Basado en otras presentaciones obtenidas desde Internet. Material de apoyo para 4º medio electivo.

1. Colegio San Ignacio
Profesor Luis Lara Garrido
Modelos de Diferenciación
Celular
Conocen que durante el desarrollo se establece primero un esquema que
define las principales regiones del cuerpo (cabeza, tronco, cola) y luego se
produce una diferenciación en las células del embrión, generándose una
gran variedad de fenotipos celulares con formas y estructuras
especializadas en distintas funciones. La definición del plan corporal y la
diferenciación celular ocurre por la expresión de distintos genes como
resultado de un complejo programa de desarrollo.

2. Son capaces de sus
Las células
transformar características
embrionarias
Estructurales
y funcionales
Bajo la presencia
de determinados
Perdiendo su
Potencial Para ser
Especializadas Estímulos
inicial
Proceso llamado
Determinación

3. De la son
Los factores Diferenciación
determinantes Moléculas
celular
Conocidas como
Determinantes
Citoplasmáticos
localizados

4. Los organelos están
En el cigoto Distribuidos
y moléculas
Al dividirse En forma
genera
Células No homegénea
Con distinta
Composición
citoplasmática
Lo que contribuye a
una
En la generación de
Primera etapa Células diferentes

5. Es decir…
• Las células hijas del cigoto
no son idénticas entre sí.
Las diferencias
citoplasmáticas entre ellas
(blastómeros), determinan
diferentes patrones de
expresión génica y cada
célula queda entonces
confinada a una trayectoria
específica del desarrollo.

6. Así…
Los determinantes Constituyen la de
citoplasmáticos Primera señal Diferenciación
localizados
Durante el
Desarrollo
Que son
complementadas con
Por ejemplo Relacionados con la
Células interacción de
La inducción Procesos
vecinas
Que ocurre cuando
toman
De distinto
fenotipo contacto
2 células

7. Inducción
Hay 2 tipo de células
Célula respondedora Célula inductora
Célula que cambia Célula que causa
su fenotipo el cambio para
influenciada por otra modificar a otra
Su interacción permite
Que las células
vecinas adquieran un
patrón de desarrollo
similar y de forma
coordinada

8. Inductores en la formación del ojo en
vertebrados

9. • La capacidad de una célula de modificar su
fenotipo, es decir, de responder frente a la
presencia de una célula inductora se
denomina COMPETENCIA

11. Comprobando la inducción:
Por ejemplo, al
transplantar células que
dan origen al ojo (células
del primordio óptico) hacia
una región diferente del
ectodermo (una de las
principales capas
embrionarias) se observa
la formación del cristalino
en la respectiva zona
ectodermica.

13. En las
Las células Inducen la Células
mesenquimáticas formación de ramificaciones Epiteliales del
brote uretral
Para que Que se diferencian en
formen
una
Los cuales
Condensación Túbulos
Inducen a
celular colectores
Que deriva en
Células
epiteliales
Que formaran
Túbulos proximales
Túbulos distales
Glomérulo

14. Diferenciación del riñón
• En estos procesos de morfogénesis renal participan
un gran número de señales solubles, incluyendo
proteínas de la familia del factor de crecimiento
transformante beta, y también señales ancladas a la
superficie celular (integrinas; se vera más adelante).
• Algunas señales son expresadas por el epitelio
mientras otras son producidas por las células del
mesénquima.
• También participan receptores específicos de estas
señales.

15. En la inducción…
• Las señales de • Los efectos pueden ser:
inducción son • Cambios en la
moléculas de diferente producción de
naturaleza, como: moléculas de adhesión
• Hormonas. (célula- matriz)
• Factores de importante en la
crecimiento. formación y
• Citoquinas. determinación de las
características de los
tejidos.
Las citoquinas (o citocinas) son un grupo de proteínas de bajo peso molecular que
actúan mediando interacciones complejas entre células de linfoides, células
inflamatorias y células hematopoyéticas.

16. Diferenciación de células
troncales

17. Las células troncales
Se encuentran
en los
Organismos
pluricelulares
Que se caracterizan por
Potencialidad
Autorrenovación limitada
Capacidad de experimentar
numerosos ciclos de división Capacidad de diferenciarse
Manteniendo su carácter en otros tipos celulares
indiferenciado

18. Las células troncales
Corresponden a 3
clases de células
derivadas de
blastocistos Del cordón
umbilical
células
troncales adultas

19. Las células troncales
En embriones En adultos
Dan origen a todos
los tipos celulares Participan en la
mantención Reparación
de tejidos en renovación de tejidos
Piel o
tubo digestivo

20. A medida que las células se
diferencian pierden su
potencialidad de transformarse en
otros tipos celulares.
1° son totipotentes: capaces de
originar cualquier tipo celular.
2° son pluripotentes: capaces de
originar un subconjunto de tipos
celulares.
3° son multipotentes: capaces de
generar células de su propia capa o
linaje embrionario de origen.
4° son unipotentes: capaces de
autorrenovarse y originar un solo
tipo celular.

21. Las células troncales pueden ser cultivadas en condiciones de laboratorio y
su diferenciación puede ser estimulada in vitro, para producir, por ejemplo,
células musculares o nerviosas. También pueden utilizarse con fines
médicos.

22. En tejidos adultos…
Se compensa
La pérdida de La proliferación de células del mismo
a través de
células tipo celular ya diferenciadas
En la mayoría de Por ejemplo
los tejidos la
hepatocitos
Recuperación de
células dañadas
Es efectuada por
Proliferación y diferenciación Es decir
de células troncales que Células madre
se encuentran formando unipotentes
parte de dichos tejidos

23. En el intestino…
• Las células troncales se
encuentran en el fondo
de las criptas, formando
parte del tejido epitelial
que recubre al
intestino.
Criptas: cavidades ubicadas entre las vellocidades
intestinales.

