ZARODNE CELICE: ZNAČILNOSTI, TVORBA, VRSTE, SELITVE - BIOLOGIJA - 2026

V zarodnih celic so prekurzorske celice gamet pri živalih s spolno razmnoževanje. So embrionalni predhodniki, ki se ločijo od več somatskih celičnih linij (soma = telo) zelo zgodaj v razvoju večine vrst.

Skoraj vsi organizmi, ki se spolno razmnožujejo, izvirajo iz zlitja dveh gametskih celic. Gamete so specializirane celice, ki nosijo polovico genetskih informacij posameznika, ki jih proizvaja, očeta in matere (gre za haploidne celice).

Človeške embrionalne matične celice v celični kulturi. Ryddragyn na angleški Wikipediji

Vse gamete, ki jih proizvede žival, tvorijo iz posebne linije celic, znane kot zarodna linija, ki se razvijajo v skladu s kompleksnim nizom specifičnih signalov. Te celice predstavljajo glavno "prenosno" pot genoma in citosolnih komponent iz generacije v generacijo.

Zarodne celice so odgovorne za procese specifikacije in evolucije, saj se spremembe pri njih prenašajo iz generacije v generacijo. Poleg tega so te celice tiste, ki posredujejo pri prenosu dednih bolezni s staršev na svoje otroke, zlasti pri ljudeh.

Značilnosti zarodnih celic

Zarodne celice so embrionalne celice "pluripotentne" ali "totipotentne", torej se lahko v pravih pogojih in signalih diferencirajo v skoraj katero koli vrsto celic. Poleg tega so celice, pristojne za njihovo "samoobnovo", saj so same odgovorne za njihovo regeneracijo.

Te celice so edine sposobne proizvajati gamete, ki so celice, ki lahko tvorijo nov organizem, lastnost, ki jo ostale celice zarodka izgubijo, ko se ločijo.

Nekateri avtorji jih potem štejejo za "matične celice" vrste, saj ne tvorijo organov, temveč nove posameznike. Prav tako so te celice glavno sredstvo za razvoj vrst in so nosilci prenosa dednih bolezni, zlasti pri ljudeh.

Zarodne celice proizvajajo gamete skozi procese, znane kot mejoza in gametogeneza (oogeneza in spermatogeneza pri mnogih živalih), ki so značilni in edinstveni za to skupino celic.

Seminiferne tubule z zrelimi spermiji. Nefron

Usposabljanje

Zarodne celice se med embrionalnim razvojem zgodaj ločijo od drugih somatskih celičnih linij.

Kako se to zgodi pri nekaterih nevretenčarjih?

Sadna muha Drosophila melanogaster. Vzeto in urejeno iz: Sanjay Acharya

Pri mnogih vrstah, kot je sadna muha D. melanogaster, se te celice tvorijo iz prvotnih celic blastule, ki so "podedovale" citosolno določitev, znano kot "zarodna plazma" ali "zarodna plazma", tj. zelo posebne blastomere.

Omenjena zarodna plazma vsebuje strukturne elemente in nekaj sporočilne RNA, med oogenezo in oploditvijo pa se podvrže različnim citosolnim gibanjem, da kasneje v fazi blastule tvori primordialne celične grozde, kar bo povzročilo primordialne zarodne celice.

Blastomere, ki imajo "zarodni plazm", se razdelijo asimetrično, podedujejo germplazmo v eno hčerinsko celico. Ko zarodek doseže stopnjo gastrule, se začne enakovredna delitev teh celic in populacija primordialnih celic v zarodni liniji širi.

Kako se to zgodi pri ljudeh?

Po drugi strani pri sesalcih, kot je človek, v procesu nastajanja primordialnih zarodnih celic niso poročali o vpletenosti "zarodnih plazmov", temveč je specifičnost te vrstice določena s interakcijami med celicami in celicami.

Primordialne zarodne celice se v zgodnjih fazah embriogeneze nahajajo v nekakšnem zunajterodnem oddelku in pri ljudeh se to zgodi okoli tretjega tedna razvoja.

Ko je definirana linija primordialnih celic, se selijo v ženske ali moške spolne žleze, kjer se aktivirajo procesi oogeneze oziroma spermatogeneze.

Interakcija primordialnih celic s somatskimi celicami spolnih žlez, poleg prisotnosti spolnih kromosomov in drugih materinskih dejavnikov, je tisto, kar določa določitev spola v zarodni liniji, čeprav se ta postopek med posameznimi vrstami lahko precej razlikuje. in še eno.

