TẾ BÀO MẦM: ĐẶC ĐIỂM, SỰ HÌNH THÀNH, CÁC LOẠI, SỰ DI CƯ - SINH HỌC

Các tế bào mầm là những tế bào tiền thân của giao tử ở động vật có sinh sản hữu tính. Chúng là tiền thân của phôi thai phân biệt từ nhiều dòng tế bào soma (soma = cơ thể) rất sớm trong quá trình phát triển của hầu hết các loài.

Hầu như tất cả các sinh vật sinh sản hữu tính đều phát sinh từ sự hợp nhất của hai tế bào giao tử. Giao tử là những tế bào chuyên hóa mang một nửa thông tin di truyền của cá thể sinh ra chúng là bố và mẹ (chúng là tế bào đơn bội).

Tế bào gốc phôi người trong nuôi cấy tế bào. Ryddragyn tại Wikipedia tiếng Anh

Tất cả các giao tử do động vật tạo ra đều được hình thành từ một dòng tế bào đặc biệt được gọi là dòng mầm, chúng phát triển theo một tập hợp các tín hiệu cụ thể phức tạp. Những tế bào này đại diện cho con đường "chuyển giao" chính của bộ gen và các thành phần tế bào từ thế hệ này sang thế hệ khác.

Tế bào mầm chịu trách nhiệm cho các quá trình hình thành và tiến hóa, vì chính những thay đổi xảy ra trong các quá trình này được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Ngoài ra, những tế bào này là những tế bào trung gian truyền bệnh di truyền từ cha mẹ sang con cái của họ, đặc biệt là ở người.

Đặc điểm tế bào mầm

Tế bào mầm là tế bào phôi "đa năng" hoặc "toàn năng", nghĩa là, chúng có thể biệt hóa thành hầu hết mọi loại tế bào trong điều kiện và tín hiệu thích hợp. Ngoài ra, chúng là những tế bào có thẩm quyền để "tự đổi mới", vì chúng chịu trách nhiệm tái tạo của chính chúng.

Những tế bào này là những tế bào duy nhất có khả năng tạo ra giao tử, là những tế bào có thể hình thành một sinh vật mới, một đặc tính mà các tế bào khác của phôi mất đi khi chúng biệt hóa.

Do đó, một số tác giả coi chúng là "tế bào gốc" của một loài, vì chúng không hình thành các cơ quan mà là các cá thể mới. Tương tự như vậy, những tế bào này là phương tiện chính để các loài tiến hóa và là phương tiện truyền bệnh di truyền, đặc biệt là ở người.

Tế bào mầm tạo ra giao tử thông qua các quá trình được gọi là quá trình meiosis và sự phát sinh giao tử (quá trình sinh trứng và sinh tinh ở nhiều loài động vật), đây là đặc điểm và duy nhất của nhóm tế bào này.

Ống bán nguyệt có tinh trùng trưởng thành. Nephron

Đào tạo

Tế bào mầm được phân biệt sớm với các dòng tế bào xôma khác trong quá trình phát triển phôi.

Làm thế nào nó xảy ra ở một số động vật không xương sống?

Ruồi đục quả Drosophila melanogaster. Lấy và chỉnh sửa từ: Sanjay Acharya

Ở nhiều loài, chẳng hạn như ruồi giấm D. melanogaster, những tế bào này được hình thành từ các tế bào ban đầu của phôi bào đã “thừa hưởng” một yếu tố quyết định tế bào được gọi là “mầm” hoặc “mầm mầm”, nghĩa là blastomeres rất đặc biệt.

Chất mầm đã nói có chứa các yếu tố cấu trúc và một số RNA thông tin và trong quá trình hình thành và thụ tinh, nó trải qua các chuyển động tế bào khác nhau, để sau này hình thành các cụm tế bào nguyên thủy trong giai đoạn phôi mầm, điều này sẽ làm phát sinh các tế bào mầm nguyên thủy.

Các phôi bào có "phôi mầm" phân chia không đối xứng, kế thừa tế bào mầm cho một tế bào con. Khi phôi thai đạt đến giai đoạn phôi thai, thì sự phân chia tương đương của các tế bào này bắt đầu và quần thể tế bào nguyên thủy trong dòng mầm mở rộng.

