Diferenciação

1. Diferenciação Celular Das Linhagens Somática E Germinativa
TEXTO BASTANTE TÉCNICO PARA ALUNOS QUE DESEJAM
APROFUNDAMENTO. A ABORDAGEM DESSE TEMA PARA OS
VESTIBULARES NÃO É A DO TEXTO.
Luciane Cristina De Oliveira Lisboa
1- INTRODUÇÃO
Após a fecundação, a partir de uma única célula, um novo indivíduo é formado. Das
primeiras divisões celulares, com a formação do embrião até a morte, o organismo passa
por vários processos em seu desenvolvimento; dentre eles , a diferenciação celular, que
está presente todo o tempo de sua vida.
A diferenciação celular é o processo pelo qual as células de um organismo começam a
se tornar diferentes em sua forma, composição e função. A partir de então, surgem no
indivíduo populações de células distintas, formando estruturas, órgãos e sistemas que
interagem entre si e desempenham as diversas funções necessárias à sua sobrevivência.
Todas as células possuem um número de características fundamentais em comum; a
diversidade das células pode ser vista como "variações sobre um único tema" da
organização da matéria viva. Estas variações ocorrem em diferentes intensidades, de
acordo com o tipo celular formado, sua função e seu grau de especialização.
As células possuem um potencial de diferenciação e um destino final; células com
maior potencial são, portanto, menos diferenciadas e apresentam maiores possibilidades
de diferenciação ao longo do processo. Já aquelas mais diferenciadas, ou
completamente diferenciadas, perderam em grande parte ou totalmente o seu potencial.
Podemos falar de diferenciação celular em dois níveis: intracelular e intercelular.
A diferenciação intracelular refere-se às progressivas mudanças que acontecem na
estrutura celular.
A diferenciação intercelular refere-se ao aparecimento de vários tipos celulares em uma
população de células. É o processo pelo qual duas ou mais células tornam-se diferentes
umas das outras.
Antes que a diferenciação aconteça, ocorre a chamada determinação, que decide o
destino da célula. Pode acontecer de duas maneiras: Primeiro, pela segregação
citoplasmática de moléculas determinantes no momento da clivagem do ovo, separando
componentes citoplasmáticos diferentes que tornarão o citoplasma das células formadas
qualitativamente diferentes. Segundo, pela indução embrionária, que envolve a

2. interação entre células ou tecidos, condicionando células próximas a se especializarem
em uma determinada direção.
Estudos feitos em embriões de tunicados mostraram que à medida que o embrião se
divide, diferentes blastômeros incorporam diferentes regiões do citoplasma, que
acredita-se, contenham determinantes morfogenéticos que controlam o destino da
célula. Este tipo de desenvolvimento embrionário é classificado como "em mosaico",
pelo fato de que as células se desenvolvem, de certa forma, de maneira independente,
dividindo o embrião em regiões que darão origem a tecidos e estruturas diversas.
Também em tunicados, foi feito o isolamento de blastômeros, demonstrando a auto-
diferenciação dos blastômeros isolados. No entanto, algumas interações indutivas
também foram observadas; alguns tecidos como o nervoso, por exemplo, sofrem uma
determinação progressiva por interação célula-célula.
Os componentes citoplasmáticos responsáveis pela determinação das células
precursoras das células germinativas são os mais freqüentemente estudados. Mesmo nos
embriões que apresentam outros fatores de regulação que não só os componentes
citoplasmáticos, uma determinada região do citoplasma do ovo entrará na constituição
de algumas células do embrião que certamente formarão as células germinativas.
Uma vez ocorrida a determinação, o desenvolvimento embrionário continua sendo
guiado por dois fatores: a) pelos diferentes componentes do citoplasma herdados do
ovo, que foram segregados anteriormente. O comportamento na diferenciação das
células é, por exemplo, em vários aspectos controlado pela sua posição no embrião. Em
ovos de rã e salamandra, com a entrada do espermatozóide no óvulo, iniciam-se
movimentos citoplasmáticos, resultando no aparecimento de uma região oposta ao
ponto de inserção do espermatozoide, "crescente cinzento", com propriedades especiais,
sendo as células formadas nesta área importantes para o desenvolvimento e
diferenciação celular; b) pela resposta a diferentes microambientes onde a célula se
encontra, ou seja, as próprias células que a circundam, como já previsto na
determinação.
Teoricamente, ainda poderíamos pensar em um terceiro caminho, os diferentes tipos de
genes herdados pelo indivíduo. A influência dos dois primeiros fatores (em maior ou
menor grau), é que determinará como duas ou mais células fazem diferente uso da
mesma informação herdada. No entanto, se estudamos o processo de diferenciação
isoladamente dentro de uma mesma espécie, espera-se encontrar um padrão geral para a
participação dos genes, uma vez que as células contêm o mesmo conjunto de
informações herdadas.
De qualquer forma sabemos que os genes contidos no material nuclear herdado dos
progenitores, expressam boa parte das características apresentadas pelos indivíduos em
seu fenótipo, e que, portanto, participam ativamente da diferenciação celular.
Experimentos feitos com salamandras demostraram a importância da presença do
núcleo na clivagem do ovo. O isolamento, por constrição, de parte do citoplasma de um
ovo não clivado resulta em um retardo temporário à clivagem na metade que não
contém o núcleo. Entre os estágios de oito e dezesseis blastômeros, um dos núcleos da

