A Placenta, cujo nome deriva do latim, onde significa bolo achatado, é um tecido hematopoiético altamente vascularizado com funções durante o desenvolvimento
embrionário e fetal dos mamíferos placentários. Apesar de ser reconhecida como o tecido de interface importante nas trocas de oxigénio, nutrientes, na eliminação de produtos, bem como no fornecimento de imunoprotecção para o feto e produção de factores e hormonas
essenciais ao crescimento fetal, a placenta tem vindo a tornar-se um foco de pesquisa sobre a ontogenia do sistema sanguíneo.
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O corion frondoso, juntamente com a decidua basal origina a placenta. O espaço entre as placas corionica e decidual é preenchido com sangue materno, onde as vilosidades se projectam, permitindo as trocas materna e fetal.
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A placenta está ligada ao embrião através do cordão umbilical. Mais uma vez existem diferenças importantes entre a placenta de ratos e a humana, dizendo , neste caso, respeito ao seu desenvolvimento e início de funcionamento:
Rato Homem
8.º dia embrionário - Circulação sanguínea embrião/placenta - Cordão umbilical:
conexão placenta/embrião
3ª/4ª semana
10º dia embrionário - Placenta funcional
- Trocas no espaço interviloso
11ª semana
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A hematopoiese embrionária inicia-se com a produção de células eritroides primitivas no saco vitelino, por volta do 16º dia de gravidez.
Estas células precursoras migram para outros orgaos permitindo que se dê a hematopoiese noutros locais.
3 dias depois, a esplacnopleura intraembrionária (região aórtica) torna-se hematopoiética.
No 27º dia aparecem progenitores multipotentes, HSCs e agregados de células aderentes à parede ventral da aorta dorsal na esplacnopleura/ região aorta-gonado-mesonefro (AGM)
No 30º dia os primeiros progenitores eritróides colonizam o fígado. Por volta da 8ª semana a hematopoiese no saco vitelino desaparece Na 13ª semana progenitores de multilinhagens colonizam o fígado
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A placenta do ratinho apresenta progenitores de qualquer local até ao E12 (12º dia embrionário). A placenta demonstra uma presença continuada de progenitores
hematopoiéticos ao longo de toda a gestação. Por isso sugere-se que a placenta é um local com um potencial hematopoiético elevado
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HSCs são encontrados em tecidos altamente vascularizados, incluindo a placenta do rato, sendo a base da hierarquia hematopoiética adulta que produz todas as linhagens sanguíneas ao longo da vida adulta
HSCs são detectáveis na placenta do rato ao E11 e o seu número aumenta drasticamente até E12,5
Posteriormente, os números de HSC na placenta são substituídos pelo fígado fetal e após E15,5 poucas HSCs são encontradas na placenta
As HSCs placentárias expressam muitos dos mesmos marcadores de superfície da HSCs da medula óssea e do fígado fetal, incluindo CD34 e c-kit
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HSCs e progenitores estão localizados no labirinto e perto da placa coriónica.
Todas as HSCs placentárias expressam Ly6A GFP. Células que expressam tais marcadores estão localizadas na vasculatura do labirinto placentário e nos vasos umbilicais e a maioria
expressam o CD34.
Análises histológicas mostraram que a placenta do rato expressa factores hematopoiéticos de transcrição como Gata-2, Gata-3 e Runx1
o Gata-2 é expresso nalgumas células endoteliais e células circundantes dos vasos do labirinto
o Gata-3 é restrito a algumas células da interface mãe-feto
o Runx1 é expresso em células em células que se encontram no lúmen vascular e pelo endotélio, bem como células circundantes da vasculatura do labirinto.
Os padrões de expressão de Gata-2 e Runx1 sugerem a conclusão acima mencionada Slide 9
Ao longo do desenvolvimento, a placenta humana similarmente contém uma larga variedade de células hematopoiéticas, bem como HSCs e progenitores hematopoiéticos maturos e imaturos.
Eritroblastos primitivos cuja morfologia se assemelham aos do saco vitelino enchem os vasos placentários a partir do 24º dia. Estas células expressam glicoporina-A, Gata-2 e c-kit, mas não são positivas para CD34 ou CD45.
HSCs e progenitores hematopoiéticos maturos e imaturos são encontrados desde a 6ª semana de gestação até à 17ª semana, e no termo da mesma. Estes progenitores são multipotentes e produzem células de linhagem eritróide e mielóide, incluindo granulócitos e macrófagos.
todos os progenitores são CD34. Os leucócitos começam a expressar CD45 entre a 12ª e a 14ª semana de gestação e no termo desta.
