09-May-17. Como será que a crista neural se comporta na cardiogênese de anfíbios?

Transcrição

1 As células da crista neural são essenciais para a septação aorticopulmonar. Como será que a crista neural se comporta na cardiogênese de anfíbios? Porque os tentilhões de Darwin tem bicos diferentes? ( O que surgiu primeiro? O Cérebro ou o Crânio? 1

2 A formação do tubo neural se dá pela elevação das DOBRAS NEURAIS e a perda da conexão do tubo com o ectoderma de revestimento A CRISTA NEURAL é uma população que migra da região mais dorsal do Tubo Neural A migração das células da Crista Neural ocorre durante o fechamento do Tubo Neural 2

3 O SEPTO AORTICOPULMONAR é espiralizado À medida que as células da crista migram ventralmente, vão formando estruturas diferentes Recapitulando: As crista neurais migram pelo corpo todo a A migração das células da crista neural truncal ocorre em partir da região dorsal do tubo neural segmentos/faixas 3

4 DERIVADOS DA CRISTA NEURAL Odontoblasto Cartilagem orofacial Nadadeiras dorsais; ventre do casco de tartarugas Músculo liso da circulação branquial Tecido conjuntivo craniofacial Nervos cranianos Células endócrinas da medula adrenal Células parafoliculares da tieróide Dependendo do segmento axial de onde se originam, as células da crista neural podem ser divididas em cefálicas e truncais Gânglios da raiz dorsal Gânglios entéricos Células de Schwann Glia Melanócitos Celulas pigmentares da íris A Crista Neural CEFÁLICA dá origem a: Melanócitos (células pigmentadas) Neurônios Glia Cartilagens faciais Ossos faciais Nervos cranianos 4

5 Os Nervos Cranianos e seus gânglios são enumerados cefalo-caudalmente por algarismos romanos À medida que as células da crista migram ventralmente, vão formando estruturas neurais diferentes 5

6 A crista neural truncal formará o sistema nervoso periférico Os gânglios da raiz dorsal têm origem na crista neural Os gânglios simpáticos e entéricos tem origem da crista neural ) 6

7 COMO É FORMADO O BICO? Science Sep 3;305(5689): Abzhanov A et al. O embrião visto de frente A Crista Neural CEFÁLICA dá origem a: Melanócitos (células pigmentadas) Neurônios Glia Cartilagens faciais Ossos faciais Nervos cranianos 7

8 As Estruturas Faciais derivam primariamente dos Arcos Branquiais O embrião visto de lado Os Arcos Branquiais são separados por Fendas Visão dorsal dos arcos branquiais Arcos branquiais são entumescências cefálicas, separadas por sulcos/fendas I II III 8

9 Visão lateral dos arcos branquiais Visão dorsal dos arcos branquiais À medida que as células da crista migram ventralmente, vão formando estruturas neurais diferentes Bolsa Fenda Arco Bolsas Branquiais Bolsa Fenda Arcos Branquiais Para cada Arco Branquial, há uma Bolsa Branquial Endodérmica intercalada interiormente 9

10 As células das cristas neurais da região cefálica migram para cada um dos arcos branquiais As células das cristas neurais da região cefálica migram para cada um dos arcos branquiais IX VII V Crista Neural ANTEs da migração (vista dorsal do tubo neural) Crista Neural APÓS migração (vista lateral da cabeça) Bolsa Bolsa Fenda Arco Fenda Como que os arcos branquiais formam a face? Cada Arco Branquial é forrado por Ectoderma na superfície externa, e Endoderma na superfície interna. O recheio é mesênquimal, de origem mesodérmica e de cristas neurais. 10

11 O embrião visto de frente Como os arcos branquiais podem formar as estruturas faciais (visão frontal) Prominência FRONTO- NASAL Primeiro Arco Branquial A Proeminência fronto-nasal esquerda e direita se fundem, formando o Nariz e definindo o Lábio Superior Foram realizados 2 experimentos de transplante: do primeiro arco e da proeminência fronto-nasal. O resultado está nas fotos. do primeiro arco Nicole Le Douarin proeminência fronto-nasal Saliência Nasal Medial Saliência Nasal Lateral Processo Maxilar Nat Rev Neurosci Oct;4(10): Santagati F, Rijli FM Development May;130(9): Hu D, Marcucio RS, Helms JA 11

