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ARTIGO- CÉLULAS- TRONCO NEURAIS

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Universidade Estadual do Ceará- UECE 
Faculdade de Medicina Veterinária- FAVET 
Disciplina Histologia e Embriologia Geral Veterinária 
Docente: Janaina Serra Azul Monteiro Evangelista 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Células-tronco neurais adultas da zona 
subventricular: 
uma revisão do Ensaio Neurosfera 
 
 
 
Discentes: 
Alessandra Oliveira Rego 
Ana Ligia Parente do Vale 
Lívia Batista Silva 
Luana Cortez Passos 
Maria Eduarda do Carmo Moura 
 
 
 
Fortaleza-Ce 
2021 
2 
 
RESUMO 
 
A capacidade de se obter um ganho de grande número de células com 
potencial para se tornarem neurônios funcionais provoca um grande avanço na 
medicina regenerativa. O ensaio da neuroesfera tem sido bastante utilizado por grupos 
de pesquisa para analisar as propriedades biológicas de células-tronco neurais adultas 
e enxertar em cérebros lesionados a partir de modelos em animais, o qual é um 
método utilizado para isolar, manter e aumentar a quantidade dessas células. 
Nesta revisão foram brevemente descritos: o ensaio da neuroesfera e suas 
limitações, os métodos para otimizar as condições de cultura, a identidade e a 
morfologia de neuroesferas derivadas do SNC (incluindo novos dados ultraestruturais); 
a identidade das células que formam as neuroesferas. Além disso, a controvérsia a 
respeito da identidade e da “origem” das células na neuroesfera foi revisada e a fina 
morfologia das neuroesferas, descrita minuciosamente. Por fim, ao longo da revisão, 
foram amplamente destacados os pontos críticos que os pesquisadores devem ter em 
mente antes de extrapolar os resultados ou traduzir o transplante experimental. 
 
 
Palavras-chave: células tronco; neuroesfera; cultura; identidade; origem; morfologia. 
 
 
OBJETIVOS 
 
Este estudo tem por objetivo apresentar pontos importantes a respeito da 
neurosfera, tais como: métodos visando a otimização da cultura dessas células, 
apresentando quais as suas funções biológicas e sua morfologia. 
3 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
Células-tronco são células com capacidade de autorrenovação e de 
diferenciação em diversas categorias funcionais de células. Ou seja, que tem 
capacidade de se dividir e se transformar em outros tipos celulares. Elas 
desempenham um importante papel durante a diferenciação dos folhetos em órgãos 
no desenvolvimento embrionário e na regeneração de tecidos na vida adulta e, até 
mesmo, podem ser programadas para desenvolver funções específicas, uma vez que 
se encontram em um estágio em que ainda não estão totalmente especializadas. 
Durante muito tempo, acreditou-se que um mamífero adulto não era capaz de 
produzir novos neurônios, porém, após anos de pesquisa foi finalmente descoberto 
que há uma geração de novos neurônios no cérebro adulto ao longo da vida em todas 
as espécies de mamíferos estudadas, incluindo humanos. Esta neurogênese adulta 
ocorre principalmente em duas regiões do cérebro: a zona subventricular (SVZ) nas 
paredes laterais dos ventrículos laterais e a camada subgranular do giro denteado do 
hipocampo. 
Para entender a regulação dos mecanismos de proliferação, diferenciação e 
morte celular de células-tronco neurais adultas (aNSCs) foi realizada uma 
demonstração de que progenitores imaturos com potencial multifenotípico poderiam 
ser isolados do sistema nervoso central (SNC) de camundongos adultos, e 
propagados em cultura. Estas células cresceram in vitro como agregados não 
aderentes denominados neuroesferas e eram capazes de gerar neurônios, astrócitos 
e oligodendrócitos após a remoção de fatores de crescimento. 
Existem dois períodos mais relevantes da neurogênese no OB (bulbo olfativo), 
a fase embrionária e o período pós nascimento inicial, quando um grande número de 
neurônios com seu destino no OB são produzidos. Depois, uma geração e integração 
contínua de novos neurônios do OB durante a idade adulta foi chamada de 
neurogênese adulta. Tal neurogênese adulta no OB em mamíferos foi demonstrada 
pela primeira vez no cérebro de roedores. Em humanos a neurogênese é amplamente 
aceita, porém há algumas controvérsias sobre até que ponto os NSCs (célula tronco 
neural) resistentes dão origem a neuroblastos que migram para o bulbo olfatório. 
Recentemente, foram medidos os níveis de testes derivados de bombas nucleares em 
DNA genômico, e foi relatado que havia uma renovação contínua das células não 
neuronais ao longo da vida, porém a adição de novos neurônios após o período 
perinatal em humanos foi bem pequena. 
 
