Conceito de somitos

Projeto Conceitos e Preconceitos

Conceito de somitos

Prof.Dr. G. L. Santa Rosa

Março de 1999

A conceituação dos somitos tem sofrido viéses do preconceito preformista que vinha impregnando anatomistas e embriologistas anglo-saxônicos. Até o surgimento da engenharia genética e evidenciação de seus resultados práticos a indução ou organização era vista como uma excentricidade de embriologistas europeus

Um dos principais eventos da gastrulação dos mamíferos é o estabelecimento do terceiro folheto, o cordomesoblasto. Células localizadas no epiblasto convergem para a linha primitiva onde se invaginam e divergem de forma a se imiscuir entre o agora ectoderma e endoderma ou se concentram no nó de Hensen e ao se invaginarem o fazem na forma de um bastão, prolongamento cefálico ou notocórdio. Este bastão poderá sofrer canalização ou mesmo efrações em sua face ventral, dependendo da espécie animal estudada.

Temos então um folheto, centralizado pelo notocordio e ladeado por mesoderma, o qual denominaremos de cordomesoderma. A porção de mesoderma que ladeia o notocórdio é denominada mesoderma paraxial, (vizinha ao eixo) e suas células podem-se agrupar formando pré-somitos e/ou somitos

Nos vertebrados há um gen, homólogo do gen Hairy ou piloso da drosophila envolvido na cronologia da transformação do mesoderma paraxial em somitos. Este gen se expressa de forma dinâmica: inicia-se na região caudal e lá persiste por algum tempo, expressa-se de maneira pulsátil no mesoderma da placa somítica segmental e sua atividade move-se em direção cefálica à proporção que os somitos se vão formando. Em embriões de aves estas características são demonstráveis mesmo que se tenha separado o mesoderma paraxial do ectoderma, tubo neural, notocórdio, nó de Hensen ou das placas mesodérmicas laterais.

Há muito se sabe que esta segmentação do mesoderma paraxial em somitos, precursores da evidenciação de metâmeros mais adiante caracterizáveis no esqueleto, musculatura e mesmo na pele tanto do tronco quanto dos membros, é induzida por substâncias indutoras que difundem do notocórdio segundo gradientes dorsoventrais e céfalocaudais. Estes indutores ou organizadores tem sido classicamente reunidos sob a designação de fator neuralizante em oposição a outros com gradiente recíproco, conhecidos como fator mesodermizante. A agregação das células do mesoderma paraxial, que origina os somitos, seria resultante da criação de um espectro de interferência entre ambos os gradientes e grupos de substância, cuja liberação, provavelmente dar-se-ia de forma pulsátil e não contínua.

Em experimentos com camundongos identificou-se o loccus Tbx6 cujo gen comanda a produção de um RNA mensageiro, responsável pela codificação da proteína Tbx6. Em experimentos de hibridização in situ Chapman e col., 1996 demonstraram a expressão do gen Tbx6 durante a formação do mesoderma paraxial e em 1998 construíram knockouts gênicos nos quais a região de ligação do gen era interrompida por um gen de resistência a neomicina. Os animais resultantes não eram viáveis, não apresentavam somitos e o mesoderma paraxial era substituído por dois tubos contínuos semelhantes ao tubo neural que ladeavam. A expressão do gen HNF-3b que é normalmente induzida pelo assoalho do notocórdio estava presente em todos os três tubos na região adjacente ao notocórdio. Por outro lado a expressão do gen Pax-3, característica das regiões do tubo neural distantes do notocórdio também estavam presentes nos tubos ectópicos paraxiais.

Ainda que não esteja esclarecido se o papel do Tbx6 seria a inibição da diferenciação das células cordomesoblásticas em tecido neural ou a estimulação destas mesmas células num destino mesodérmico, torna-se patente a bipotencialidade das células do cordomesoblasto e o controle de sua diferenciação por gradientes de proteínas indutoras. Mutações atingindo o locus Wnt3a resultam na incapacidade das células precursoras do mesoderma para migrarem para fora da linha primitiva resultando no estabelecimento de um tubo neural ectópico ventral e mutações do receptor-1 do fator de crescimento de fibroblastos também dão origem a tubo neural à partir de células que, doutro modo, teriam dado origem a mesoderma paraxial. Possivelmente todos estes genes estariam envolvidos na destinação mesodérmica, não neural das células paraxiais.

À partir de placas segmentais ou pré somitos as estruturas sob a influência de diversas proteínas indutoras originam os esclerótomos, miótomos e dermátomos precursores da metamerização do tronco e dos membros.

A diferenciação das células mesenquimais indiferenciadas em mioblastos parece depender da família de fatores de transcrição conhecida como Myo-D. A diferenciação destas mesmas células em osteoblastos envolve o fator de transcrição CBFA-1, cujo gen parece ser fundamental para o aparecimento de ossos, talvez por ativar o gen da osteocalcina (uma proteína específica do osso) nos osteoblastos.

As figuras abaixo ( Komori et al , 1997) mostram esqueletos de camundongos com mutações do CBFA-1 e as conseqüências nos esqueletos cujas cartilagens foram coradas pelo Alcian Blue e ossos pela Alizarina.

Na figura nota-se a ausência de tecido ósseo no mutante homozigoto.

Com relação aos aspectos globais da somitização do mesoderma paraxial deve-se atentar para o fato que adiante da placa precordal não há, é óbvio, mesoderma paraxial e que na parte mais distal do notocórdio o mesoderma paraxial é metanefrogênico, não se segmentando em somitos.

O conceito moderno da bipotencialidade do mesoderma paraxial atinge fortemente o embasamento daqueles preformistas que vinham atribuindo à crista neural a origem de diversas células endócrinas e mesenquimais.

Bibliografia recomendada:

http://testzygote.swarthmore.edu/chap9.html

Chapman, D.L., Agulnik, I., Hancock, S., Silver, L. M., and Papaionnou, V. E. 1996. Tbx6, a mouse T-box gene implicated in paraxial mesoderm formation at gastrulation. Dev. Biol. 180: 534 - 542

Chapman, D. L. and Papaionnou, V. E. 1998. Three neural tubes in mouse embryos with mutations in the T-box gene Tbx6. Nature 391: 695 - 697.

Ducy, P., Zhang, R., Geoffroy, V., Ridall, A. L., and Karsenty, G. 1997. Osf2/Cba1: A transcriptional activator of osteoblast differentiation. Cell 89: 747 - 754

Komori, T. and 14 others. Targeted disruption of Cba1 results in a complete lack of bone formation owing to maturational arrest of osteoblasts. Cell 89: 755 - 764

Mundlos, S. and 13 others. 1997. Mutations involving the transcription factor CBFA1 cause cleiocranial dysplasia. Cell 89: 773 - 779.

Otto, F. and 11 others. 1997. Cba1, a candidate gene for cleidocranial dysplasia syndrome, is essential for osteoblast differentiation and bone development. Cell 89: 765 - 771.

Palmeirim, I., Henrique, D., Ish-Horowicz, D., and Pourquié, O. 1997. Avian hairy gene expression identifies a molecular clock linked to vertebrate segmentation and somitogenesis. Cell 91: 639 - 648.