12 Foram realizados 2 experimentos de transplante: do primeiro arco e da proeminência fronto-nasal. O resultado está nas fotos. do primeiro arco Foram realizados 2 experimentos de transplante: do primeiro arco e da proeminência fronto-nasal. O resultado está nas fotos. do primeiro arco a) O primeiro arco forma o bico inferior e o fronto-nasal o bico superior b) O transplante mantém a identidade do seu local de origem a) O primeiro arco forma o bico inferior e o fronto-nasal o bico superior b) O transplante mantém a identidade do seu local de origem proeminência fronto-nasal c) O transplante de se adapta ao seu local de origem proeminência fronto-nasal c) O transplante de se adapta ao seu local de origem Nat Rev Neurosci Oct;4(10): Santagati F, Rijli FM Nat Rev Neurosci Oct;4(10): Santagati F, Rijli FM O Bico superior de aves equivale ao lábio superior O primeiro arco branquial forma a mandíbula ou bico inferior Saliência Nasal Medial Saliência Nasal Lateral Processo Maxilar 12

13 Em estágios precoces a forma da Prominência Fronto-nasal é similar em aves diferentes Mas no estágio 29, existe uma boa diferença entre o pato e a galinha. O que acontece? Dev Dyn May;235(5): Wu P, etal. A ponta do precursor do bico superior expressa BMP galinha pato HIPÓTESE: QUANTO MAIS BMP MAIOR O BICO. Dev Dyn May;235(5): Wu P, etal. 13

14 controle controle Quanto mais BMP, mais proliferação celular e maior o bico! Menos BMP Mais BMP Comparação do expressão de BMP nos diferentes embriões de tentilhões HIPÓTESE: QUANTO MAIS BMP MAIOR O BICO. O QUE OCORRE COM OS PÁSSAROS DE DARWIN? Science Sep 3;305(5689): Abzhanov A et al. Science Sep 3;305(5689): Abzhanov A et al. 14

15 O bico maior tem BMP por mais tempo e numa área maior O QUE OCORRE COM OS PÁSSAROS DE DARWIN? A EXPRESSÃO DE BMP VARIA Surge ANTES MAIOR superfície de expressão temporalmente espacialmente Science Sep 3;305(5689): Abzhanov A et al. Science Sep 3;305(5689): Abzhanov A et al. O que determina a formação de mandíbula/lábio inferior? 15

16 Com mandíbula Com crista neural A Prominência Fronto-nasal produz bico superior e o primeiro arco branquial o bico inferior Sem mandíbula Com crista neural Sem mandíbula Sem Órgãos Sens. Ant. Sem crista neural Nicole Le Douarin Anfioxo Lampréia Anfibios, aves, mamíferos e peixes Cefalocordado Agnata Gnatostomados Development May;130(9): Hu D, Marcucio RS, Helms JA Nat Rev Neurosci Oct;4(10): Santagati F, Rijli FM O primeiro arco branquial expressa Dlx5 e Dlx 6 O prom. Fronto-nasal não expessa Dlx HIPÓTESE: OS GENES Dlx DETERMINAM O DOMÍNIO DA MANDÍBULA OU BICO INFERIOR 16

17 A partir desta hipótese, o que se pode esperar de um knockout de Dlx5/6? A partir desta hipótese, o que se pode esperar de um knockout de Dlx5/6? a) O primeiro arco se desenvolverá em lábio inferior b)a proeminência fronto nasal se desenvolverá em lábio inferior c) O primeiro arco se desenvolverá em lábio superior d)a proeminência fronto nasal se desenvolverá em lábio inferior a) O primeiro arco se desenvolverá em lábio inferior b)a proeminência fronto nasal se desenvolverá em lábio inferior c) O primeiro arco se desenvolverá em lábio superior d)a proeminência fronto nasal se desenvolverá em lábio inferior A remoção dos genes Dlx5 e Dlx6 convertem mandíbula em maxila O QUE DETERMINA AS ESTRUTURAS CEFÁLICAS? Os genes Dlx determinam maxila Vs. mandíbula E OS AGNATAS? 17

18 As lampréias expressam Dlx em TODOS os arcos branquias e região cefálica Nature Mar 28;416(6879): Cohn MJ As lampréias expressam Dlx em TODOS os arcos branquias e região cefálica Sem mandíbula Sem Órgãos Sens. Ant. Sem crânio Sem Crista Neural Sem mandíbula Dlx uniforme Com crânio Com Crista Neural Com mandíbula Dlx só no primeiro arco Com crânio Com Crista Neural Anfioxo Lampréia Anfibios, aves, mamíferos e peixes Cefalocordado Agnata Gnatostomados Nature Mar 28;416(6879): Cohn MJ 18

