Massa celular interna - Inner cell mass
| Massa celular interna | |
|---|---|
Blastocisto com massa celular interna e trofoblasto
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| Detalhes | |
| Carnegie stage | 3 |
| Dias | 6 |
| Precursor | blastocisto |
| Dá origem a | epiblasto , hipoblasto |
| Identificadores | |
| Latina | embrioblastus; massa celularis interna; Pluriblastus sênior |
| Malha | D053624 |
| TE | cell mass_by_E6.0.1.1.2.0.4 E6.0.1.1.2.0.4 |
| FMA | 86557 |
| Terminologia anatômica | |
Na embriogênese inicial da maioria dos mamíferos eutéricos , a massa celular interna ( ICM ; também conhecida como embrioblasto ou pluriblasto ) é a massa de células dentro do embrião primordial que eventualmente dará origem às estruturas definitivas do feto . Essa estrutura se forma nas primeiras etapas de desenvolvimento, antes de ocorrer a implantação no endométrio do útero . O ICM encontra-se dentro do blastocele (mais corretamente denominado " cavidade do blastocisto ", uma vez que não é estritamente homólogo ao blastocele de vertebrados anamniotas ) e é totalmente circundado por uma única camada de células denominada trofoblasto .
Desenvolvimento adicional
A separação física e funcional da massa celular interna do trofectoderma (TE) é uma característica especial do desenvolvimento dos mamíferos e é a primeira especificação de linhagem celular nesses embriões. Após a fertilização no oviduto, o embrião mamífero passa por um ciclo relativamente lento de clivagens para produzir uma mórula de oito células . Cada célula da mórula, chamada de blastômero, aumenta o contato da superfície com suas vizinhas em um processo denominado compactação. Isso resulta em uma polarização das células dentro da mórula, e a clivagem posterior produz um blastocisto de aproximadamente 32 células. Em camundongos, cerca de 12 células internas compreendem a nova massa celular interna e 20-24 células compreendem o trofectoderma circundante. Há variação entre as espécies de mamíferos quanto ao número de células na compactação com embriões bovinos, mostrando diferenças relacionadas à compactação desde 9-15 células e em coelhos não antes de 32 células. Também há variação entre espécies nos padrões de expressão gênica em embriões precoces.
O ICM e o TE irão gerar tipos de células distintamente diferentes conforme a implantação começa e a embriogênese continua. As células trofectodermas formam tecidos extraembrionários, que atuam como coadjuvantes do embrião propriamente dito. Além disso, essas células bombeiam fluido para o interior do blastocisto, causando a formação de um blastocisto polarizado com o ICM preso ao trofectoderma em uma extremidade (veja a figura). Essa diferença na localização celular faz com que as células ICM expostas à cavidade de fluido adotem um destino de endoderme (ou hipoblasto) primitivo, enquanto as células restantes adotam um destino de ectoderme (ou epiblasto) primitivo. O hipoblasto contribui para as membranas extraembrionárias e o epiblasto dará origem ao embrião definitivo, bem como a alguns tecidos extraembrionários.
Regulamentação da especificação celular
Uma vez que a segregação de células pluripotentes da massa celular interna do restante do blastocisto é parte integrante do desenvolvimento dos mamíferos, pesquisas consideráveis foram realizadas para elucidar os mecanismos celulares e moleculares correspondentes desse processo. Há um interesse primário em que os fatores de transcrição e as moléculas de sinalização direcionem as divisões assimétricas do blastômero, levando ao que é conhecido como dentro e fora das células e, portanto, à especificação da linhagem celular. No entanto, devido à variabilidade e natureza reguladora dos embriões de mamíferos, a evidência experimental para estabelecer esses destinos iniciais permanece incompleta.
No nível de transcrição, os fatores de transcrição Oct4, Nanog, Cdx2 e Tead4 foram todos implicados no estabelecimento e reforço da especificação do ICM e do TE em embriões de camundongos iniciais.
- Oct4: Oct4 é expresso no ICM e participa da manutenção de sua pluripotência, um papel que foi recapitulado em células-tronco embrionárias de camundongo derivadas de ICM. Células nocaute genéticas Oct4 tanto in vivo quanto em cultura exibem características morfológicas TE. Foi demonstrado que um alvo transcricional de Oct4 é o gene Fgf4 . Este gene normalmente codifica um ligante secretado pelo ICM, que induz a proliferação no TE polar adjacente.
- Nanog: Nanog também se expressa no ICM e participa da manutenção de sua pluripotência. Em contraste com Oct4 , estudos de camundongos Nanog- nulos não mostram a reversão do ICM para uma morfologia semelhante a TE, mas demonstram que a perda de Nanog impede que o ICM gere endoderme primitivo.
