KIMCELLER: KARAKTERISTIKA, DANNELSE, TYPER, MIGRATION - BIOLOGI - 2025

De kimceller er precursorcellerne af mælke i dyr med seksuel reproduktion. De er embryonale forstadier, der adskiller sig fra flere somatiske cellelinjer (soma = krop) meget tidligt i udviklingen af ​​de fleste arter.

Næsten alle organismer, der formerer sig seksuelt, stammer fra fusionen af ​​to gametiske celler. Gameter er specialiserede celler, der bærer halvdelen af ​​den genetiske information fra det individ, der producerer dem, faren og moren (de er haploide celler).

Humane embryonale stamceller i cellekultur. Ryddragyn på engelsk Wikipedia

Alle gameter produceret af et dyr er dannet fra en speciel linje med celler kendt som kimlinjen, der udvikler sig i henhold til et komplekst sæt specifikke signaler. Disse celler repræsenterer hovedoverførselsvejen for genomet og cytosoliske komponenter fra en generation til en anden.

Kimceller er ansvarlige for processerne med specifikation og udvikling, da det er ændringerne, der forekommer i disse, der overføres fra en generation til den næste. Derudover er disse celler dem, der medierer overførslen af ​​arvelige sygdomme fra forældre til deres børn, især hos mennesker.

Kimcelleegenskaber

Kimceller er "pluripotente" eller "totipotente" embryonale celler, det vil sige, de kan differentiere til næsten enhver celletype under de rigtige betingelser og signaler. Derudover er de kompetente celler til deres "selvfornyelse", da de er ansvarlige for deres egen regenerering.

Disse celler er de eneste, der er i stand til at producere gameter, som er cellerne, der kan danne en ny organisme, en egenskab, som de andre celler i et embryo mister, når de differentierer.

Nogle forfattere betragter dem da som "stamceller" af en art, da de ikke danner organer, men snarere nye individer. Ligeledes er disse celler de vigtigste midler, hvormed arter udvikler sig og er køretøjer til overførsel af arvelige sygdomme, især hos mennesker.

Kimceller producerer gameter gennem processer, der er kendt som meiose og gametogenese (oogenese og spermatogenese hos mange dyr), som er karakteristiske og unikke for denne gruppe af celler.

Seminiferøse rør med moden sæd. nephron

Uddannelse

Kimceller adskilles tidligt fra andre somatiske cellelinjer under embryonal udvikling.

Hvordan sker det i nogle hvirvelløse dyr?

Frugtflue Drosophila melanogaster. Taget og redigeret fra: Sanjay Acharya

I mange arter, såsom frugtfluen D. melanogaster, dannes disse celler fra primordiale celler i blastula, der har "arvet" en cytosolisk determinant kendt som "kimplasme" eller "kimplasme", dvs. meget specielle blastomerer.

Nævnte kimplasme indeholder strukturelle elementer og noget messenger-RNA og under oogenese og befrugtning gennemgår den forskellige cytosoliske bevægelser for senere at danne primordiale celleklynger i blastula-stadiet, hvilket vil give anledning til primordiale kimceller.

Blastomererne, der har "kimplasmen", deler asymmetrisk og arver kimplasmen til en enkelt dattercelle. Når embryoet når gastrula-stadiet, begynder den ækvivalente opdeling af disse celler, og bestanden af ​​urceller i kimlinjen udvides.

Hvordan sker det hos mennesker?

Hos pattedyr som mennesker er derimod ikke rapporteret om involvering af en "kimplasme" under processen med dannelse af primordial kimcelle, men specifikationen af ​​denne linje bestemmes snarere af celle-celle-interaktioner.

Primordiale kimceller befinder sig i de tidlige stadier af embryogenese i et slags ekstra-embryonisk rum, og hos mennesker forekommer dette omkring den tredje uge af udviklingen.

Når først linjen med primordiale celler er defineret, migrerer de mod de kvindelige eller mandlige gonader, hvor henholdsvis oogenesen eller spermatogenese-processerne aktiveres.

Interaktionen mellem de primordiale celler med de somatiske celler i gonaderne ud over tilstedeværelsen af ​​kønskromosomer og andre moderlige faktorer er det, der definerer bestemmelsen af ​​køn i kimlinjen, skønt denne proces kan variere betydeligt mellem en art og en anden.

