Diferenciação Celular

As células de um organismo, que provieram da célula-ovo por divisões mitóticas sucessivas, contêm, no seu núcleo, exactamente os mesmos cromossomas e, por isso, a mesma informação genética. Contudo, verifica-se que as células constituem tecidos e órgãos muito diversos, onde assumem formas e funções completamente diferentes.

No corpo humano, por exemplo, calcula-se que existam mais de 200 tipos de células diferentes. As diferentes combinações dessas células especializadas levam à formação de estruturas complexas, como o olho, a mão ou o cérebro, que desempenham funções também complexas.

Por exemplo, associado à visão e num mesmo indivíduo, podemos encontrar-se células que estão especializadas na captação da luz ao nível da retina, enquanto outras, no cérebro, fazem a identificação da imagem. Por outro lado, terá necessariamente de haver células que transportam o oxigénio para a vida de cada uma das células e outras que armazenam substâncias de reserva, como a gordura. Todas as células, porém, pertencem ao mesmo indivíduo e receberam o mesmo património genético.

De igual modo, as plantas e em cada indivíduo há uma imensa diversidade de células especializadas em diferentes funções, apesar de possuírem o mesmo património genético.

Ao longo do desenvolvimento de um indivíduo ocorre, em regra, um conjunto de processos através dos quais células geneticamente idênticas se especializam no sentido de desempenharem uma ou várias funções. Esta especialização bioquímica e morfológica, chamada diferenciação celular, acarreta alterações não só ao nível da função, mas também da composição e da estrutura das células.

Calcula-se que cada célula diferenciada possua, num determinado momento, apenas 5% a 10% do seu DNA activo.

Pode, então, perguntar-se se a restante informação genética se altere e, portanto, se se perdeu de forma irreversível ou se está simplesmente “adormecida” por inibições de vária ordem.

A primeira hipótese que os biológicos colocaram foi que cada grupo de células perdia parte dos seus genes, retendo apenas aqueles que eram funcionais num determinado órgão.

Numerosas experiências desenvolvidas, a partir de 1950, mostraram-se cruciais no esclarecimento desta hipótese.

Em 1950, J.Steward, trabalhando com cenouras, obteve plantas completas a partir de células diferenciadas da raiz. Estavam dados os primeiros passos da clonagem, que inclui um conjunto de procedimentos e técnicas através das quais se podem obter clones. Os clones podem ser definidos ao nível dos genes, das células ou mesmo dos indivíduos. Trata-se, respectivamente, de um conjunto de genes, de células ou de indivíduos multicelulares, geneticamente idênticos entre si e que são todos descendentes de um único ancestral (gene, célula ou individuo). No caso das cenouras, as células diferenciadas que se obtém por divisão a partir das células iniciais, ao serem removidas do seu local original e em condições apropriadas, podem originar um grande número de organismos iguais entre si e ao seu único progenitor inicial.

Também Robert Briggs e seus colaboradores transportando núcleos de células especializadas de um girino para óvulos cujo núcleo tinha sido destruído, conseguiram obter girinos.

A partir dos resultados apresentados, verifica-se que, em determinadas circunstâncias, as células diferenciadas podem perder a sua especialização, transformando-se em células indiferenciadas. Estas células readquirem a capacidade de originar um indivíduo completo e dizem-se totipotentes, uma vez que conservam todas as potencialidades genéticas do núcleo inicial. Pode, assim, concluir-se que as células diferenciadas conservam todo o seu DNA, embora apenas uma pequena parte desse DNA esteja activa.

Actualmente, uma área de investigação de grande interesse procura, a partir de células totopolentes, obter, não indivíduos completos, mas sim tecidos e órgãos específicos.

Nestas manipulações, ao mesmo tempo que se amplia a compreensão da especialização celular, obtêm-se tecidos que podem ser usados no tratamento de doenças, como, por exemplo, a diabetes e a doença de Parkinson. Há basicamente duas formas de proceder nesta linha terapêutica. Uma consiste em utilizar células totipotentes dos embriões, chamadas células estaminais embrionárias ou células-tronco embrionárias. Estas são separadas e cada uma é submetida a um tratamento que permite o desenvolvimento dos tecidos pretendidos.

Um outro processo, que levanta menos problemas éticos, consiste em utilizar células estaminais presentes em alguns órgãos dos indivíduos adultos, como a pele e medula óssea, ou o cordão umbilical dos recém-nascidos, e provocar a sua diferenciação nos tecidos que se pretendem.

Face a todos estes dados, é previsível que a célula tenha rigorosos mecanismos de regulação capazes de assegurar que num determinado momento da vida determinados genes estejam activos e outros não.

Na verdade, embora todas as células de um mesmo indivíduo possuam o mesmo património hereditário, os genes que estão em actividade nos diferentes tecidos podem não ser os mesmos. Deste facto resultam as diferenças verificadas de tecido para tecido.  

As alterações que se verificam de uma célula para outra depende da forma como o DNA se expressa. Se, por exemplo, no caso humano, determinadas células do pâncreas produzem insulina e as hemácias possuem hemoglobina que transporta oxigénio, é porque há genes activos em cada um destes tipos de células que são diferentes, embora ambas as células possuam os mesmos genes, de facto, uma porção significativa de genes tem como função controlar a actividade de outros genes, mantendo apenas activos genes cuja acção proporciona condições vitais para a célula e lhe conferem funções específicas.

Estes mecanismos de reguação são um assunto que tem sido alvo de intensas investigaç~oes, algumas delas já premiadas com o Nobel da Medicina. Os mecanismos de regulação não esta ainda totalmente esclarecidos, sobretudo ao nível dos eucariontes, embora se admita que o controlo ocorra em diferentes níveis da expressividade do DNA e com intervenção de moléculas do ambiente celular.

   O controlo da expressividade dos genes pode fazer-se a vários níveis, quer ao nível da transcrição, quer ao nível da tradução, e é influenciado por elementos provenientes do ambiente. Vejamos o caso, por exemplo, das metaplastias. As metaplasias são mudanças reversíveis num determinado tipo de células que são substituídas por células de outro tipo. Por exemplo, as células que revestem as paredes da traqueia e dos brônquios têm uma forma colunar e apresentam cílios à superfície. Nos fumadores, essas células vão sendo substituídas por outras desprovidas de cílios e com forma paralelepipédicas. Provavelmente, este tipo de tecido resiste melhor às agressões causadas pelo fumo; contudo, perdem-se importantes mecanismos de defesa, como o muco e os cílios existentes nas células, que ajudam a eliminar elementos prejudiciais transportados pelo ar.

Também no refluxo gástrico crónico, as células que revestem a porção inferior do esófago, devido à agressão constante do ácido proveniente do estômago, podem experimentar alterações, passam a apresentar as características das células que revestem o estômago ou mesmo no intestino.

Admite-se que alguns medicamentos ingeridos por mulheres grávidas possam também afectar a diferenciação celular, conduzindo ao aparecimento de malformações no feto.

Os elementos provenientes do ambiente activam a expressividade de determinados genes em detrimento de outros, alterando, assim, o tipo de células e a sua função.

Adaptado e editado para o blog por Mark Simões