Caratteristiche delle cellule germinali, formazione, tipi, migrazione

IL cellule germinali Sono le cellule precursori dei gameti in quegli animali con riproduzione sessuale. Questi sono precursori embrionali che differiscono dai più lignaggi delle cellule somatiche (Soma = corpo) molto presto nello sviluppo della maggior parte delle specie.

Praticamente, tutti gli organismi che si riproducono derivano sessualmente dalla fusione di due cellule gametiche. I gameti sono cellule specializzate che trasportano metà delle informazioni genetiche dell'individuo che le produce, il padre e la madre (sono cellule aploidi).

Cellule staminali embrionali umane nella coltura cellulare. Ryddragyn presso l'inglese Wikipedia [dominio pubblico]

Tutti i gameti prodotti da un animale sono formati da una linea cellulare speciale nota come linea germinale, che sono sviluppate secondo un insieme complesso di segnali specifici. Queste cellule rappresentano la principale via di "trasferimento" del genoma e i componenti citosolici da una generazione all'altra.

Le cellule germinali sono responsabili dei processi di speciazione e evoluzione, poiché sono i cambiamenti che si verificano in questi che vengono trasmessi da una generazione a quanto segue. Inoltre, queste cellule sono ciò che media la trasmissione delle malattie ereditarie dei genitori ai loro figli, specialmente nell'essere umano.

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Caratteristiche delle cellule germinali

Le cellule germinali sono cellule embrionali "pluripotenti" o "totipotenti", ovvero possono essere differenziate in quasi tutti i tipi di cellule nelle condizioni e segnali appropriati. Inoltre, sono cellule competenti per la loro "autorenovazione", in quanto sono responsabili della propria rigenerazione.

Queste cellule sono le uniche in grado di produrre i gameti, che sono le cellule che possono formare un nuovo organismo, proprietà che le altre cellule di un embrione perdono in quanto differiscono.

Alcuni autori li considerano, quindi, come le "cellule staminali" di una specie, poiché formano organi ma nuovi individui. Allo stesso modo, queste cellule sono i mezzi principali con cui le specie si evolvono e sono veicoli per la trasmissione di malattie ereditarie, specialmente nell'uomo.

Le cellule germinali producono gameti attraverso processi noti come meiosi e gametogenesi (ovogenesi e spermatogenesi in molti animali), che sono caratteristici e unici per questo gruppo di cellule.

Tubuli seminiferi con sperma maturo. Nefron [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Formazione

Le cellule germinali si distinguono presto dagli altri lignaggi cellulari somatici durante lo sviluppo embrionale.

Come accade in alcuni invertebrati?

Drosophila Melanogaster Fruit Fly. Preso e curato da: Sanjay Acharya [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

In molte specie, come la mosca della frutta D. Melanogaster, Queste cellule sono formate da cellule blostula primordiali che hanno "ereditato" un determinante citosolico noto come "germoplasma" o "plasma germinante", cioè molto particolare blastomeri.

Questo germoplasma contiene elementi strutturali e alcuni RNA di messaggeri e durante l'ovogenesi e la fecondazione, questo soffre.

I blastomeri che hanno il "plasma germinale" sono divisi asimmetricamente, ereditando il germoplasma a una cellula singola. Quando l'embrione raggiunge lo stadio di gastrula, inizia la divisione equivalente di queste cellule e la popolazione di cellule primordiali della linea germinale si espande.

Come accade nell'essere umano?

Nei mammiferi come uomo, d'altra parte, il coinvolgimento di un "plasma germinale" non è stato riportato durante il processo di formazione di cellule germinali primordiali, ma piuttosto le specifiche di questa linea sono determinate dalle interazioni cellula-cellula.

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Le cellule germinali primordiali, durante le prime fasi dell'embriogenesi, si trovano in una sorta di compartimento trattato extra e, nell'uomo, ciò si verifica vicino alla terza settimana di sviluppo.

Una volta definita la linea delle cellule primordiali, migrano verso le gonadi femminili o maschili, dove vengono attivati ​​rispettivamente i processi di ovogenesi o spermatogenesi.

