ZÁRODOČNÉ BUNKY: CHARAKTERISTIKA, TVORBA, TYPY, MIGRÁCIA - BIOLÓGIE - 2025

Tieto zárodočné bunky sú prekurzorové bunky gamét u zvierat s pohlavného rozmnožovania. Sú to embryonálne prekurzory, ktoré sa veľmi skoro líšia vo vývoji väčšiny druhov od viacerých somatických bunkových línií (soma = telo).

Prakticky všetky organizmy, ktoré sa pohlavne rozmnožujú, vznikajú fúziou dvoch gametických buniek. Gamety sú špecializované bunky, ktoré nesú polovicu genetických informácií o jedincovi, ktorý ich produkuje, otcovi a matke (sú to haploidné bunky).

Ľudské embryonálne kmeňové bunky v bunkovej kultúre. Ryddragyn na anglickej Wikipédii

Všetky gaméty produkované zvieraťom sú tvorené špeciálnou líniou buniek známych ako zárodočná línia, ktoré sa vyvíjajú podľa komplexného súboru špecifických signálov. Tieto bunky predstavujú hlavnú „transferovú“ cestu genómu a cytosolických zložiek z jednej generácie na druhú.

Zárodočné bunky sú zodpovedné za procesy špekulácie a vývoja, pretože práve tieto zmeny sa prenášajú z jednej generácie na druhú. Tieto bunky navyše sprostredkujú prenos dedičných chorôb z rodičov na svoje deti, najmä u ľudí.

Charakteristiky zárodočných buniek

Zárodočné bunky sú „pluripotentné“ alebo „totipotentné“ embryonálne bunky, to znamená, že sa môžu za správnych podmienok a signálov diferencovať na takmer akýkoľvek typ bunky. Okrem toho sú kompetentnými bunkami pre ich „samoobnovenie“, pretože sú zodpovedné za svoju vlastnú regeneráciu.

Tieto bunky sú jediné bunky schopné produkovať gaméty, čo sú bunky, ktoré môžu tvoriť nový organizmus, čo je vlastnosť, ktorú ostatné bunky embrya strácajú pri diferenciácii.

Niektorí autori ich preto považujú za „kmeňové bunky“ druhu, pretože netvoria orgány, ale skôr nových jedincov. Tieto bunky sú tiež hlavným prostriedkom, ktorým sa druhy vyvíjajú, a sú prostriedkom prenosu dedičných chorôb, najmä u ľudí.

Zárodočné bunky produkujú gamety prostredníctvom procesov známych ako meióza a gametogenéza (oogenéza a spermatogenéza u mnohých zvierat), ktoré sú pre túto skupinu buniek charakteristické a jedinečné.

Semenné kanáliky so zrelými spermiami. Nefrón

výcvik

Zárodočné bunky sa počas embryonálneho vývoja od začiatku odlišujú od ostatných somatických bunkových línií.

Ako sa to deje u niektorých bezstavovcov?

Ovocná muška Drosophila melanogaster. Prevzaté a upravené: Sanjay Acharya

V mnohých druhoch, ako je napríklad ovocná muška D. melanogaster, sú tieto bunky tvorené z pravekých buniek blastuly, ktoré „zdedili“ cytosolický determinant známy ako „zárodočná plazma" alebo „zárodočný plazma", tj veľmi konkrétne blastoméry.

Uvedená zárodočná plazma obsahuje štruktúrne prvky a niektoré messengerové RNA a počas oogenézy a oplodnenia podstúpi rôzne cytosolické pohyby, aby neskôr vytvorila zhluky prvotných buniek v štádiu blastuly, čo povedie k vzniku prvotných zárodočných buniek.

Blastoméry, ktoré majú „zárodočný plazma“, sa asymetricky delia a dedia zárodočnú plazmu jednej dcérskej bunke. Keď embryo dosiahne štádium gastruly, potom začína rovnaké delenie týchto buniek a rozširuje sa populácia pravekých buniek v zárodočnej línii.

Ako sa to deje u ľudí?

Na druhej strane u cicavcov, ako je človek, sa zapojenie „zárodočného plazmidu“ nezaznamenalo počas procesu tvorby pravekých zárodočných buniek, ale špecifikácia tejto línie sa určuje interakciami bunka-bunka.

Primordiálne zárodočné bunky sa v počiatočných štádiách embryogenézy nachádzajú v určitom mimob embryonálnom kompartmente a vyskytujú sa u ľudí približne v treťom týždni vývoja.

Keď je definovaná línia pravekých buniek, migrujú smerom k ženským alebo mužským pohlavným žľazám, kde sú aktivované procesy oogenézy alebo spermatogenézy.

Interakcia pravekých buniek so somatickými bunkami pohlavných žliaz, okrem prítomnosti pohlavných chromozómov a ďalších materských faktorov, je definíciou určovania pohlavia v zárodočnej línii, hoci tento proces sa môže medzi druhmi značne líšiť a ďalší.

