Il cellule germinali sono le cellule precursori dei gameti in quegli animali con riproduzione sessuale. Sono precursori embrionali che si differenziano da più lignaggi di cellule somatiche (soma = corpo) molto presto nello sviluppo della maggior parte delle specie.
Praticamente tutti gli organismi che si riproducono sessualmente nascono dalla fusione di due cellule gametiche. I gameti sono cellule specializzate che trasportano metà dell'informazione genetica dell'individuo che li produce, il padre e la madre (sono cellule aploidi).
Tutti i gameti prodotti da un animale sono formati da una linea speciale di cellule nota come linea germinale, che si sviluppa secondo un insieme complesso di segnali specifici. Queste cellule rappresentano la principale via di "trasferimento" del genoma e dei componenti citosolici da una generazione all'altra..
Le cellule germinali sono responsabili dei processi di speciazione ed evoluzione, poiché sono i cambiamenti che avvengono in queste che vengono trasmessi da una generazione all'altra. Inoltre, queste cellule sono quelle che mediano la trasmissione di malattie ereditarie dai genitori ai loro figli, specialmente negli esseri umani..
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Le cellule germinali sono cellule embrionali "pluripotenti" o "totipotenti", cioè possono differenziarsi in quasi tutti i tipi di cellule nelle giuste condizioni e segnali. Inoltre, sono cellule competenti per il loro "autorinnovamento", poiché sono responsabili della loro stessa rigenerazione..
Queste cellule sono le uniche in grado di produrre gameti, che sono le cellule che possono formare un nuovo organismo, una proprietà che le altre cellule di un embrione perdono nel differenziarsi..
Alcuni autori le considerano, quindi, come le "cellule staminali" di una specie, poiché non formano organi ma nuovi individui. Allo stesso modo, queste cellule sono il mezzo principale con cui le specie si evolvono e sono i veicoli per la trasmissione di malattie ereditarie, soprattutto nell'uomo..
Le cellule germinali producono gameti attraverso processi noti come meiosi e gametogenesi (oogenesi e spermatogenesi in molti animali), che sono caratteristici e unici di questo gruppo di cellule..
Le cellule germinali si distinguono precocemente da altri lignaggi di cellule somatiche durante lo sviluppo embrionale.
In molte specie, come la mosca della frutta D. melanogaster, Queste cellule sono formate da cellule primordiali della blastula che hanno "ereditato" un determinante citosolico noto come "germoplasma" o "germoplasma", cioè blastomeri molto particolari.
Detto germoplasma contiene elementi strutturali e alcuni RNA messaggero e durante oogenesi e fecondazione subisce diversi movimenti citosolici, per formare successivamente ammassi di cellule primordiali nello stadio di blastula, che daranno origine a cellule germinali primordiali.
I blastomeri che hanno il "plasma germinale" si dividono asimmetricamente, ereditando il germoplasma ad una singola cellula figlia. Quando l'embrione raggiunge lo stadio della gastrula, inizia la divisione equivalente di queste cellule e la popolazione di cellule primordiali della linea germinale si espande..
In mammiferi come l'uomo, invece, non è stato segnalato il coinvolgimento di un “plasma germinale” durante il processo di formazione delle cellule germinali primordiali, ma piuttosto la specificazione di questa linea è determinata dalle interazioni cellula-cellula..
Le cellule germinali primordiali, durante le prime fasi dell'embriogenesi, si trovano in una sorta di compartimento extra-embrionale e, nell'uomo, ciò avviene intorno alla terza settimana di sviluppo.
Una volta definita la linea cellulare primordiale, migrano verso le gonadi femminili o maschili, dove si attivano rispettivamente i processi di oogenesi o spermatogenesi..
L'interazione delle cellule primordiali con le cellule somatiche delle gonadi, oltre alla presenza dei cromosomi sessuali e di 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 altro.
Affinché avvenga la "separazione" iniziale di cellule somatiche e cellule germinali, la prima cosa che si verifica è un'espressione differenziale di geni, poiché nella linea germinale vengono repressi i geni caratteristici delle linee somatiche per avviare il "programma Germ genetica cellulare.
Durante il loro processo di formazione, queste cellule migrano anche da dove hanno origine al luogo specifico in cui si formeranno le gonadi, che sono i tessuti che producono gameti nell'adulto..
La migrazione cellulare si ottiene anche attraverso l'attivazione di un intero "macchinario" migratorio e diversi meccanismi di "guida", che hanno a che fare con molteplici fattori genetici ed epigenetici (che non hanno nulla a che fare con la modificazione della sequenza nucleotidica).
Le cellule germinali primordiali, quelle che danno origine alle "vere" cellule germinali, si formano lontano da dove si sviluppano e, per stabilirsi, devono migrare verso le sedi in cui si trovano le ovaie ei testicoli, che sono le gonadi femminile e maschile..
Le cellule germinali primordiali sono inizialmente viste durante la gastrulazione come un ammasso di cellule alla base dell'allantoide, che è una membrana extra-embrionale che si forma come un deflusso dal tratto digestivo primario dell'embrione..
In questa fase, le cellule primordiali acquisiscono una morfologia polarizzata e alcuni esperimenti hanno dimostrato che estendono lunghi processi man mano che vengono mobilizzate..
Successivamente, questi diventano evidenti nell'intestino per poi emergere dal dorso intestinale e migrare lateralmente, colonizzando le creste genitali..