Làm thế nào nó xảy ra ở người?

Mặt khác, ở động vật có vú như con người, sự tham gia của “plasm mầm” không được báo cáo trong quá trình hình thành tế bào mầm ban đầu, nhưng đặc điểm kỹ thuật của dòng này được xác định bởi tương tác giữa tế bào.

Tế bào mầm nguyên thủy, trong giai đoạn đầu của quá trình hình thành phôi, nằm trong một loại ngăn ngoài phôi và ở người, điều này xảy ra vào khoảng tuần thứ ba của quá trình phát triển.

Khi dòng tế bào nguyên thủy được xác định, chúng sẽ di chuyển về phía tuyến sinh dục nữ hoặc nam, nơi các quá trình sinh trứng hoặc sinh tinh được kích hoạt tương ứng.

Sự tương tác của tế bào nguyên thủy với tế bào xôma của tuyến sinh dục, ngoài sự hiện diện của nhiễm sắc thể giới tính và các yếu tố mẹ khác, là yếu tố xác định giới tính ở dòng mầm, mặc dù quá trình này có thể khác nhau đáng kể giữa các loài và khác.

Biểu hiện gen khác biệt

Để quá trình "phân tách" ban đầu của tế bào xôma và tế bào mầm diễn ra, điều đầu tiên xảy ra là sự biểu hiện khác biệt của các gen, vì trong dòng mầm, các gen đặc trưng của dòng xôma bị kìm hãm để bắt đầu "chương trình Di truyền tế bào mầm.

Trong quá trình hình thành của chúng, các tế bào này cũng di chuyển từ nơi chúng xuất phát đến nơi cụ thể mà các tuyến sinh dục sẽ hình thành, đó là các mô sản xuất giao tử ở người trưởng thành.

Di chuyển tế bào cũng đạt được thông qua việc kích hoạt toàn bộ "máy móc" di cư và các cơ chế "hướng dẫn" khác nhau, liên quan đến nhiều yếu tố di truyền và biểu sinh (không liên quan đến việc sửa đổi trình tự nucleotide ).

Di cư

Tế bào mầm nguyên thủy, những tế bào sinh ra tế bào mầm “thực sự”, hình thành ở xa nơi chúng phát triển và để tự hình thành, phải di chuyển đến các vị trí đặt buồng trứng và tinh hoàn, đó là tuyến sinh dục nữ và nam. .

Các tế bào mầm nguyên thủy ban đầu được nhìn thấy trong quá trình tiết dịch vị như một cụm tế bào ở đáy của đồng phân, là một màng ngoài phôi hình thành như một dòng chảy ra từ đường tiêu hóa sơ cấp của phôi.

Sự co thắt của động vật lưỡng tính. 1-Blastula. 2-Tinh vân. Pidalka44

Trong giai đoạn này, các tế bào nguyên thủy có được hình thái phân cực và một số thí nghiệm đã chỉ ra rằng chúng kéo dài quá trình dài khi chúng được vận động.

Sau đó, chúng trở nên rõ ràng ở phần sau và sau đó xuất hiện từ mặt sau của ruột và di chuyển sang bên, tạo thành các gờ sinh dục.

Khi các tế bào nguyên thủy di chuyển từ chân sau đến mô liên kết xung quanh, tế bào sau dài ra, tạo thành mạc treo ruột (mô lót ruột non và nối nó với thành bụng), một quá trình xảy ra trong khi tế bào nổi lên qua thành ruột.

Cơ chế kiểm soát

Sự xuất hiện của các tế bào tiền thân đến mô tuyến sinh dục được kiểm soát bởi các tế bào soma của các cấu trúc này, rõ ràng là có tác dụng "hóa trị" đối với các tế bào trước đây.

Sự biểu hiện của một gen được gọi là fragilis đã được thực nghiệm cho thấy có liên quan nhiều đến sự phát triển khả năng vận động trong các tế bào mầm nguyên thủy.

Gen này tham gia vào các quá trình kết dính tế bào và kiểm soát chu kỳ tế bào, vì vậy người ta nghi ngờ rằng việc điều hòa các quá trình kết dính có thể là yếu tố quan trọng đối với việc bắt đầu quá trình di cư.