Diferenciálna génová expresia

Aby sa uskutočnilo počiatočné „oddelenie“ somatických buniek a zárodočných buniek, prvá vec, ktorá sa vyskytuje, je diferenciálna expresia génov, pretože v zárodočnej línii sú potlačené charakteristické gény somatických línií, aby sa začal program Genetika zárodočných buniek.

Počas procesu formovania tieto bunky migrujú tiež z miesta svojho pôvodu na konkrétne miesto, kde sa budú tvoriť pohlavné žľazy, čo sú tkanivá produkujúce gaméty u dospelých.

Bunková migrácia sa tiež dosiahne aktiváciou celej migračnej „mašinérie“ a rôznych „vodiacich“ mechanizmov, ktoré súvisia s mnohými genetickými a epigenetickými faktormi (ktoré nemusia súvisieť s modifikáciou nukleotidovej sekvencie). ).

sťahovanie

Prvotné zárodočné bunky, tie, ktoré vedú k vzniku „pravých“ zárodočných buniek, ktoré sa nachádzajú ďaleko od miesta, kde sa vyvíjajú, a aby sa dokázali usadiť, musia migrovať na miesta, kde sa nachádzajú vaječníky a semenníky, čo sú ženské a mužské pohlavné žľazy. ,

Primordiálne zárodočné bunky sa spočiatku považujú za gastruláciu ako zhluk buniek na báze alantois, čo je extra-embryonálna membrána, ktorá sa tvorí ako odtok z primárneho tráviaceho traktu embrya.

Gastronácia diblastického zvieraťa. 1-blastula. 2-gastrulí. Pidalka44

V tomto štádiu získavajú praveké bunky polarizovanú morfológiu a niektoré experimenty ukázali, že pri mobilizácii predlžujú dlhé procesy.

Neskôr sa tieto prejavy prejavia v zadnej časti čreva a potom sa vynoria z črevného chrbta a migrujú laterálne, pričom kolonizujú hrebene pohlavných orgánov.

Keď sa praveké bunky pohybujú od zadného čreva k okolitému spojivovému tkanivu, predlžuje sa a vytvára črevné mezentérium (tkanivo, ktoré lemuje tenké črevo a spája ho s brušnou stenou). bunky sa objavia stenou čreva.

Kontrolné mechanizmy

Príchod prekurzorových buniek do gonadálneho tkaniva je riadený somatickými bunkami týchto štruktúr, ktoré zjavne majú "chemoatraktantný" účinok na prvý.

Ukázalo sa, že expresia génu známeho ako fragilis má veľa spoločného s rozvojom pohyblivosti v pravekých zárodočných bunkách.

Tento gén sa podieľa na bunkových adhéznych procesoch a na riadení bunkového cyklu, takže existuje podozrenie, že regulácia adhéznych procesov by mohla byť rozhodujúca pre začatie migračného procesu.

Niektorí autori sa však domnievajú, že migračná cesta týchto buniek je riadená na úrovni životného prostredia namiesto toho, aby bola autonómnym procesom.

Na svojej ceste do pohlavných žliaz a raz v nich sa tieto bunky množia mitózou, čím sa vytvára viac klonov, ktoré dokážu zvýšiť počet jednotlivcov v bunkovej populácii.

Typy zárodočných buniek

Akonáhle primordiálne zárodočné bunky dosiahnu svoje definitívne tkanivá, vyvíjajú sa na ženské zárodočné bunky alebo mužské zárodočné bunky, v závislosti od prípadu a endogénnych a exogénnych signálov, ktoré prijímajú.

Samičky pohlavných žliaz sú vaječníky a mužské pohlavné žľazy sú semenníky. V týchto tkanivách sa prvotné bunky množia rýchlo, ale vzory tejto mitotickej proliferácie sa medzi nimi líšia.

Existujú potom dva typy zárodočných buniek známe ako oogónia a spermatogónia.

Ženské zárodočné bunky: oogónia

Oogonia. Zdroj: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, de Rooij DG a kol.

Oogonia sú mitoticky aktívne bunky. Intenzívne sa delia počas embryonálneho vývoja, konkrétne od druhého do piateho mesiaca tehotenstva u ľudí, a tak tvoria až viac ako 7 miliónov týchto buniek, hoci niektoré prirodzene degenerujú.

Tieto bunky sa v postnatálnych štádiách opäť nedelia mitózou, ale naopak sa periodicky diferencujú. V posledných fázach vývoja plodu sa však začínajú deliť meiózou, čo je proces, ktorý zostáva až do začiatku puberty „zatknutý“.

Mužské zárodočné bunky: spermatogónia

Proliferácia spermatogónie sa trochu líši od proliferácie oogónie, pretože napriek skutočnosti, že sa začínajú tvoriť a množiť v embryonálnych semenníkoch, zachovávajú si svoju schopnosť rozdeliť sa prakticky počas celého postnatálneho života.