Como acabei de dizer, HSCs podem ser encontradas em tecido altamente vascularizados, incluindo a placenta de ratinho. Na placenta humana a partir da 6ª semana de gestação, ao longo do 1º e 2º trimestre de gravidez e no termo desta. Considerando a quase total ausência de HSCs na placenta de rato no termo da gestação, a descoberta de HSCs na placenta humana no termo foi inesperada. Foi verificado, por PCR, que as HSCs presentes na placenta humana são derivadas do feto, indicando que a placenta humana continua a funcionar para manter, expandir e/ou produzir a maioria das células hematopoiéticas fetais imaturas.
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As HSCs presentes na placenta humana são derivadas do feto
Este é um indicativo de que a placenta humana tem um papel importante na sustentação e produção da maioria das células hematopoiéticas fetais imaturas.
Endotélio Vascular – fonte de HSCs?
Grande parte das HSCs são ou aderentes ao endotélio ou estão no interior dos nichos desse compartimento.
Se, nos estádios mais avançados do desenvolvimento, as HSCs placentárias se mantiverem retidas nas fracções CD34+ e CD34-, tal como no sangue do cordão umbilical, o endotélio vascular pode ser considerado a fonte celular de HSCs, ou um micro ambiente de suporte para o crescimento das mesmas.
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Os tecidos hematopoiéticos comportam progenitores hematopoiéticos e células estaminais em micro ambiente específicos ou nichos.
o Estudos na medula óssea do adulto mostram que este micro ambiente é uma estrutura complexa composta por células estromais mesenquimatosas (MSCs), células endoteliais, osteoblastos, adipócitos, matriz extracelular, factores de crescimento, citoquinas e moléculas de adesão que providenciam suporte e funções reguladoras para colonização, auto-renovação, manutenção e diferenciação dos progenitores hematopoiéticos e células estaminais. Slide 12
O nicho hematopoiético do labirinto placentário parece ser semelhante, sendo constituído por células endoteliais, perivasculares e mesenquimatosas, mas também por sinciciotrofoblastos específicos da placenta;
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O micro ambiente da suporte/indução da hematopoiese da placenta pode ser único quando comparado com outros territórios no adulto e no feto, e consiste maioritariamente em endotélio vascular, células mesenquimatosas, sinciciotrofoblastos, que se desenvolvem também nas vilosidades.
o Desde a 3ª semana de gestação até ao termo, linhagens humanas de MSC expressam os marcadores mesenquimatosos clássicos, bem como marcadores de pericitos (CD146 e NG2), e após a 6ª semana de gestação, possuem os potenciais de linhagens mesenquimatosas (osteogénico, adipogénico e/ou endotelial); ao longo do desenvolvimento, a distribuição temporal e espacial das MSCs correlaciona-se com os territórios hematopoiéticos. As linhagens de MSC são derivadas destes tecidos, e têm um papel importante na proliferação e/ou sobrevivência das HSCs; a expressão localizada de CD146 e NG2 na perivasculatura da placenta sugere que as células mesenquimatosas placentárias sejam pericitos.
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Uma linhagem de MSC derivada parte materna da placenta humana, na 3ª semana de gestação, providenciou uma potente manutenção in vitro e expansão de células sanguíneas CD34+ do cordão umbilical humano e um crescimento óctuplo de progenitores
hematopoiéticos imaturos comparado com o número de entrada de CD34+ da população do cordão umbilical, sugerindo que as células maternas contribuem para o micro ambiente de suporte, ao promover o crescimento da placenta como um território hematopoiético e altamente vascularizado.
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O desenvolvimento coordenado do micro ambiente no interior do labirinto requer geração de vasos, invasão, ramificação e diferenciação de sinciciotrofoblastos.