4 
 
Como um modelo paralelo na neurogênese, um ensaio da neurosfera tem sido 
bastante utilizado para medir e analisar o comportamento de aNSCs derivados de 
SVZ. Esse ensaio consiste no crescimento de aNSCs sem soro com fatores de 
crescimento mitogênicos em um substrato não adesivo. O conceito de autorrenovação 
é definido como a capacidade de uma única célula gerar um clone. No caso do ensaio 
anterior, da neurosfera, a autorrenovação é a capacidade de uma única célula formar 
neuroesferas subclonadas. 
Nos últimos anos, a validade do ensaio in vitro da neuroesfera como medida 
de clonalidade, multipotencialidade e neurogenicidade tem sido questionada. O 
princípio central do ensaio da neurosfera é que a clonagem seja equivalente ao 
número de neurosferas. Essa premissa é falsa em si mesma, pois tanto as células 
tronco quanto seus progenitores amplificadores de trânsito podem formar 
neuroesferas. 
Com relação ao meio de cultura e otimização do ensaio Neurosphere, apesar 
de ser um protocolo comum, existe grande variabilidade no uso de componentes de 
mídia que leva a resultados heterogêneos, e padrões de métodos são recomendados. 
Em relação ao método de desagregação, o método menos agressivo é a 
desagregação mecânica. Este método não é o mais adequado para um estudo clonal 
porque não oferece a garantia de que as neuroesferas foram completamente 
fragmentadas em células individuais. O método enzimático atinge melhor esse 
objetivo, pois existem várias enzimas que quebram as neuroesferas, mas as mais 
comumente usadas são tripsina e Accutase. No entanto, essas duas enzimas diferem 
na viabilidade das células após serem desagregadas. A tripsina causa aumento 
da morte celular e rompe as membranas celulares. Isso implica uma perda nos 
receptores de membrana para mitógenos e, portanto, resulta em menos e menores 
neuroesferas "menos responsivas" do que aquelas tratadas com Accutase R. A 
Accutase AR atinge maiores viabilidades e recuperação rápida após dissociação. 
Algumas mudanças podem ser utilizadas no oxigênio como forma de otimizar o 
cultivo e condições de segurança. A manipulação de O2 concentração durante o 
ensaio da neuroesfera pode ser um método simples e barato para aumentar a 
proliferação celular e promover a diferenciação neuronal. 
Além disso, destaca-se que os tanycytes são considerados os principais 
candidatos a serem responsáveis pela geração de novos neurônios no hipotálamo. 
Essas células mantêm as características da glia radial ao longo da idade adulta e 
exibem um cílio primário semelhante ao SVZ-aNSC. 
5 
 
Após a lesão, os tanycytes proliferam e novos neurônios se integram na área 
danificada. 
Outra região onde as células-tronco residem é o giro dentado do hipocampo, 
mas há uma controvérsia se as células-tronco multipotentes (células do tipo B) no 
SGZ são capazes de se auto renovar e se diferenciar em progenitores gliais e 
neuronais ou apenas dar origem a colônias pequenas, unipotentes e não auto 
renováveis. 
Uma explicação para trabalhos anteriores em que células auto renováveis e 
multipotenciais foram obtidas, poderia ser a falta de uma técnica de dissecção 
apurada, ou a ausência de uma análise clonal rigorosa, embora isso ainda permaneça 
em debate. 
Devido à sua capacidade de se auto renovar e se diferenciar em relação ao 
fenótipo neuronal, os NSCs do bulbo olfatório adulto humano fornecem uma 
ferramenta atraente para terapias baseadas em transplanteem doenças 
neurodegenerativas que evitam as questões éticas levantadas pelo uso de embriões 
humanos. 
 
