Universidade Federal de Sergipe

Centro de Ciências Biológicas e da Saúde

Departamento de Morfologia

Disciplina: Embriologia e Desenvolvimento

Módulo: Desenvolvimento

Profa. Shirlei Octacílio da Silva

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Origem e especificação das

camadas germinativas

Gastrulação

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Como são formadas 3 camadas germinativas em peixes: ectoderme, mesoderme e endoderme?

Esta mistura de células se move em direção ao pólo vegetal, cobrindo quase

todo o pólo vegetal 6 h

Enquanto células externas sofrem epibolia, as internas

involuem formando o hipoblasto (mesendoderme)

e as mais superficiais formam o epiblasto

(ectoderme)

Células da blastoderme mais profunda se intercalam com células da camada envelope

4,7 h – 30% de epibolia

Endo, meso e ectoderme recobrem a célula de vitelo

9 h – 90% de epibolia 3

Quem induz a formação das 3 camadas germinativas em peixes?

Uma vez que o hipoblasto se formou, as células do

epiblasto e hipoblasto na região dorsal do embrião se

intercalam, formando um espessamento – escudo

embrionário

O escudo embrionário é capaz de induzir um novo eixo, assim como o

lábio dorsal do blastóporo de anfíbios

As células do escudo embrionário movem-se anteriormente na linha média do embrião, formando a cordomesoderme (futura notocorda) e as células adjacentes formam a mesoderme paraxial, que irá formar os futuros somitos.

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Como são formadas 3 camadas germinativas em aves: ectoderme, mesoderme e endoderme?

ep = epiblasto ks = foice de Koller mz = zona marginal posterior wm = parede da célula de vitelo hyp = hipoblasto pi = ilhotas de hipoblasto primário sc = cavidade subgerminativa

Inicialmente, formam-se epiblasto e hipoblasto. Neste momento, já estão determinadas a foice de Koller e a zona marginal posterior, a partir dos quais são formadas as 3 camadas germinativas do embrião.

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Como são formadas 3 camadas germinativas em aves: ectoderme, mesoderme e endoderme?

Anteriormente, células migram do Nó de Hensen em uma posição mediana, formando mesoderme da cabeça

As próximas células a entrarem pelo nó de Hensen formam a cordamesoderme: Processo da cabeça: células centrais que se dirigem à porção mais anterior do embrião – células sustentam as células do cérebro anterior e médio. Notocorda: se estende do nível do cérebro posterior e se estende caudalmente.

Células migram lateralmente à linha primitiva: Migram mais profundamente – deslocam hipoblasto, cujas células formam porções endodérmicas do embrião. Migram não tão profundamente – formam camada mediana – mesoderme embrionária.

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Comparação dos movimentos da fibronectina e das células epiblásticas durante a formação da linha primitiva em embrião de codorna.

Zamir EA, Rongish BJ, Little CD (2008) The ECM Moves during Primitive Streak Formation—Computation of ECM Versus Cellular Motion. PLoS Biol 6(10): e247. doi:10.1371/journal.pbio.0060247 http://www.plosbiology.org/article/info:doi/10.1371/journal.pbio.0060247

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Como são formadas 3 camadas germinativas em aves: ectoderme, mesoderme e endoderme?

3-4 horas

7-8 horas

15-16 horas

Sulco primitivo – equivalente do blastóporo de anfíbios. Fosseta primitiva – equivalente do lábio dorsal do blastóporo. Nó primitivo ou nó de Hensen – organizador de aves.

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Como são formadas 3 camadas germinativas em aves: ectoderme, mesoderme e endoderme?

19-22 horas

23-24 horas

Estágio de 4 somitos

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- Porção anterior (Nó de Hensen): mesoderme precordal

notocorda somitos anteriores - Porção mediana:

somitos coração rins.

- Porção posterior:

placa lateral mesoderme extra-embrionária

Linha primitiva

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A notocorda forma-se a partir da linha primitiva

24 horas 2 somitos 25h 4 somitos 27h

28h

18h incubação

Tempo após comprimento máximo da linha primitiva 11

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Após a formação das 3 camadas germinativas, inicia-se a

formação de cada parte de cada camada.

Por exemplo: a ectoderme forma cérebro, medula e epiderme; a

mesoderme forma o primórdio da coluna, órgãos, músculos e

tecido conjuntivo.

Cada estrutura tem seu lugar correto e aquela massa tripla de

células deve formar cada estrutura em sua posição final.

O próximo e importante passo na embriogênese de cordados é:

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Formação e

padronização

dos somitos

S O

M I

T O

Os somitos são formados em uma ordem bem definida ao longo do eixo ântero-posterior

Somitos blocos de mesoderme de cada lado da notocorda. Formam músculos do corpo e membros, cartilagens das vértebras e costelas e derme. São formado na mesoderme não segmentada anterior ao nódulo de Hensen mesoderme pré-somítica Somitos blocos distintos de mesoderme mudanças nas formas das células e contatos celulares. Formação dos somitos começa na região anterior e prossegue para a posterior.

O que são somitos? Como se dá sua formação?

mesoderme paraxial

notocorda

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Os somitos são formados em uma ordem bem definida ao longo do eixo ântero-posterior

Como se dá a formação dos somitos?

Antes mesmo de a mesoderme ser rearranjada em somitos, eles já têm as instruções para formarem as estruturas a que estão destinados e em uma sequência anteroposterior.

O destino das células somíticas é determinado por sinais oriundos de tecidos subjacentes

Sonic hedgehog – expresso pela

notocorda e tubo neural

ventral

Fator protéico BMP4

Wnt – porção dorsal do tubo neural dorsal

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Quem diz para a mesoderme como formar os somitos?

