora amadurece, morre e torna-se o produto de secreção. Classificação das glândulas conforme tipo de secreção 45 45 6.9.1.1 Glândulas exócrinas unicelulares As glândulas exócrinas unicelulares, representadas por células secretoras isoladas em um epitélio, constituem a forma mais simples de glândula exócrina. O exemplo primários são as células caliciformes, que estão dispersas individualmente pelo epitélio que reveste o trato digestivo e partes do trato respiratório. A secreção liberada por estas glândulas mucosas protege o revestimento destes tratos. As células caliciformes receberam este nome por terem a forma de um cálice. O processo de liberação do mucinógeno é regulado e estimulado por irritação química e pela inervação parassimpática, levando à exocitose de todo o conteúdo de secreção da célula, desta maneira lubrificando e protegendo a lâmina epitelial. Glândula Unicelular – célula caliciforme 6.9.1.2 Glândulas exócrinas multicelulares As glândulas exócrinas multicelulares são compostos por agrupamentos de células secretoras dispostas em graus variados de organização. Estas células secretoras não agem sozinhas e de modo independente, mas funcionam como órgãos secretores. As glândulas multicelulares podem ter uma estrutura simples, exemplificada pelo epitélio glandular do útero e da mucosa gástrica, ou uma estrutura complexa composta por vários tipos de unidades secretoras e organizadas de um modo ramificado composto. As glândulas multicelulares são classificadas como simples, quando seus dutos não são ramificados, e compostos quando seus dutos se ramificam. Elas ainda são classificadas de acordo com a morfologia de suas unidades secretoras em tubulosas, acinosas (também denominadas alveolares, assemelhando-se a uma uva), ou tubuloalveolares. As glândulas multicelulares maiores são envolvidas por uma cápsula de tecido conjuntivo colagenoso, que envia septos subdividindo-a em compartimentos menores denominados lobos e 46 46 lóbulos, estes septos são utilizados para a entrada e saída dos elementos vasculares, nervos e dutos, além disso, os elementos do tecido conjuntivo dão a sustentação estrutural da glândula. Os ácinos de muitas glândulas exócrinas multicelulares, possuem células mioepiteliais, algumas apresentam características das células musculares lisas, particularmente a contratilidade. Suas contrações auxiliam a expulsar a secreção dos ácinos e de alguns dutos pequenos. Tipos de glândulas exócrinas 6.9.2 Glândulas Endócrinas As glândulas endócrinas não possuem dutos, e seu produto de secreção, os hormônios, são liberados diretamente no sangue, ou no sistema linfático, através dos quais são levados para os órgãos-alvo. As grandes glândulas endócrinas do corpo incluem as glândulas adrenal (supra-renal), hipófise (pituitária), tireóide, paratireóide e pineal, assim como os ovários, placenta e testículos. Os hormônios secretados pelas glãndulas
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