2. RESULTADOS 
 
 
A partir dos estudos relacionados às células-tronco neurais adultas da zona 
subventricular, foi possível observar que o ensaio da neurosfera é uma excelente 
ferramenta para obter e expandir derivados de aNSCs para testar suas propriedades 
em diferentes condições ou mesmo para fornecer uma fonte de células para 
substituição e / ou neuroproteção após lesão. Porém, apenas neuroesferas cultivadas 
por curtos períodos de tempo devem ser usadas para pesquisas ou aplicações 
clínicas. As células derivadas do ensaio da neuroesfera têm ampla capacidade de se 
obter um ganho de grande número de células com potencial para se tornarem 
neurônios funcionais, provocando um grande avanço na medicina regenerativa. 
A zona subventricular (SVZ) é uma fonte de células para terapia, onde essas 
células-tronco neurais adultas, ou seja as (NSCs), retêm a capacidade de se 
multiplicar, se auto-renovar e se diferenciar em vários tipos de células maduras. No 
entanto, há alguns problemas que precisam ser superados para tornar a medicina 
regenerativa uma realidade terapêutica, por isso se faz necessário estudos de longo 
prazo em modelos animais para predizer o potencial oncogênico de células tronco 
estimuladas artificialmente. 
6 
 
2.1 Meio de cultura e otimização do ensaio Neurosfera 
 
 
Com relação ao meio de cultura de neurosferas, pode-se afirmar que o mesmo 
sofreu algumas otimizações desde a primeira descrição do crescimento in vitro em 
1992 por Reynolds e Weiss. Tais como a associação da adição de misturas de 
hormônios definidos, suplementos B7 / N2 e também a disponibilidade de fatores de 
crescimento recombinantes, como o fator de crescimento epidérmico (EGF) e fator de 
crescimento de fibroblastos básico (bFGF). Como resultado da utilização desses 
fatores, foi observado que em neuroesferas derivadas de SVZ, o EGF aumenta 
diretamente a proliferação e a sobrevivência das células precursoras e aumenta a 
geração de astrócitos. Em contraste, o bFGF aumenta a neurogênese, mas 
adicionalmente protege os neurônios contra a degeneração induzida por lesão. O fator 
de crescimento derivado de plaquetas (PDGF) potencializa a capacidade proliferativa 
de bFGF e aumenta a oligodendrogênese. O fator inibidor de leucemia (LIF) é 
necessário para a replicação de longo prazo de células-tronco neurais responsivas a 
EGF e é crítico para a cultura de aNSCs humanos. 
Hormônios como a insulina tem propriedades neurotróficas e aumenta a 
proliferação de células progenitoras. Já a progesterona, incluída na mistura hormonal 
definida, demonstrou diminuir a proliferação na SVZ. Outros micronutrientes também 
são necessários para a cultura da neurosfera, como por exemplo: a transferrina, a 
glutamina, a putrescina e o selênio. Todos esses componentes estão incluídos nos 
suplementos comerciais mais utilizados (N2 ou B27), e devem ser adicionados ao 
meio basal (DMEM / F12 ou Neurobasal). A eficiência dos suplementos foi testada em 
meio neurobasal suplementado com B27 mostrou uma taxa de amplificação mais alta 
de 10 a 15 vezes em 7 dias após a passagem em comparação com N2. 
Foi observado também que mudanças na concentração de oxigênio que 
geralmente é de 21% para uma taxa menor que 3% (condições de hipóxia moderada) 
produziu um aumento da proliferação de NSCs e menos suscetibilidade à apoptose, 
produzindo um aumento no número de progenitores neuronais. 
 
2.2 Caracterização Fenotípica da Neuroesfera 
Para avaliar os diferentes fenótipos compreendidos em uma neuroesfera, é 
fundamental analisar os marcadores moleculares disponíveis, a expressão gênica e / 
ou funções biológicas que caracterizam distintamente cada população celular. 
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2.2.1 Marcadores específicos 
 
 
Devido ao fato de não ter marcadores específicos de aNSCs, pode-se 
distinguir apenas três tipos de células em neuroesferas derivadas de SVZ de 
camundongos adultos que também estão presentes no nicho neurogênico in Vivo: 
 
(1) astrócitos ou células do tipo B (expressando GFAP, GLAST, CD133 entre outros) 
(2) células tipo C, que são Dlx-positivas, células Sox2-positivas e Olig2-positivas; 
(3) e células do tipo A, bem caracterizadas pela expressão de beta-III-tubulina (Tuj1). 
 
