ЗАРОДИШНИ КЛЕТКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФОРМИРАНЕ, ВИДОВЕ, МИГРАЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На клетките зародишни са прекурсорни клетки на гамети при животни с полово размножаване. Те са ембрионални предшественици, които се разграничават от множество соматични клетъчни линии (soma = body) много рано в развитието на повечето видове.

На практика всички организми, които се възпроизвеждат сексуално, възникват от сливането на две гаметични клетки. Гаметите са специализирани клетки, които носят половината от генетичната информация на индивида, който ги произвежда, бащата и майката (те са хаплоидни клетки).

Човешки ембрионални стволови клетки в клетъчната култура. Ryddragyn в английската Wikipedia

Всички гамети, произведени от животно, са формирани от специална линия от клетки, известна като зародишна линия, които се развиват според сложен набор от специфични сигнали. Тези клетки представляват основния "трансфер" път на генома и цитозолните компоненти от едно поколение на друго.

Зародишните клетки са отговорни за процесите на спецификация и еволюция, тъй като именно промените, които настъпват в тях, се предават от едно поколение на следващо. Освен това тези клетки са тези, които медиират предаването на наследствени заболявания от родители към техните деца, особено при хората.

Характеристики на зародишните клетки

Зародишните клетки са "ембрионални" или "тотипотентни" ембрионални клетки, тоест могат да се диференцират в почти всеки тип клетки при правилните условия и сигнали. Освен това, те са клетки, компетентни за тяхното „самообновяване“, тъй като са отговорни за собствената си регенерация.

Тези клетки са единствените, способни да произвеждат гамети, които са клетките, които могат да образуват нов организъм, свойство, което другите клетки на ембриона губят, когато се диференцират.

Някои автори ги разглеждат като "стволови клетки" на даден вид, тъй като те не образуват органи, а по-скоро нови индивиди. По същия начин тези клетки са основното средство, чрез което се развиват видове и са носители за предаване на наследствени заболявания, особено при хора.

Зародишните клетки произвеждат гамети чрез процеси, известни като мейоза и гаметогенеза (оогенеза и сперматогенеза при много животни), които са характерни и уникални за тази група клетки.

Семенни тубули със зрели сперматозоиди. Нефрон

обучение

Зародишните клетки се отличават рано от други соматични клетъчни линии по време на ембрионалното развитие.

Как се случва при някои безгръбначни?

Плодова муха Drosophila melanogaster. Взето и редактирано от: Санджай Ачаря

При много видове, като плодовата муха D. melanogaster, тези клетки се формират от първични клетки на бластулата, които са "наследили" цитозолна детерминанта, известна като "зародишна плазма" или "зародишна плазма", т.е. много конкретни бластомери.

Споменатата зародишна плазма съдържа структурни елементи и някаква пратена РНК и по време на оогенезата и оплождането, тя претърпява различни цитозолни движения, за да образува по-късно клетъчни клъстери в стадия на бластулата, което ще доведе до първични зародишни клетки.

Бластомерите, които имат "зародишна плазма" се разделят асиметрично, наследявайки зародишната плазма на една единствена дъщерна клетка. Когато ембрионът достигне стадия на гаструла, тогава започва еквивалентното деление на тези клетки и популацията на първичните клетки в зародишната линия се разширява.

Как се случва при хората?

При бозайници като човек, от друга страна, не се съобщава за участието на „зародишна плазма“ по време на процеса на образуване на първични зародишни клетки, но по-скоро спецификацията на тази линия се определя от взаимодействието между клетките и клетките.

Примордиалните зародишни клетки, по време на ранните етапи на ембриогенезата, са разположени във вид на извън ембрионално отделение и при хората това се случва около третата седмица на развитие.

След като се дефинира линията на първичните клетки, те преминават към женски или мъжки полови жлези, където съответно се активират процесите на оогенезата или сперматогенезата.

Взаимодействието на първичните клетки със соматичните клетки на половите жлези, в допълнение към наличието на полови хромозоми и други майчински фактори, е това, което определя определянето на пола в зародишната линия, въпреки че този процес може да варира значително между отделните видове и друг.

