ПОЛОВЫЕ КЛЕТКИ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ОБРАЗОВАНИЕ, ВИДЫ, МИГРАЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

В зародышевых клетках являются клеткой - предшественников гамет у животных с половым размножением. Они являются эмбриональными предшественниками, которые дифференцируются от нескольких клонов соматических клеток (сома = тело) на очень ранних стадиях развития большинства видов.

Практически все организмы, которые размножаются половым путем, возникают в результате слияния двух гаметических клеток. Гаметы - это специализированные клетки, которые несут половину генетической информации человека, который их производит, отца и матери (это гаплоидные клетки).

Эмбриональные стволовые клетки человека в культуре клеток. Риддрагин в английской Википедии

Все гаметы, производимые животным, образуются из особой линии клеток, известной как зародышевая линия, которые развиваются в соответствии со сложным набором определенных сигналов. Эти клетки представляют собой основной путь передачи генома и цитозольных компонентов от одного поколения к другому.

Зародышевые клетки ответственны за процессы видообразования и эволюции, поскольку именно происходящие в них изменения передаются от одного поколения к другому. Кроме того, именно эти клетки опосредуют передачу наследственных заболеваний от родителей к их детям, особенно у людей.

Характеристики зародышевых клеток

Зародышевые клетки - это «плюрипотентные» или «тотипотентные» эмбриональные клетки, то есть они могут дифференцироваться практически в любой тип клеток при правильных условиях и сигналах. Кроме того, они являются компетентными клетками для своего «самообновления», поскольку они отвечают за свою собственную регенерацию.

Эти клетки - единственные, способные производить гаметы, то есть клетки, которые могут образовывать новый организм, свойство, которое другие клетки эмбриона теряют при дифференцировке.

Некоторые авторы считают их «стволовыми клетками» вида, поскольку они образуют не органы, а скорее новые особи. Точно так же эти клетки являются основным средством эволюции видов и переносчиками наследственных заболеваний, особенно у людей.

Половые клетки производят гаметы посредством процессов, известных как мейоз и гаметогенез (оогенез и сперматогенез у многих животных), которые характерны и уникальны для этой группы клеток.

Семенные канальцы со зрелой спермой. Нефрон

Повышение квалификации

Зародышевые клетки отличаются от других линий соматических клеток на ранних этапах эмбрионального развития.

Как это происходит у некоторых беспозвоночных?

Плодовая муха Drosophila melanogaster. Взято и отредактировано: Санджай Ачарья

У многих видов, таких как плодовая мушка D. melanogaster, эти клетки образуются из примордиальных клеток бластулы, которые «унаследовали» цитозольную детерминанту, известную как «зародышевая плазма» или «зародышевая плазма», т. Е. очень специфические бластомеры.

Указанная зародышевая плазма содержит структурные элементы и некоторую информационную РНК, и во время оогенеза и оплодотворения она подвергается различным цитозольным движениям, чтобы позже сформировать кластеры первичных клеток на стадии бластулы, которые дадут начало первичным зародышевым клеткам.

Бластомеры, которые имеют «зародышевую плазму», делятся асимметрично, наследуя зародышевую плазму одной дочерней клетке. Когда эмбрион достигает стадии гаструлы, начинается эквивалентное деление этих клеток, и популяция первичных клеток в зародышевой линии увеличивается.

Как это происходит у людей?

С другой стороны, у млекопитающих, таких как человек, не сообщалось об участии «зародышевой плазмы» в процессе образования первичных зародышевых клеток, скорее спецификация этой линии определяется межклеточными взаимодействиями.

Первичные зародышевые клетки на ранних стадиях эмбриогенеза располагаются во внеэмбриональном компартменте, а у человека это происходит примерно на третьей неделе развития.

Как только линия примордиальных клеток определена, они мигрируют в женские или мужские половые железы, где активируются процессы оогенеза или сперматогенеза, соответственно.

Взаимодействие первичных клеток с соматическими клетками гонад, помимо наличия половых хромосом и других материнских факторов, определяет определение пола в зародышевой линии, хотя этот процесс может значительно варьироваться между видами. и другой.

Дифференциальная экспрессия генов

Для первоначального «разделения» соматических клеток и половых клеток первое, что происходит, - это дифференциальная экспрессия генов, поскольку в зародышевой линии характерные гены соматических линий репрессируются, чтобы запустить «программу». Генетика зародышевых клеток.

