3. Formação da notocorda e definição do eixo corporal
Especificação do Mesodermo Axial e dos Progenitores do Cordamesodermo
Em humanos, a evidência mecanicista direta sobre a formação do notocórdio permanece comparativamente limitada; consequentemente, o enquadramento celular e molecular deriva principalmente de modelos de vertebrados experimentalmente acessíveis, particularmente o murganho, a galinha, o Xenopus e o peixe-zebra. Durante a gastrulação, os progenitores do mesodermo axial surgem de territórios associados ao organizador, incluindo a linha primitiva e o nó nos amniotas e a região do organizador dorsal nos anfíbios, e subsequentemente geram as linhagens cordamesodérmica e notocordal. A sinalização de Nodal desempenha papéis centrais e dependentes do contexto na indução do mesendodermo, na formação do organizador e na especificação de progenitores axiais, enquanto a sinalização canónica de Wnt/β-catenina promove a formação da linha primitiva e o desenvolvimento do mesodermo posterior. A sinalização de FGF contribui para a especificação mesodérmica, a manutenção de progenitores e comportamentos celulares morfogenéticos. Estas vias funcionam através de redes reguladoras temporal e espacialmente restritas, em vez de cascatas lineares independentes.
Os fatores de transcrição Brachyury (T) e Foxa2 são componentes importantes das redes reguladoras que controlam a linha primitiva, o mesodermo axial e o desenvolvimento da linha média. No murganho, o T é necessário para o desenvolvimento normal do mesodermo posterior e axial, enquanto o Foxa2 é necessário para a função do organizador/nó e para o desenvolvimento de estruturas axiais da linha média.
Mecanismos Celulares da Morfogénese do Notocórdio
A morfogénese do notocórdio depende de reordenamentos celulares coordenados, incluindo a convergência e extensão e a intercalação mediolateral, que alongam e estreitam o tecido axial em desenvolvimento. Em Xenopus, os mecanismos associados à polaridade celular planar e a sinalização por GTPases da família Rho regulam comportamentos celulares polarizados subjacentes à extensão convergente. A adesão dependente de caderinas, a contractilidade da actomiosina e o remodelamento citoesquelético contribuem ainda mais para a organização tecidular e a morfogénese axial. Processos adicionais, incluindo alterações localizadas na forma celular e a constrição apical, contribuem para eventos morfogenéticos específicos do organizador, do nó ou da região axial de uma forma dependente do modelo e do estádio de desenvolvimento.
Nos teleósteos, as células do notocórdio sofrem subsequentemente uma vacuolização pronunciada, gerando grandes vacúolos intracelulares cuja formação envolve organelos relacionados com os lisossomas e que contribuem mecanicamente para o alongamento do eixo corporal. Este processo especializado está particularmente bem caracterizado no peixe-zebra e não se deve assumir que ocorra de forma idêntica em todas as espécies de vertebrados.
Vias Moleculares na Formação dos Eixos Anteroposterior e Dorsoventral
O antagonismo de BMP dentro de territórios associados ao organizador estabelece ambientes de sinalização de baixo BMP local que contribuem para a padronização dorsoventral. O notocórdio em desenvolvimento expressa Sonic hedgehog (Shh) e funciona como uma fonte principal de sinalização axial precoce. O Shh derivado do notocórdio contribui para a indução e padronização de identidades ventrais do tubo neural, após o qual a placa do soalho também se torna um centro de sinalização importante expressando Shh. O Shh influencia adicionalmente o mesodermo paraxial adjacente e contribui para a padronização dos somitos.
A padronização anteroposterior surge através de interações entre Wnt, FGF, ácido retinóico e outros sinais de desenvolvimento regulados espacial e temporalmente. A assimetria esquerda-direita é iniciada através de mecanismos associados ao nó que estabelecem a ativação assimétrica da via de sinalização Nodal. O notocórdio também funciona como uma linha média estrutural e um tecido de sinalização que contribui para a organização e manutenção da arquitetura embrionária bilateral.
Abordagens Experimentais e Reagentes para o Estudo do Notocórdio e do Estabelecimento do Eixo
Os estudos mecanicistas combinam o mapeamento do destino e o rastreio genético de linhagem, o transplante de tecidos, ensaios de explantes e recombinação, abordagens genéticas de perda e ganho de função e imagiologia em direto. O rastreio de linhagem baseado em Cre/loxP em murganhos, experiências de enxerto em galinhas, a inativação mediada por morfolinos e a sobre-expressão de mRNA em Xenopus, e perturbações baseadas em mutantes, transgénicos e CRISPR em peixe-zebra têm permitido a análise direta de progenitores axiais e do desenvolvimento do notocórdio. A hibridação in situ whole-mount e a imunofluorescência são rotineiramente utilizadas para resolver a expressão de marcadores como o T, Foxa2, Shh e marcadores axiais ou notocordais específicos da espécie. A perturbação farmacológica da sinalização de FGF, Wnt, BMP ou Hedgehog complementa as abordagens genéticas, mas requer uma interpretação cuidadosa devido à dependência da dose, ao tempo de desenvolvimento, à regulação cruzada de vias e a potenciais efeitos indiretos na morfogénese tecidular.