24. En el intestino…
• A medida que las células del
extremo superior de las
criptas mueren se desprenden
hacia el lumen del intestino.
• Al mismo tiempo , las células
que se encuentran más abajo
ascienden, remplazando a las
perdidas.
• Esto es llevado a cabo por la
proliferación y posterior
diferenciación de células
troncales en células epiteliales
diferenciadas.
Criptas: cavidades ubicadas entre las vellocidades
intestinales.

26. Diferenciación celular
Fenotipos dinámicos

27. Contenidos
• Desarrollo embrionario
• Genes y desarrollo embrionario
• Estructura y función en fenotipos celulares
• Miogénesis como modelo
• Diferenciación y comunicación celular
• Diferenciación de células troncales

28. Desarrollo embrionario

29. Estudio del desarrollo embrionario y la
diferenciación celular
• Organismos usados como modelo de estudio:
– Plantas:
• Arabidopsis thaliana
– Invertebrados:
• Mosca de la fruta Drosophila melanogaster
• Gusano nemátodo Caenorhabditis elegans
• Erizos de mar (varias especies)
– Vertebrados:
• Rana Xenopus laevis
• Rata Rattus rattus

30. Estadios del
desarrollo

31. Tipos de clivaje

32. Desarrollo embrionario: invertebrado

33. Desarrollo embrionario: etapas comunes

34. Desarrollo embrionario en invertebrados: Gastrulación

35. Desarrollo embrionario en vertebrados: Gastrulación

36. Desarrollo embrionario:
vertebrado

37. Inicio de la morfogénesis (pollo)

38. Organogénesis (pollo)

39. Organogénesis (humana)

40. Organogénesis (humana)

41. Genes y desarrollo embrionario

42. Experimentos en Drosophila melanogaster
Normales
Mutante “ojo en pata”
Mutante bithórax
Mutante antennapedia

43. Cariotipo de Drosophila

44. Genes de segmentación y homeóticos

45. Mutación en genes homeóticos

46. Conservación de genes homeóticos

47. Conservación de genes homeóticos

48. Genes y planes corporales

49. Resumen
• La diferenciación involucra varios procesos:
– Activación de genes de segmentación
– Activación de genes homeóticos

50. Estructura y función en fenotipos celulares

51. Fenotipos celulares

52. Ejemplos de fenotipos de células digestivas

53. Ejemplos de fenotipos de células sanguíneas

54. Ejemplos de fenotipos de células nerviosas

55. Problema de fondo
= ADN  ≠ Fenotipos

56. Hacia la solución: entendiendo el proceso de
transcripción

57. Hacia la solución: obtención de ADN clonado
(ADNc)

58. Hacia la solución: marcación radiactiva de
nucleótidos

59. Experimento: método
•Obtención de ADNc del gen
A, desde células hepáticas
(hígado)
•Marcación de ARNm en
células hepáticas, renales y
cerebrales
•Hibridación de ADNc del
gen A con ARNm de los 3
tipos de células
•Contabilizar la radiactividad
total de los híbridos desde
pocillos individuales para
cada tipo de ARNm

60. Experimento: resultado
Conclusión:
Aún cuando comparten el
ADN, las células de un
mismo organismo
transcriben distintos ARNm
Hipótesis más probable:
El fenotipo de cada célula
depende de la síntesis de
proteínas diferenciales

61. Modelos de diferenciación

62. Estructura célula muscular estriada

63. Etapas básicas en la miogénesis

64. Mioblastos

65. Problema: ¿hay genes específicos que controlan
la miogénesis?
Micrografía de miogénesis en embrión humano

66. Antecedente: fibroblastos

67. Antecedente: Inhibición de la transcripción
mediante metilación
Grupo metilo (-CH3) Metilasa

68. Antecedente: Inhibición de la metilación
mediante 5-azacitidina
Grupo metilo (-CH3) Metilasa
5-Azacitidina

69. Experimento 1: Obtención de mioblastos a partir
de fibroblastos

70. Experimento 2: Rastreo de los genes
modificados por la 5-azacitidina

71. (Autorradiografía)
Ejemplo 2: marcación
Ejemplo 1: comprobación de
selectiva de células
la vía RER – Golgi -
secretoras de TSH en
Exocitosis
la hipófisis
Principales isótopos usados: 32P, 131I, 35S, 14C, 45Ca y 3H

72. Experimento 3: verificación del rol del gen MioD

73. Resumen
• La diferenciación involucra varios procesos:
– Activación de genes de segmentación
– Activación de genes homeóticos
– Metilación diferencial

74. Desarrollo en pollo

75. Diferenciación y comunicación celular

76. Copa óptica al MEB

77. ¿Cómo probar la comunicación?

78. Otra evidencia: diferenciación de células renales

79. Diferenciación de células renales

80. Resumen
• La diferenciación involucra varios procesos:
– Activación de genes de segmentación
– Activación de genes homeóticos
– Metilación diferencial
– Inducción simple o recíproca

81. Diferenciación de células troncales

82. Origen de las células troncales o stem: embrionarias
Las stem embrionarias o masa celular interna son
TOTIPOTENCIALES

83. Origen de las células troncales o stem: adultas
Las stem adultas son PLURIPOTENCIALES

84. Ejemplo: tejido epitelial intestinal

85. Ejemplo: tejido epitelial de la
piel

86. Uso terapéutico de las células troncales
embrionarias

87. Problemas éticos derivados del uso de células troncales

88. Uso terapéutico de células troncales adultas

89. Células troncales en la prensa

92. Información sobre células troncales
http://stemcells.nih.gov/