o Existe um painel de genes importantes para alguns destes processos: O factor de transcrição codificado pelo gene Gcm1, que é uma
molécula pivot no início da morfogénse e diferenciação de
sinciciotrofoblastos (a sua delecção leva à falha do desenvolvimento do labirinto placentário); este gene está também envolvido no desenvolvimento de células “macrophage-like”
A delecção do gene Esx1 (gene homebox), resulta na falha do labirinto; PPARγ e factores de crescimento como Wnt2 e EphB4/ephrin B2, são
Ler a Pergunta. Slide 17
A observação histológica da anatomia das ilhas sanguíneas do saco vitelino levou à associação do desenvolvimento do endotélio vascular às células hematopoiéticas, sugerindo um precursor mesodérmico comum a estas 2 linhagens celulares, o hemangioblasto;
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Outros estudos histológicos sugerem que os precursores das células hematopoiéticas da aorta dorsal são células endoteliais hemogénicas, uma vez que se encontram aglomerados de células hematopoiéticas intimamente associados ao endotélio ventral da aorta dorsal, nas fases iniciais do desenvolvimento;
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Na imagem observa-se uma secção da aorta de um embrião de rato E3.5 marcada com anticorpos anti-VEGF-R2 (marca a laranja as células endoteliais) e anti-CD45 (marca a verde as células hematopoiéticas); observa-se a presença de céulas hematopoiéticas tanto no endotélio como o mesênquima subjacente;
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Regressando à placenta… No modelo utilizado, o ratinho, a vascularização da placenta tem origem na mesoderme da alantóide, pelo que fará sentido olhar para esta estrutura e para o córion;
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De facto, existe evidência de que a alantóide do pintainho em desenvolvimento consiga produzir células hematopoiéticas;
Ambas as imagens mostram um embrião de galinha injectado com tinta da Índia no coração, antes (A) e depois (B) da vascularização da alantóide. Em A, a tinta não se difundiu na alantóide, a qual apresenta uma massa de eritrócitos ou eritroblastos; em B, o estabelecimento de vascularização, fez com que as células fossem ocultadas pela tinta; A presença destas células na alantóide pré-vascularizada sugere uma capacidade intrínseca de produção de células hematopoiéticas;
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Mais recentemente, foi descoberto que tanto o tecido coriónico, como o alantoideu, antes de se fundirem, possuem um potencial hematopoiético intrínseco;
Marcadores hematopoiéticos definitivos, como o Runx1 (um factor de transcrição pivot – 64) e o Ly6A (um marcador de células estaminais hematopoiéticas – 65) são
expressados no córion e na alantóide, em fases iniciais, corroborando o seu potencial hemogénico;
A – Esquema do embrião de ratinho; B – Esta secção sagital do embrião mostra a azul a expressão de Runx1 no córion; C – As setas apontam para a expressão de Runx1 na zona de fusão entre a alantóide e o córion; D – ampliação da zona rectangular de C; Assim, aproximamo-nos mais da resposta à pergunta inicial, uma vez que podemos,
com estes dados, inferir que antes de se tornar vascularizada, a placenta em fase inicial é intrinsecamente hemogénica (visto a placenta resultar da fusão da alantóide com o córion);
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No entanto, este potencial não nos permite inferir acerca da função da placenta em fases mais avançadas; observemos mais algumas experiências...
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Os embriões de rato que não possuem o gene Ncx1 não possuem batimento cardíaco, nem circulação, normalmente estabelecidos no embrião e nos tecidos exraembrionários por volta de E8.25; o gene Ncx1 codifica um transportador iónico, sem o qual o transporte de Ca2+, bem como a capacidade de contracção do miocárdio são comprometidas);
Nas figuras, observa-se que, de facto, tanto a placenta irrigada (D) como a não irrigada (E) (de acordo com o que foi referido anteriormente em relação ao gene Ncx1), apresentam células hematopoiéticas marcadas imunocitoquimicamente com anticorpos anti-CD41;
Como os embriões Ncx1 - / - morrem antes de E11, altura em que a actividade de HSC é pela primeira vez detectada na placenta, desconhece-se se esta é, verdadeiramente, capaz de produzir células hematopoiéticas estaminais;
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Todavia, podemos ter algumas pistas...
Estudos quantitativos, que determinam o número de HSC em cada tecido do embrião, sugerem que a aorta (o único tecido que, comprovadamente, gera HSCs de forma autónoma) não consegue produzir todas as HSCs que, eventualmente, se encontram no fígado e na medula óssea (tecidos que armazenam, mas que não geram HSC);
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Tendo em conta esta contatação, o facto de a placenta de um rato, a meio do período de gestação, conter uma abundância de HSCs, apoia a ideia de que este tecido altamente vascularizado gera HSCs a partir de endotélio hemogénico e/ou que constitui um nicho com características ímpares que confere suporte ao crescimento de células estaminais hematopoiéticas derivadas da aorta;
Da mesma forma, a placenta humana pode gerar autonomamente HSCs e/ou promover a expansão de grandes números antes de migrarem para a medula óssea;
Ler a pergunta.
