O metabolismo da glicose impulsiona o desenvolvimento embrionário em ratos, revela estudo

Pesquisadores da Universidade de Yale descobriram que o metabolismo da glicose desempenha um papel crítico na orientação do desenvolvimento inicial de embriões de camundongos, revelando que vias metabólicas específicas regulam a sinalização celular essencial durante fases-chave da embriogênese.

O estudo, “A utilização seletiva do metabolismo da glicose orienta a gastrulação em mamíferos”, publicado em Naturezaidentifica duas ondas distintas de utilização de glicose durante a gastrulação de camundongos.

A primeira onda canaliza a glicose através da via biossintética da hexosamina (HBP) nas células epiblásticas, facilitando a formação de proteoglicanos para a sinalização do fator de crescimento de fibroblastos (FGF). Essa sinalização é crucial para a diferenciação celular e a extensão da linha primitiva. Essa estrutura eventualmente forma a placa neural, tornando-se a base da medula espinhal e do sistema nervoso.

A segunda onda direciona a glicose através da glicólise, fornecendo energia e metabólitos necessários para a migração celular mesodérmica e expansão lateral.

A equipe mapeou os padrões espaciais e temporais de captação de glicose usando imagens de resolução unicelular de embriões de camundongos em desenvolvimento, modelos de células-tronco e tecidos derivados de embriões.

Eles descobriram que a onda inicial do metabolismo da glicose ocorre nas células epiblásticas posteriores e se expande à medida que o desenvolvimento avança. A onda subsequente de glicólise apoia o movimento das células mesodérmicas para longe da linha primitiva, promovendo a expansão lateral.

Para testar a certeza do envolvimento da via, a equipe inibiu o metabolismo da glicose por meio de bloqueadores químicos, confirmando experimentalmente a interrupção da formação da linha primitiva e da especificação do mesoderma.

O direcionamento específico da HBP prejudicou o desenvolvimento da linha primitiva, ao mesmo tempo que inibiu a glicólise em estágio avançado com a migração celular mesodérmica afetada, sem prejudicar as decisões iniciais sobre o destino celular.

O estudo também demonstra que o metabolismo da glicose influencia as vias de sinalização da quinase regulada por sinal extracelular (ERK), sendo cruciais para a diferenciação e movimento celular durante a gastrulação. A inibição do metabolismo da glicose levou à redução da atividade da ERK, enquanto a suplementação com N-acetilglucosamina, um produto da HBP, restaurou a sinalização da ERK e resgatou defeitos de desenvolvimento.

Análises adicionais utilizando modelos de embriões baseados em células-tronco e explantes de mesoderme confirmaram que a HBP é essencial para as transições do destino das células epiblásticas e que a glicólise suporta o comportamento migratório das células mesodérmicas.

O sequenciamento de RNA de explantes de mesoderma tratados revelou uma regulação negativa das vias envolvidas na migração celular e nas interações da matriz extracelular quando a glicólise ou a sinalização de ERK foram inibidas.

As descobertas destacam que o metabolismo da glicose, em coordenação com mecanismos genéticos e de sinalização, é essencial para o sucesso da padronização e morfogênese do embrião em desenvolvimento. Esta investigação desafia a visão tradicional do metabolismo celular como meramente uma função celular de fundo, posicionando-o, em vez disso, como um diretor ativo do desenvolvimento embrionário.

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