Diferenciação Celular

Apresentação em tema: "Diferenciação Celular"— Transcrição da apresentação:

1 Diferenciação Celular
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Diferenciação Celular Aluno: Bruno Almeida da Silva

2 Diferenciação Celular
Pensa em células tronco..... Processo em que as células de um organismo sofrem transformações em sua forma, função e composição, tornando-se tipos celulares especializadas.

3 Diferenciação Celular do Tecido Adiposo Marrom
Representação da via de diferenciação das celulas tecido adiposo branco e marrom. Myf5 expresso somente em linhagem miogenica. Um grupo de fatores transcricionais, pertencentes à família MyoD tem um papel central na diferenciação muscular. Coletivamente chamados de Fatores de Regulação Miogênica (MRFs), são conhecidos quatro tipos: MyoD, myf-5, miogenina e MRF4.

4 Tecido adiposo BAT WAT Tecido adiposo apresenta um papel central na regulação do balanço energético. Sitio primário de estoque e liberação de triglicerideos em resposta a mudança no nível energético sistemico. Proteção mecanica. Secreção hormonal. Associado com obesidade. Grande densidade de mitocondrias com proteinas desacopladoras (UCP1). Mais de 50% da respiração é desacoplada da formação de ATP. Altamente inervado pelo SNS.

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6 Liberação de catecolamina através da ação de receptores b-adrenérgicos no BAT.
UCP e outros fatores termogenicos (PGC-1α, Deiodinase 2) são estimulados por AMPc. SNC Aumento de AMPc estímulo BAT é escasso em adultos. Porem existe certa quantidade de mRNA de UCP 1 em WAT. Em, roedores e humanos, a prolongada exposição ao frio ou estimulação adrenergica, pode aumentar a termogenese by oxidação desacoplada. Termogenese

7 Localização do BAT Depósitos de tecido adiposo marrom em humanos adultos. Sketch is based on published 18F-fluoro-deoxy-glucose positron emission tomography data. Os depósitos superiores geralmente mostram maior absorção do que os depósitos inferiores

8 Função A função primária do BAT é a produção de calor.
O controle da termogênese nas células do tecido adiposo marrom. Centros no cérebro ativar nervoso simpático ramos que inervam sistema de tecido adiposo marrom, e norepinefrina (NE) é liberado. A norepinefrina estimula a degradação dos triglicéridos no gotículas lipídicas, e os lançou ácidos graxos livres (FFA) ativar UCP1 (proteína desacopladora 1) por superar a inibição crônica causada por nucleotídeos, como ATP citosólico (experimentalmente GTP é usado, mas é provável que o ATP fisiológicos relevantes nucleotídeo). Os ácidos graxos também são direcionados para as mitocôndrias para combustão. A estimulação adrenérgica também leva à síntese e liberação de lipoproteína lipase (LPL), que decompõe o triglicérides no lipoproteínas / quilomícrons na circulação de fornecer ácidos graxos para a combustão ainda na mitocôndria. Além disso, a absorção de glicose é estimulada; após a conversão a piruvato citosólica, a glicose também é queimado na mitocôndria. Os processos de combustão de alta demanda quantidade de oxigênio que são abastecida o sangue; o sangue pode ser quase sem oxigênio quando deixa o tecido adiposo thebrown. O calor produzido é rapidamente transportado para fora do corpo pelo sangue.

9 A Cadeia Transportadora de Elétrons

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11 BAT esta presente principalmente em recém nascidos nascidos e crianças.
Recentes estudos, porém sugerem que adultos tem discretas áreas de com tecido adiposo marrom metabolicamente ativa.

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13 Presente somente no BAT.
PRDM16 é um fator de transcrição. Presente somente no BAT. Atua na indução do gene PGC-1α. Proteina PGC-1α atua como coativador de numerosos fatores de transcrição, incluindo PRDM16.

14 Para analisar com detalhes a consequencia celular e molecular da depleção de PRDM16.
Knockdown de cultura de celula de preadipocitos de BAT foram transfectados com vetor adenoviral contendo shRNA nao relacionado e shRNA PRDM16. Figura b, 4 dias após a transfecção, foram observar a diferenciação adipogenica e viram que as celulas transfectadas com shRNA ctr tinham diferenciada normalmente. Em contraste, as celulas transfectadas com shRNA PRDM16 apresentaram uma morfologia tipo tubo, “parecendo celulas musculares”. Figura c, Imunohistoquimica anti MyHC (anti miosina esqueletica de cadeia pesada). E assim miocitos de celulas musculares esqueleticas foram identificadas na cultura que foi transfectada com shRNA PRDM16. Fig d, analise da expressão de genes especificos do BAT mostraram o Knockdown para PRDM16 reduz a expressão de genes. E no musculo esqueletico ocorria ao contrario, havia aumento significativo na expressão dos genes myod, miogenina, miosina cadeia clara, creatina kinase muscular, MyHC. Fig. 1. Knockdown of PRDM16 in primary brown fat cells induces skeletal myogenesis

15 Esse resultado sugere que a PRDM16 funciona nas celulas precursoras do BAT como regulador da expressão de genes, restringindo a expressão dos genes do musculo esquelético.

16 Para investigar se PRDM16 é suficientemente especifico de BAT, expressamos PRDM16 em celulas maduras de tecido muscular esqueletico C2C12.

17 PRDM16 induz adipogenese marrom em C2C12
Analise experimental inversa. Over expressamoo do gene PRDM16 pela transfecção de retrovirus. No programa de diferenciação C/EBPbeta tem expressão transiente e contribui para a expressão de PPARgama e C/EBP alfa. PPARgama é diretamente direcionado para diferenciação celular enquanto C/EBP alfa é requerida para manutenção da expressão de PPARgama. Para investigar se PRDM16 e suficientemente especifico de BAT, expressamos PRDM16 em celulas maduras de tecido muscular esqueletico C2C12.

