Ácido Retinóico

1. UNIVERSIDADE DE ÉVORA Licenciatura em Biologia Humana Unidade Curricular: Biologia do Desenvolvimento Ácido Retinóico O embrião molda-se por dentro com um derivado da vitamina A Docente: Paulo de Oliveira Discentes: Raquel Vicente (27532), Vera Ferrão (28600) - 28 de Junho de 2012 -

2. TeratogeniaPrincípios básicos da Teratogenia em Biologia do Desenvolvimento • A exposição a agentes teratogénicos segue um curva toxicológica de dose-resposta; Existe um limite até ao qual não se observam efeitos, mas quando a dose o ultrapassa aumenta a severidade e frequência dos efeitos. • A intensidade de exposição e a fase de gestação são determinantes nos efeitos produzidos. • Nem mesmo o agente teratogénico mais potente consegue produzir todas as malformações. • Não é possível determinar o agente teratogénico apenas avaliando os efeitos produzidos. (THOMPSON-CHAGOYÁN, 2003)

3. Biossíntese do Ácido Retinóico Retinol Desidrogenase Retinaldeído Desidrogenase O Ácido Retinóico não tem efeitos teratogénicos em concentrações séricas fisiológicas. (AZAMBUJA, 2009; CHAGAS, 2003)

4. Biossíntese do Ácido Retinóico Disponibilidade de AR é regulada pela sua degradação. EnzimasCYP26 Agentes protetores à sinalização por AR, obtido por silenciamento de genes (ex: cyp26a1) Todas as células embrionárias respondem ao AR! (AZAMBUJA, 2009)

5. Via de Sinalização do Ácido Retinóico • Dois tipos de recetores nucleares: * RAR (α, β e γ) * RXR (α, β e γ) Fatores de transcrição: Reconhecem e ligam-se a sequências específicas de DNA, ativando ou inibindo a transcrição de genes-alvo (por exemplo a activação de genes Hox). Essas sequências designam-se RARE (Retinoicacid response elements) e encontram-se na região promotora dos genes. (BREMNER, 2008)

6. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano • Proliferação celular, diferenciação e morfogénese. • Níveis inadequados de AR(↓ ou ↑), pode resultar em embriopatia. • A [AR] no embrião determina, parcialmente, a especificidade do poder de regulação genética atribuído ao mesmo. • Essencial em: • Crescimento craniofacial • Padronização do eixo antero-posterior do embrião • Padronização proximo-distal de membros de embriões (AZAMBUJA, 2003; THOMPSON-CHAGOYÁN, 2003)

7. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Comparação de estádios embrionários por Carnegie (1979) Importância de modelos animais, subjacente às restrições éticas de estudos experimentais em humanos.

8. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Ácido Retinóico e Código Hox • GENES HOX: genes determinantes na construção do corpo que codificam fatores de transcrição, agrupados em clusters. O gene que ocupa a primeira posição (3’- 5’) no cluster é normalmente expresso numa posição mais anterior do corpo. Colinearidade Temporal, ou seja, a ativação sequencial dos genes Hox depende da sua posição no cluster. Existe uma correspondência entre a posição cromossómica dos genes Hox e os seus respetivos domínios de expressão ao longo do eixo antero-posterior. A regionalização é feita pela transição sucessiva ao longo do mesmo e é influenciada pela concentração de ácido retinóico nas células. (NUNES, 2011)

9. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Ácido Retinóico e Código Hox (NUNES, 2011)

10. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Ácido Retinóico e Código Hox O AR altera, cronologicamente, a expressão dos genes Hox, relativamente à posição no eixo antero-posterior. Deslocações na expressão dos genes Hox ao longo do eixo refletem-se na expansão ou contração de regiões morfológicas. (NUNES, 2010)

11. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Somitogénese • O espessamento da mesoderme paraxial forma colunas longitudinais, que ao se dividirem formam os sómites. Agregados de células mesenquimais de onde migram as células que dão origem às vértebras, costelas e mioblastos. (DESCHAMPS, 2009)

12. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Somitogénese AR “A identidade posicional dos sómites ao longo do eixo antero-posterior é especificada pela expressão de genes Hox.” (ALEXANDER, 2009; BAYHA, 2009)

13. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Somitogénese A expressão de genes Hox na mesoderme pré-somítica assegura a identidade dos sómites, ou seja, os genes já têm indicação posicional quando são formados na mesoderme pré-somítica. O AR está envolvido na expressão de quase todos os genes Hox da linha primitiva posterior. (CLAGETT-DAME, 2011)

14. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano (ALEXANDER, 2009) Identidade Rombomérica • O gradiente de AR resulta da atuação de enzimas de síntese (Raldh) e de enzimas de degradação (Cyp26). • As enzimas Cyp26 permitem a degradação de AR em zonas mais anteriores, sendo a concentração máxima de AR na região mais caudal. • Alguns genes Hox sofrem autorregulação. • O ↑ AR promove uma expressão precoce dos genes Hox(segundo o eixo A-P); alterações de gradiente têm impacto no desenvolvimento craniofacial.

15. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Formação dos membros superiores ZPA (Zone ofPolarizingActivity) Zona de células mesenquimais que contêm sinais que induzem o crescimento do membro no sentido proximo-distal.

16. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Padronização do eixo proximo-distal dos membros superiores

17. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Controlo do eixo dos membros superiores • O AR induz os marcadores membro-proximais Meis1 e Meis2 • Na crista ectodérmica apical, a região mais distal do membro (AER) é induzido um FGF (factor de crescimento do fibroblasto) • O AR é também responsável pela separação dos dígitos por apoptose. (ZHAO, 2009)

18. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Alguns estudos… • Desconhece-se grande parte dos genes-alvos das homeoproteínas codificadas pelos genes Hox. • Defeitos oculares e cardíacos descritos em mutantes de compostos RAR. • Mutações de Cyp26A1 são geralmente letais sendo que o embrião pode morrer só no final da gestação com sinais que incluem defeitos posteriores do rombencéfalo (segundo eixo antero-posterior) e ainda exencefalia.

19. Importância do Ácido Retinóico no desenvolvimento embrionário Humano Alguns estudos… • Mutações de CYP26B1 provocam a morte logo após o nascimento e apresentam malformações craniofaciais e dos membros. • Mutantes de compostos RAR podem apresentar sinostose, provocada por uma falha no mecanismo de apoptose.

20. Considerações Finais • Os genes Hox são considerados genes regionalizadores, sendo a sua expressão dependente da concentração de AR nas células (FGF, Wnt, etc…) • A preocupação face aos efeitos teratogénicos do AR, tem retardado a implementação de programas de combate à carência de vitamina A. • Os efeitos da suplementação podem diferir de acordo com o estado nutricional das mulheres. • O risco de concentração elevada de metabolitos da Vitamina A depende da sua fonte, sendo menor se esta for natural.

21. Referências Bibliográficas • ALEXANDER, T. NOLTE, C. & KRUMLAUF, R. Hox genes andsegmentationofthehindbrainand axial skeleton. Annual Review of Cell and Developmental Biology 2009; Volume 25: 431-456 • BAYHA, E. et al. Retinoicacidsignaling organizes endodermalorganspecificationalongtheentireantero-posterioraxis. PlosOne 2009; Volume 4 (6): 3-13 • BREMNER, J. D. & McCAFFERY, P. Theneurobiologyofacidretinoic in affectivedisorders. Progress in Neuro-Psychopharmacology & BiologicalPsychiatry 2008; Volume 32 (2): 1-17 • CLAGETT-DAME, M & KNUTSON, D.Vitamin A in reproductionanddevelopment. Nutrients 2011; Volume 3: 385-428 • DESCHAMPS, J. & NES, J. DevelopmentalregulationoftheHox genes during axial morphogenesis in the mouse. NetherlandsInstitute for developmentalBiology 2005; Volume 132: 2931- 2940 • DUESTER, G. Retinoicacidsynthesisandsignalingduringearlyorganogenesis. Cell 2008; Volume 134: 920-924

22. Referências Bibliográficas • MARK, M. et al. Functionofretinoicacidreceptorsduringembryonicdevelopment. Journalof Nuclear ReceptorSignaling Atlas 2009; Volume 7: 1-5 • MEDINA, J. M. Alteraciones moleculares deldesarrolllo cerebral. Universidad de Salamanca[s.d.] • NUNES, A. M. Genes Hox e a padronização do esqueleto axial. Mestrado em Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento 2011. Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências. • QUEMELO, P., LOURENÇO, C. & PERES, L. Efeito teratogênico do ácido retinóico em camundongo swiss. Ata cirúrgica Brasileira, 2007; Volume 22 (6): 451-455 • THOMPSON-CHAGOYÁN, O. & KAWA-KARASIK, S. Aspectosnutricionalesen las malformacionescraneofaciales. Academia Nacional de Medicina do México 2003; Volume 139 (3): 239-241 • ZHAO, X. et al. Retinoicacidpromoteslimbinductionthrougheffectson body axisextensionbutisunnecessary for limbpatterning. CurrentBiology 2009; Volume 19 (12): 1-16