Quando le cellule primordiali si spostano dall'intestino posteriore al tessuto connettivo circostante, quest'ultimo si allunga, formando il mesentere intestinale (il tessuto che riveste l'intestino tenue e lo unisce alla parete addominale), un processo che si verifica mentre le cellule emergono attraverso la parete di l'intestino.
L'arrivo delle cellule precursori verso il tessuto gonadico è controllato dalle cellule somatiche di dette strutture, che apparentemente esercitano un effetto "chemioattrattivo" sulle prime..
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 primordiali.
Questo gene è coinvolto nei processi di adesione cellula-cellula e nel controllo del ciclo cellulare, quindi si sospetta che la regolazione dei processi di adesione possa essere cruciale per l'avvio del processo migratorio.
Tuttavia, alcuni autori ritengono che il percorso di migrazione di queste cellule sia controllato a livello ambientale, invece di essere un processo autonomo..
Nel loro percorso verso le gonadi e una volta dentro, queste cellule si moltiplicano per mitosi, generando più cloni che riescono ad aumentare il numero di individui nella popolazione cellulare..
Una volta che le cellule germinali primordiali raggiungono i loro tessuti definitivi, si sviluppano in cellule germinali femminili o cellule germinali maschili, a seconda dei casi e dei segnali endogeni ed esogeni che ricevono..
Le gonadi femminili sono le ovaie e le gonadi maschili sono i testicoli. Una volta in questi tessuti, le cellule primordiali si moltiplicano a grande velocità, ma i modelli di questa proliferazione mitotica differiscono tra i due..
Esistono quindi due tipi di cellule germinali note come oogonia e spermatogonia..
Gli oogonia sono cellule mitoticamente attive. Si dividono intensamente durante lo sviluppo embrionale, in particolare dal secondo al quinto mese di gravidanza nell'uomo, con il quale si formano fino a più di 7 milioni di queste cellule, anche se alcune degenerano naturalmente.
Queste cellule non si dividono nuovamente per mitosi nelle fasi postnatali, ma si differenziano periodicamente. Durante le ultime fasi dello sviluppo fetale, però, iniziano a dividersi per meiosi, processo che rimane "in arresto" fino all'inizio della pubertà..
La proliferazione degli spermatogoni è alquanto diversa da quella dell'oogonia, perché nonostante comincino a formarsi e moltiplicarsi nei testicoli embrionali, mantengono la loro capacità di dividersi praticamente per tutta la vita postnatale..
I dotti seminiferi dei testicoli sono delimitati internamente da spermatogoni germinativi e alcune delle popolazioni composte da queste cellule si dividono per mitosi. All'inizio della pubertà, gruppi di spermatogoni (spermatociti primari) iniziano a dividersi per meiosi per formare spermatociti secondari che daranno origine a spermatidi aploidi..
Le cellule germinali sono le "fabbriche" dove vengono prodotti i "veicoli" per la trasmissione delle informazioni da una generazione all'altra. Allo stesso modo, queste cellule sono di grande importanza per i processi evolutivi, poiché quasi tutte le modifiche che subiscono saranno impresse sulla prole..
Possiamo dire che il DNA di tutte le cellule di un organismo è soggetto a mutazioni e sebbene le mutazioni nelle cellule somatiche siano importanti nel contesto di molte malattie e altre condizioni, non sempre si estendono oltre la durata della vita dell'organismo. li trasporta.
Le mutazioni della linea germinale, d'altra parte, contribuiscono direttamente ai processi genetici evolutivi, poiché questi cambiamenti possono essere trasmessi da una generazione all'altra attraverso gameti e zigoti..
Per questi motivi, le mutazioni nelle cellule germinali possono essere visibili solo nella progenie e questo dipende, molto spesso, dall'omozigosi o eterozigosità dei geni affetti in ciascun genitore..
Le cause delle mutazioni germinali sono molteplici, poiché possono verificarsi in risposta a segnali endogeni o esogeni. Alcune di queste mutazioni producono malattie che possono essere ereditate per linea materna o per linea paterna, a seconda dei casi..
La divisione incontrollata delle cellule in quasi tutti i tessuti del corpo umano, così come in altri animali, può provocare la formazione di tumori, che possono essere benigni o maligni..
Quelle che derivano dalle cellule germinali sono solitamente 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 comparire in diverse aree del corpo.
I tumori associati alla linea di cellule germinali primordiali sono noti come germinomi, mentre i carcinomi embrionali sono quelli che derivano da cellule "staminali" embrionali o cellule derivate..
Di solito, le cellule germinali primordiali che si formano nei siti extragonadici vengono eliminate, ma i teratomi sono escrescenze aberranti di cellule germinali extragonadali che sono riuscite a sopravvivere e che sono costituite da miscele casuali di tessuti differenziati come cartilagine, pelle, capelli o denti..
I tumori del seno endodermico sono quelli che si formano da cellule derivate da tessuti extraembrionari e che sono differenziati, che formano il sacco vitellino endodermico. Se, al contrario, il tumore si forma nello strato trofoblastico, si chiama coriocarcinoma.
I tumori germinali delle ovaie rappresentano circa il 20% di tutti i tumori ovarici, sono comuni nelle ragazze e nei giovani adulti fino a circa 20 anni di età e sono quasi sempre teratomi di natura maligna..
Tra questi si sono distinti i disgerminomi, che sono tumori solidi e carnosi a copertura morbida, composti da aggregati di cellule di aspetto poligonale, con membrane plasmatiche prominenti e un gran numero di granuli citosolici..
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