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No entanto, é curioso notar que os mamíferos placentários usem a placenta como tecido hematopoiético e hemogénico, enquanto que outros mamíferos não placentários e mesmo vertebrados não mamíferos desenvolvem um sistema hematopoiético completamente funcional, na ausência de placenta; no entanto, é possível que nestes embriões as células hematopoiéticas com origem na alantóide sejam amplificadas noutro local;
Clicam.
Desta forma, será que a placenta completamente desenvolvida é irrelevante como tecido hematopoiético ou desempenha um papel especial no desenvolvimento do sangue dos mamíferos?
Em primeiro lugar, o grande tamanho do feto mamífero e a duração prolongada a gestação requerem uma maior quantidade de progenitores hematopoiéticos e HSCs para o desenvolvimento fetal, o que só pode ser alcançado com um tecido hematopoiético extra, como a placenta.
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Outra ideia relativamente à relevância funcional da placenta provém de estudos em embriões de ratinhos haploinsuficientes para gene Runx1; nestes embriões, a AGM produz menos HSCs, comparativamente com o controlo; no entanto, a haploinsuficiência do Runx1 não exerce efeitos negativos nas HSCs nos tecidos embrionários (saco vitelino e placenta) nem no fígado fetal, verificando-se, pelo contrário, um aumento surpreendente no número de HSCs na placenta. Assim sendo, a placenta aparenta ser mais resistente a alterações genéticas/fisiológicas, constituindo um tecido hematopoiético robusto em condições não homeostáticas.
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Para além disso, factores de origem materna e fetal contribuem para o crescimento do nicho hematopoiético e para o suporte das células hematopoiéticas. De facto, a parte maternal da placenta (decidua basal) providencia factores de crescimento, como a IL-3, que estimulam a hematopoiese. Por outro lado, as células estaminais mesenquimatosas da parte fetal da placenta produzem SCF (stem cell factor), ligando Flt-3, IL-6 e M-CSF (macrophage colony-stimulating factor) entre outros factoers hematopoiéticos.
Assim percebe-se que, de forma geral, a placenta humana desenpenha um papel importante e multifacetado no desenvolvimento e crescimento do feto. No entanto, a sua complexidade estrutural e a sua imensa rede vascular torna-a um tecido difícil de perceber, particularmente no que diz respeito ao seu papel no desenvolvimento hematopoiético.
Últimos Slides (31, 32 e 33)
A descoberta de HSCs na placenta humana ao longo da gestação e a sua localização no compartimento vascular deste tecido abre novas linhas de inquérito com implicações médicas. Como uma nova fonte de HSCs, a placenta humana no termo da gravidez apenas produz quantidades relativamente pequenas. Os procedimentos actuais de extracção celular que incluem dissecção, digestão enzimática com três enzimas (collagenase, dispase e pancreatina) e dispersão mecânica permitem obter cerca de 10% do número total de HSCs encontradas no sangue do cordão umbilical. Apesar do facto das HSCs placentárias poderem ser guardadas semelhantemente às HSCs do cordão umbilical, a eficiência da colheita juntamente com o custo e eficácia necessitam de melhorar antes de poderem ser consideradas quaisquer aplicações clínicas. A este respeito, uma fonte de HSCs mais facilmente isoláveis com potencial para a medicina regenerativa foi recentemente descoberta, o líquido amniótico. Estudos sobre os sinais que guiam a geração de células hematopoiéticas a partir de precursores mesodérmicos, células endoteliais e o desenvolvimento do labirinto placentário e vilosidades podem providenciar novas estratégias para a produção de células hematopoiéticas a partir de numerosas células endoteliais vasculares da parte fetal deste tecido.
O interesse futuro é a prospecção do uso deste conhecimento do programa genético para induzir a diferenciação de populações de células hemogénicas para o destino de HSC, particularmente se largas quantidades de tais células forem isoladas da placenta. Em alternativa, com o avanço da tecnologia de reprogramação de células somáticas para células estaminais pluripotentes, poderá ser possível, com o conhecimento completo dos factores pivot envolvidos na geração de HSC, obter células específicas de cada paciente que possam ser reprogramadas a HSCs potencialmente terapêuticas. A este respeito, a membrana alantóide placentária humana e a membrana coriónica fetal providenciam uma fonte abundante de células somáticas jovens como MSCs que podem ser guardadas, diferenciadas e/ou reprogramadas para a medicina regenerativa.
