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11/06/2019
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“Do you have any idea of how much that stings?Você tem idéia de como isto aí arde???!!!”
REGENERAÇÃO
Vade Mecum: Gilbert 11th Ed
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Yokoyama H, Dev Growth Differ. 2007 Nov 25;50(1):13-22.
PORQUE NOSSA CAPACIDADE REGENERATIVA É LIMITADA?
1. COMO QUE A REGENERAÇÃO OCORRE?
2. EXISTE SEMELHANÇAS COM O DESENVOLVIMENTO?
3. PORQUE NOSSA CAPACIDADE REGENERATIVA É LIMITADA?
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1. COMO QUE A REGENERAÇÃO OCORRE?
2. Existe semelhanças com a embriogênese?
3. PORQUE NOSSA CAPACIDADE REGENERATIVA É LIMITADA?
planária salamandra
QUE CÉLULAS CONTRIBUEM COM A REGENERAÇÃO?
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Mecanismos de regeneração
Diferenças de potencial
desdiferenciação
transdiferenciação
Baixos níveis de irradiação reduzem o n. de células proliferantes, mas não interfere com a capacidade regenerativa
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A regeneração pode ser promovida por uma única célula neoblástica
B
C DA
1. Baixos níveis de irradiação reduzem o n. de células proliferantes, mas não interfere com a capacidade regenerative2. A regeneração pode ser promovida por uma única célula neoblástica
QUE TIPO DE CÉLULAS REGENERATIVA É O NEOBLASTO?
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B
C DA
1. Baixos níveis de irradiação reduzem o n. de células proliferantes, mas não interfere com a capacidade regenerative2. A regeneração pode ser promovida por uma única célula neoblástica
QUE TIPO DE CÉLULAS REGENERATIVA É O NEOBLASTO?
Mas, não dá para eliminar A só com este experimento
Contração muscular local para fechamento da lesão
MORTE CELULA e remodelam
ento da matriz
extracelular no corte.
Proliferação de
neoblastos no corpo
todo
Recrutamento de neoblastos para a lesão
Segunda onda
mitótica na lesão no local
Formação do
BLASTEMA
Saída do ciclo
mitótico e início da
DIFERENCIAÇÃO
Apenas ativado com perda tecidual
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COMO QUE AS COORDENADAS AXIAIS SÃO MANTIDAS?
http://www.devbio.biology.gatech.edu/
MORFALAXIARedifinição dos segmentos axiais no tecido remanescente.(ex.: hidra)
EPIMORFISMOCrescimento do tecido remanescente e padronização deste.
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O Wnt1 tem ação na:a) Indução da região caudalb) Indução da região cefálicac) Repressão da região caudald) Repressão da região cefálica
O Wnt1 tem ação na:a) Indução da região caudalb) Indução da região cefálicac) Repressão da região caudald) Repressão da região cefálica
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Notum é necessário para a regeneração da cabeça
COMO QUE Notum e Wnt1 poderiam coordenar a regeneração do eixo cefalo-caudal, sabendo que ambos são fatores secretados e que Wnt1 ativa a beta catenina ?
A presença de NOTUM na região cefálica inibe Wnt/beta-catenina e define a região cefálica-caudal:
PERGUNTAS EM ABERTO:• Como que o eixo pré-existente transmite as coordenadas
para o “coto”? Gradiente de beta catenina?• Como ocorre a regulação de tamanho?
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A apoptose local é um componente importante para a regeneração
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Regeneração de salamandra: 2,5 meses
O estágios da regeneração:1. Formação do coto (cicatrização)2. Desdiferenciação3. Repopulação
Yokoyama H, Dev Growth Differ. 2007 Nov 25;50(1):13-22.
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O coto é constituído de uma CAPA ECTODÉRMICA e um BLASTEMA (céls mesenquimais)
2 dias 7dias5 dias
As condensações pré-cartilaginosas surgem no 9 dia e os moldes já estão especificados no 10 dia.