 
Coloração de Tuj1 e GFAP nunca se co-localizam sob condições de cultura 
padrão (Fig. 4A). Foi observado que uma pequena porcentagem de neuroesferas 
exibiu uma coloração proeminente para Tuj1. Isso pode ter ocorrido pelo fato de que 
esse subconjunto de neuroesferas pode ser derivado de um progenitor mais 
comprometido e as células estão em processo de diferenciação (Fig. 4A). As 
neuroesferas expressam marcadores de imaturidade e indiferenciação, como a 
nestina, geralmente co-localizando com marcadores fenotípicos em extensão variável. 
O tipo de célula mais frequente não expressa GFAP ou Tuj1, provavelmente 
correspondendo à célula C de divisão rápida. Ki-67, um marcador de entrada no ciclo 
celular, é amplamente expresso na neuroesfera como um sinal de proliferação ativa 
(Fig. 4B). 
 
 
 
2.2.2 Abordagens baseadas na expressão gênica 
 
 
Nesse sentido, um dos principais problemas dessas abordagens é a obtenção 
de uma pureza adequada das populações celulares estudadas, dificultada dentro do 
“mesmo tipo de célula”, pela variabilidade das condições de cultivo ou pelo distinto 
estado de diferenciação. No ensaio da neuroesfera, células verdadeiramente 
indiferenciadas, ou seja, NSCs que podem cumprir a definição operacional in vitro e, 
o mais importante, in Vivo, correspondem a uma pequena porcentagem das células 
contidas na neuroesferas. 
Parker et al., realizaram um perfil de expressão gênica comparando clones de 
NSCs operacionalmente definidos (autorrenovação clonal e multipotencialidade 
clonal) com aqueles obtidos a partir do ensaio de neuroesfera (Parker et al., 2005). 
 
8 
 
Os autores demonstraram que os genes de “stemness” expressos por ambas 
as populações diferiam de um padrão semelhante a um tronco nas NSCs 
operacionalmente definidas, para um mais diferenciado nas células obtidas no ensaio. 
Além disso, foi demonstrado que a expressão do gene neurosphere-NSCs é um 
processo dinâmico que varia ao longo dos dias in vitro de um estado mais 
indiferenciado para um mais diferenciado (Gurok et al., 2004). 
Goetz et al. também abordaram um estudo relacionado, onde demonstraram 
que o enriquecimento do compartimento aNSC poderia ser realizado por in Vivo 
imunosseleção de células positivas para hGFAP e positivas para proeminina-1 
(CD133). Essas células se auto-renovam e deram origem a neurônios, astrócitos e 
oligodendrócitos, enquanto as células GFAP positivas ou Prominin-1-positivas 
sozinhas não eram clonogênicas ou multipotenciais (Beckervordersandforth et 
al.,2010). 
 
2.2.3 Função biológica 
 
 
Com relação às funções biológicas da neuroesfera, foi descrita uma abordagem 
indutiva para definir aNSCs com base na função (Maurer et al., 2008). Os padrões de 
expressão gênica podem variar, mas uma lista de pré-requisitos comuns (em termos 
de expressão de proteínas) deve ser cumprida: (1) A capacidade de resposta a fatores 
de crescimento (expressão de receptores), como EGF (fator de crescimento 
epidérmico), FGF-2, EPO (eritropoietina), G-CSF (fator estimulador de colônias de 
granulócitos), VEGF (fator de crescimento endotelial vascular), LIF (fator inibidor de 
leucemia), TGF-b (fator transformador de crescimento beta) , NGF (fator de 
crescimento neurotrófico), bem como neurotransmissores, tais como glutamato, 
GABA ou óxido nítrico; (2) O uso de cascatas de sinalização de desenvolvimento, 
incluindo Shh, Pax, Hox, Wnt, Notch / Delta, TGF-b, NF kappa B ou JAK / STAT; (3) 
A interação com a matriz extracelular por meio de proteínas de interação célula-célula, 
como integrinas e caderinas; (4) A expressão degenes reguladores da transcrição e 
tradução responsáveis pela mudança do fenótipo celular de sua forma indiferenciada 
para os novos requisitos funcionais de uma célula-tronco diferenciada; (5) Os 
mecanismos de controle do número de células e proteção contra o estresse celular. 
Uma vez que todos os pré-requisitos estão presentes, a célula possui as ferramentas 
biológicas necessárias para proliferar, se autorrenovar e se diferenciar, 
independentemente dos marcadores expressos. 
 
