ZÁRODEČNÉ BUŇKY: CHARAKTERISTIKA, TVORBA, TYPY, MIGRACE - BIOLOGIE - 2025

Tyto zárodečné buňky jsou prekurzorové buňky gamet u zvířat s pohlavního rozmnožování. Jsou to embryonální prekurzory, které se velmi brzy liší ve vývoji řady druhů somatických buněčných linií (soma = tělo).

Prakticky všechny organismy, které se pohlavně rozmnožují, vznikají fúzí dvou gametických buněk. Gamety jsou specializované buňky, které nesou polovinu genetické informace jedince, který je produkuje, otce a matky (jsou to haploidní buňky).

Lidské embryonální kmenové buňky v buněčné kultuře. Ryddragyn na anglické Wikipedii

Všechny gamety produkované zvířetem jsou vytvořeny ze speciální řady buněk známých jako zárodečná linie, které se vyvíjejí podle komplexní sady specifických signálů. Tyto buňky představují hlavní cestu přenosu genomu a cytosolických složek z jedné generace na druhou.

Zárodečné buňky jsou zodpovědné za procesy spekulace a evoluce, protože jsou to změny, které se v nich vyskytují, které se přenášejí z jedné generace na druhou. Navíc jsou to buňky, které zprostředkovávají přenos dědičných chorob z rodičů na své děti, zejména u lidí.

Charakteristika zárodečných buněk

Zárodečné buňky jsou „pluripotentní“ nebo „totipotentní“ embryonální buňky, to znamená, že se mohou za správných podmínek a signálů rozlišit na téměř jakýkoli typ buňky. Kromě toho jsou kompetentními buňkami pro jejich „sebeobnovení“, protože jsou zodpovědné za vlastní regeneraci.

Tyto buňky jsou jediné schopné produkovat gamety, což jsou buňky, které mohou tvořit nový organismus, což je vlastnost, kterou ostatní buňky embrya ztratí, když se diferencují.

Někteří autoři je považují za „kmenové buňky“ druhu, protože netvoří orgány, ale spíše nové jedince. Tyto buňky jsou také hlavním prostředkem, kterým se druh vyvíjí, a jsou prostředkem přenosu dědičných chorob, zejména u lidí.

Zárodečné buňky produkují gamety procesy známými jako meiosa a gametogeneze (oogeneze a spermatogeneze u mnoha zvířat), které jsou pro tuto skupinu buněk charakteristické a jedinečné.

Semenné trubičky se zralým spermatem. Nefron

Výcvik

Během embryonálního vývoje se zárodečné buňky odlišují brzy od ostatních somatických buněčných linií.

Jak k tomu dochází u některých bezobratlých?

Ovocná muška Drosophila melanogaster. Převzato a upraveno od: Sanjay Acharya

V mnoha druzích, jako je například ovocná muška D. melanogaster, jsou tyto buňky tvořeny z pravěkých buněk blastuly, které „zdědily“ cytosolický determinant známý jako „zárodečná plazma" nebo „zárodečný plazma", tj. velmi konkrétní blastomery.

Uvedená zárodečná plazma obsahuje strukturní prvky a některé messengerové RNA a během oogeneze a oplodnění podstoupí různé cytosolické pohyby, aby později vytvořila shluky prvotních buněk ve stadiu blastula, což povede ke vzniku prvotních zárodečných buněk.

Blastomery, které mají „zárodečný plazma“, se dělí asymetricky a dědí zárodečnou plazmu jediné dceřiné buňce. Když embryo dosáhne stadia gastruly, začíná ekvivalentní dělení těchto buněk a populace primordiálních buněk v zárodečné linii se rozšiřuje.

Jak se to děje u lidí?

Naproti tomu u savců, jako je člověk, nebylo během procesu tvorby prvotních zárodečných buněk hlášeno zapojení „zárodečného plazmatu“, ale spíše je specifikace této linie určena interakcemi buňka-buňka.

Primordiální zárodečné buňky jsou v raných stádiích embryogeneze umístěny v jakémsi mim embryonálním kompartmentu a u lidí k tomu dochází zhruba ve třetím týdnu vývoje.

Jakmile je definována linie pravěkých buněk, migrují směrem k ženským nebo mužským pohlavním žlázám, kde jsou aktivovány procesy oogeneze nebo spermatogeneze.

Interakce pravěkých buněk se somatickými buňkami pohlavních žláz, kromě přítomnosti pohlavních chromozomů a dalších mateřských faktorů, je to, co definuje určování pohlaví v zárodečné linii, i když tento proces se může u jednotlivých druhů značně lišit a další.