Диференциална генна експресия

За да се извърши първоначалното "отделяне" на соматични клетки и зародишни клетки, първото нещо, което се случва, е диференциална експресия на гени, тъй като в зародишната линия характерните гени на соматичните линии се репресират, за да се стартира програмата " Генетично зародишни клетки.

По време на процеса на тяхното формиране тези клетки също мигрират от мястото, където произхождат до конкретното място, където ще се образуват половите жлези, които са тъканите, генериращи гамети при възрастния.

Клетъчната миграция се постига и чрез активиране на цяла мигрираща „машина“ и различни „ръководни“ механизми, които имат общо с множество генетични и епигенетични фактори (които нямат общо с модификацията на нуклеотидната последователност).

миграция

Първичните зародишни клетки, тези, които пораждат „истинските“ зародишни клетки, се образуват далеч от мястото, където се развиват, и за да се установят, трябва да мигрират до местата, където се намират яйчниците и тестисите, които са женските и мъжките полови органи., Първичните зародишни клетки първоначално се наблюдават по време на гаструлация като струпване на клетки в основата на алантоида, който представлява извън-ембрионална мембрана, която се образува като отток от първичния храносмилателен тракт на ембриона.

Гаструлация на библастично животно. 1-бластула. 2-гаструлата. Pidalka44

На този етап примордиалните клетки придобиват поляризирана морфология и някои експерименти показват, че те продължават дългите процеси, докато са мобилизирани.

По-късно те стават очевидни в задния отдел и след това излизат от чревния гръб и мигрират странично, колонизирайки гениталните хребети.

Докато примордиалните клетки се придвижват от задното черво към заобикалящата го съединителна тъкан, последната се удължава, образувайки чревната мезентерия (тъканта, която свързва тънките черва и го свързва с коремната стена), процес, който протича докато клетки излизат през стената на червата.

Механизми за контрол

Пристигането на клетките-предшественици към тъканта на половите жлези се контролира от соматичните клетки на тези структури, които очевидно оказват "хемоаттрактант" ефект върху първите.

Експресията на ген, известен като fragilis, е експериментално показана, че има много общо с развитието на подвижността в първичните зародишни клетки.

Този ген участва в процесите на адхезия на клетъчните клетки и в контрола на клетъчния цикъл, така че се подозира, че регулирането на адхезионните процеси може да бъде решаващо за започването на миграционния процес.

Някои автори обаче смятат, че пътят на миграция на тези клетки се контролира на нивото на околната среда, вместо да е автономен процес.

На път към половите жлези и веднъж в тях тези клетки се размножават чрез митоза, генерирайки множество клонинги, които успяват да увеличат броя на индивидите в клетъчната популация.

Типове зародишни клетки

След като първичните зародишни клетки достигнат окончателните си тъкани, те се развиват в женски зародишни клетки или мъжки зародишни клетки, според случая и ендогенните и екзогенни сигнали, които получават.

Женските полови жлези са яйчниците, а мъжките полови са тестисите. Веднъж попаднали в тези тъкани, първичните клетки се размножават бързо, но моделите на тази митотична пролиферация се различават между двете.

След това има два вида зародишни клетки, известни като oogonia и сперматогония.

Женски зародишни клетки: oogonia

Oogonia. Източник: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, DG Ro deij, et al.

Oogonia са митотично активни клетки. Те се разделят интензивно по време на ембрионалното развитие, по-специално от втория до петия месец на бременността при хората, като по този начин образуват до над 7 милиона от тези клетки, въпреки че някои естествено се израждат.

Тези клетки не се делят чрез митоза отново в постнаталния стадий, а вместо това се диференцират периодично. По време на последните етапи на развитието на плода обаче те започват да се разделят чрез мейоза, процес, който остава в "арест" до началото на пубертета.

Мъжки зародишни клетки: сперматогония

Пролиферацията на сперматогонията е малко по-различна от тази на oogonia, тъй като въпреки факта, че те започват да се формират и размножават в ембрионалните тестиси, те запазват способността си да се разделят на практика през целия постнатален живот.

Семенните канали на тестисите са вътрешно обособени с покълващи сперматогонии, а част от популациите, съставени от тези клетки, се разделят чрез митоза. В началото на пубертета групи сперматогонии (първични сперматоцити) започват да се разделят чрез мейоза, за да образуват вторичните сперматоцити, които ще доведат до появата на хаплоидни сперматиди.