Tuy nhiên, một số tác giả cho rằng lộ trình di chuyển của các tế bào này được kiểm soát ở cấp độ môi trường, thay vì là một quá trình tự trị.

Trên đường đến tuyến sinh dục và khi ở trong chúng, các tế bào này nhân lên bằng cách nguyên phân, tạo ra nhiều dòng vô tính để tăng số lượng cá thể trong quần thể tế bào.

Các loại tế bào mầm

Một khi các tế bào mầm nguyên thủy đạt đến các mô cuối cùng của chúng, chúng sẽ phát triển thành tế bào mầm cái hoặc tế bào mầm đực, tùy từng trường hợp và các tín hiệu nội sinh và ngoại sinh mà chúng nhận được.

Các tuyến sinh dục nữ là buồng trứng và các tuyến sinh dục nam là tinh hoàn. Khi ở trong các mô này, các tế bào nguyên thủy nhân lên nhanh chóng, nhưng các kiểu tăng sinh phân bào này khác nhau giữa hai tế bào.

Do đó, có hai loại tế bào mầm được gọi là tế bào sinh dục và tế bào sinh tinh.

Tế bào mầm cái: oogonia

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

Oogonia là những tế bào đang hoạt động phân bào. Chúng phân chia mạnh mẽ trong quá trình phát triển phôi thai, đặc biệt là từ tháng thứ hai đến tháng thứ năm của thai kỳ ở người, dẫn đến hơn 7 triệu tế bào này, mặc dù một số bị thoái hóa tự nhiên.

Các tế bào này không phân chia bằng nguyên phân nữa trong giai đoạn sau khi sinh mà thay vào đó phân biệt theo chu kỳ. Tuy nhiên, trong giai đoạn phát triển cuối cùng của bào thai, chúng bắt đầu phân chia bằng meiosis, một quá trình vẫn bị "bắt giữ" cho đến khi bắt đầu dậy thì.

Tế bào mầm đực: sinh tinh trùng

Sự tăng sinh của tế bào sinh tinh có phần khác với sự tăng sinh của noãn, bởi vì mặc dù thực tế là chúng bắt đầu hình thành và nhân lên trong tinh hoàn của phôi thai, chúng vẫn duy trì khả năng phân chia trong suốt cuộc đời sau khi sinh.

Các ống dẫn trứng của tinh hoàn được phân cách bên trong với các ống sinh tinh đang nảy mầm, và một số quần thể bao gồm các tế bào này phân chia bằng nguyên phân. Khi bắt đầu dậy thì, các nhóm sinh tinh (tế bào sinh tinh sơ cấp) bắt đầu phân chia bằng cách meiosis để hình thành các tế bào sinh tinh thứ cấp sẽ làm phát sinh các tế bào sinh tinh đơn bội.

Đột biến

Tế bào mầm là "nhà máy" nơi sản xuất "phương tiện" truyền thông tin từ thế hệ này sang thế hệ khác. Tương tự như vậy, những tế bào này có tầm quan trọng lớn đối với các quá trình tiến hóa, vì hầu như bất kỳ sự thay đổi nào mà chúng trải qua sẽ được in dấu vào con cháu.

Chúng ta có thể nói rằng DNA của tất cả các tế bào trong một sinh vật dễ bị đột biến và mặc dù các đột biến trong tế bào xôma rất quan trọng trong bối cảnh của nhiều bệnh tật và các điều kiện khác, chúng không phải lúc nào cũng kéo dài ngoài vòng đời của cá nhân mang chúng.

Mặt khác, đột biến dòng gốc đóng góp trực tiếp vào các quá trình di truyền tiến hóa, vì những thay đổi này có thể được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua giao tử và hợp tử.

Vì những lý do này, đột biến tế bào mầm chỉ có thể được nhìn thấy ở thế hệ con cháu và điều này phụ thuộc rất thường xuyên vào tính đồng hợp tử hoặc dị hợp tử của các gen bị ảnh hưởng ở mỗi bậc cha mẹ.

Nguyên nhân của đột biến dòng mầm có rất nhiều, vì chúng có thể xảy ra để đáp ứng với các tín hiệu nội sinh hoặc ngoại sinh. Một số đột biến này tạo ra các bệnh có thể di truyền qua dòng mẹ hoặc dòng cha, tùy từng trường hợp.

