Introdução à Biologia do Desenvolvimento

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- Abrange todos os processos nos quais uma única célula 
(o óvulo fertilizado ou zigoto) origina primeiro um embrião 
e, posteriormente, um feto. Esses processos ocorrem 
de maneira contínua, mas, por conveniência, podem ser 
arbitrariamente divididos em períodos sucessivos; 
- Dessa forma, o desenvolvimento intrauterino é 
comumente dividido em período embrionário, quando 
a maioria dos sistemas é formada, e período fetal, que 
consiste majoritariamente no crescimento e maturação 
dos órgãos. No entanto, o desenvolvimento do organismo 
não para ao nascimento; os órgãos continuam a crescer 
e maturar ao menos até a puberdade e muitos tecidos 
necessitam de reposição contínua ao longo da vida. 
Portanto, o envelhecimento e a morte podem também 
ser incluídos no processo natural de desenvolvimento do 
organismo; 
Desenvolvimento embrionário: zigoto > blastômeros 
> mórula > blastocisto; 
Período embrionário: trofoblasto > embrioblasto; 
Período fetal: crescimento, maturação, remodelagem 
> nascimento; 
 o trofoblasto é a estrutura responsável pela 
implantação embrionária na camada do endométrio no 
útero e auxilia na formação dos anexos embrionários, ao 
passo que o embrioblasto formará o embrião bilaminar, 
composto pelo epiblasto e hipoblasto, seguirá para o 
embrião trilaminar com o ectoderma, o mesoderma e o 
endoderma e continuará com a morfogênese; 
- Todo esse desenvolvimento discorrido anteriormente 
envolve um processo de diferenciação para o 
estabelecimento de famílias celulares especializadas na 
execução de variadas funções. O corpo de um mamífero 
adulto é composto por mais de 230 tipos celulares 
distintos, todos originados de uma única célula, o óvulo 
fertilizado ou zigoto. O processo pelo qual tipos celulares 
especializados desenvolvem-se de células menos 
especializadas é conhecido como diferenciação celular; 
- Em geral, um evento que precede a diferenciação 
celular é o comprometimento celular, o qual, por sua 
vez, pode ser dividido em uma fase lábil e reversível 
denominada especificação celular seguida de uma fase 
irreversível denominada determinação celular. Uma vez 
que a célula tenha passado pelo processo de 
“determinação” o seu destino está fixado e, 
irrevogavelmente, sofrerá diferenciação. A 
diferenciação celular é essencialmente regulada mediante 
diferenças na expressão gênica; 
Indução 
- Em um embrião, as células são frequentemente 
induzidas a diferenciar-se por uma sinalização célula a 
célula. A interação entre duas ou mais células vizinhas é 
denominada interação proximal ou indução. Durante 
o desenvolvimento, a indução entre células e tecidos, ou 
entre diferentes tecidos, é crucial para a organização e 
diferenciação das células em seus respectivos órgãos e 
tecidos. Para que a indução ocorra, entretanto, é 
necessário que as células induzidas (células 
potencialmente responsivas) sejam competentes ou 
receptivas ao sinal indutor. A competência, representada 
pela expressão de receptores de superfície, por 
exemplo, está frequentemente presente durante 
apenas um intervalo de tempo determinado. Se não for 
induzida durante este período crítico, a célula 
competente pode iniciar o processo de morte celular 
programada ou apoptose, em vez de sofrer 
diferenciação. A apoptose deve ser entendida como um 
mecanismo normal durante o desenvolvimento 
embrionário. A sinalização entre células vizinhas é 
realizada por moléculas parácrinas ou morfógenas. 
Destacam-se 4 famílias de moléculas sinalizadoras: família 
de fatores de crescimento derivados de fibroblastos 
(FGF); família Hedgehog, família Wingless (Wnt); e 
superfamilia fator de crescimento transformador-beta 
(TGF-beta); 
Potencial celular e genômico 
- Durante o desenvolvimento e os processos de 
diferenciação, as células apresentarão capacidades 
diferentes para a multiplicação e a própria diferenciação. 
Esta característica refere-se à potência celular: toti, 
pluri, multi ou uni-potência; 
- Observa-se também a potência gênica, ou seja, a 
capacidade da célula diferenciar-se em outra, mas 
dependente de estímulo e reprogramação. Em outras 
palavras, a potência celular é a capacidade da célula em 
diferenciar-se através de estímulo por si só, enquanto a 
potência genômica é dependente de aparato 
citoplasmático e reprogramação induzidas, como ocorre 
na clonagem: uma célula adulta, da qual foi retirado o 
núcleo, é introduzida em um ovócito sem núcleo; 
Controle molecular 
- A nível molecular, várias vias complexas estão 
envolvidas nas decisões tomadas ao longo da 
diferenciação celular. Dois dos fatores-chaves que 
participam desse processo são: 
- Alterações epigenéticas: relacionadas à cromatina, 
caracterizam-se por padrões estáveis ou herdáveis de 
expressão gênica nas células descendentes com controle 
de expressão do sequenciamento genético. Assim, 
durante a diferenciação não há alteração do DNA, apenas 
a regulação de quais genes serão expressos. Os três 
mecanismos epigenéticos mais importantes são: 
metilação do DNA (a cromatina de algumas regiões do 
genoma torna-se altamente condensada e 
transcricionalmente inativa); modificações nas proteínas 
histonas (incluindo a acetilação das histonas, que 
comumente leva a uma conformação mais relaxada da 
cromatina permitindo a transcrição); e regulação gênica 
por polycomb-trithorax (modifica a estrutura da 
cromatina em conformações reprimidas ou ativas); 
- Fatores de transcrição: ativam a expressão de 
genes importantes para o desenvolvimento; 
- Modelagem é o processo pelo qual células 
embrionárias organizam-se em tecidos ou órgãos. Embora 
a diferenciação dê origem a células com estrutura e 
função especializada, esse processo isoladamente não 
forma um organismo: as células diferenciadas precisam 
ser organizadas espacialmente em três dimensões com 
uma relação muito bem definida entre elas; 
- Todos os embriões mamíferos tendem a seguir eixos 
básicos de planos corpóreos gerando os eixos 
craniocaudal (sua formação ocorre na gastrulação), 
dorsoventral (já está presente no blastocisto) e 
proximodistal (sua formação é adiada até a formação dos 
membros). A modelagem é a consequência da expressão 
regional de genes, deste modo, os processos tendem a 
seguir a orientação determinada pelos eixos corpóreos e 
são sinalizados pelos morfógenos. Participam de mesma 
maneira os genes homeóticos, que determinam a posição 
celular em relação ao eixo. Em mamíferos, encontramos 
os genes homeóticos Hox-A, Hox-B, Hox-C e Hox-D; 
- Morfogênese é o mecanismo pelo qual tecidos e 
órgãos ganham forma. A modelagem refere-se ao 
acúmulo de células em regiões de formação dos órgãos, 
enquanto a morfogênese resultará no arranjo espacial 
dessas células acumuladas, conferindo a forma interna e 
completa dos órgãos. Durante a morfogênese, 
estruturas como tubos e folhetos são formados em 
resposta a diferentes taxas de proliferação celular, 
alterações no tamanho e/ou formato das células, fusão 
celular, etc. A apoptose nas membranas das mãos e dos 
pés cria espaços entre os dígitos, por exemplo;