Desenvolvimento da Placenta • O que é?
A placenta é um tecido grande e altamente vascularizado com funções hematopoiéticas que surge durante o desenvolvimento embrionário e fetal nos "mamíferos placentários" (?) pelo que se trata de um órgão transitório.
• Para que serve?
A placenta está unida à parede uterina no lado materno e ao feto pelo cordão umbilical que dela emerge constituindo assim o lado fetal. Este tecido serve como um importante filtro entre o sangue materno e o sangue fetal (circulação materna de um dos lados e a circulação fetal do outro, separados por uma barreira membranosa). Assim, a placenta serve de interface de troca de oxigénio, nutrientes e produtos de excreção entre o feto e a mãe. Além disso, a placenta é fornece também imunoprotecção ao feto e produz factores e hormonas necessários ao crescimento do feto. Ultimamente a placenta tem sido alvo de inúmeras pesquisas respeitantes ao processo de hematopoiese neste órgão.
• Como surge?
Por volta do 8.º dia embrionário (rato) o alantóide, estrutura mesodérmica que surge da região posterior do embrião, entra em contacto com o epitélio coriónico da porção extraembrionária do concepto (conceptus= embrião + membranas e tecidos anexos), ocorrendo uma fusão corio-alantóica. Depois, desenvolve-se, a partir do alantóide, uma vasta rede vascular que cresce em direcção à região coriónica. Estes vasos ramificam-se cada vez mais e as células endoteliais destes vasos ficam em contacto directo com os sinciciotrofoblastos, e é nos pequenos espaços que rodeiam estas estruturas que o sangue materno banha as vilosidades fetais.
A placenta é composta por inúmeras camadas e tipos celulares. O lado da placenta que está virado para o feto é denominado labirinto. Este consiste numa rede vascular contígua com o cordão umbilical. Esta rede de vasos do labirinto forma inúmeras ramificações de vilosidades que são rodeadas por um estroma mesenquimal e sinciciotrofoblastos. Os vasos maternos alcançam a região dos sinciciotrofoblastos (do lado materno) e abrem-se no espaço interviloso- lacunas-, onde ocorrem as trocas fisiológicas entre a mãe e o feto.
• Desenvolvimento
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
A Placenta e a Hematopoiese
1)
A Placenta é um local com um potencial hematopoiético elevado
• A placenta demonstra uma presença continuada de progenitores hematopoiéticos ao longo de toda a gestação
2)
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
3)
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.
Hematopoiese humana placentária
A placenta humana apresenta progenitores hematopoiéticos e HSCs, embora estes surjam um pouco tardiamente por comparação com outros locais hematopoiéticos:
- Eritroblastos primitivos enchem os vasos placentários a partir do 24º dia. Estas células expressam glicoporina-A, Gata-2 e c-kit, mas são CD34- ou CD45-.
- Quanto aos progenitores hematopoiéticos, estes são encontrados apenas a partir da 6ª semana, enquanto que noutros locais hematopoiéticos aparecem um pouco antes:
- No saco vitelino, ao 16º dia;
- Na esplacnopleura intraembrionária (região aórtica), ao 19º dia;
- Na esplancnoneura / região aorta-gonado-mesonefro (AGM), ao 27º dia;
- No fígado, ao 30º dia (progenitores eritróides) e na 13ª semana (progenitores multilinhagens).
- Na placenta, como referido, estes são encontrados a partir da 6ª semana, até à 17ª semana de gestação, bem como no termo da gestação. Estes progenitores produzem células de linhagem eritróide e mielóide, incluindo granulócitos e macrófagos. Os progenitores são inicialmente em fracções de CD34- e CD34+, mas na 15ª semana todos os progenitores são CD34+. Os leucócitos começam a expressar CD45 entre a 12ª e a 14ª semana de gestação e no termo desta.
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.
Micro Ambiente da Placenta
• 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;
o O nicho hematopoiético do labirinto placentário parece ser semelhante, sendo constituído por células endoteliais, perivasculares e mesenquimatosas, mas também por sinciciotrofoblastos específicos da placenta;
• 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;
o 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.
• 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 necessários para a invasão dos vasos fetais no labirinto.
Tecido gerador ou armazenador de HSCs?