3. metade clivada, se passado para o outro lado, pode seguir a clivagem, dando origem
também a um embrião normal.
Devido às várias modificações sofridas pelo núcleo no desenvolvimento embrionário,
relacionadas à diferenciação celular, alguns autores utilizam o termo diferenciação
nuclear ou diferenciação cromossômica para descrever alguns mecanismos peculiares
observados em determinadas espécies estudadas.
Outros experimentos foram feitos com embriões de rã, removendo-se o núcleo de uma
célula do teto de uma blástula ou gástrula, que ainda conservam boa parte do seu
potencial, e injentando-o no citoplasma de um ovo anucleado, artificialmente ativado, o
ovo pôde clivar-se normalmente e desenvolver-se em um girino normal. O embrião já
contém, no entanto, populações distintas de células; tanto que o mesmo experimento
feito com núcleos de células de outras regiões do embrião não resultou no
desenvolvimento de embriões normais.
Em ovos de galinha e pato, ao se isolarem células de blastoderme, seus núcleos ainda
são capazes de comandar novas clivagens, formando embriões completos, porém
menores.
Em plantas esta capacidade é mais expressiva, onde a maioria (senão todas) são capazes
de, a partir de um pequeno grupo de células retiradas de um indivíduo adulto, formar
uma nova planta completa, com todos os seus tipos celulares.
Em alguns Diptera ocorre a formação de "puffs" nos cromossomos durante a ovogênese,
que são espessamentos de alguns loci específicos. Por estarem ativamente ligados à
síntese de RNA, indiretamente estão relacionados com a síntese de um grupo específico
de proteínas que presumivelmente caracterizam um específico tipo celular.
Estes estudos indicam que a diferenciação nuclear pode ocorrer em nível de loci gênicos
e pode envolver a ativação diferencial ou inibição desses loci pelos constituintes do
microambiente onde a célula se encontra em última instância.
A diferenciação nuclear também pode sofrer influência do citoplasma. Em Ascaris, um
blastômero que normalmente iria sofrer diminuição cromossômica, pode ser levado
experimentalmente por alterações citoplasmáticas a formar células germinativas em vez
de somáticas. Existem também casos onde o núcleo tem mais autonomia e não sofre
influência dos componentes citoplasmáticos.
Tendo em vista o exposto, o objetivo deste trabalho é descrever suscintamente os
mecanismos de diferenciação celular das linhagens somática e germinativa nas espécies
utilizadas como modelo para ajudar no entendimento do processo de diferenciação.
2-DIFERENCIAÇÃO DA LINHAGEM SOMÁTICA
2.1- Diferenciação em Drosophila melanogaster- formação do corpo
No início do desenvolvimento, já se pode notar uma certa compartimentalização celular
(padrão que se origina da assimetria do ovo), ou seja, grupos de células já começam a se
posicionar, de acordo com a função que deverão desempenhar mais tarde.