В процессе своего формирования эти клетки также мигрируют от того места, где они происходят, в конкретное место, где будут формироваться гонады, которые являются тканями, производящими гаметы у взрослого человека.

Миграция клеток также достигается за счет активации всего миграционного «механизма» и различных «направляющих» механизмов, которые связаны с множеством генетических и эпигенетических факторов (которые не имеют отношения к модификации нуклеотидной последовательности. ).

миграция

Первичные половые клетки, те, которые дают начало «истинным» зародышевым клеткам, образуются далеко от того места, где они развиваются, и, чтобы закрепиться, должны мигрировать в места, где расположены яичники и семенники, то есть женские и мужские половые железы. ,

Первичные половые клетки первоначально видны во время гаструляции как кластер клеток в основании аллантоиса, который представляет собой внеэмбриональную мембрану, которая образуется в результате оттока из первичного пищеварительного тракта эмбриона.

Гаструляция дибластического животного. 1-бластулы. 2-Гаструла. Pidalka44

На этой стадии примордиальные клетки приобретают поляризованную морфологию, и некоторые эксперименты показали, что они удлиняют длинные отростки по мере их мобилизации.

Позже они становятся очевидными в задней части кишечника, затем выходят из спинной части кишечника и мигрируют латерально, колонизируя генитальные гребни.

Когда первичные клетки перемещаются из задней кишки в окружающую соединительную ткань, последняя удлиняется, образуя брыжейку кишечника (ткань, выстилающую тонкий кишечник и соединяющую его с брюшной стенкой), процесс, который происходит во время клетки выходят через стенку кишечника.

Механизмы управления

Поступление клеток-предшественников в ткань гонад контролируется соматическими клетками этих структур, которые, по-видимому, оказывают на первые «хемоаттрактантный» эффект.

Экспериментально показано, что экспрессия гена, известного как fragilis, имеет прямое отношение к развитию подвижности первичных половых клеток.

Этот ген участвует в процессах клеточно-клеточной адгезии и в контроле клеточного цикла, поэтому предполагается, что регуляция процессов адгезии может иметь решающее значение для инициации процесса миграции.

Однако некоторые авторы считают, что путь миграции этих клеток контролируется на уровне окружающей среды, а не является автономным процессом.

На своем пути к гонадам и попав в них, эти клетки размножаются путем митоза, генерируя множество клонов, которым удается увеличить количество особей в популяции клеток.

Типы зародышевых клеток

Как только первичные половые клетки достигают своих дефинитивных тканей, они развиваются в женские половые клетки или мужские половые клетки, в зависимости от обстоятельств и получаемые ими эндогенные и экзогенные сигналы.

Женские половые железы - это яичники, а мужские половые железы - это яички. Попадая в эти ткани, первичные клетки быстро размножаются, но паттерны митотической пролиферации у них различаются.

Таким образом, существует два типа половых клеток, известных как оогонии и сперматогонии.

Женские половые клетки: оогония

Оогонии. Источник: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, de Rooij DG, et al.

Оогонии - митотически активные клетки. Они интенсивно делятся во время эмбрионального развития, особенно со второго по пятый месяц беременности у людей, таким образом образуя до более 7 миллионов этих клеток, хотя некоторые из них вырождаются естественным образом.

Эти клетки не делятся митозом снова на постнатальных стадиях, а вместо этого периодически дифференцируются. Однако на последних стадиях развития плода они начинают делиться посредством мейоза - процесса, который остается в «остановке» до начала полового созревания.

Мужские половые клетки: сперматогонии

Распространение сперматогоний несколько отличается от распространения оогоний, поскольку, несмотря на то, что они начинают формироваться и размножаться в эмбриональных семенниках, они сохраняют свою способность делиться практически на протяжении всей постнатальной жизни.

Семенные протоки семенников изнутри ограничены зародышевыми сперматогониями, и некоторые из популяций, состоящих из этих клеток, делятся путем митоза. В начале полового созревания группы сперматогоний (первичные сперматоциты) начинают делиться посредством мейоза с образованием вторичных сперматоцитов, которые дадут начало гаплоидным сперматидам.

Мутации

Зародышевые клетки - это «фабрики», где производятся «средства передвижения» для передачи информации от одного поколения к другому. Точно так же эти клетки имеют большое значение для эволюционных процессов, поскольку почти любая модификация, которой они подвергаются, будет запечатлена на потомстве.

