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

7 dias 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. H

ox

b4

H

ox

d4

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

• Regeneração mediada por células-tronco

• Epimorfismo

• Morfalaxia

• Regeneração compensatória

REATIVAÇÃO do desenvolvimento em período pós-embrionário

• Os lobos removidos não regeneram

• A parte que não foi removida repõe a parte faltante até

atingir o tamanho normal do fígado

• Mecanismo através do qual o fígado mantém o seu tamanho

original após a regeneração é desconhecido (suspeito – ács biliares)

Há 5 diferentes tipos de células no fígado:

Hepatócios

Células dos ductos

Células Ito (armazenamento de gordura)

Células endoteliais

Células de Kupffer (macrófagos)

NÂO HÁ DESDIFERENCIAÇÃO, essas células mantém a sua

identidade diferenciada e entram no ciclo celular dessa forma, gerando

novas células do mesmo tipo.

Tecido não

lesionado não

responde a HGF

PRÓXIMA AULA