CÉLULAS TRONCO E REGENERAÇÃO
07/06/2016
Desenvolvimento pós-natal
regeneração
RÁPIDA REVISÃO
célula-tronco
células-
progenitoras
células-
diferenciadas
Tipos de regeneração
• Regeneração mediada por células-tronco
• Epimorfismo
• Morfolaxia
• Regeneração compensatória
REATIVAÇÃO do desenvolvimento em período pós-embrionário
Tipos de regeneração
MORFOLAXIA Redefinição dos segmentos axiais no tecido remanescente.
EPIMORFISMO
Desdiferenciação de células adultas para um estado mais indiferenciado.
Crescimento do tecido remanescente e padronização deste.
REGENERAÇÃO COMPENSATÓRIA Células diferenciadas se dividem, dando
origem a novas células
distal proximal
Revisão
Regeneração na salamandra Ambystoma maculatum
1.O membro regenera só a região amputada
2. O membro regenera essas partes na “ordem certa” (proximal→distal) 3. Todos os componentes do membro são
regenerados: músculo, cartilagem, osso etc..
O estágios da regeneração:
AEC - apical ectodermal cap bs -blastema
formação do coto
desdiferenciação
regeneração
Regeneração na salamandra Ambystoma maculatum
retração da epiderme e dos músculos
proliferação
7dias
2 dias 5 dias
Células da epiderme migram para o ápice, dando origem ao cap ectodérmico apical
Regeneração na salamandra Ambystoma maculatum
DESDIFERENCIAÇÃO
A: mesênquima apical
U e R: tecido pré-cartilaginoso que dará origem à ulna e radio C: ossos do carpo
D: dígitos H: húmero P: coto M: músculo
8 dias 9 dias 10 dias
Início da
REDIFERENCIAÇÃO
v
Lo et al, 1993 Proc Natl. Acad Sci, 90, 7230
Lo et al, 1993 Proc Natl. Acad Sci, 90, 7230
cartilagem
9 dias após a implantação das células marcadas
Lo et al, 1993 Proc Natl. Acad Sci, 90, 7230 13 dias após a
implantação das células marcadas
as células marcadas foram encontradas espalhadas pelo membro regenerando
• Trombina é liberada na amputação
• Células musculares voltam a proliferar em resposta à trombina
• Células musculares de camundongos não respondem à
trombina, embora sejam capazes de desdiferenciar quando
colocados em contato com o blastema de salamandra
Como as células do blastema proliferam?
Como elas “sabem” em quais tipos celulares elas vão diferenciar?
Como elas reconhecem o eixo proximal-
distal?
Tweedy John Todd, 1823
“On the Process of Reproduction
of the Members of the Aquatic Salamander”
Primeira descrição da dependência do nervo na regeneração
do membro de salamandras
A DENERVAÇÃO impede a regeneração
Marcus Singer, 1940s-1950s
nAG = newt anterior gradient protein
Kumar e colaboradores identificaram
nAG através da técnica de duplo híbrido
em levedura (yeast two hybrid system)
“isca”
(nesse estudo a isca foi Prod-1)
“presa
”(a ser “fisgada”
pela isca)
A presa aqui foi uma biblioteca de cDNA de blastema de membro
amputado de salamandra
Kumar et al, 2007 Science 318: 772-777
control nAG
Regeneração depende de nAG secretada pelos nervos nAG = newt anterior gradient protein
Endo et al. Dev Biol. 2004 Jun 1;270(1):135-45
Só inervação
formação de uma saliência, que Logo regride
Inervação é necessária, mas não é suficiente
Fibroblastos da derme migram para a região da lesão
Endo et al. Dev Biol. 2004 Jun 1;270(1):135-45
Dil - corante
D – distal P – proximal
migração dos fibroblastos independe de inervação
A inervação ectópica + explante de pele é SUFICIENTE para criar um membro ectópico
Qual é o papel do explante de pele na regeneração do membro?
