Desenvolvimento embrionário: clivagem e diferenciação

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• Clivagem é o nome dado a uma série de divisões mitóticas
sucessivas sofridas pelo zigoto, sem que haja crescimento celular. Ela
se diferencia de uma divisão celular, uma vez que ocorre de forma
mais acelerada, sem passar pelas fases GAP (G1 e G2).
• Além disso, nos mamíferos, a clivagem se difere das demais
espécies, uma vez que:
→ Tem um processo mais lento, com duração de 5-6 dias
→ É rotacional e não sincronizada
→ É controlada por fatores do embrião
→ Apresenta pouco vitelo
→ Apresenta fenômeno de compactação
A gametogênese é o processo de formação e desenvolvimento das
células germinativas especializadas, os gametas a partir de células
precursoras bipotentes. Diferentemente da gametogênese masculina
na feminina, a divisão mitótica ocorre de maneira desigual, formando
um corpúsculo polar e o ovócito II. Essa diferença de tamanho
favorecem processos mais rápidos, devido o maior acúmulo de
nutrientes e citoplasma.
• Antes de analisar a clivagem em si, é válido ressaltar que o óvulo
não é simétrico. O óvulo apresenta um corpúsculo polar e um cone de
fertilização, determinado pela entrada do espermatozoide .A primeira
clivagem parece estar relacionada com o polo animal e formato da
célula.
• Além disso, a clivagem pode se dar de diferentes formas de
acordo com o ovo fecundado.
→ Holoblástica ou total: Quando apresenta divisões em
todo o ovo e é caracterizada como igual (ocorre em ovos
oligoléticos e é observada a formação de blastômeros
relativamente do mesmo tamanho); e desigual (ocorre em
ovos mesolécitos e é observada a formação de células
pequenas no polo animal e células maiores no polo vegetal).
→ Meroblástica ou parcial: As divisões ocorrem
exclusivamente na região sem vitelo
• A fertilização ocorre quando há a união entre o ovócito e o
espermatozoide, na tuba uterina. Nessa união, os
cromossomos maternos e paternos se misturam formando o
zigoto.
• Esse zigoto, sofrerá diversas clivagens resultando em
várias células-fillhas, denominadas blastômeros. Durante esse
momento, o embrião não aumenta em tamanho e permanece
envolto pela zona pelúcida, uma matriz de glicoproteínas
importante na fertilização e na implantação adequada do
embrião no útero, quando é degradada. As divisões se seguem
até o estágio de mórula.
• O blastocisto é conduzido até o útero devido aos
movimentos de contração da musculatura uterina.
• A partir da 4° clivagem, as células sofrerão um processo de
compactação, que consiste na maximização de contato entre
as células, dificultando sua delimitação. Esse evento marca o 1°
momento de diferenciação do embrião.
→ Células externas: trofoblasto, a fonte primária do
componente fetal da placenta
→ Células internas: embrioblasto/massa celular interna,
que dá origem ao embrião propriamente dito
• Nesse etapa, aparecem microvilosidades, anéis de actina,
junções de oclusão (selam o interior da blástula em formação),
E-caderinas (glicoproteínas de adesão), junções comunicantes
nas células internas, reorganização do citoesqueleto.
Inicialmente, há duas hipóteses para essa diferenciação:
→ Baseado no modelo interno-externo
→ Baseado no plano de divisão
No estágio de mórula, os fatores de transcrição Oct4 e nanog são
expressos uniformemente por todos os blastômeros. Entretanto,
após a diferenciação, esses fatores de transcrição são
expressados apenas no embrioblasto.
De mesmo modo, outro fator de transcrição, Cdx2, é expresso no
trofoblasto enquanto ele se forma, assim como o eomes
(eomesodermina). Experimentos de perda de função mostram que
a expressão desses fatores inibe a expressão de Oct4 e nanog.
Por fim, a massa celular interna também expressa Sox2.
Experimentos têm mostrado que Sox2 e Oct4 regulam a
expressão da proteína Fgf4 na massa celular interna, que é
necessária para a diferenciação do trofoblasto. Logo, ocorrem
interações celulares entre as duas populações nascentes de
células e isso é essencial para especificar seus destinos.
• Além da compactação, ainda há outro processo que ocorre no
estágio de mórula, a cavitação. Nesse momento, as células
trofoblásticas secretam fluido para o interior da mórula (que também
absorve fluidos do ambiente uterino), formando a cavidade
blastocística (blastocele).
• Isso ocorre porque ao longo da diferenciação do trofoblasto, ele se
agrupa em um epitélio no qual as células estão fortemente aderidas
umas às outras devido à presença de E-caderina.
• Além disso, as células do trofoblasto em formação
expressam uma ATPase transmembrânica polarizada
basalmente, permitindo o transporte e a regulação da troca
dos metabólitos. Essa ATPase bombeia sódio para o interior
da mórula, e a água segue através da osmose, tornando-se o
fluido blastocístico.
• As células do embrioblasto formam, então, uma massa
compacta em um dos lados dessa cavidade, e o trofoblasto se
organiza em um delgado epitélio simples. O embrião é então
denominado blastocisto, e se encontra no polo embrionário,
enquanto o lado oposto é denominado polo abembrionário .
• Um efeito da clivagem é aumentar a relação
nucleocitoplasmática, ou seja, o volume do núcleo em
comparação com o volume do citoplasma. Um ovócito – e,
subsequentemente, um zigoto – tem uma relação
nucleocitoplasmática baixa devido ao fato de ele conter um
único núcleo e uma grande quantidade de citoplasma. Com
cada clivagem, o citoplasma é dividido à medida que os núcleos
são replicados e a relação nucleocitoplasmática se aproxima
da relação de uma célula somática do organismo.
• Segundo experimentos, posteriormente após a fertilização
há um aumento na taxa transcricional, indicando as fases G1 e
G2. Assim, quanto maior a quantidade núcleo, maior a
frequência de transcrição, menor volume citoplasmático e
menor é a taxa de clivagem.
• O estoque de transcritos e proteínas no citoplasma do
zigoto é de fundamental para o processo de maturação e,
principalmente, para assegurar o desenvolvimento embrioário
inicial. Quando há uma desestabilização com o mRNA materno,
o genoma embrionário é ativado, e a síntese de nova s
proteínas torna-se necessária, ocorre a chamada transição
materno-zigótica (MZT). Isso é importante porque a
expressão de certos genes durante esse período determinará
o sucesso da embriogênese no estádio de pré- implantação.
• Os ovócitos possuem reserva de material maternal (RNA e
proteínas), importantes para o desenvolvimento e manutenção
do embrião (zigoto) no primeiro momento. Neste momento, a
expressão gênica do embrião ainda permanece inativo devido
ao estado metilado que o DNA zigótico se encontra.
• A metilação do DNA leva ao recrutamento de proteínas que
causam a compactação da cromatina, impedindo que a enzima
RNA-polimerase se ligue à molécula, impedindo a expressão
gênica. Na sequência, a reserva maternal de RNAs e
proteínas são degradadas de maneira gradual, havendo
necessidade de reposição dessas estruturas, acarretando no
início da expressão dos genes do zigoto.