Можно сказать, что ДНК всех клеток в организме склонна к мутациям, и хотя мутации в соматических клетках важны в контексте многих заболеваний и других состояний, они не всегда выходят за рамки продолжительности жизни организма. человек, который их носит.

Мутации зародышевой линии, с другой стороны, вносят непосредственный вклад в эволюционные генетические процессы, поскольку эти изменения могут передаваться от одного поколения к другому через гаметы и зиготы.

По этим причинам мутации зародышевых клеток могут быть видимы только в потомстве, и это очень часто зависит от гомозиготности или гетерозиготности затронутых генов у каждого родителя.

Причин мутаций зародышевой линии много, поскольку они могут возникать в ответ на эндогенные или экзогенные сигналы. Некоторые из этих мутаций вызывают заболевания, которые могут передаваться по материнской линии или по отцовской линии, в зависимости от случая.

Опухоли зародышевых клеток

Неконтролируемое деление клеток практически в любой ткани в организме человека, а также у других животных может привести к образованию опухолей, которые могут быть доброкачественными или злокачественными.

Те, которые возникают из половых клеток, обычно называются новообразованиями и могут быть:

- Герминомы

- тератомы

- Эмбриональные карциномы

- опухоли энтодермального синуса

- хориокарциномы

Эти опухоли могут регулярно возникать во внутренних областях гонад, хотя они также могут быть связаны с пролиферацией или аберрантной миграцией первичных половых клеток, что означает, что они могут появляться в различных областях тела.

Электронная микрофотография новообразования внутри трубчатых зародышевых клеток в семенниках или семиноме (Источник: Nephron через Wikimedia Commons)

Опухоли, связанные с первичной линией зародышевых клеток, известны как герминомы, а эмбриональные карциномы - это опухоли, происходящие из эмбриональных «стволовых» клеток или производных клеток.

Обычно первичные половые клетки, образующиеся во внегонадных участках, отторгаются, но тератомы представляют собой аберрантные разрастания внегонадных половых клеток, которым удалось выжить и которые состоят из случайных смесей дифференцированных тканей, таких как хрящ, кожа, волосы или зубы.

Опухоли энтодермального синуса - это опухоли, которые образуются из клеток, происходящих из экстраэмбриональных тканей, и дифференцированы, которые образуют энтодермальный желточный мешок. Если же опухоль, наоборот, образуется в трофобластическом слое, ее называют хориокарциномой.

Зародышевые опухоли яичников составляют около 20% всех опухолей яичников, часто встречаются у девочек и молодых людей в возрасте примерно до 20 лет и почти всегда являются тератомами злокачественного характера.

Среди них были выделены дисгерминомы, которые представляют собой твердые и мясистые опухоли с мягким покровом, состоящие из агрегатов клеток с многоугольным внешним видом, с выступающими плазматическими мембранами и большим количеством цитозольных гранул.

Ссылки

1. Карлсон, БМ (2018). Электронная книга по эмбриологии человека и биологии развития. Elsevier Health Sciences.
2. Дженнингс, М.Т., Гельман, Р., и Хохберг, Ф. (1985). Внутричерепные герминогенные опухоли: естествознание и патогенез. Журнал нейрохирургии, 63 (2), 155-167.
3. Курман, Р. Дж., И Норрис, Г. Дж. (1977). Злокачественные герминогенные опухоли яичника. Патология человека, 8 (5), 551-564.
4. Молино, К., и Уайли, К. (2004). Первичная миграция зародышевых клеток. Международный журнал биологии развития, 48 (5-6), 537-543.
5. Пелоси, Э., Форабоско, А., и Шлессингер, Д. (2011). Формирование зародышевых клеток из эмбриональных стволовых клеток и использование ядер соматических клеток в ооцитах. Анналы Нью-Йоркской академии наук, 1221 (1), 18.
6. Ричардсон, Б.Е., и Леманн, Р. (2010). Механизмы, управляющие миграцией первичных зародышевых клеток: стратегии от разных организмов. Обзоры природы Молекулярная клеточная биология, 11 (1), 37-49.
7. Ван Дорен, М. (2010). Клеточная биология жизненного цикла зародышевых клеток. Текущее мнение в клеточной биологии, 22 (6), 707.
8. Уайли, К. (1999). Стволовые клетки. Ячейка, 96 (2), 165-174.