KIMCELLER: KJENNETEGN, FORMASJON, TYPER, MIGRASJON - BIOLOGI - 2026

De kimceller er forløpercellene av kjønnsceller hos dyr med seksuell reproduksjon. De er embryonale forløpere som skiller seg fra flere somatiske cellelinjer (soma = kropp) veldig tidlig i utviklingen av de fleste arter.

Praktisk talt alle organismer som reproduserer seksuelt, stammer fra fusjon av to gametiske celler. Gameter er spesialiserte celler som bærer halvparten av den genetiske informasjonen til individet som produserer dem, faren og moren (de er haploide celler).

Humane embryonale stamceller i cellekultur. Ryddragyn på engelsk Wikipedia

Alle gameter produsert av et dyr er dannet fra en spesiell linje med celler kjent som kimlinjen, som utvikler seg i henhold til et komplekst sett med spesifikke signaler. Disse cellene representerer hovedoverføringsveien for genomet og cytosoliske komponenter fra en generasjon til en annen.

Kimceller er ansvarlige for prosessene med spesiering og evolusjon, siden det er endringene som skjer i disse som overføres fra en generasjon til den neste. I tillegg er disse cellene de som medierer overføring av arvelige sykdommer fra foreldre til barna, spesielt hos mennesker.

Germcellens egenskaper

Kimceller er "pluripotente" eller "totipotente" embryonale celler, det vil si at de kan differensiere til nesten hvilken som helst celletype under de rette forhold og signaler. Videre er de celler som er kompetente for sin "selvfornyelse", ettersom de er ansvarlige for sin egen fornyelse.

Disse cellene er de eneste som er i stand til å produsere gameter, som er cellene som kan danne en ny organisme, en egenskap som de andre cellene i et embryo mister når de skiller seg ut.

Noen forfattere anser dem da som "stamceller" av en art, siden de ikke danner organer, men heller nye individer. På samme måte er disse cellene de viktigste virkemidlene som arter utvikler seg og er kjøretøyene for overføring av arvelige sykdommer, spesielt hos mennesker.

Kimceller produserer gameter gjennom prosesser kjent som meiose og gametogenese (oogenese og spermatogenese hos mange dyr), som er karakteristiske og unike for denne gruppen av celler.

Seminiferøse tubuli med moden sæd. nevronet

Opplæring

Kimceller skilles tidlig fra andre somatiske cellelinjer under embryonal utvikling.

Hvordan skjer det i noen virvelløse dyr?

Fruktfluen Drosophila melanogaster. Tatt og redigert fra: Sanjay Acharya

I mange arter, for eksempel fruktfluen D. melanogaster, dannes disse cellene fra primordiale celler i blastulaen som har "arvet" en cytosolisk determinant kjent som "kimplasm" eller "kimplasme", det vil si veldig spesielle blastomerer.

Nevnte kimplasme inneholder strukturelle elementer og noe messenger-RNA, og under oogenese og befruktning, gjennomgår den forskjellige cytosoliske bevegelser, for senere å danne primordiale celleklynger i blastula-stadiet, noe som vil gi opphav til primordielle kimceller.

Blastomerene som har "kimplasmen" deler seg asymmetrisk og arver kimplasmen til en dattercelle. Når embryoet når gastrula-stadiet, begynner den ekvivalente inndelingen av disse cellene, og bestanden av urceller i kimlinjen utvides.

Hvordan skjer det hos mennesker?

Hos pattedyr som mennesker, derimot, er involvering av en "kimplasme" ikke blitt rapportert under prosessen med primordiell kimcelledannelse, men spesifikasjonen av denne linjen bestemmes av celle-celle-interaksjoner.

Primordiale kimceller, i de tidlige stadiene av embryogenese, er lokalisert i et slags ekstra-embryonisk rom, og hos mennesker skjer dette rundt den tredje uken av utviklingen.

Når linjen med primordiale celler er definert, migrerer de mot kvinnelige eller mannlige gonader, hvor oogenesen eller spermatogeneseprosessene er aktivert.

Interaksjonen mellom urcellene og de somatiske cellene i gonadene, i tillegg til tilstedeværelsen av kjønnskromosomer og andre mors faktorer, er det som definerer bestemmelsen av kjønn i kimen, selv om denne prosessen kan variere betydelig mellom en art og en til.