L'interazione delle cellule primordiali con le cellule somatiche di gonadi, oltre alla presenza di cromosomi sessuali e altri fattori materni, è ciò che definisce la determinazione del sesso nella linea germinale, sebbene questo processo possa variare considerevolmente tra una specie e un'altra.

Espressione genica differenziale

Per prendere la "separazione" iniziale delle cellule somatiche e delle cellule germinali, la prima cosa che accade è un'espressione differenziale dei geni, perché nella linea germinale i geni caratteristici delle linee somatiche sono repressi per iniziare il "programma" cellule germinali genetiche.

Durante il loro processo di formazione queste cellule migrano anche da dove provengono dal luogo specifico in cui si formeranno le gonadi, che sono i tessuti che producono gamete per adulti.

La migrazione cellulare si ottiene anche attraverso l'attivazione di un intero "macchinario" migratorio e di diversi meccanismi di "guida", che hanno a che fare con molteplici fattori genetici ed epigenetici (che hanno a che fare con la modifica della sequenza nucleotidica).

Migrazione

Le cellule germinali primordiali, quelle che danno origine alle "vere" cellule germinali, si formano lontano da dove si sviluppano e, per affermarsi, devono migrare verso i siti in cui si trovano le ovaie e i testicoli, che sono la femmina e gonadi maschi.

Inizialmente, durante la gastrazione vengono osservate cellule germinali primordiali come cluster cellulari alla base degli allentoidi, che è una membrana extraembrionale che si forma come un'evaginazione del tratto digestivo primario dell'embrione.

Gastulazione di un animale diblistico. 1 blastico. 2-gastrula. Pidalka44 [dominio pubblico]

In questa fase, le cellule primordiali acquisiscono morfologia polarizzata e alcuni esperimenti hanno dimostrato che estendono lunghi processi mentre si mobilitano.

Successivamente, questi diventano evidenti nell'intestino posteriore e quindi emergono dalla schiena intestinale e migrano lateralmente, colonizzando le creste genitali.

Mentre le cellule primordiali si spostano dall'intestino posteriore al tessuto connettivo che lo circonda, quest'ultimo si allunga, formando il mesentere intestinale (il tessuto che copre l'intestino tenue e lo unisce alla parete addominale), un processo che si verifica mentre le cellule emergono attraverso il muro dell'intestino.

Meccanismi di controllo

L'arrivo delle cellule precursori verso il tessuto gonadale è controllato dalle cellule somatiche di queste strutture, che apparentemente esercitano un effetto "chemiotracente" sul primo.

È stato dimostrato sperimentalmente che l'espressione di un gene noto come Fragilis Ha molto a che fare con lo sviluppo della motilità nelle cellule germinali primarie.

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Questo gen.

Tuttavia, alcuni autori ritengono che la via della migrazione di queste cellule sia controllata a livello ambientale, invece di essere un processo autonomo.

Nel loro passaggio verso le gonadi e una volta in esse, queste cellule si moltiplicano per mitosi, generando cloni multipli che riescono ad aumentare il numero di individui nella popolazione cellulare.

Tipi di cellule germinali

Una volta che le cellule germinali primarie raggiungono i loro tessuti finali, queste sono sviluppate nelle cellule germinali femminili o nelle cellule germinali maschili, a seconda dei casi e i segnali endogeni ed esogeni che ricevono.

Le gonadi femmine sono le ovaie e le gonadi maschi sono i testicoli. Una volta in questi tessuti, le cellule primordiali si moltiplicano ad alta velocità, ma i modelli di questa proliferazione mitotica differiscono tra loro.

Esistono quindi due tipi di cellule germinali note come ovogonie e spermatogonie.

Cellule germinali femminili: Ovogonie

Ovogonie. Fonte: Chassot A-A, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, di Rooij DG, et al. [CC per 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)]

Le ovogonie sono cellule mitoticamente attive. Sono divisi intensamente durante lo sviluppo embrionale, in particolare dal secondo al quinto mese di gravidanza nell'uomo, che si sono formati fino a oltre 7 milioni di queste cellule, sebbene alcune siano naturalmente degenerate.