9 
 
2.3 Morfología de Neuroesferas Derivadas de SVZ 
 
 
Com relação a morfologia e organização histológica, o estudo observou que 
neuroesferas com um tamanho maior que 200mm de diâmetro apresentam uma região 
central escura ou núcleo (Fig. 5A-C). Que por sua vez, está correlacionada a uma área 
com alta taxa de morte celular. 
Nas seções semifinais, devido a morfologia grosseira e a coloração com azul 
de toluidina não mostrarem uma padrão claro de distribuição, não foi possível 
distinguir mais do que um único tipo de célula dentro da neuroesfera. Porém, foi 
observado que as células possuíam núcleos arredondados (contendo 1 ou 2 nucléolos 
típicos ) com invaginações ocasionais e apresentavam cromatina dispersa. Indicações 
claras de morte celular e ruptura foram observados no núcleo das neuroesferas 
relacionadas aos núcleos apoptóticos. Já os núcleos mitóticos apresentavam-se 
distribuídos na periferia da neuroesfera (Fig. 5D-H). 
 
Através da microscopia eletrônica, foi observado que algumas neuroesferas, 
não exibiam características ultraestruturais típicas de neurônios, células gliais ou 
ependimárias. (Fig. 6A, B). Também não foi possível diferenciar claramente as células 
elétronlucentes das elétron-densas. (Fig. 6A, B). Além disso, o citoplasma tinha 
contorno irregular com expansões curtas, esporadicamente longas, circundantes para 
contatar células próximas através de junções aderentes (Fig. 6D, E). Ademais, 
gotículas lipídicas foram observadas dentro do citosol (Fig. 6F, G), fato que não é 
usual na Vivo, indicando que as condições de cultura podem variar a atividade 
metabólica das células. Também foi notado esporadicamente em algumas células a 
presença de um único cílio profundamente internalizado dentro do citoplasma. Por fim, 
o estudo constatou que mesmo em condições ideais, as neuroesferas mostram sinais 
de dano celular e, em última instância, morte celular. Esses sinais aumentam 
conforme são afastadas das condições ideais de cultivo. 
 