4. A informação posicional é dada por quatro gradientes estabelecidos pelos produtos de
quatro grupos de genes, chamados genes de polaridade o ovo. Eles controlam quatro
distinções fundamentais para o plano do corpo dos animais: dorso-ventral, endoderma-
mesoderma-ectoderma, céluas germinativas-células somáticas e antero-posterior.
Depois de definidos os eixos do corpo, o desenvolvimento segue-se até a formação da
mosca adulta, onde um conjunto de genes chamados homeóticos seletores passam a
atuar, determinando o caráter antero-posterior do segmentos da mosca
Os genes homeóticos seletores mais estudados constituem dois grupos em Drosophila: o
complexo Bitórax e o complexo Antennapedia; que receberam estes nomes por terem
sido estudados em indivíduos mutantes. Na mutação Bitórax, porções de um par extra
de asas aparecem normalmente onde deveriam estar os balancins; e na mutação
Antennapedia, as patas desenvolvem-se na cabeça, no lugar das antenas.
O complexo Bitórax controla as diferenças entre os segmentos abdominais e torácicos
do corpo e o complexo Antennapedia controla as diferenças entre os segmentos do tórax
e da cabeça.
Cada gene homeótico tem uma região de ação definida como a região do corpo que é
transformada na ocorrência de mutação do gene. Esta região de ação vai,
aproximadamente, da metade de um segmento até a metade do outro, formando os
chamados parassegmentos.
Os produtos dos genes homeóticos são proteínas reguladoras, que se ligam a um DNA
regulatório. Este DNA então responde a estas ligações, transcrevendo ou não um
conjunto particular de genes homeóticos seletores, deixando nestas células um traço de
memória. Como este sistema é organizado e opera, ainda não se sabe ao certo.
Este traço de memória fica armazenado nas células imaginais, que são células que se
distribuem pelo corpo da larva e formam principalmente as estruturas epidérmicas da
mosca adulta. As células imaginais para a cabeça, tórax e genitália são organizadas em
discos imaginais; e outros agrupamentos de células imaginais formam o abdomem e os
órgãos internos.
Os discos imaginais têm sido os mais estudados. São bolsas de epitélio que evaginam,
estendem-se e se diferenciam na metamorfose. Assim, dão origem às estruturas
externas: olhos, antenas asas, etc.
Apesar do aspecto indiferenciado, experimentos mostraram que os discos imaginais
diferenciam-se com uma certa autonomia; ou seja, quando um disco é transplantado
para outro local no corpo da larva, ele se diferencia na estrutura apropriada à sua
origem, provando que são governados por uma memória de sua posição original.
Esta memória é herdável por várias gerações e os genes homeóticos seletores são
componentes deste mecanismo de memória. Se estes genes forem excluídos das células
dos discos imaginais, a diferenciação ocorre de maneira completamente irregular.
3- DIFERENCIAÇÃO DA LINHAGEM GERMINATIVA

