CONTROLE DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO

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CONTROLE DO DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO
O desenvolvimento resulta de planos genéticos nos cromossomos. O conhecimento dos genes que controlam o desenvolvimento humano está aumentando. A maior parte das informações sobre os processos do desenvolvimento é originada de estudos com outros organismos, especialmente a Drosophila (mosca da banana) e camundongos, em decorrência dos problemas éticos associados ao uso de embriões humanos em estudos experimentais.
A maior parte dos processos de desenvolvimento depende de uma interação coordenada e precisa de fatores genéticos e ambientais. Vários mecanismos de controle, como interações entre tecidos, migração regulada de células e colônias celulares, proliferação controlada e a morte celular programada, orientam a diferenciação e garantem o desenvolvimento sincrônico. Cada sistema do corpo possui seu próprio padrão de desenvolvimento.
O desenvolvimento embrionário é, essencialmente, um processo de crescimento e de aumento crescente da complexidade estrutural e funcional. O crescimento é alcan-
çado por meio das mitoses (reprodução somática das células), em conjunto com a produção de matrizes extracelulares, enquanto a complexidade é alcançada por meio da morfogênese e da diferenciação. As células que constituem os tecidos dos embriões bem iniciais são pluripotentes, e, sob diferentes circunstâncias, são capazes de seguir uma ou mais vias de desenvolvimento. Este amplo potencial de desenvolvimento torna-se progressivamente mais restrito quando os tecidos adquirem as características especializadas necessárias para aumentar sua sofisticação estrutural e funcional. Tal restrição pressupõe que as escolhas devam ser feitas ordenadamente para atingir a diversificação tecidual. No presente momento, a maioria das evidências indica que estas escolhas são determinadas não em conseqüência da linhagem celular, mas como uma resposta a indicações do ambiente imediatamente circundante, incluindo os tecidos adjacentes. Disto resulta que a precisão e a coordenação arquiteturais que freqüentemente são necessárias para a função normal de um órgão parecem ser alcançadas pela interação de suas partes constituintes durante o desenvolvimento.
A interação dos tecidos durante o desenvolvimento é um tema recorrente na embriologia. As interações que levam a mudanças no curso do desenvolvimento de pelo menos um dos interagentes são denominadas induções.
Numerosos exemplos de interações indutivas podem ser encontrados na literatura. Durante o desenvolvimento do olho, por exemplo, acredita-se que a vesícula óptica induza o ectoderma da superfície da cabeça a se diferenciar no cristalino. Na ausência da vesícula óptica, o olho não se forma. Além disso, se a vesícula óptica é removida e colocada em associação com o ectoderma de uma superfície normalmente não envolvido com o desenvolvimento do olho, é possível induzir a formação do cristalino (Fig. 5-6). Por-
tanto, é evidente que o desenvolvimento do cristalino depende da associação do ectoderma com um segundo tecido. Na presença do neuroectoderma da vesícula óptica, o ectoderma da superfície da cabeça adota uma via de desenvolvimento que, de outro modo, não adotaria. De maneira semelhante, muitos dos movimentos morfogenéticos dos tecidos que desempenham papéis tão importantes na modelagem do corpo do embrião são responsáveis também pelas mudanças nas associações teciduais, fundamentais para as interações indutivas entre tecidos.
O fato de um tecido poder influenciar a via de desenvolvimento adotada por outro tecido pressupõe a passagem de um sinal entre os dois interagentes. A análise de defeitos
moleculares em cepas mutantes mostrando interações teciduais anormais durante o desenvolvimento embrionário e os estudos do desenvolvimento de embriões com mutações genéticas direcionadas começaram a revelar os mecanismos moleculares da indução. O mecanismo de transferência do sinal parece variar de acordo com os tecidos específicos envolvidos. Em alguns casos, o sinal parece ser uma molécula difusível, como o sonic hedgehog, que passa do tecido indutor para o tecido-alvo (Fig. 5-7A). Em outros, a mensagem parece ser mediada por meio de uma matriz extracelular não-difusível secretada pelo tecido indutor e com a qual o tecido-alvo entra em contato (Fig.5-7B). Ainda em outros casos, o sinal parece requerer a ocorrência de contato físico entre os tecidos indutor e alvo (Fig. 5-7C) . Qualquer que seja o mecanismo de transferência intercelular envolvido, o sinal é traduzido em uma mensagem intracelular que influencia a atividade genética das células-alvo.
Estudos laboratoriais demonstraram que em algumas interações o sinal pode ser relativamente inespecífico. Em condições experimentais, foi demonstrado que, em várias
interações, o papel do indutor natural pode ser imitado por muitas fontes de tecidos heterólogos e, em alguns casos, por muitas preparações isentas de células. Estes estu-
dos sugerem que a especificidade de uma dada indução é propriedade do tecido-alvo e não do tecido indutor. Não se deve pensar que as induções são fenômenos isolados. Freqüentemente, elas ocorrem de modo seqüencial que resulta no desenvolvimento ordenado de uma estrutura complexa; por exemplo, após a indução do cristalino pela vesícula óptica, o cristalino induz o ectoderma da superfície e o mesênquima adjacente a formar a córnea. Isto garante a formação das partes componentes com tamanho
e relações apropriados para a função do órgão. Em outros sistemas, há evidências de que as interações entre tecidos são recíprocas. Durante o desenvolvimento do rim, por
exemplo, o divertículo metanéfrico (broto uretérico) induz a formação de túbulos no mesoderma metanéfrico. Este mesoderma, por sua vez, induz a ramificação do divertículo, que resulta no desenvolvimento dos túbulos coletores e cálices do rim.
Para serem competentes em responder a um estímulo indutor, as células do sistema-alvo precisam expressar receptores apropriados para a molécula indutora de sinal específica, os componentes de uma via de sinalização intracelular particular e fatores de transcrição que mediarão a resposta particular. Evidências experimentais sugerem que a aquisição de competência pelo tecido-alvo é, com freqüência, dependente de suas interações prévias com outros tecidos. Por exemplo, na formação do cristalino, a resposta do ectoderma da cabeça ao estímulo dado pela vesícula óptica parece ser dependente de uma associação prévia do ectoderma da cabeça com a placa neural anterior.
A capacidade do sistema-alvo de responder a um estímulo indutor não é ilimitada. A maior parte dos tecidos indutíveis parece passar por um estado fisiológico transitório, porém mais ou menos nitidamente delimitado, durante o qual eles são competentes para responder a um sinal indutor proveniente de um tecido vizinho. Como este estado de receptividade é limitado no tempo, um atraso no desenvolvimento de um ou mais componentes de um
sistema interativo pode levar à ausência de uma interação indutiva. Qualquer que seja o mecanismo do sinal empregado, os sistemas indutivos parecem ter como caracterís-
tica comum a íntima proximidade entre os tecidos que interagem. Evidências experimentais demonstraram que as interações podem não ocorrer se os interagentes estiverem
muito distantes. Conseqüentemente, os processos indutivos parecem estar limitados no espaço e no tempo. Como a indução tecidual desempenha um papel tão fundamen-
tal em garantir a formação ordenada de uma estrutura precisa, pode-se esperar que falhas na interação tenham conseqüências drásticas para o desenvolvimento (p. ex.,
anomalias congênitas, como a ausência do cristalino).