Diferencialna ekspresija genov

Za prvotno "ločitev" somatskih in zarodnih celic je prva stvar različnega izražanja genov, saj so v zarodni liniji potisnjeni značilni geni somatskih linij, da se začne program " Genetika zarodnih celic.

Te celice se med procesom tvorbe tudi selijo od tam, kjer izvirajo, na točno določeno mesto, kjer se bodo tvorile spolne žleze, ki so tkiva, ki proizvajajo gameto pri odrasli.

Celična migracija se doseže tudi z aktiviranjem celotne selitvene "mašinerije" in različnimi "vodilnimi" mehanizmi, ki so povezani z več genetskimi in epigenetskimi faktorji (ki nimajo ničesar s spremembo nukleotidnega zaporedja ).

Migracije

Primordialne zarodne celice, tiste, ki povzročajo »prave« zarodne celice, se tvorijo daleč od mesta, kjer se razvijajo, in se morajo seliti na mesta, kjer se nahajajo jajčniki in testisi, ki so ženski in moški spolne žleze. .

Primordialne zarodne celice se med gastrulacijo najprej vidijo kot grozd celic na dnu allantoisa, ki je ekstraembrionalna membrana, ki tvori odtok iz primarnega prebavnega trakta zarodka.

Gastrulacija diblastične živali. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44

V tej fazi primarne celice pridobijo polarizirano morfologijo in nekateri poskusi so pokazali, da podaljšajo dolge procese, ko so mobilizirani.

Kasneje se ti pokažejo v zadnjiku in nato izstopijo iz črevesne hrbtenice in se selijo bočno, kolonizirajoč genitalni greben.

Ko se primordialne celice premikajo od zadnjega črevesa do okoliškega vezivnega tkiva, se le-ta podaljša in tvori črevesno mezenterijo (tkivo, ki usmerja tanko črevo in ga povezuje s trebušno steno), proces, ki se pojavi celice nastajajo skozi steno črevesja.

Krmilni mehanizmi

Prihod predhodnih celic v tkivo gonade nadzirajo somatske celice teh struktur, ki očitno na prvo vplivajo "kemoatraktantno".

Ekspresija gena, znanega kot fragilis, je bila eksperimentalno prikazana, da ima veliko povezave z razvojem gibljivosti v primordialnih zarodnih celicah.

Ta gen je vključen v procese cepljenja celic in pri nadzoru celičnega cikla, zato obstaja sum, da bi uravnavanje adhezijskih procesov lahko bilo ključno za začetek selitvenega procesa.

Vendar nekateri avtorji menijo, da se migracijska pot teh celic nadzoruje na ravni okolja, namesto da bi bil avtonomen proces.

Na poti do spolnih žlez in enkrat v njih se te celice množijo z mitozo, tako da ustvarijo več klonov, ki uspejo povečati število posameznikov v celični populaciji.

Zarodne vrste celic

Ko primarne zarodne celice dosežejo svoja dokončna tkiva, se razvijejo v ženske zarodne celice ali moške zarodne celice, odvisno od primera, in endogene in eksogene signale, ki jih prejmejo.

Ženske spolne žleze so jajčniki, moške spolne žleze pa testisi. Ko se primordialne celice enkrat v teh tkivih, hitro razmnožujejo, vendar se vzorci te mitotske proliferacije med seboj razlikujejo.

Torej obstajata dve vrsti zarodnih celic, imenovani oogonia in spermatogonia.

Ženske zarodne celice: oogonija

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

Oogonije so mitotično aktivne celice. Med embrionalnim razvojem se intenzivno razdelijo, zlasti od drugega do petega meseca nosečnosti pri ljudeh in tako tvorijo do več kot 7 milijonov teh celic, čeprav se nekatere naravno razgradijo.

Te celice se ne delijo z mitozo v postnatalnih fazah, temveč se periodično diferencirajo. Med zadnjimi fazami razvoja ploda pa se začnejo deliti z mejozo, procesom, ki ostane v "aretaciji" do začetka pubertete.

Moške zarodne celice: spermatogonija

Razmnoževanje spermatogonije je nekoliko drugačno kot pri oogoniji, saj kljub temu, da se te začnejo tvoriti in razmnoževati v embrionalnih testisih, ohranjajo svojo sposobnost delitve skozi praktično celotno poporodno življenje.

Seminiferni kanali testisov so notranje razmejeni z germinativno spermatogonijo, nekatere populacije, sestavljene iz teh celic, pa se delijo z mitozo. V začetku pubertete se skupine spermatogonije (primarni spermatociti) začnejo deliti z mejozo, da tvorijo sekundarne spermatocite, ki bodo sprožili haploidne spermatide.