Morfógenos e genes Hox sinalizam o destino dos somitos.

O destino das células somíticas é determinado por sinais oriundos de tecidos subjacentes

Esclerótomo – Pax-1 Dermatomiótomo – Pax-3 Miótomo - MyoD

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Quem diz para a mesoderme como formar os somitos?

Morfógenos e genes Hox sinalizam o destino dos somitos.

A identidade posicional dos somitos ao longo do eixo ântero-posterior é especificada pela expressão de genes Hox

Genes Hox estão em 4 grupamentos em vertebrados expressam na mesma ordem em que estão no grupamento. 18

Os genes Hox dizem para a mesoderme formar os somitos! Como eles fazem isto?

Figure 22-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 19

Figure 22-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 20

A identidade posicional dos somitos ao longo do eixo ântero-posterior é especificada pela expressão de genes Hox

Camundongo de 9,5 dias os genes Hox localizados primeiro no grupamento tem sua expressão iniciando-se mais anteriormente no tubo neural e os mais posteriores iniciam sua expressão em uma região mais caudal do tubo neural.

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Os genes Hox dizem para a mesoderme formar os somitos! Como eles fazem isto?

Os domínios de expressão dos genes Hox no corpo do embrião coincidem com sua ordem no genoma

A identidade posicional dos somitos ao longo do eixo ântero-posterior é especificada pela expressão de genes Hox

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Os genes Hox dizem para a mesoderme formar os somitos! Como eles fazem isto?

Cada porção do corpo do embrião expressa um diferente conjunto de genes Hox

A identidade posicional dos somitos ao longo do eixo ântero-posterior é especificada pela expressão de genes Hox

Genes Hox expressam em conjuntos nas diferentes regiões. Porém, independente da anatomia do organismo (aves têm o dobro de vértebras cervicais do camundongo) os genes Hox expressam em localizações correspondentes, por exemplo: em ambos os organismos, no limite entre as regiões cervical e torárica são expressos os genes c5 e c6; no limite entre as regiões lombar e sacral são expressos d9 e d10.

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Cada conjunto de genes Hox determina características específicas para cada região do embrião

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O que leva uma célula a pertencer à ectoderme,

mesoderme e endoderme?

Sinais vindos de células vizinhas: proteínas

sinalizadoras que induzem a célula a seguir o destino

de mesoderme ou ectoderme ou endoderme.

Vamos analisar como exemplo a especificação de

camadas dos anfíbios...

Quem diz para uma célula que caminho ela deve seguir?

Cada célula está destinada a formar:

ectoderma, mesoderma e endoderma

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Quem diz para uma célula que caminho ela deve seguir?

Em Xenopus, a mesoderme é induzida por sinais da região vegetal

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Conclusão: o tecido vegetal induz as células do capuz animal a formarem mesoderme.

Quem diz para uma célula que caminho ela deve seguir?

Em Xenopus, as diferentes partes da mesoderme são induzidas por

sinais da região vegetal

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Como uma célula conhece seu destino antes de ele ocorrer? Um mecanismo de regulação temporal intrínseco controla o tempo de

expressão de gene mesoderme-específicos

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1. Sinais originários do centro de Nieuwkoop. 2. Sinais originários da região vegetal ventral. 3. Sinais da região ventral ventraliza a mesoderme. 4. Sinais da região oposta inibem os sinais (3), dorsalizando a mesoderme. O = organizador de Spemann.

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Quais são os genes que sinalizam para a formação das diferentes camadas?

Fatores padronizantes da mesoderme são produzidos no seu interior

Noggin – organizador de Spemann

As proteínas Noggin e Cordina interagem com BMP-4 (ventralizante) impedem sua ligação ao seu receptor impedem ventralização. Frizbee liga-se a Wnt impede ventralização dorsalização

Quais são os genes que sinalizam para a formação das diferentes camadas?

Fatores padronizantes da mesoderme são produzidos no seu interior

Beta-catenina é dorsalizante: Ativa vias de sinalização de região dorsal

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Além da Beta-catenina, muitas vias gênicas são ativadas, subdividindo a mesoderme em dorsal, ventral, lateral, anterior, posterior...

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Se uma célula sinaliza para a outra,

chamada de célula-alvo, esta célula é

sempre capaz de captar e responder a este

sinal?

Se uma célula é capaz de “falar”, a outra é capaz de “ouvir”? O tempo todo?

A mesoderme é induzida por um sinal difusível durante um período limitado de competência

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Efeito de comunidade uma ou poucas células não são induzidas a se tornarem células mesodérmicas. Porém, muitas células próximas são induzidas a formar o tecido mesodérmico. Conclusão: as células produzem algum fator em resposta à indução que somente agirá na diferenciação destas células se presente em grandes concentrações!!!!

Se uma célula é capaz de “falar”, a outra é capaz de “ouvir”? O tempo todo?

Um mecanismo de regulação temporal intrínseco controla o tempo de expressão de genes específicos de mesoderme

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As células são aptas a responder a um sinal por um tempo determinado; sendo incapazes de produzir uma resposta após passado este período.

Até este ponto, temos um embrião que não se parece com um organismo adulto, podendo ser redondo, como uma bola ou um disco achatado. Mas já estão formados: - Notocorda - Mesoderme de todo o corpo, que já está subdividida - Somitos e suas partes - SNC - Epiderme Próximo passo: alcançar uma forma mais semelhante ao organismo adulto:

Morfogênese! 34