Semenníkové kanáliky semenníkov sú vnútorne ohraničené klíčivou spermatogóniou a niektoré populácie zložené z týchto buniek sa delia mitózou. Na začiatku puberty sa skupiny spermatogónie (primárne spermatocyty) začnú deliť meiózou za vzniku sekundárnych spermatocytov, z ktorých vzniknú haploidné spermatidy.

mutácie

Zárodočné bunky sú „továrne“, v ktorých sa vyrábajú „vozidlá“ na prenos informácií z jednej generácie na druhú. Tieto bunky majú rovnako veľký význam pre vývojové procesy, pretože takmer každá modifikácia, ktorú podstúpia, bude vytlačená na potomstvo.

Môžeme povedať, že DNA všetkých buniek v organizme je náchylná na mutácie, a hoci mutácie v somatických bunkách sú dôležité v kontexte mnohých chorôb a iných stavov, nie vždy presahujú životnosť organizmu. jednotlivec, ktorý ich nesie.

Na druhej strane zárodočné mutácie priamo prispievajú k evolučným genetickým procesom, pretože tieto zmeny sa môžu prenášať z jednej generácie na ďalšiu prostredníctvom gamét a zygót.

Z týchto dôvodov môžu byť mutácie zárodočných buniek viditeľné iba u potomstva, čo veľmi často závisí od homozygotnosti alebo heterozygotnosti postihnutých génov u každého z rodičov.

Príčiny mutácií zárodočnej línie sú mnohé, pretože sa môžu vyskytnúť ako reakcia na endogénne alebo exogénne signály. Niektoré z týchto mutácií spôsobujú choroby, ktoré sa môžu dediť cez materskú líniu alebo cez otcovskú líniu, v závislosti od prípadu.

Nádory zárodočných buniek

Nekontrolované delenie buniek v takmer akomkoľvek tkanive v ľudskom tele, ako aj u iných zvierat, môže viesť k tvorbe nádorov, ktoré môžu byť benígne alebo malígne.

Tie, ktoré vznikajú zo zárodočných buniek, sa zvyčajne nazývajú neoplazmy a môžu byť:

- Germinómy

- Teratómy

- Embryonálne karcinómy

- Endodermálne sínusové nádory

- Choriokarcinómy

Tieto nádory sa môžu vyskytovať pravidelne vo vnútorných oblastiach pohlavných žliaz, aj keď môžu súvisieť aj s proliferáciou alebo aberantnou migráciou pravekých zárodočných buniek, čo znamená, že sa môžu objaviť v rôznych oblastiach tela.

Elektrónový mikrograf intratubulárneho zárodočného novotvaru v semenníkoch alebo „seminóme“ (Zdroj: nefron prostredníctvom Wikimedia Commons)

Nádory spojené s prvotnou zárodočnou bunkovou líniou sú známe ako germinómy, zatiaľ čo embryonálne karcinómy sú tie, ktoré pochádzajú z embryonálnych „kmeňových“ buniek alebo odvodených buniek.

Zvyčajne sa vylučujú primordiálne zárodočné bunky, ktoré sa tvoria v extragonadálnych miestach, ale teratómy sú aberantné výrastky extragonadálnych zárodočných buniek, ktorým sa podarilo prežiť, a ktoré sa skladajú z náhodných zmesí diferencovaných tkanív, ako sú chrupavka, pokožka, vlasy alebo zuby.

Endodermálne sínusové nádory sú tie, ktoré sú tvorené z buniek pochádzajúcich z mim embryonálnych tkanív a ktoré sú diferencované, ktoré tvoria endodermálny žĺtkový vak. Ak sa naopak nádor vytvorí v trofoblastickej vrstve, nazýva sa choriokarcinóm.

Nádorové nádory vaječníkov tvoria asi 20% všetkých nádorov vaječníkov, sú bežné u dievčat a mladých dospelých do veku okolo 20 rokov a takmer vždy ide o teratómy malígnej povahy.

Spomedzi nich sa rozlišujú dysgerminómy, ktoré sú pevnými a mäsitými nádormi, ktoré majú mäkký obal, pozostávajúce z agregátov buniek s polygonálnym vzhľadom, s významnými plazmatickými membránami a veľkým počtom cytosolických granúl.

Referencie

1. Carlson, BM (2018). Human Embryology and Developmental Biology E-book. Elsevier Health Sciences.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Intrakraniálne nádory zárodočných buniek: prirodzená anamnéza a patogenéza. Journal of neurochurgery, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ, a Norris, HJ (1977). Zhubné nádory vaječníkov. Ľudská patológia, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Migrácia primárnych zárodočných buniek. International Journal of Developmental Biology, 48 (5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Tvorba zárodočných buniek z embryonálnych kmeňových buniek a použitie jadier somatických buniek v oocytoch. Annals of New York Academy of Sciences, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE a Lehmann, R. (2010). Mechanizmy vedúce migráciu zárodočných buniek: stratégie z rôznych organizmov. Prehľady prírody Molekulárna bunková biológia, 11 (1), 37-49.
7. Van Doren, M. (2010). Bunková biológia životného cyklu zárodočných buniek. Aktuálny názor na bunkovú biológiu, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Zárodočné bunky. Celí, 96 (2), 165-174.