Khối u tế bào mầm

Sự phân chia không kiểm soát của tế bào ở hầu hết các mô trong cơ thể người, cũng như ở các động vật khác, có thể dẫn đến hình thành các khối u, có thể là lành tính hoặc ác tính.

Những cái phát sinh từ tế bào mầm thường được gọi là khối u và có thể là:

- Vi trùng

- Teratomas

- Ung thư biểu mô phôi

- Các khối u xoang nội bì

- Choriocarcinomas

Những khối u này có thể xuất hiện thường xuyên ở các vùng bên trong của tuyến sinh dục, mặc dù chúng cũng có thể liên quan đến sự tăng sinh hoặc di cư bất thường của các tế bào mầm nguyên thủy, điều này ngụ ý rằng chúng có thể xuất hiện ở các vùng khác nhau của cơ thể.

Ảnh hiển vi điện tử của một khối u tế bào mầm nội bào trong tinh hoàn hay còn gọi là 'biểu mô tế bào' (Nguồn: Nephron qua Wikimedia Commons)

Các khối u liên quan đến dòng tế bào mầm nguyên thủy được gọi là u mầm, trong khi ung thư biểu mô phôi là những khối u có nguồn gốc từ các tế bào "gốc" phôi hoặc các tế bào có nguồn gốc.

Thông thường, các tế bào mầm nguyên thủy hình thành ở các vị trí ngoại triều sẽ bị rụng đi, nhưng u quái là sự phát triển không bình thường của các tế bào mầm ngoại triều đã cố gắng tồn tại và được tạo thành từ hỗn hợp ngẫu nhiên của các mô biệt hóa như sụn, da, tóc hoặc răng.

Các khối u xoang nội bì là những khối u được hình thành từ các tế bào có nguồn gốc từ các mô ngoại bì và được biệt hóa, tạo thành túi noãn hoàng nội bì. Ngược lại, nếu khối u hình thành trong lớp nguyên bào nuôi, nó được gọi là ung thư đường mật.

Các khối u mầm của buồng trứng chiếm khoảng 20% tổng số các khối u buồng trứng, thường gặp ở trẻ em gái và thanh niên đến khoảng 20 tuổi, và hầu như luôn luôn là u quái có tính chất ác tính.

Trong số này, người ta đã phân biệt được chứng loạn sắc tố, là những khối u rắn và thịt có vỏ mềm, bao gồm các tập hợp tế bào có hình đa giác, với màng sinh chất nổi rõ và một số lượng lớn các hạt tế bào.

Người giới thiệu

Carlson, BM (2018). Sách điện tử về Phôi thai người và Sinh học phát triển. Khoa học sức khỏe Elsevier.
Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). U tế bào mầm nội sọ: tiền sử tự nhiên và cơ chế bệnh sinh. Tạp chí phẫu thuật thần kinh, 63 (2), 155-167.
Kurman, RJ & Norris, HJ (1977). Các khối u tế bào mầm ác tính của buồng trứng. Bệnh học con người, 8 (5), 551-564.
Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Sự di cư của tế bào mầm nguyên thủy. Tạp chí Quốc tế về Sinh học Phát triển, 48 (5-6), 537-543.
Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Hình thành tế bào mầm từ tế bào gốc phôi và sử dụng nhân tế bào xôma trong tế bào trứng. Biên niên sử của Học viện Khoa học New York, 1221 (1), 18.
Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Cơ chế hướng dẫn sự di chuyển của tế bào mầm ban đầu: các chiến lược từ các sinh vật khác nhau. Tự nhiên đánh giá Sinh học tế bào phân tử, 11 (1), 37-49.
Van Doren, M. (2010). Sinh học tế bào của vòng đời tế bào mầm. Ý kiến hiện tại trong sinh học tế bào, 22 (6), 707.
Wylie, C. (1999). Tế bào mầm. Ô, 96 (2), 165-174.

TẾ BÀO MẦM: ĐẶC ĐIỂM, SỰ HÌNH THÀNH, CÁC LOẠI, SỰ DI CƯ - SINH HỌC - 2026