Differensial genuttrykk

For at den innledende "separering" av somatiske celler og kjønnsceller skal finne sted, er det første som oppstår et forskjellig uttrykk for gener, siden i kimlinjen blir de karakteristiske genene til somatiske linjer undertrykt for å starte programmet Germcellegenetikk.

Under deres dannelsesprosess vandrer disse cellene også fra der de kommer til det spesifikke stedet hvor gonadene vil danne seg, som er det gamet-produserende vevet hos voksne.

Cellemigrasjon oppnås også gjennom aktivering av et helt migrerende "maskineri" og forskjellige "styrende" mekanismer, som har å gjøre med flere genetiske og epigenetiske faktorer (som ikke har å gjøre med modifiseringen av nukleotidsekvensen ).

migrasjon

Primordiale kjønnsceller, de som gir opphav til de "sanne" kjønnscellene, dannes langt fra der de utvikler seg, og for å etablere seg, må de vandre til stedene der eggstokkene og testiklene befinner seg, som er kvinnelige og mannlige gonader. .

Opprinnelige kjønnsceller blir opprinnelig sett under gastrulering som en klynge av celler ved basen av allantois, som er en ekstra-embryonal membran som dannes som en utstrømning fra den primære fordøyelseskanalen til embryoet.

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

I dette stadiet får primordiale celler en polarisert morfologi, og noen eksperimenter har vist at de forlenger lange prosesser når de blir mobilisert.

Senere blir disse tydelige i bakkekjøtten og kommer deretter ut av tarmens dorsum og vandrer sideveis og koloniserer kjønnsryggene.

Når de primordiale cellene beveger seg fra bak tarmen til det omkringliggende bindevevet, forlenges sistnevnte og danner tarmens mesenteri (vevet som linjer tynntarmen og kobler det til bukveggen), en prosess som skjer mens celler dukker opp gjennom tarmveggen.

Kontrollmekanismer

Forløpercellens ankomst til gonadvevet styres av de somatiske cellene i disse strukturene, som tilsynelatende utøver en "kjemoattraktant" -effekt på førstnevnte.

Ekspresjonen av et gen kjent som fragilis er eksperimentelt vist å ha mye å gjøre med utviklingen av bevegelighet i primordielle kimceller.

Dette genet er involvert i cellecelle-vedheftingsprosesser og i kontrollen av cellesyklusen, så det er mistanke om at regulering av vedheftingsprosesser kan være avgjørende for initiering av migrasjonsprosessen.

Noen forfattere vurderer imidlertid at migrasjonsveien til disse cellene kontrolleres på miljønivå, i stedet for å være en autonom prosess.

På vei til gonadene og en gang i dem formeres disse cellene seg med mitose, og genererer flere kloner som klarer å øke antall individer i cellepopulasjonen.

Germcelletyper

Når de primordielle kimcellene når sitt definitive vev, utvikler de seg til kvinnelige kjønnsceller eller mannlige kimceller, alt etter hva som måtte være, og de endogene og eksogene signalene de mottar.

De kvinnelige gonadene er eggstokkene og de mannlige gonadene er testiklene. Når de er i disse vevene, formerer de primordiale celler seg raskt, men mønstrene for denne mitotiske spredningen varierer mellom de to.

Det er da to typer kimceller kjent som oogonia og spermatogonia.

Kvinnelige kjønnsceller: oogonia

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

Oogonia er mitotisk aktive celler. De deler seg intenst under embryonal utvikling, spesifikt fra andre til femte måned av svangerskapet hos mennesker, og danner dermed opp til mer enn 7 millioner av disse cellene, selv om noen naturlig degenererer.

Disse cellene deler seg ikke med mitose igjen i de postnatale stadiene, men skiller seg i stedet med jevne mellomrom. I løpet av de siste stadiene av fosterutviklingen begynner de imidlertid å dele seg ved meiose, en prosess som forblir i "arrest" til begynnelsen av puberteten.

Mannlige kjønnsceller: spermatogonia

Spredningen av spermatogonia er noe annerledes enn den for oogonia, fordi til tross for at disse begynner å danne seg og formere seg i de embryonale testiklene, opprettholder de sin evne til å dele seg gjennom praktisk talt hele postnatal liv.