3. DISCUSSÃO 
 
O ensaio da oncosfera é uma ferramenta potencial para expandir aNSCs e 
progenitores para obter grandes quantidades de células para usá-las em pesquisa 
básica ou terapia de reposição. No entanto, é de extrema importância ter em mente 
as limitações deste procedimento para evitar interpretações equivocadas e, 
consequentemente, melhorar a técnica para que possam obter os resultados mais 
ideais. 
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O ensaio da neuroesfera a partir de células SVZ tem sido muito utilizado em 
pesquisas nos últimos tempos. No entanto, foram descritos nichos neurogênicos 
emergentes que são, ao mesmo tempo, novas fontes importantes de neuroesferas 
para fins de pesquisa. Mesmo que essas regiões tenham células-tronco com in vitro 
requisitos de ativação, foi demonstrado que essas células também se auto renovam e 
geram progênie diferenciada de oligodendrócitos, astrócitos e neurônios. Uma dessas 
regiões é o hipotálamo, envolvido na regulação do sistema neuroendócrino. Seu papel 
na neurogênese ainda permanece controverso, mas evidências recentes revelam a 
produção do mesmo tipo celular em um estado de transição de constantes mudanças 
morfológicas e moleculares (divisão celular, diferenciação ou morte celular), de novos 
neurônios durante a idade adulta (revisado em Migaud et al., 2010). 
Uma das regiões onde as células-tronco se localizam é o giro dentado do 
hipocampo, mas há uma controvérsia se as células-tronco multipotentes (células do 
tipo B) no SGZ são capazes de se auto renovar e se diferenciar em progenitores gliais 
e neuronais (Suhonen et al., 1996; Palmer et al., 1997; Seri et al., 2006), ou apenas 
dar origem a colônias pequenas, unipotentes e não auto-renováveis (Clarke et al., 
2010). Os últimos autores, após análise clonal, mostraram que SGZ contém clones 
gliais e neuronais separados, sendo os progenitores gliais os mais proliferativos em 
cultura. Neste caso, uma explicação para trabalhos anteriores em Há também outras 
fontes potenciais de aNSCs como a retina (Das et al., 2005) e o córtex cerebral 
(Homman-Ludiye et al., 2012). As células obtidas dessas fontes que serão 
transplantadas, devem ser cultivadas e mantidas em condições ideais para melhorar 
os resultados neurológicos. Alguns aspectos como a pressão de oxigênio, 
componentes da mídia, temperatura, métodos de desagregação, número de 
passagens e assim por diante, devem ser considerados para otimizar a cultura da 
neuroesfera. Para que as condições de cultura sejam melhoradas, é fundamental 
reconhecer e verificar o estado das células que compõem as esferas. 
Foram descritos marcadores que são expressos por aNSCs, mas eles não são 
exclusivos para este tipo de célula ou representam apenas um subconjunto, por isso 
é essencial encontrar um marcador exclusivo para aNSCs, tornando assim possível a 
identificação de todas as células compreendidas na neuroesfera. Alguns autores 
defendem a heterogeneidade do compartimento aNSC com mais de um tipo de 
aNSCs representando estágios ou potencialidades distintas. O marcador CD133 foi 
proposto como um dos melhores candidatos para "marcador aNSC", mas apenas 
associado ao GFAP, é capaz de isolar aNSCs operacionalmente definidos 
(Beckervordersandforth et al., 2010). Em contraste, foi demonstrado que a fração 
11 
 
CD133-negativa da SVZ também retém clonogenicidade e multipotencialidade (Sun 
et al., 2009), confirmando novamente a heterogeneidade do compartimento aNSC. 
Com relação a descrever o fenótipo da neuroesfera, se faz necessário utilizar outros 
critérios além da sua morfologia, pois, ao analisar neuroesferas, os critérios estruturais 
não são tão operativos. Isso se deve em parte ao estado indiferenciado das células, 
hiperestimulado com fatores de crescimento, mas também a uma seleção clonal em 
direção a uma população única em proliferação ativa. Assim, as neuroesferas não 
representam aNSCs. No entanto, a microscopia eletrônica pode ser uma abordagem 
útil para caracterizar o estado fisiológico da célula, espelhado para a observação 
grosseira de morte celular, ou mesmo para ligeiras alterações morfológicas em 
diversas organelas celulares, como mitocôndria, retículo endoplasmático e 
condensação de cromatina, todas sensíveis às condições de cultura. Medindo a 
quantidade de vacúolos, corpos densos, lisossomos e assim por diante, podemos 
avaliar a saúde da célula a ser transplantada que provavelmente influenciará o 
enxerto. 
Um achado interessante foi a presença de lamelas anuladas, estruturas 
idênticas às membranas celulares, ocorrendo isoladamente ou agrupadas em grupos, 
no citoplasma celular relacionado à membrana nuclear e ao RE. Exemplos bem 
desenvolvidos de lamelas anuladas são mais frequentemente vistos em células de 
crescimento rápido ou diferenciação, como células germinativas, células 
embrionárias, células malignas e células em cultura, e são vistos com pouca 
frequência ou nunca em neoplasias benignas e células adultas normais. Sua função 
ainda é desconhecida, mas podem estar relacionadas à alta atividade proliferativa 
(Goldstein et al., 1971; Kessel, 1992). Assim, organelas podem desempenhar um 
papel como biossensores e, em última análise, essas características morfológicas 
podem ser relevantes no transplante de células, prevendo a sobrevivência do enxerto, 
funcionalidade ou detectando a transformação oncogênica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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