5. 3.1- Diferenciação no nematódeo Caenorhabditis elegans
O C. elegans possui uma linhagem de células somáticas praticamente invariável de um
indivíduo para outro, como conseqüência da ordenação espacial das áreas de segregação
do citoplasma e do pequeno número de genes que possui.
Quanto aos componentes citoplasmáticos, os grânulos P, que estão envolvidos na
formação da linhagem germinativa, encontram-se distribuídos no zigoto, ficando
posteriormente restritos às células capazes de formar gametas, originadas a partir dos
blastômeros da região posterior do ovo.
Assim, a cada nova divisão durante a clivagem, os grânulos P migram para os
blastômeros posteriores, até que finalmente ficam situados na célula P4, cuja progênie
se transforma nos espermatozóides e nos óvulos do adulto.
3.2- Diferenciação em Parascaris aequorum (Ascaris megalocephala)
A primeira divisão do embrião ocorre no plano equatorial, separando os pólos animal e
vegetativo.
O blastômero do pólo animal sofre, então, uma diminuição cromossômica, onde vários
segmentos das extremidades dos cromossomos são perdidos. O blastômero do pólo
vegetativo (que formará a maioria dos tecidos somáticos), passa normalmente pela
segunda divisão e em seguida um dos novos blastômeros formados também sofre uma
diminuição cromossômica.
Ao final da segunda divisão tem-se, portanto, três blastômeros alterados e um normal,
contendo cromossomos intactos. Até o estágio de dezesseis blastômeros, o fenômeno
vai se repetindo, resultando em apenas uma célula com cromossomos íntegros. Esta dá
origem à linhagem germinativa e as demais darão origem às células somáticas.
3.3- Diferenciação em Insetos
O ovo do insetos possui uma região de citoplasma, chamada citoplasma germinativo ou
plasma polar constituído por grânulos polares, envolvidos na determinação das células
germinativas.
No mosquito-pólvora, Wachtiella persicariae, de maneira semelhante à Parascaris,
ocorre redução no número de cromossomos nas células que darão origem à linhagem
somática. No entanto duas células mantém-se intactas, passam um período sem se
dividir e migram para o pólo posterior do ovo, onde provavelmente dão origem às
células germinativas.
Em Drosophila, nas primeiras duas horas após a fecundação o embrião se desenvolve
sob a forma de um sincício, formando uma camada blastodérmica. Em seguida as
membranas celulares são formadas, envolvendo cada núcleo, constituindo agora a
blastoderme celular, e suas células já têm destino determinado.
Os núcleos do embrião não sofrem diminuição cromossômica e a linhagem germinativa
se forma a partir das células que migrarem para o plasma polar.

6. Ainda não se sabe bem a constituição dos grânulos polares e como eles atuam na
diferenciação das células germinativas. Os grânulos polares em Drosophila foram
isolados e constatou-se que são constituídos basicamente de proteínas e RNA. Sabe-se
que eles sofrem algumas modificações durante o desenvolvimento. Antes da fecundação
encontram-se densos e membranosos, agrupados ao redor das mitocôndrias, e se
dispersam antes que os núcleos alcancem o pólo. As células polares então absorvem
estes grânulos, que se descondensam em filamentos "nuage", ao redor do envoltório
nuclear, com a aproximação das células polares da crista gonadal. Este fenômeno ocorre
em todo o reino animal e é provável que tenha importância na gametogênese.
3.4- Determinação em Anfíbios
As evidências indicam que também em anfíbios exista a participação de componentes
citoplasmáticos na formação das células germinativas; localizados no pólo vegetativo.
Assim, as células que migram para o pólo vegetativo e entram em contato com estes
componentes (semelhantes ao plasma polar de Drosophila), quando chegam à crista
gonadal, formam as células germinativas.
4- CONCLUSÃO
O processo de diferenciação celular reune uma série de mecanismos, que variam
amplamente entre as espécies, embora existam algumas semelhanças que tenham sido
preservadas durante a evolução (ALBERTS et al, 1997).
Existem algumas dificuldades em se estudar o processo, uma vez que, o ideal seria
acompanhá-lo no organismo vivo; e as vias mais convenientes são muitas vezes culturas
de células que não retratam exatamente as características e não respondem aos
tratamentos da mesma forma que as células dos tecidos vivos.
Alguns modelos têm sido usados com sucesso, como o nematódeo C. elegans e a mosca
Drosophila melanogaster, por exemplo.
Apesar dos grandes avanços dos últimos anos, existem ainda muitas perguntas sem
respostas e vários pontos obscuros, que, se esclarecidos, poderão servir para o
entendimento dos processos evolutivos bem como a formação dos diversos indivíduos
viventes, do mais simples ao mais complexo, a partir de uma única célula.
5- BIBLIOGRAFIA
ALBERTS, B.; BRAY, D.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WATSON, J. D.
(1997). Biologia Molecular da Célula. Artes Médicas.1294p.
ASHWORTH, J. M. (1973). Cell Differentiatiom. Chapman and Hall. 64p.
GERHART, J. & KIRCHNER, M. (1997). Cells, Embryos, and Evolution. Blackwell
Science. 642p.
GILBERT, S. F. (1994). Biologia do Desenvolvimento. Sociedade Brasileira de
Genética. 563p.

7. SPRATT, N. T. (1969). Introduction to Cell Differentiation. Reinhold Book
Corporation. 115p.