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93www.biologiatotal.com.br EM BR IO LO GI A CÉLULAS-TRONCO Figura 1 – Características das células-tronco. Figura 2 – Fotomicrografia do blastocisto. (1) Massa celular interna; (2) Zona pelúcida; (3) Trofoblasto; (4) Cavidade blastocística. Adaptado www.eurostemcell.org Adaptado http://www.embryology.ch 1.INTRODUÇÃO Nos nossos estudos de embriologia, vimos que uma única célula ovo fertilizada irá se desenvolver e formar um ser humano com centenas de diferentes tipos de células especializadas. Cada uma dessas células são formadas no seu local adequado e de forma coordenada por diferenciação celular. 2.CÉLULAS-TRONCO As células-tronco são aquelas que possuem a habilidade de autorrenovação, ou seja, dividem- se dando origem a outras células como ela; que são indiferenciadas; e que podem dar origem a tipos celulares especializados por um processo chamado de diferenciação celular (Fig. 1). A diferenciação celular é o processo pelo qual as células indiferenciadas originam células especializadas (Fig. 1). Este processo é induzido por sinais internos, que são aqueles controlados por genes, e por sinais externos, que incluem moléculas de sinalização celular secretadas por outras células, contato físico com as células vizinhas e moléculas do microambiente celular. Há duas amplas categorias de células-tronco: as embrionárias, derivadas de estágios iniciais do desenvolvimento humano, e as adultas, encontradas nos tecidos adultos. 2.1. CÉLULAS-TRONCO EMBRIONÁRIAS As células-tronco embrionárias são derivadas de embriões em estágios iniciais do desenvolvimento. Após a fertilização, uma série de divisões celular dá origem a vários blastômeros pelo processo de clivagem. Cada uma destas células são indiferenciadas e podem originar qualquer tipo celular do organismo, bem como ao córion. O primeiro evento de diferenciação acontece quando o blastocisto é formado (Fig. 2). A camada de células externas (trofoblasto) vai se tornar parte da placenta, enquanto a massa celular interna (embrioblasto), tem o potencial para originar todos os tipos de células do corpo. Portanto, as células da massa celular interna são pluripotentes. Os embriões dos quais as células-tronco humanas são obtidas possuem cerca de 4 a 5 dias e estão no estágio de blastocisto. As células- tronco embrionárias são retiradas da massa celular interna e cultivadas no laboratório para a amplificação do número de células (Fig. 3). Estas células são estimuladas a se diferenciar com o acréscimo de diferentes substâncias (fatores de crescimento ou hormônios) ao meio de cultura. Sob diferentes condições seguem rotas diversas de diferenciação celular e podem originar fibroblastos, neurônios, células sanguíneas, entre outros tipos de células especializadas do corpo (Fig. 4). 94 EM BR IO LO GI A Adaptado www.eurostemcell.org Adaptado www.eurostemcell.org Adaptado www.eurostemcell.org Figura 3 – As células-tronco embrionárias são obtidas a partir da massa celular interna do blastocisto e amplificadas em meio de cultura. Figura 4 – As células-tronco embrionárias podem originar diferentes células especializadas sob diferentes condições. Figura 5 – Linhagens celulares derivadas das células-tronco hematopoiéticas. Figura 6 – Células-tronco mesenquimais. 2.2 CÉLULAS-TRONCO ADULTAS As células-tronco adultas ou teciduais são aquelas encontradas nos tecidos adultos entre as células diferenciadas que constituem tecidos ou órgãos. Estas células têm a função de manutenção e reparo dos tecidos. Essa capacidade é limitada ao tecido no qual se encontram, por exemplo, uma célula- tronco da pele só poderá se tornar uma célula especializada da pele. As células-tronco multipotentes podem originar muitos tipos celulares, mas não todos os tipos de células do corpo. Por este potencial limitado, as células-tronco adultas são chamadas de multipotentes. As células-tronco adultas são encontradas em diferentes órgãos e tecidos, incluindo a medula óssea, sangue, córnea, retina, intestino, músculos, cérebro, pele, entre outros. Elas também são encontradas no feto, no cordão umbilical e na placenta. As células-tronco hematopoiéticas são multipotentes (Fig. 5). Essas células-tronco são encontradas na medula óssea e podem originar somente as células especializadas do sangue, como os glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas. Adaptado NIH stem cell Além da população de células-tronco hematopoiéticas, na medula óssea são encontradas as células-tronco mesenquimais (Fig. 6). Estas células podem formar ossos, cartilagem, gordura, entre outros. Nos anos 60, cientistas encontraram células- tronco no cérebro adulto e ao contrário do que se acreditava na época, sugeriram que estas células pudessem formar novas células nervosas. Na década de 90 outros cientistas afirmaram que o cérebro adulto apresenta células-tronco que podem formar tipos celulares do cérebro, como os astrócitos, oligodendrócitos e também novos neurônios. 