Medicina Biologia

Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Faculdade de Medicina Dentária da Universidade do Porto

Diferenciação do

Tubo Neural

Ana Isabel Pereira de Azevedo

Ana Leonor Assunção Silva

Ana Nunes Vieira

Maria Inês Taboas Simões

Marta H.C. Nunes de Andrade

Biologia Celular e Molecular

Porto 2005

Índice

Pág.

1. Introdução 3

2. O desenvolvimento embrionário 3

3. Regulação molecular da indução neural 4

4. Neurulação 5

5. Diferenciação do tubo neural 7

5.1 Diferenciação céfalo-caudal 7

5.2 Diferenciação dorso-ventral 7

6. Malformações associadas ao desenvolvimento do tubo neural 9

6.1 Definição 9

6.2 Doenças 9

7. Investigação 10

8. Conclusão 12

9. Bibliografia 12

1. Introdução

A presente monografia, de carácter opcional, insere-se no âmbito da disciplina de Biologia Celular e Molecular e, por meio dela, temos como objectivo alargar o nosso conhecimento, bem como o de outros, acerca de uma etapa específica do desenvolvimento embrionário, a diferenciação tubo neural e sua importância no desenvolvimento do sistema nervoso.

A nossa escolha recaiu neste tema tanto pela sua importância no contexto das matérias abordadas em biologia do desenvolvimento, como pela relevância que tem na nossa futura profissão. De facto, é nossa convicção que compreendendo os mecanismos que estão subjacentes a uma normal diferenciação do tubo neural consigamos, mais facilmente, perceber o que está alterado quando surgem malformações fetais associadas ao tubo neural.

Neste sentido, o nosso trabalho organiza-se de forma a darmos umas breves ideias sobre o que se passa até o embrião chegar a ser tridérmico, focando-se, posteriormente, nos mecanismos moleculares que regulam a indução neural e de que forma é que esta se processa. Reservaremos um espaço para apresentação de algumas malformações conhecidas por défices de mecanismos que explicitaremos. Optaremos, também, pela introdução de um capítulo no qual seleccionaremos alguns dos trabalhos e avanços em investigações nesta área.

2. O desenvolvimento embrionário

O desenvolvimento embrionário começa após a fecundação, compreendendo todo o processo desde a formação do zigoto até ao nascimento. Inicia-se com uma série de divisões mitóticas do zigoto, originando a mórula que, ao ser implantada no útero, se modifica, havendo diferenciação das células em dois grupos: a mais externa, o trofoblasto, que mais tarde, se diferencia em citotrofoblasto e sinciotrofoblasto, enquanto que a mais interna, o embrioblasto, se diferencia em hipoblasto e epiblasto, que originará posteriormente, na gastrulação, os três folhetos embrionários: endoderme, mesoderme e ectoderme1,2.

Após a gastrulação, caracterizada por movimentos morfogénicos intensos, forma-se o embrião tridérmico. Os três folhetos embrionários sofrem diferenciação celular, originando-se os diferentes tecidos, os quais se inter-relacionam formando órgãos e sistemas de órgãos. Esta fase denomina-se organogénese; é iniciada com a neurulação, que culmina na formação do tubo neural (que originará o encéfalo e espinhal medula) e da crista neural (na base dos sistemas nervosos periférico e autónomo), sendo induzida por um conjunto de interacções celulares. Segue-se a diferenciação do tubo neural, num processo rápido, em que ocorre diferenciação a diversos níveis, podendo distinguir-se diferenciação céfalo-caudal de dorso-ventral1,2.

3. Regulação molecular da indução neural

Os organismos são estruturas complexas compostas por diversos tipos de tecidos, os quais, necessariamente, têm de comunicar entre si para que se possam desenvolver como um todo estruturado. Também durante o desenvolvimento embrionário as células comunicam entre si e transmitem sinais através de processos de indução. Por este mecanismo, um determinado tecido produz um sinal que envia a outro, provocando uma resposta que, de alguma forma, altera o rumo do seu desenvolvimento. Existem dois tipos principais de interacções entre as células: interacção parácrina e justácrina. Em relação à primeira, podem agrupar-se os seus factores em quatro famílias:

o Fibroblast Growth Factor (FGF): associados à angiogénese, desenvolvimento da mesoderme e condução axonal, entre outros;

o Hedgehog Family: sendo o mais conhecido desta família o Sonic Hedgehog, responsável pela modelação do tubo neural em vertebrados e indução da formação de diversos tipos de neurónios;

o Wnt Family: importantes no estabelecimento da polaridade nos membros dos vertebrados;

o TGF-β super Family: que inclui as famílias TGF-β, activina, BMP e Vg1, entre outras proteínas. As proteínas BMP são capazes de controlar o ciclo celular de outras células, bem como a sua migração e diferenciação2.

A BMP-4 assume um papel fundamental na indução neural. O seu bloqueio promove a indução neural enquanto que, na sua presença, a ectoderme origina epiderme e a mesoderme forma a mesoderme intermediária e a placa lateral. Quando ausente ou neutralizada a BMP-4, a ectoderme dá origem ao tecido neural. Dada a importância da inactivação desta proteína, existem moléculas que são segregadas com esse propósito, nomeadamente a noguina, a cordina e a folistatina, presentes no nó primitivo,