8 dias 9 dias 10 dias
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Figure 1. Three stages of regeneration in a larval urodele forelimb amputated through the distal humerus (H). (a) One week postamputation; E, epidermis. Dedifferentiation of humeral cartilage, muscle (angled lines), dermis (oval cells beneath the epidermis) and Schwann cells (not shown) and mitosis of the dedifferentiated cells has produced a conical blastema. The mesenchyme (blastema) cells are covered by an undifferentiated wound epidermis that migrated over the wound surface within a few hours after amputation. Nerve axons have regenerated into the blastema by this stage. (b) The blastema is elongating and is about to begin redifferentiation. (c) The blastema continues to grow as it redifferentiates into the missing structures. The stippled region represents the emerging distal end of the humerus, which splits into a short radius and ulna, followed by an arch of precarpal tissue and the rudiments of the four digits of the hand. Small oval cells around and between the new cartilage condensations represent cells that will form new muscle and dermis. http://www.els.net/WileyCDA/ElsArticle/refId-a0001100.html
QUE CÉLULAS CONTRIBUEM COM A REGENERAÇÃO?
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Linhagens transgênicas de salamandras, expressando GFP nas células de a) Crista Neuralb) Mesoderma presomíticoajudaram a mapear a origem dos tecidos regenerados.
Kragl et al., Nature 2009)
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QUE TIPO DE CÉLULAS REGENERATIVAS ESTAO ENVOLVIDAS NA REGENERAÇÃO DO MEMBRO DE SALAMANDRA?
B
C DA
QUE TIPO DE CÉLULAS REGENERATIVAS ESTAO ENVOLVIDAS NA REGENERAÇÃO DO MEMBRO DE SALAMANDRA?
B
C DA
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A DENERVAÇÃO impede a regeneração
DEPENDE DE INVERVAÇÃO
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Endo et al. Dev Biol. 2004 Jun 1;270(1):135-45
Só inervação
Inervação+ Explante de Pele
A regeneração depende da inervação e da presença do epitélio de revestimento
A bainha de mielina das células de Schwann produzem o nAG que substitui a necessidade da inervação.
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Axônio retrai
Axônio se extende pela
bainha de mielina
Produção de nAG pelas
células de
Schwann
Mitose das células do blastema (ação de nAG + outros fatores tróficos)
Produção de nAG na
epiderme do coto
COMO QUE AS COORDENADAS AXIAIS SÃO MANTIDAS?
1.EXISTE SEMELHANÇAS COM O DESENVOLVIMENTO?
a)Vias de sinalização para crescimentob)Especificação proximo-distal
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A CAPA ECTODÈRMICA é semelhante ao AER no desenvolvimento?
2 dias 7dias5 dias
Desenv. Regeneração
A expressão de FGF8 durante a regeneração em salamandras se assemelha a do desenvolvimento
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Park et al., 2009, GENES & GENOMICS 31 (6) : 457-466 (December 2009)
Msx-1 é expresso na ponta do broto em desenvolvimento
Msx-1 é expresso na ponta do coto em regeneração
Tem
po p
ós-
lesã
o
Park et al., 2009, GENES & GENOMICS 31 (6) : 457-466 (December 2009)
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O blastema exibe uma programação antero-posterior:
O blastema distal gera estruturas distais
O ácido retinóico pode“reprogramar” a identidade próximo-distal do membro doador
Controle Ac Retinoico
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Controle Ac Retinoico
Pulso e dígitos Membro completo
Como que o ácido retinoico poderia atuar?a) Modula BMPb) Aumenta proliferação celularc) Altera expressão de Hoxd) Mágica de Hogwarts
HoxA13 HoxA9
Con
trol
eA
cido
Ret
inoi
co
Os genes Hox na regeneração são modulados por ácido retinóico.
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MODELO:
Durante a regeneração, o epitélio do blastema secreta ácido retinoico que padroniza a regeneração via genes HOX.
Mas....
Hox A13
Hox A9
Desenvolvimento Regeneração
Os Hox do expressos durante a regeneração têm um padrão ligeiramente diferente do desenvolvimento
Gardiner et al., Development. 1995 Jun;121(6):1731-41.
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Questões em aberto:Como que o blastema herda a informação de posição?
Na TRANSDIFERENCIAÇÃO há conversão de um tecido para outro
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https://youtu.be/msFpu_q7giI?t=6
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Experimentos de fate-mappingdemonstram que a população de c[elulas que regenera o miocárdio e o epicárdio são distintos.
1. COMO QUE A REGENERAÇÃO OCORRE?
2. PORQUE NOSSA CAPACIDADE REGENERATIVA É LIMITADA?
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Yokoyama H, Dev Growth Differ. 2007 Nov 25;50(1):13-22.
Yokoyama H, Dev Growth Differ. 2007 Nov 25;50(1):13-22.
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A capacidade regenerative de girinos decresce com a idade:Regeneração complete dos estágios 51- 53; regeneração incomplete a partir do estágio 57
Est
ágio
52
Est
ágio
56
A capacidade de regeneração em Xenopus diminui com a idade.