Differentialgenekspression

For at den indledende "adskillelse" af somatiske celler og kimceller skal finde sted, er den første ting, der opstår, en differentiel ekspression af gener, da i kimlinjen undertrykkes de karakteristiske gener af somatiske linier for at starte "programmet" Kimcellegenetik.

Under deres dannelsesproces vandrer disse celler også fra hvor de stammer til det specifikke sted, hvor gonaderne dannes, som er det gamet-producerende væv hos den voksne.

Cellemigration opnås også gennem aktivering af et helt migrerende "maskineri" og forskellige "styrende" mekanismer, der har at gøre med flere genetiske og epigenetiske faktorer (som ikke har noget at gøre med modificeringen af ​​nukleotidsekvensen).

Migration

De oprindelige kimceller, dem, der giver anledning til de "ægte" kimceller, dannes langt fra hvor de udvikler sig, og for at etablere sig selv, skal migrere til de steder, hvor æggestokkene og testiklerne er placeret, som er de kvindelige og mandlige gonader..

Primordiale kimceller ses oprindeligt under gastrulering som en klynge af celler ved basen af ​​allantois, som er en ekstra-embryonisk membran, der dannes som en udstrømning fra embryoens primære fordøjelseskanal.

Gastrulering af et diblastisk dyr. 1-blastula. 2-gastrula. Pidalka44

I dette trin erhverver primordiale celler en polariseret morfologi, og nogle eksperimenter har vist, at de forlænger lange processer, når de mobiliseres.

Senere bliver disse tydelige i bagfladen og kommer derefter ud af tarmsiden og migrerer sideværts og koloniserer kønsryggene.

Når de oprindelige celler bevæger sig fra bagbeklen til det omgivende bindevæv, forlænges sidstnævnte og danner tarmens mesenteri (det væv, der linjer tyndtarmen og forbinder det til mavevæggen), en proces, der finder sted, mens celler dukker op gennem tarmvæggen.

Kontrolmekanismer

Forløbercellernes ankomst til gonadevævet styres af de somatiske celler i disse strukturer, som tilsyneladende har en "kemoattraktant" -effekt på førstnævnte.

Ekspressionen af ​​et gen kendt som fragilis er eksperimentelt vist at have meget at gøre med udviklingen af ​​motilitet i primordielle kimceller.

Dette gen er involveret i cellecelleadhæsionsprocesserne og i kontrollen af ​​cellecyklussen, så det formodes, at reguleringen af ​​adhæsionsprocesserne kan være afgørende for påbegyndelsen af ​​migrationsprocessen.

Nogle forfattere mener imidlertid, at migrationsruten for disse celler kontrolleres på miljøniveau i stedet for at være en autonom proces.

På vej til gonaderne og en gang i dem formere sig disse celler med mitose, hvilket genererer flere kloner, der formår at øge antallet af individer i cellepopulationen.

Kimcelletyper

Når de oprindelige kimceller når deres definitive væv, udvikler de sig til kvindelige kimceller eller mandlige kimceller, alt efter hvad der er tilfældet, og de endogene og eksogene signaler, de modtager.

De kvindelige gonader er æggestokkene, og de mandlige gonader er testiklerne. Når de først er i disse væv, formeres de primordiale celler hurtigt, men mønstrene for denne mitotiske proliferation er forskellige mellem de to.

Der er altså to typer kimceller kendt som oogonia og spermatogonia.

Kvindelige kimceller: oogonia

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

Oogonia er mitotisk aktive celler. De deler sig intensivt under embryonal udvikling, specifikt fra den anden til den femte måned af graviditeten hos mennesker, og danner således op til mere end 7 millioner af disse celler, selvom nogle naturligt degenererer.

Disse celler deler sig ikke igen med mitose i de postnatale stadier, men differentieres i stedet med jævne mellemrum. I de sidste faser af fosterudviklingen begynder de imidlertid at dele sig ved meiose, en proces, der forbliver i "arrest" indtil pubertets begyndelse.

Hannlige kimceller: spermatogoni

Spredningen af ​​spermatogoni er noget forskellig fra den hos oogonia, for på trods af at disse begynder at danne og formere sig i de embryonale testikler, opretholder de deres evne til at opdele gennem praktisk talt hele det postnatale liv.