Mutacije

Zarodne celice so "tovarne", kjer proizvajajo "vozila" za prenos informacij iz generacije v generacijo. Prav tako so te celice velikega pomena za evolucijske procese, saj bo skoraj vsaka njihova sprememba odtisnjena na potomce.

Lahko rečemo, da je DNK vseh celic v organizmu nagnjen k mutacijam, in čeprav so mutacije v somatskih celicah pomembne ob številnih boleznih in drugih stanjih, ne presegajo vedno dlje časa življenja posameznik, ki jih nosi.

Mutacije kalčkov po drugi strani neposredno prispevajo k evolucijskim genetskim procesom, saj se te spremembe lahko prenašajo iz generacije v generacijo skozi gamete in zigote.

Zaradi teh razlogov so mutacije zarodnih celic vidne le v potomstvu in to je zelo pogosto odvisno od homozigosti ali heteroroznosti prizadetih genov pri vsakem staršu.

Vzrokov za mutacije zarodnih linij je veliko, saj se lahko pojavijo kot odziv na endogene ali eksogene signale. Nekatere od teh mutacij povzročajo bolezni, ki se lahko podedujejo po materini liniji ali po očetovi liniji, odvisno od primera.

Tumorji zarodnih celic

Nenadzorovana delitev celic v skoraj katerem koli tkivu v človeškem telesu, pa tudi pri drugih živalih, lahko povzroči nastanek tumorjev, ki so lahko benigni ali maligni.

Tiste, ki nastanejo iz zarodnih celic, običajno imenujemo neoplazme in so lahko:

- Germinomi

- Teratomi

- Embrionalni karcinomi

- Endodermalni tumorji sinusa

- Choriocarcinomas

Ti tumorji se lahko redno pojavljajo v notranjih predelih spolnih žlez, čeprav so lahko povezani tudi s proliferacijo ali abberantno migracijo primordialnih zarodnih celic, kar pomeni, da se lahko pojavijo na različnih predelih telesa.

Elektronska mikrografija intratubularne zarodne zarodne celice v testisih ali „seminoma“ (Vir: Nephron via Wikimedia Commons)

Tumorji, povezani s primordialno zarodno celično linijo, so znani kot germinomi, embrionalni karcinomi pa so tisti, ki izvirajo iz embrionalnih "matičnih" celic ali pridobljenih celic.

Običajno se izločijo primordialne zarodne celice, ki se tvorijo na ekstragonadnih mestih, vendar so teratomi abberantni izrastki ekstragonadnih zarodnih celic, ki so uspeli preživeti in so sestavljeni iz naključnih mešanic diferenciranih tkiv, kot so hrustanec, koža, lasje ali zob.

Endodermalni tumorji sinusa so tisti, ki nastanejo iz celic, ki izvirajo iz zunaj embrionalnih tkiv in ki so diferencirani, ki tvorijo endodermalni rumenjakov vreček. Če nasprotno, tumor tvori v trofoblastični plasti, se imenuje horiokarcinom.

Zarodni tumorji jajčnikov predstavljajo približno 20% vseh tumorjev jajčnikov, so pogosti pri deklicah in mlajših odraslih do približno 20 let in so skoraj vedno teratomi maligne narave.

Med njimi se razlikujejo disgerminomi, ki so trdni in mesnati tumorji, ki imajo mehko pokrovko, sestavljeno iz agregatov celic z mnogokotnim videzom, z izrazitimi plazemskimi membranami in velikim številom citosolnih granul.

Reference

1. Carlson, BM (2018). E-knjiga o človeški embriologiji in razvojni biologiji. Elsevier Health Sciences.
2. Jennings, MT, Gelman, R., in Hochberg, F. (1985). Intrakranialni tumorji zarodnih celic: naravna anamneza in patogeneza. Časopis za nevrokirurgijo, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ in Norris, HJ (1977). Maligni tumorji zarodnih celic jajčnika. Človeška patologija, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Primordialna migracija zarodnih celic. International Journal of Developmental Biology, 48 (5-6), 537–543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Tvorba zarodnih celic iz zarodnih matičnih celic in uporaba somatskih celičnih jeder v oocitih. Anali Newyorške akademije znanosti, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Mehanizmi, ki vodijo primordialno migracijo zarodnih celic: strategije različnih organizmov. Naravni pregledi Molekularna celična biologija, 11 (1), 37–49.
7. Van Doren, M. (2010). Celična biologija življenjskega cikla zarodnih celic. Trenutno mnenje o celični biologiji, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Zarodne celice. Celica, 96 (2), 165-174.