Diferenciální genová exprese

Aby došlo k počáteční „separaci“ somatických buněk a zárodečných buněk, je první věcí, která se vyskytuje, diferencovaná exprese genů, protože v zárodečné linii jsou potlačeny charakteristické geny somatických linií, aby se zahájil „program“ Genetika zárodečných buněk.

Během jejich formování tyto buňky také migrují z místa svého původu na konkrétní místo, kde se budou tvořit gonády, což jsou tkáně produkující gametu u dospělých.

Buněčné migrace je také dosaženo aktivací celé migrační „mašinérie“ a různých „vodících“ mechanismů, které mají co do činění s více genetickými a epigenetickými faktory (které nemusí souviset s úpravou nukleotidové sekvence)).

Migrace

Primordiální zárodečné buňky, ty, které dávají vznik „skutečným“ zárodečným buňkám, které se nacházejí daleko od místa, kde se vyvíjejí, a aby se mohly usadit, musí migrovat na místa, kde jsou umístěny vaječníky a varlata, což jsou ženské a mužské pohlavní žlázy..

Primordiální zárodečné buňky jsou zpočátku viděny během gastrulace jako shluk buněk na bázi alantois, což je extra-embryonální membrána, která se tvoří jako odtok z primárního trávicího traktu embrya.

Gastrulace diblastického zvířete. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44

V této fázi získají primordiální buňky polarizovanou morfologii a některé experimenty ukázaly, že při mobilizaci prodlužují dlouhé procesy.

Později se tyto projeví v zadních končetinách a poté se vynoří ze střevního dorsa a migrují laterálně, kolonizují genitální hřebeny.

Jak se pravěké buňky pohybují od zadního střeva k okolní pojivové tkáni, ta se prodlužuje a tvoří střevní mezentérii (tkáň, která lemuje tenké střevo a spojuje ji s břišní stěnou), což je proces, který nastává, zatímco buňky se vynoří stěnou střeva.

Kontrolní mechanismy

Příchod prekurzorových buněk do gonadální tkáně je řízen somatickými buňkami těchto struktur, které zřejmě vykazují "chemoatraktant" účinek na první.

Ukázalo se, že exprese genu známého jako fragilis má experimentálně mnoho společného s rozvojem pohyblivosti v pravěkých zárodečných buňkách.

Tento gen se podílí na adhezních procesech buňka-buňka a na řízení buněčného cyklu, takže existuje podezření, že regulace adhezních procesů by mohla být pro zahájení migračního procesu klíčová.

Někteří autoři se však domnívají, že migrační cesta těchto buněk je řízena na úrovni prostředí, místo aby byla autonomním procesem.

Na své cestě k gonádám a jednou v nich se tyto buňky množí mitózou a vytvářejí několik klonů, které dokáží zvýšit počet jedinců v buněčné populaci.

Typy zárodečných buněk

Jakmile primordiální zárodečné buňky dosáhnou svých definitivních tkání, vyvinou se do samčích zárodečných buněk nebo mužských zárodečných buněk, podle okolností a do endogenních a exogenních signálů, které obdrží.

Ženské gonády jsou vaječníky a mužské gonády jsou varlata. Jakmile jsou v těchto tkáních, prvotní buňky se množí rychle, ale vzorce této mitotické proliferace se mezi nimi liší.

Existují tedy dva typy zárodečných buněk známé jako oogonie a spermatogonie.

Ženské zárodečné buňky: oogonia

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

Oogonia jsou mitoticky aktivní buňky. Intenzivně se dělí během embryonálního vývoje, konkrétně od druhého do pátého měsíce těhotenství u lidí, čímž tvoří až více než 7 milionů těchto buněk, i když některé přirozeně degenerují.

Tyto buňky se v postnatálních stádiích znovu nerozdělují mitózou, ale místo toho se periodicky diferencují. Během posledních fází vývoje plodu se však začnou dělit meiozou, což je proces, který zůstává „zatčen“ až do začátku puberty.

Mužské zárodečné buňky: spermatogonie

Proliferace spermatogonie je poněkud odlišná od proliferace oogonie, protože navzdory skutečnosti, že se začínají tvořit a množit se v embryonálních varlatech, zachovávají si svoji schopnost rozdělit se prakticky po celém postnatálním životě.

Semenité kanálky varlat jsou vnitřně ohraničeny germinativní spermatogonií a některé populace složené z těchto buněk se dělí mitózou. Na začátku puberty se skupiny spermatogonií (primární spermatocyty) začnou dělit meiozou za vzniku sekundárních spermatocytů, které způsobí vznik haploidních spermatidů.