Testens seminiferøse kanaler er internt afgrænset med spirende spermatogoni, og nogle af populationerne sammensat af disse celler deler sig med mitose. I begyndelsen af ​​puberteten begynder grupper af spermatogoni (primære spermatocytter) at dele sig ved meiose for at danne de sekundære spermatocytter, der vil give anledning til haploide spermatider.

Mutationer

Kimceller er de "fabrikker", hvor "køretøjer" til transmission af information fra en generation til den næste produceres. Ligeledes er disse celler meget vigtige for evolutionære processer, da næsten enhver modifikation, de gennemgår, vil blive præget af afkommet.

Vi kan sige, at DNA'et fra alle celler i en organisme er tilbøjelig til mutationer, og selvom mutationer i somatiske celler er vigtige i sammenhæng med mange sygdomme og andre tilstande, strækker de sig ikke altid ud over organisationens levetid. person, der bærer dem.

Germline-mutationer bidrager på den anden side direkte til evolutionære genetiske processer, da disse ændringer kan overføres fra en generation til den næste gennem gameter og zygoter.

Af disse grunde kan kimcellemutationer kun være synlige i afkom, og dette afhænger meget ofte af homozygositeten eller heterozygositeten af ​​de berørte gener i hver forælder.

Årsagerne til kimlinemutationer er mange, da de kan forekomme som respons på endogene eller eksogene signaler. Nogle af disse mutationer producerer sygdomme, der kan arves gennem moderlinjen eller gennem faderlig linje, afhængigt af tilfældet.

Kimcelle tumorer

Den ukontrollerede opdeling af celler i næsten ethvert væv i den menneskelige krop såvel som i andre dyr kan resultere i dannelse af tumorer, som kan være godartede eller ondartede.

De, der stammer fra kimceller, kaldes normalt neoplasmer og kan være:

- Germinomas

- Teratomas

- Embryonale carcinomer

- Endodermale sinustumorer

- Choriocarcinomer

Disse tumorer kan forekomme regelmæssigt i de indre områder af gonaderne, skønt de også kan være relateret til spredning eller afvigende migration af de primordiale kimceller, hvilket indebærer, at de kan forekomme i forskellige områder af kroppen.

Elektronmikrograf af en intratubulær kimcelleneoplasma i testiklerne eller 'seminom' (Kilde: Nephron via Wikimedia Commons)

Tumorer forbundet med den primordiale kimcellelinie er kendt som germinomer, medens embryonale carcinomer er dem, der er afledt af embryonale "stam" celler eller afledte celler.

Normalt kasseres de primordiale kimceller, der dannes i ekstragonadale steder, men teratomer er afvigende vækster af ekstragonadale kimceller, der har formået at overleve og består af tilfældige blandinger af differentierede væv, såsom brusk, hud, hår eller tænder.

Endodermale sinustumorer er dem, der dannes fra celler, der stammer fra ekstraembryonale væv, og som er differentierede, som danner endodermal æggesækken. Hvis tumoren tværtimod dannes i det trofoblastiske lag, kaldes det choriocarcinom.

20% af alle tumorer i æggestokkene er almindelige hos piger og unge voksne op til ca. 20 år og er næsten altid teratomer af ondartet karakter.

Blandt disse er dysgerminomer skelnet, som er faste og kødfulde tumorer, der har en blød dækning, sammensat af aggregater af celler med et polygonalt udseende, med fremtrædende plasmamembraner og et stort antal cytosoliske granuler.

Referencer

1. Carlson, BM (2018). Human Embryology and Developmental biology E-book. Elsevier Sundhedsvidenskab.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Intrakraniale kimcelle tumorer: naturlig historie og patogenese. Tidsskrift for neurokirurgi, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ, & Norris, HJ (1977). Ondartede kimcelle tumorer i æggestokken. Human patologi, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Primordial kimcellevandring. International Journal of Developmental Biology, 48 (5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Kimcelledannelse fra embryonale stamceller og anvendelse af somatiske cellekerner i oocytter. Annaler fra New York Academy of Sciences, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Mekanismer, der styrer primordial kimcellevandring: strategier fra forskellige organismer. Naturen gennemgår molekylær cellebiologi, 11 (1), 37-49.
7. Van Doren, M. (2010). Cellebiologien i kimcellens livscyklus. Aktuel udtalelse inden for cellebiologi, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Kimceller. Cell, 96 (2), 165-174.