Мутациите

Зародишните клетки са „фабриките“, където се произвеждат „превозните средства“ за предаване на информация от едно поколение на следващо. По същия начин тези клетки са от голямо значение за еволюционните процеси, тъй като почти всяка модификация, която претърпят, ще бъде отпечатана върху потомството.

Можем да кажем, че ДНК на всички клетки в организма е предразположен към мутации и въпреки че мутациите в соматичните клетки са важни в контекста на много заболявания и други състояния, те невинаги се простират отвъд продължителността на живота на организма. индивид, който ги носи.

Зародишните мутации, от друга страна, допринасят пряко за еволюционните генетични процеси, тъй като тези промени могат да се предават от едно поколение на следващо чрез гамети и зиготи.

Поради тези причини мутациите на зародишните клетки могат да бъдат видими само в потомството и това зависи много често от хомозиготността или хетерозиготността на засегнатите гени във всеки родител.

Причините за зародишните мутации са много, тъй като те могат да възникнат в отговор на ендогенни или екзогенни сигнали. Някои от тези мутации произвеждат заболявания, които могат да бъдат наследени по майчина линия или по бащин линия, в зависимост от случая.

Зародишни клетъчни тумори

Безконтролното делене на клетки в почти всяка тъкан в човешкото тяло, както и при други животни, може да доведе до образуване на тумори, които могат да бъдат доброкачествени или злокачествени.

Тези, които възникват от зародишните клетки, обикновено се наричат ​​новообразувания и могат да бъдат:

- Герминоми

- Тератоми

- Ембрионални карциноми

- Ендодермални тумори на синусите

- Хориокарциноми

Тези тумори могат да се появяват редовно във вътрешните участъци на половите жлези, въпреки че могат да бъдат свързани и с пролиферацията или отклоняващата се миграция на първичните зародишни клетки, което означава, че те могат да се появят в различни области на тялото.

Електронна микрография на интратубуларна зародишна клетъчна неоплазма в тестисите или „семином“ (Източник: Нефрон чрез Wikimedia Commons)

Туморите, свързани с първичната зародишна клетъчна линия, са известни като герминоми, докато ембрионалните карциноми са тези, които са получени от ембрионални "стволови" клетки или производни клетки.

Обикновено примордиалните зародишни клетки, които се образуват в екстрагонадални места, се отделят, но тератомите са аберрантни израстъци на екстрагонадални зародишни клетки, които са успели да оцелеят и са съставени от произволни смеси от диференцирани тъкани като хрущял, кожа, коса или зъби.

Ендодермалните тумори на синуса са тези, които се формират от клетки, получени от извънембрионални тъкани и които са диференцирани, които образуват ендодермалния жълтъчен сак. Ако, напротив, туморът се образува в трофобластичния слой, той се нарича хориокарцином.

Зародишните тумори на яйчниците представляват около 20% от всички тумори на яйчниците, често се срещат при момичета и млади възрастни до около 20 години и почти винаги са тератоми със злокачествен характер.

Сред тях са разграничени дисгерминомите, които представляват твърди и месести тумори, които имат меко покритие, съставено от агрегати от клетки с полигонален вид, с изявени плазмени мембрани и голям брой цитозолни гранули.

Препратки

1. Карлсън, БМ (2018). Човешка ембриология и биология на развитието E-книга. Elsevier Health Sciences.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Интракраниални туморни клетъчни тумори: естествена история и патогенеза. Списание за неврохирургия, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ, & Norris, HJ (1977). Злокачествени тумори на зародишните клетки на яйчника. Човешка патология, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Първична миграция на зародишните клетки. Международно списание за биология на развитието, 48 (5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Образуване на зародишни клетки от ембрионални стволови клетки и използване на соматични клетъчни ядра в яйцеклетки. Анали на Нюйоркската академия на науките, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Механизми, ръководещи първичната миграция на зародишните клетки: стратегии от различни организми. Nature reviews Molecular cell biology, 11 (1), 37-49.
7. Ван Дорен, М. (2010). Клетъчната биология на жизнения цикъл на зародишните клетки. Настоящо мнение в клетъчната биология, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Зародишни клетки. Клетка, 96 (2), 165-174.