- Cdx2: Cdx2 é fortemente expresso no TE e é necessário para manter sua especificação. Camundongos knockout para o gene Cdx2 sofrem compactação, mas perdem a integridade epitelial TE durante o estágio final de blastocisto. Além disso, a expressão de Oct4 é subsequentemente aumentada nessas células TE, indicando que Cdx2 desempenha um papel na supressão de Oct4 nesta linhagem celular. Além disso, células-tronco embrionárias podem ser geradas a partir de camundongos Cdx2- nulos, demonstrando que Cdx2 não é essencial para a especificação de ICM.
- Tead4: Como Cdx2 , Tead4 é necessário para a função TE, embora o fator de transcrição seja expresso de forma ubíqua. Camundongos nulos Tead4 da mesma forma sofrem compactação, mas não conseguem gerar a cavidade da blastocele. Como embriões nulos de Cdx2 , os embriões nulos de Tead4 podem produzir células-tronco embrionárias, indicando que Tead4 é dispensável para especificação de ICM. Trabalhos recentes mostraram que Tead4 pode ajudar a regular positivamente Cdx2 no TE e sua atividade transcricional depende do coativador Yap. A localização nuclear do Yap em células externas permite que ele contribua para a especificidade do TE, enquanto as células internas sequestram o Yap no citoplasma por meio de um evento de fosforilação.
Juntos, esses fatores de transcrição funcionam em um ciclo de feedback positivo que fortalece a alocação de células ICM para TE. A polarização inicial dos blastômeros ocorre no estágio de 8-16 células. Uma polaridade apical-basolateral é visível através da visualização de marcadores apicais como Par3, Par6 e aPKC, bem como o marcador basal E-Caderina. Acredita-se que o estabelecimento de tal polaridade durante a compactação gere uma identidade ambiental para as células internas e externas do embrião. Consequentemente, a expressão estocástica dos fatores de transcrição acima é amplificada em um ciclo de feedback que especifica células externas para um destino TE e células internas para um destino ICM. No modelo, um ambiente apical ativa Cdx2 , que regula positivamente sua própria expressão por meio de um fator de transcrição downstream, Elf5. Em conjunto com um terceiro fator de transcrição, Eomes, esses genes atuam para suprimir genes de pluripotência como Oct4 e Nanog nas células externas. Assim, o TE passa a ser especificado e se diferencia. No entanto, as células internas não ativam o gene Cdx2 e expressam altos níveis de Oct4 , Nanog e Sox2 . Esses genes suprimem o Cdx2 e as células internas mantêm a pluripotência, geram o ICM e, eventualmente, o resto do embrião propriamente dito.
Embora essa dicotomia de interações genéticas seja claramente necessária para dividir os blastômeros do embrião de camundongo em ambas as identidades ICM e TE, o início desses ciclos de feedback permanece em debate. Se eles são estabelecidos estocasticamente ou por meio de uma assimetria ainda anterior, não está claro, e a pesquisa atual busca identificar marcadores anteriores de assimetria. Por exemplo, algumas pesquisas correlacionam as duas primeiras clivagens durante a embriogênese com respeito aos pólos animal e vegetal em potencial com a especificação final. A divisão assimétrica da informação epigenética durante essas duas primeiras clivagens, e a orientação e ordem em que ocorrem, podem contribuir para a posição de uma célula dentro ou fora da mórula.
Células-tronco
Os blastômeros isolados do ICM de embriões de mamíferos e cultivados em cultura são conhecidos como células-tronco embrionárias (ES). Essas células pluripotentes, quando cultivadas em um meio cuidadosamente coordenado, podem dar origem às três camadas germinativas (ectoderme, endoderme e mesoderme) do corpo adulto. Por exemplo, o fator de transcrição LIF4 é necessário para que as células ES de camundongo sejam mantidas in vitro. Os blastômeros são dissociados de um ICM isolado em um blastocisto inicial e seu código transcricional regido por Oct4 , Sox2 e Nanog ajuda a manter um estado indiferenciado.
Um benefício para a natureza reguladora na qual os embriões de mamíferos se desenvolvem é a manipulação de blastômeros do ICM para gerar camundongos knockout . Em camundongos, as mutações em um gene de interesse podem ser introduzidas retroviralmente em células ES em cultura e podem ser reintroduzidas na ICM de um embrião intacto. O resultado é um camundongo quimérico, que se desenvolve com uma porção de suas células contendo o genoma das células ES. O objetivo de tal procedimento é incorporar o gene mutado na linha germinal do camundongo, de forma que sua progênie não tenha um ou ambos os alelos do gene de interesse. Os geneticistas aproveitam amplamente essa técnica de manipulação de ICM para estudar a função dos genes no sistema dos mamíferos.
Imagens adicionais
Vesícula blastodérmica de Vespertilio murinus.
Seção através do disco embrionário de Vespertilio murinus.