2.3. CÉLULAS-TRONCO PLURIPOTENTES INDUZIDAS (IPSCS) As células-tronco adultas são encontradas nos tecidos adultos e possuem um potencial limitado de diferenciação celular. Já as células- tronco embrionárias são derivadas de embriões e podem originar todos os tipos de células especializadas do corpo. Entretanto, além da questão ética da utilização das células-tronco 95www.biologiatotal.com.br EM BR IO LO GI A embrionárias, também há o risco de rejeição no caso de uma futura terapia, já que estas células não são obtidas a partir do mesmo indivíduo. Shinya Yamanaka criou uma metodologia onde uma célula obtida a partir de um tecido adulto pode formar uma célula-tronco pluripotente por reprogramação genética, as células- tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). As iPSCs comportam-se como as células-tronco embrionárias, ou seja, têm potencial para formar os mais diferentes tipos de células especializadas do corpo (Fig. 7). Embora novas pesquisas sejam necessárias, as iPSCs já são uma importante ferramenta para o desenvolvimento de novas drogas e como modelo de doenças. Os cientistas esperam utilizar estas células futuramente para transplante em humanos. Adaptado www.eurostemcell.org Figura 7 – As células-tronco pluripotentes induzidas são obtidas a partir de uma célula do corpo e após reprogramação genética comportam-se como células-tronco embrionárias. Por diferenciação, essas células podem originar todos os tipos de células especializadas do corpo. 3. APLICAÇÃO: AS PROMESSAS DA PESQUISA COM CÉLULAS-TRONCO Há diferentes formas pelas quais as células- tronco podem ser utilizadas na pesquisa e na clínica. Estudos com células-tronco embrionárias são importantes na compreensão de eventos complexos que acontecem durante a embriogênese, como por exemplo, como as células indiferenciadas tornam-se células diferenciadas que formam diferentes tecidos e órgãos do corpo. As células-tronco humanas também têm sido utilizadas para testes de novas drogas. A aplicação em potencial mais importante das células-tronco é o seu uso para gerar células e tecidos para terapias celulares no tratamento de diferentes doenças, como da doença de Alzeheimer, doenças cardíacas, diabetes, artrite reumatoide, para tratar danos na medula espinhal, entre outras aplicações na medicina regenerativa. ANOTAÇÕES 96 EX ER CÍ CI OS EXERCÍCIOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Células-tronco embrionárias pluripotentes são obtidas a partir: a) Mórula b) Embrioblasto (Blastocisto) c) Zigoto d) Epiblasto e) De qualquer estágio do embrião A legislação brasileira proíbe qualquer tipo de pesquisa com células-tronco embrionárias. ( ) Certo ( ) Errado São características das células-tronco embrionárias, exceto: a) Autorrenovação. b) São células indiferenciadas. c) Podem originar células especializadas por diferenciação. d) Quando derivadas do blastocisto são pluripotentes. e) Podem originar somente um tipo celular. A legislaçãobrasileira autoriza a pesquisa com células-tronco embrionárias obtidas a partir de embriões humanos para fins de pesquisa e terapia quando atendidas quais das seguintes condições? a) Caso sejam embriões inviáveis ou congelados há três anos ou mais. b) Imediatamente após o casal decidir não utilizar os embriões derivados dos procedimentos de fertilização in vitro. c) Caso o embrião seja considerado inviável pelos médicos. d) Caso sejam embriões inviáveis ou congelados há mais de dois anos. e) Em nenhuma das condições citadas acima. As células-tronco adultas ou teciduais são encontradas nos tecidos adultos entre as células diferenciadas. Essas células podem formar qualquer tipo celular do nosso corpo e, por isso, são chamadas de multipotentes. ( ) Certo ( ) Errado São exemplos de células-tronco multipotentes: a) Células-tronco hematopoiéticas e mesenquimais. b) Células-tronco mesenquimais e oligodendrócitos. c) Células-tronco hematopoiéticas e linfócitos T. d) Células-tronco da massa celular interna do blastocisto e mesenquimais. e) Células-tronco derivadas do trofoblasto e hematopoiéticas. O cérebro apresenta células-tronco que podem formar os seguintes tipos celulares: astrócitos, oligodendrócitos e neurônios. ( ) Certo ( ) Errado As ____________________________________ ___ são obtidas a partir da reprogramação genética de uma célula de um tecido adulto. Assim como as células-tronco embrionárias, estas células também têm o potencial para formar os diferentes tipos de células especializadas do corpo. O que são células-tronco multipotentes? A diferenciação celular é o processo pelo qual as células indiferenciadas originam células especializadas. Este processo é controlado por vários fatores, exceto: a) Sinais internos controlados por genes. b) Moléculas de sinalização celular secretadas por outras células. c) Contato físico com as células vizinhas. d) Quantidade de genes nucleares. e) Moléculas do microambiente celular. 97www.biologiatotal.com.br EM BR IO LO GI A GABARITO DJOW CÉLULAS TRONCOS 1- Alternativa b. 2- Errado. 3- Alternativa e. 4- Alternativa a. 5- Errado. 6- Alternativa a. 7- Certo. 8- Células-tronco pluripotentes induzidas. 9- São aquelas encontradas nos tecidos adultos que têm a função de manutenção e reparo dos tecidos em que se encontram. Sua capacidade é limitada ao tecido no qual se encontram, por exemplo, uma célula-tronco da pele só poderá se tornar células da pele. 10- Alternativa d. ANOTAÇÕES REFERÊNCIAS MOORE, K.; PERSAUD, T.V.N. (2012). Embriologia Clínica. 9ª ed., Rio de Janeiro: Elsevier. SADLER, T.W. (2001). Langman Embriologia Médica. 8ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, S.A. SCHOENWOLF, G.C. et al. (2009). Larsen, embriologia humana. 4ª ed., Rio de Janeiro: Elsevier. WOLPERT, L. et al.(2000). Princípios de Biologia do Desenvolvimento. Porto Alegre. Artes Médicas Sul.