Mutace

Klíčkové buňky jsou „továrny“, kde se vyrábějí „vozidla“ pro přenos informací z jedné generace na druhou. Stejně tak tyto buňky mají velký význam pro evoluční procesy, protože téměř každá modifikace, kterou podstoupí, bude natištěna na potomstvo.

Můžeme říci, že DNA všech buněk v organismu je náchylná k mutacím, a přestože mutace v somatických buňkách jsou důležité v souvislosti s mnoha chorobami a jinými podmínkami, ne vždy přesahují životnost organismu. jednotlivec, který je nese.

Mutace v zárodku, na druhé straně, přímo přispívají k evolučním genetickým procesům, protože tyto změny mohou být předávány z jedné generace na další prostřednictvím gamet a zygot.

Z těchto důvodů mohou být mutace zárodečných buněk viditelné pouze u potomstva, což velmi často závisí na homozygotnosti nebo heterozygotnosti postižených genů u každého z rodičů.

Příčiny zárodečných mutací jsou četné, protože se mohou objevit v reakci na endogenní nebo exogenní signály. Některé z těchto mutací způsobují onemocnění, která mohou být zděděna mateřskou linií nebo otcovskou linií, v závislosti na případu.

Nádory zárodečných buněk

Nekontrolované dělení buněk v téměř jakékoli tkáni v lidském těle, stejně jako u jiných zvířat, může vést k tvorbě nádorů, které mohou být benigní nebo maligní.

Ty, které vznikají z zárodečných buněk, se obvykle nazývají neoplazmy a mohou být:

- Germinomy

- Teratomy

- Embryonální karcinomy

- Endodermální sinusové nádory

- Choriokarcinomy

Tyto nádory se mohou vyskytovat pravidelně ve vnitřních oblastech pohlavních žláz, i když mohou také souviset s proliferací nebo aberantní migrací pravěkých zárodečných buněk, což znamená, že se mohou objevit v různých částech těla.

Elektronový mikrograf intratubulárního zárodečného novotvaru ve varlatech nebo „seminomu“ (Zdroj: nefron prostřednictvím Wikimedia Commons)

Nádory asociované s prvotní zárodečnou buněčnou linií jsou známé jako germinomy, zatímco embryonální karcinomy jsou ty, které pocházejí z embryonálních „kmenových“ buněk nebo odvozených buněk.

Primordiální zárodečné buňky, které se tvoří v extragonadálních místech, se obvykle prolínají, ale teratomy jsou aberantní růsty extragonadálních zárodečných buněk, které dokázaly přežít a jsou tvořeny náhodnými směsmi diferencovaných tkání, jako je chrupavka, kůže, vlasy nebo zuby.

Endodermální sinusové nádory jsou ty, které jsou tvořeny z buněk získaných z mim embryonálních tkání a které jsou diferencovány, které tvoří endodermální žloutkový vak. Pokud se naopak nádor vytvoří v trofoblastické vrstvě, nazývá se choriokarcinom.

Nádorové nádory vaječníků představují asi 20% všech nádorů vaječníků, jsou běžné u dívek a mladých dospělých do věku asi 20 let a jsou téměř vždy teratomy maligní povahy.

Mezi nimi byly rozlišeny dysgerminomy, což jsou solidní a masité nádory, které mají měkký obal, složené z agregátů buněk s polygonálním vzhledem, s významnými plazmatickými membránami a velkým počtem cytosolických granulí.

Reference

1. Carlson, BM (2018). Embryologie člověka a vývojová biologie E-kniha. Elsevier Health Sciences.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Intrakraniální nádory zárodečných buněk: přirozená anamnéza a patogeneze. Journal of neurochurgery, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ, a Norris, HJ (1977). Zhoubné nádory vaječníků. Lidská patologie, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Primordiální migrace zárodečných buněk. International Journal of Developmental Biology, 48 (5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Tvorba zárodečných buněk z embryonálních kmenových buněk a použití jádra somatických buněk v oocytech. Annals of New York Academy of Sciences, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE a Lehmann, R. (2010). Mechanismy, které řídí migraci pravěkých zárodečných buněk: strategie z různých organismů. Přehledy přírody Molekulární buněčná biologie, 11 (1), 37-49.
7. Van Doren, M. (2010). Buněčná biologie životního cyklu zárodečných buněk. Aktuální názor na buněčnou biologii, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Zárodečné buňky. Cell, 96 (2), 165-174.