Yokoyama et al., Dev Biol. 2001 May 1;233(1):72-9.
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FGF 8FGF 10
Durante o desenvolvimento, o crescimento do broto do membro depende de FGF10 mesenquimal que induz a expressão de FGF8, que estimula proliferação
A aplicação de FGF10 recupera a regeneração do coto em girinos do estágio 57.
Yokoyama et al., Dev Biol. 2001 May 1;233(1):72-9.
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A aplicação de FGF10 recupera a expressão de genes da regeneração
Com
FG
F10
Sem
FG
F10
Grow et al., DEVELOPMENTAL DYNAMICS 235:2667–2685, 2006
Comparação de expressão gênica entre:A) Reação inicial após a lesãoB) Reação tardia da lesãoC) Variação de exp durante a regeneraçãoD) Variação de exp durante formação do coto
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A) Comparação da reação inicial após a lesão de regeneração completa e incompleta
Aumento e Redução no estágio jovem relativo ao estágio maduro
Grow et al., DEVELOPMENTAL DYNAMICS 235:2667–2685, 2006
Mudança de perfil de genes durante a regeneraçãoC) Girinos jovens ; D) Girinos maduros.Aumento e Redução no estágio jovem relativo ao estágio maduro
Muito pouca varaiçaõ em Girinos maduros.Grow et al., DEVELOPMENTAL DYNAMICS 235:2667–2685, 2006
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msx1 bmp4
Han et al. 2003, Development 130, 5123-5132
Msx-1 e BMP4 é expresso na ponta do broto de camudongo em desenvolvimento
msx1 bmp4
Han et al. 2003, Development 130, 5123-5132
Msx-1 e BMP4 é expresso durante o desenvolvimento e na ponta do coto que regenera
3d p
ós-le
são
Em
briã
o no
rmal
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Sem Msx1,não há regeneração
Han et al. 2003, Development 130, 5123-5132
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O DESENVOLVIMENTO EMBRIONÀRIO é um processo contínuo que refina a identidade celular a cada passo.
1. O processo de diferenciação é uma série de decisões
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O processo de DESdiferenciação requer “gasto energético”
2. A influência maternal é essencial para as decisões
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Spemann, 1938
Pergunta: O ovo recém-fertilizado tem sua potencialidade distribuída simetricamente?
3. A influência do microambiente também é essencial para as decisões
+
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Com um número limitado de sinais, o que importa é ONDE, QUANDO e por QUANTO TEMPO
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•FGF (Fibroblast Growth Factor)
•Wnt
•BMP (Bone Morphogenic Protein)
•Ácido Retinóico
•Shh (Sonic Hedgehog)
Durante a embriogênese existem vários um número limitado de vias de sinalização
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sobre síndromes...
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O Shh (Sonic Hedgehog) é expresso na Região Polarizadora
Shh: Proteína secretada no meio extracelular
HH 5
O Shh é assimetricamente expresso no Nó de Hensen durante a definição do eixo levo-dextro
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Sonic Hedgehog (shh) é uma proteína secretada que inicia uma via de sinalização
Am. J. Hum. Genetics (2000) 67: 1047-54
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O Shh é produzido na notocorda, tubo endodérmico e broto do membro
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Nature 412, 194-198 (12 July 2001)
Camudongos com deleção para o gene Shh apresentam anomalias do S. Nerv. Central, dos membros e do sist. Digestório/Respiratório
Normal Mutante
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Camudongos com EXCESSO do gene Shh apresentam polidactilia
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Sonic Hedgehog (shh) é uma proteína secretada que inicia uma via de sinalização
Malformação hipotalâmicaPolidactilia/sindactiliaEpiglote bífidaImperfuração analAnomalia renal
Malformação craniofacialMicrocefaliaAgenesia do Corpo CalosoPolidactilia/SindactiliaAnomalia renal/pulmonar/ocular
Am. J. Hum. Genetics (2000) 67: 1047-54
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5. Uma via de sinalização não é suficiente para controlar um evento completo.
FGF ectópico induz Wnt7a;OS 3 EIXOS SE REGULAM ENTRE SI
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6.Redundância é importante
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7.Investigação dos mecanismos moleculares que geram estruturas HOMÓLOGAS permitem a compreensão da Evolução.
O que gera a diferença de asas em Diptera e Lepidoptera?
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O morcego é um camudongo que voa?
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Acabou....