Queste cellule non sono nuovamente divise per la mitosi nelle fasi postnatali, ma differiscono periodicamente. Durante le ultime fasi dello sviluppo fetale, tuttavia, questi iniziano a essere divisi per meiosi, un processo che rimane in "arresto" fino all'inizio della pubertà.

Cellule germinali maschili: spermatogonie

La proliferazione delle spermatogonie è in qualche modo diversa da quella delle Oogonie, perché sebbene inizino a formarsi e si moltiplicano nei testicoli embrionali, mantengono la loro capacità di divisione praticamente tutta la vita post -natale.

I dotti seminiferi dei testicoli sono delimitati internamente con le spermatogonie germinative e alcune delle popolazioni composte da queste cellule sono divise per mitosi. All'inizio della pubertà, i gruppi di spermatogonie (spermatociti primari) iniziano a dividersi per meiosi per addestrare gli spermatociti secondari che darà origine allo spermátidas aploide.

Mutazioni

Le celle germinali sono le "fabbriche" in cui i "veicoli" della trasmissione delle informazioni di una generazione alla successiva. Allo stesso modo, queste cellule sono di grande importanza per i processi evolutivi, poiché quasi tutte le modifiche subite saranno stampate nella prole.

Possiamo dire che il DNA di tutte le cellule di un organismo è soggetto a mutazioni e nonostante il fatto che le mutazioni nelle cellule somatiche siano importanti nel contesto di molte malattie e altre condizioni, queste non si estendono sempre oltre la vita della vita di l'individuo di Porta.

Le mutazioni nella linea germinale, d'altra parte, contribuiscono direttamente ai processi genetici evolutivi, poiché questi cambiamenti possono spostarsi da una generazione all'altra attraverso i gameti e lo zigote.

Per questi motivi, le mutazioni nelle cellule germinali possono essere visibili solo nella progenie e questo dipende molto spesso, omozigosi o eterozigosi dei geni colpiti in ciascun parentale.

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Le cause delle mutazioni nella linea germinale sono molte, in quanto possono verificarsi in risposta a segnali endogeni o esogeni. Alcune di queste mutazioni producono malattie che possono essere ereditate dalla linea materna o dalla linea paterna, a seconda del caso.

Tumori nelle cellule germinali

La divisione incontrollata delle cellule di quasi tutti i tessuti nel corpo umano, nonché in quella di altri animali, può provocare la formazione di tumori, che possono essere benigne o maligne.

Quelli che derivano dalle cellule germinali sono generalmente chiamate neoplasie e possono essere:

- Germinomi

- Teratomi

- Carcinomi embrionali

- Tumori del seno endodermico

- Coriocarcinomi

Questi tumori possono verificarsi regolarmente nelle regioni interne delle gonadi, sebbene possano anche essere correlati alla proliferazione o alla migrazione aberrante delle cellule germinali primordiali, il che implica che possono apparire in diverse aree del corpo.

Micrografia elettronica di una neoplasia intratubulare di cellule germinali nei testicoli o nel "seminoma" (fonte: nefron [CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

I tumori associati alla linea delle cellule germinali primordiali sono noti come germinomi, mentre i carcinomi embrionali sono quelli che derivano dalle cellule embrionali di "madre" o cellule derivate.

Di solito, vengono rimosse cellule germinali primordiali che si formano in luoghi extragonadali, ma i teratomi sono escrescenze aberranti di cellule germinali extragonadali che sono riuscite a sopravvivere e che sono composte da miscele casuali di tessuti differenziati come cartilagine, pelle, capelli o denti.

I tumori del seno endodermico sono quelli formati da cellule derivate da tessuti extrambrionari e che sono differenziati, che formano il sacco endodermico vitellina. Se, al contrario, il tumore è formato nello strato trofoblastico, questo si chiama coriocarcinoma.

I tumori delle linee germinali nelle ovaie rappresentano circa il 20% di tutti i tumori ovarici, sono correnti in ragazze e giovani fino a 20 anni e quasi sempre sui teratomi della natura malvagia.

Tra questi hanno distinto disgro, che sono tumori solidi e carnosi che hanno una copertura morbida, composta da aggregati di cellule di aspetto poligonale, con membrane plasmatiche prominenti e un gran numero di granuli citosolici.

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