As células hematopoiéticas podem ter origem a partir de células do endotélio vascular porque:
• Observações histológicas das ilhotas sanguíneas do saco vitelino e da aorta dorsal propuseram a existência de um precursor comum entre as células hematopoiéticas e as células endoteliais, isto porque, no caso da aorta dorsal, verificaram-se agregados de células hematopoiéticas fortemente associados com o endotélio ventral, em estádios precoces do desenvolvimento.
• Células hematopoiéticas transitam de um estádio de célula endotelial antes de tomarem o destino hematopoiético.
Teoria: Antes de se tornar vascularizada, a placenta é intrinsecamente hemogénica
• Agregados sanguíneos de células hematopoiéticas são encontrados no alantóide pré-vascularizado.
De onde provêm então essas células?
• Tanto o alantóide como o tecido coriónico do rato possuem potencial hematopoiético intrínseco (Ambas estas estruturas originam progenitores hematopoiéticos clonogénicos após um período de 48 horas numa cultura de explante de órgãos).
• Marcadores como o Runx1 e Ly6A GFP são expressos no alantóide e no córion, indicando o seu potencial hematopoiético.
A grande dúvida prende-se com a função da placenta enquanto tecido produtor ou armazenador de células hematopoiéticas.
• A placenta tem uma capacidade hematopoiética intrínseca
Na ausência do gene Ncx1 não existe batimento cardíaco nem circulação sanguínea, mas são detectados no corpo dos embriões, placenta e saco vitelino uma série de progenitores eritro-mielóides e linfóides, vulgo células hematopoiéticas. Logo estas células terão de ter uma origem intrínseca para estarem presentes quando não existe circulação sanguínea.
• A aorta não é capaz de produzir todas as HSCs encontradas no fígado fetal e medula óssea adulta Apesar de apenas serem detectadas HSCs na placenta em E11 (explicado anteriormente) observou-se em estudos que a placenta de um rato em meia gestação contém bastantes HSCs, o que leva a concluir que este tecido altamente vascularizado é capaz de gerar HSCs a partir do endotélio hemogénico. Também se coloca a possibilidade deste ser um meio de expansão para as HSCs derivadas da aorta.
Guião – Placenta no desenvolvimento hematopoiético
Os três tecidos hemogénicos – o saco vitelino, região AGM e a placenta corio-alantóica – estão activos em estádios do desenvolvimento diferentes mas sobrepostos.
A evolução da placenta enquanto órgão complexo ocorreu muitas vezes. Mas será a placenta mais desenvolvida irrelevante enquanto tecido hematopoiético ou tem esta um papel especial no desenvolvimento do sangue nos mamíferos?
(argumentos)
1. Mamíferos de grande porte e de longo período de gestação necessitam de uma grande quantidade de
progenitores hematopoiéticos e células estaminais hematopoiéticas.
2. A placenta parece ser mais resistente a mudanças genéticas/fisiológicas, apresentando-se como um tecido hematopoiético extremamente robusto, em casos onde não existe homeostasia.
Porquê?
A resposta a essa pergunat obtém-se através de estudos de Runx 1 nos embriões de ratinho haploinsuficientes.
Nestes ratinhos, que apresentam menor quantidade de factor de transcrição codificado pelo Runx 1, existe também menor produção de células estaminais hematopoiéticas, por parte da região AGM. No entanto, tal não acontece nos tecidos extraembrionários (saco amniótico e placenta) nem no fígado fetal. Pelo contrário, existe um aumento na produção destas células na placenta.
3. Tanto os factores derivados da parte materna como da parte fetal, contribuem para o crescimento do nicho hematopoiético e para o suporte destas células.
(explicação)
A administração de factores de crescimento, como IL-3, pela parte materna da placenta pode estimular a hematopoiese.
As células mesenquimais do estroma pa placenta humana produzem SCF (factor de células estaminais), ligando Flt3, IL-6 e M-CSF (factor estimulante de colónias de macrófagos), entre factores hematopoiéticos.
Acima de tudo, a placenta desempenha um importante e multifacetado papel no desenvolvimento e crescimento do feto. A sua estrutura complexa e a sua imensa rede vascular, contendo grandes quantidades de células sanguíneas e células progenitoras em circulação, torna-a um tecido difícel de perceber, particularmente no que toca ao seu papel no desenvolvimento de células hematopoiéticas mamíferas.
O desafio em curso é determinar se a placenta apenas contém reservas de células estaminais e progenitores hematopoiéticos, ou se esses grupos de células são necessários para hematopoiese adulta e migração até à medula óssea, no fim do desenvolvimento fetal.