Desenv. Regeneração
A expressão de FGF8 pela AEC durante a regeneração em salamandras se assemelha a do desenvolvimento
Sem FGF
o blastema
regride
Modelo:
O blastema é semelhante à zona de progressão
mesenquimal do membro em desenvolvimento
O blastema exibe uma programação antero- posterior:
O blastema distal gera
estruturas distais
MHCI muscle-specific-myosin heavy chain
Kragl et al, 2009 Nature 460: 60-65
Células do blastema mantém a sua especificação
transplante de cartilagem
membro expressando GFP membro selvagem
blastema
http://sciencemags.blogspot.com/2009/08/cellular-view-of-regeneration.html
Existe uma “memória” da origem das células que repopulam.
Han et al. 2003, Development 130, 5123-5132
Msx-1 é essencial para a regeneração do coto
Amputação de membro de embrião de camundongo – modelo
de regeneração de vertebrados superiores
Han et al. 2003, Development 130, 5123-5132
Expressão de BMP4 está diminuída em animais Msx1 -/-
Adição de BMP4 resgatra o fenótipo
Semelhanças com o desenvolvimento de membros na embriogênese
Park et al., 2009, GENES & GENOMICS 31 (6) : 457-466 (December 2009)
expressão de Msx-1 embrião
coto
regenerando
• NERVOS, AEC são essenciais na proliferação do blastema
• Msx-1, FGF8, BMP4 e nGA estão envolvidos no processo de regeneração
Conclusões:
Como o blastema “sabe” em que nível do
eixo proximal-distal o corte ocorreu?
O ácido retinóico pode“reprogramar”
a identidade
próximo-distal do
membro doador
Controle
Efeito da vitamina A (um retinóide) na regeneração do membro de salamandra
Controle Ac Retinoico
regeneração
+ ác retinóico
Novo úmero, ulna, radio, ossos do carpo e dígitos!
amputação
Como o ác retinóico atua??
NORMAL Sem Ac Ret.
Hox b4 Ho xd 4
Houle et al., Development. 2003 Dec;130(26):6555-67.
A sinalização da via do ácido retinóico é necessária para manter o
padrão Hox no eixo Antero-posterior do embrião
Hox A13 Hox A9 Desenvolvimento Regeneração
Os Hox do desenvolvimento são expressos durante a regeneração, mas de forma diferente
Gardiner et al., Development. 1995 Jun;121(6):1731-41.
Mercader et al, 2005 Development 132, 4131-4142
Ác retinoico controla a expressão de Meis1 e Pbx1
Células do blastema eletroporadas com plasmídeo GFP ou
plasmídeo que expressa Meis1+Pbx1+GFP
http://mediasource-01.mediares.ucl.ac.uk/talks/Prof_Jeremy_Brockes_Mechanisms_underlying_limb_regeneration_in_an_adult_vertebrate-video.m4v
Tipos de regeneração
• Regeneração mediada por células-tronco
• Epimorfismo
• Morfalaxia
• Regeneração compensatória
REATIVAÇÃO do desenvolvimento em período pós-embrionário
Hydra
No tronco as células migram e proliferam
http://www.pnas.org/content/103/16/6208/F3.expansion.html
A hidra regenera a cabeça e o pé na ausência de proliferação celular Após lesão, ocorre uma redefinição das células remanescentes.
hs
Gradiente ativador de cabeça
Gradiente ativador de pé
Diferentes capacidades morfogenéticas do corpo da Hydra (Parte 1)
Diferentes capacidades morfogenéticas do hipostômio e do pé da Hydra (Parte 2)
Gradiente inibidor de cabeça
O hipostômio é um centro organizador
Animal recipiente corado com tinta
Tecido do hipostômio transplantado Tecido do sub-hipostômio transplantado
Conclusões:
• Existem DOIS gradientes ativadores (de cabeça e de pé) e UM gradiente inibidor (de cabeça);
• O hipostômio é um centro organizador
Expressão de Wnt no hipostômio
Wnt GSK3
estabilização de β-catenina
Em uma hidra jovem a proximidade entre a cabeça e o pé não permite a formação de um novo broto
Tipos de regeneração