19 Sem mandíbula Dlx uniforme Com crânio Com Crista Neural Com mandíbula Dlx só no primeiro arco Com crânio Com Crista Neural O padrão de Dlx é superimposto a um padrão de HOX Sem mandíbula Sem Órgãos Sens. Ant. Sem crânio Sem Crista Neural Anfioxo Lampréia Anfibios, aves, mamíferos e peixes Cefalocordado Agnata Gnatostomados Dlx determina variações INTRAbranquiais e o Hox INTERbranquiais O Martelo e Bigorna do ouvido médio se originam das cristas neurais do Primeiro Arco Branquial 19

20 O surgimento dos ossículos do ouvido médio a partir do primeiro arco branquial é uma adaptação evolutiva DLX1/2: Bigorna Dlx 5/6 Martelo Hoxa2: Estribo DLX1/2: Bigorna Dlx 5/6 Martelo Hoxa2: Estribo DLX1/2: Bigorna Dlx 5/6 Martelo Hoxa2: Estribo DLX1/2: Bigorna Dlx 5/6 Martelo Hoxa2: Estribo DLX1/2: Bigorna Dlx 5/6 Martelo Hoxa2: Estribo DLX1/2: Bigorna Dlx 5/6 Martelo Hoxa2: Estribo 20

21 O surgimento dos ossículos do ouvido médio a partir do primeiro arco branquial é uma adaptação evolutiva COMO que surgiu o crânio? Anfioxo não tem órgãos sensoriais anteriores O sistema nervoso mais anterior do anfioxo equivale ao diencéfalo de vertebrados flkrhivemind.net 21

22 A remoção da crista neural craniana interfere com o desenvolvimento do telencéfalo O SURGIMENTO DO TELENCÈFALO ESTÀ RELACIONADO COM A CRISTA NEURAL CRANIANA? Crista cefálica removida Crista cefálica removida e retransplantada Crista cefálica removida e retransplantada com crista truncal Development 2002 Sep;129(18): Creuzet S, Couly G, Vincent C, Le Douarin NM Development 2002 Sep;129(18): Creuzet S, Couly G, Vincent C, Le Douarin NM 22

23 Crista cefálica removida e retransplantada com crista truncal A CRISTA NEURAL TRUNCAL E CEFÁLICA NÃO SÃO EQUIVALENTES. PORQUÊ? Development 2002 Sep;129(18): Creuzet S, Couly G, Vincent C, Le Douarin NM DERIVADOS DA CRISTA NEURAL A CRISTA NEURAL SE DIVIDE EM CRANIAL E TRUNCAL A crista neural truncal expressa genes Hox A crista neural cefálica NÂO expressa genes Hox Odontoblasto Cartilagem orofacial Nadadeiras dorsais; ventre do casco de tartarugas Músculo liso da circulação branquial Tecido conjuntivo craniofacial Nervos cranianos Células endócrinas da medula adrenal Células parafoliculares da tieróide Gânglios da raiz dorsal Gânglios entéricos Células de Schwann Glia Mech Dev Sep;121(9): Le Douarin NM Melanócitos Celulas pigmentares da íris 23

24 O QUE GERA OS DOMÍNIOS CRÂNIO E TRONCO? HIPÓTESE: Ausência de genes Hox permite a formação da face/crânio CONTROLE Hoxa3+ Hoxb4 na crista CRISTA CEFÁLICA E DO TRONCO SÃO DIFERENTES JÁ ANTES DA MIGRAÇÃO. 24

25 Sem mandíbula Sem G. simpático Dlx uniforme Com crânio Com G. Raiz Dorsal Sem mandíbula Com Crista Neural Sem Órgãos Sens. Ant. Sem crânio Sem Crista Neural Com mandíbula Dlx só no primeiro arco Com crânio, GRD e G. S Com Crista Neural 2.html Anfioxo Lampréia Anfibios, aves, mamíferos e peixes Cefalocordado Agnata Gnatostomados 1) 2) A B Transplantation experiments O que se pode concluir sobre as diferente regiões das crista neurais cefálicas? Crei um modelo para explicar a diferença no padrão de migração. Como você provaria este modelo? 2) O que você pode concluir do experimento (a) transplante da crista cefálica? E do experimento (b) transplante do endoderma branquial? Como você explicaria a diferença entre os resultados de (a) e (b)? FE-= Endoderma do tubo digestorio anterior. Int. J. Dev. Biol. 49: (2005) doi: /ijdb 25