18 Ensaios in vivo. Criaram camundongos heterozigotos para PRDM16 e observaram os fenotipos Viram que o heterozigoto tem diminuição da expressão de PRDM16 e o homozigoto tem a expressão da mesma não detectada. BAT foi corado com hematoxilina e eosina, o knockdown apresenta uma morfologfia incomum que inclui grande estoques de lipidieos (areas de WAT) quando comparado com wt. Figura c, Apresentam nivel similar de marcadores de adipocitos. Fig d, ocorre diminuição de marcadores de adipocitos. Fig e, aumento nos niveis dos genes especificos de musculo esqueltico miogenina, myod, MCK myf5. Fig. 5. Altered morphology and dysregulated gene expression in PRDM16-deficient brown fat

19 Diferenciação do Tecido Adiposo Marrom
O BAT tem como cel precursoras os fibroblastos. Diferentemente do WAT. Modelo de PRDM16 função na determinação de gordura marrom. PRDM16 expressão é induzida em precursores de células de gordura durante marrom adipogênese gordura. PRDM16 ativa um amplo programa de determinação de gordura marrom incluindo a expressão de PGC-1a, elovl3, Cidea e PRDM16 em si. A ação de PRDM16 torna as células de gordura mais responsivas a sinais adrenérgicos, tal expressão que de UCP1 e outros genes thermogenic podem ser aumentada por cAMP. A função do PRDM16 é mediada, pelo menos em parte, através da sua interação física com PGC-1a. PRDM16 regula caráter gordura marrom sem influenciar o programa geral de diferenciação dos adipócitos (comum a BAT e WAT) que é controlado pelo PPARg e membros C / EBP família. PRDM16 é expressa somente em BAT e estimula a expressão de genes mitocondriais e aumenta a densidade de mitocondria, aumenta expressão de UCP1, e com isso, uma grande estimulação da respiração desacoplada que resulta na geração de calor.

20 PRDM16 funciona como um regulador na diferenciação do tecido adiposo marrom.

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22 BMPs são membros da superfamilia de fatores de crescimento (TGF-β) e controla múltiplas etapas chaves no desenvolvimento embrionário e diferenciação celular. BMP 2 e BMP 4 induz o aumento de adipogenese do WAT. Aumento da expressão de UCP (proteina desacopladoras) e PPARγ. Indução de biogenese mitocondrial. Papel das BMPs na diferenciação de preadipócitos.

23 Cultura de preadipocitos white ou brown foram incubadas com ptns BMPs por 8 dias e depois coradas com Oil red O. BMPs induziuo acumulo de lipideos no BAT somente BMP7 foi capaz de induzir aumento na expressão de UCP1. Em adição a BMP4, um fator adipogenico WAT, diminuiu a expressão de UCP no BAT. A expressão de UCP e PGC 1alfa foi induzida por AMPc indicando que essas celulas tem capacidade de iniciar um programa de termogenese. Runx2 é um fator de transcrição que atua na diferenciação osteogenica, logo na fig b, BMP2, 6 e 7 inibe a expressão de Runx2 e BMP4 não tem efeito, sugerindo que esses BMP funciona para promover a adipogenese e inibir a diferendiação.

24 Diferenciação do BAT é acompanhado por biogenese mitocondrial.
modulador negativo na diferenciação do BAT marcadores de adipogenese c Antes de entrar no programa de adipogenese, preadipocitos devem ser liberados de fatores de supressivos e iniciar a diferenciação. Analise quantitativa da expressão dos genes que codificam os supressores: nectin atua como modulador negativo na diferenciação do BAT, coordenando eventos early como supressão de PREF-1 e WNT10A. Aumento da expressão dos marcadores de adipogenese Pparg, C/EBPa, aP2 e fig c, componentes mitocondriais (genes envolvidos na biogenese mitocondrial). Nrf1 (fator de respiração nuclear), Tfam (FTA). Isso tudo coincide com aumento da densidade de mitocondrias. Componentes mitocondriais

25 Para determinar a necessidade fisiológica de BMP7 no desenvolvimento do BAT, foram analisados a morfologia e função deste tecido em camundongos Knockout para BMP7.

26 Observamos uma diminuição da massa do BAT intercapular em comparação com figado por exmplo, que não altera. Fig b, diferença morfologica do BAT num corte do embriao, tambem é observada. Seguida de um reduzido numero de adipocitos marrons. A produção de UCP foi grandemente dimunuida. Receptor de insulina (proteina envolvida na adipogenese) continua constante. Esses dados sugerem um essencial papel da BMP7 no desenvolvimento in vivo e manutenção do programa especifico de diferenciação.

27 Para explorar o potencial papel de BMP7 na regulação da adipogenese do BAT e homeostase de energia in vivo. Foi injetado adenovirus contendo BMP3, 7 e lac z e medidas as taxas metabolicas por calorimetria indireta. O camundongo que recebeu o ad-BMP7 teve um aumento no gasto de energia e produção de calor e por conseguinte teve diminuição do seu peso. O aumento do gasto energetico não foi devido a atividade fisica ou food intake. E aumenta a expressão de PRDM16 e UCP 1.

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29 Conclusoes PRDM16 e BMPs são moleculas importantes na diferenciação do BAT. O tecido muscular esquelético e o BAT apresentam precursores comuns. Esses dados sugerem um essencial papel da BMP7 no desenvolvimento in vivo e manutenção do programa especifico de diferenciação. O BAT tem importante papel na termogenese dos seres vivo.

30 Modelo proposto para o papel das BMPs na diferenciação de Tecido adiposo marrom.