De seminiferøse kanalene til testiklene er internt avgrenset med spirende spermatogonia, og noen av populasjonene sammensatt av disse cellene deler seg med mitose. I begynnelsen av puberteten begynner grupper av spermatogoni (primære spermatocytter) å dele seg ved meiose for å danne de sekundære spermatocytter som vil gi opphav til haploide spermatider.

mutasjoner

Kimceller er "fabrikkene" der "kjøretøyene" for overføring av informasjon fra en generasjon til den neste blir produsert. På samme måte er disse cellene av stor betydning for evolusjonsprosesser, siden nesten alle modifikasjoner de gjennomgår vil bli skrevet ut på avkommet.

Vi kan si at DNA fra alle celler i en organisme er utsatt for mutasjoner, og selv om mutasjoner i somatiske celler er viktige i sammenheng med mange sykdommer og andre tilstander, strekker de seg ikke alltid utover levetiden til individ som bærer dem.

Germline mutasjoner, på den annen side, bidrar direkte til evolusjonære genetiske prosesser, siden disse endringene kan overføres fra en generasjon til den neste gjennom gameter og zygoter.

Av disse grunner kan kimcellemutasjoner bare være synlige i avkommet, og dette avhenger veldig ofte av homozygositeten eller heterozygositeten til de berørte gener hos hver av foreldrene.

Årsakene til kimplante mutasjoner er mange, da de kan oppstå som respons på endogene eller eksogene signaler. Noen av disse mutasjonene produserer sykdommer som kan arves gjennom morslinjen eller gjennom fedrelinjen, avhengig av tilfelle.

Germcellene svulster

Den ukontrollerte delingen av celler i nesten alle vev i menneskekroppen, så vel som i andre dyr, kan føre til dannelse av svulster, som kan være godartede eller ondartede.

De som oppstår fra kimceller kalles vanligvis neoplasmer og kan være:

- Germinomas

- Teratomas

- Embryonale karsinomer

- Endodermale bihule tumorer

- Choriocarcinomas

Disse svulstene kan forekomme regelmessig i de indre områdene av gonadene, selv om de også kan være relatert til spredning eller avvikende migrasjon av de primordiale kimcellene, noe som innebærer at de kan vises i forskjellige områder av kroppen.

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

Svulster assosiert med den primordiale kimcellelinjen er kjent som germinomer, mens embryonale karsinomer er de som er avledet fra embryonale "stam" celler eller avledede celler.

Vanligvis blir de primordielle kjønnscellene som dannes i ekstragonadale steder utkjørt, men teratomer er avvikende vekster av ekstragonadale kimceller som har klart å overleve og består av tilfeldige blandinger av differensierte vev som brusk, hud, hår eller tenner.

Endodermale sinustumorer er de som er dannet fra celler avledet fra ekstra-embryonale vev og som er differensiert, som danner endodermal eggeplomme. Hvis tvert imot svulsten dannes i det trofoblastiske laget, kalles det choriocarcinoma.

Grovsvulster i eggstokkene utgjør omtrent 20% av alle svulster i eggstokkene, er vanlige hos jenter og unge voksne opp til omtrent 20 år, og er nesten alltid teratomer av ondartet art.

Blant disse er dysgerminomer skilt ut, som er solide og kjøttfulle svulster som har et mykt dekke, sammensatt av aggregater av celler med et polygonalt utseende, med fremtredende plasmamembraner og et stort antall cytosoliske granuler.

referanser

1. Carlson, BM (2018). Human Embryology and Developmental biology E-bok. Elsevier Health Sciences.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Intrakranielle kimcelle svulster: naturlig historie og patogenese. Journal of neurochirgery, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ, & Norris, HJ (1977). Ondartede kimcelletumorer i eggstokken. Human pathology, 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). Germcelledannelse fra embryonale stamceller og bruk av somatiske cellekjerner i oocytter. Annals of the New York Academy of Sciences, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Mekanismer som styrer primordial kimcellevandring: strategier fra forskjellige organismer. Nature vurderer molekylær cellebiologi, 11 (1), 37-49.
7. Van Doren, M. (2010). Cellebiologien i bakteriens livssyklus. Nåværende mening i cellebiologi, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Bakterie celler. Cell, 96 (2), 165-174.