Spermatocita - Spermatocyte

Spermatogenezis, ahogy a sejtek a spermatogiumból az elsődleges spermatocitákba, a másodlagos spermatocitákba, a spermatidákba és a spermába fejlődnek .

A spermatociták egyfajta hím gametocita állatokban. Ezek éretlen csírasejtekből származnak, amelyeket spermatogóniának neveznek . Ezek megtalálhatók a herékben , a szeminális tubulusok néven ismert szerkezetben . Kétféle spermatocita létezik, az elsődleges és a másodlagos spermatociták. Az elsődleges és másodlagos spermatociták a spermatocytogenezis folyamatával jönnek létre .

Az elsődleges spermatociták diploid (2N) sejtek. Az I. meiózis után két másodlagos spermatocita képződik. A másodlagos spermatociták haploid (N) sejtek, amelyek a fele kromoszómát tartalmazzák.

A hímek minden állatban spermatocitákat termelnek, még hermafroditákat is, mint például C. elegans , amelyek hímként vagy hermafroditaként léteznek. A C. elegans hermafroditában először a spermatermelés következik be, majd a spermatheca tárolja . A tojások kialakulása után képesek megtermékenyíteni és akár 350 utódot termelni .

Fejlődés

A mitózison áthaladó spermatogónia elsődleges spermatocitákat képez a Grasshopper herében .

Spermatocytogenesis

A pubertás , spermiogoniumok mentén a falak a herecsatornák belül herében indítjuk és elkezd osztani mitotikusan , alkotó kétféle A sejtek, amelyek tartalmazzák egy ovális alakú mag egy nukleolusszal csatolt nukleáris burok; az egyik sötét (Ad), a másik halvány (Ap). Az Ad -sejtek spermatogóniák, amelyek a bazális rekeszben (a tubulus külső régiójában) maradnak; ezek a sejtek tartalék spermatogonialis őssejtek , amelyek általában nem mennek keresztül mitózison. Az Ap típus aktívan osztódó spermatogonialis őssejtek, amelyek differenciálódni kezdenek a B típusú spermatogóniákká, amelyek kerek magokat és heterokromatint tartalmaznak a nukleáris burokhoz és a nukleolusz közepéhez. A B típusú sejtek továbblépnek az adluminalis rekeszbe (a tubulus belső régiója felé), és elsődleges spermatocitákká válnak; ez a folyamat körülbelül 16 napig tart.

Az elsődleges spermatociták az adluminalis rekeszben a Meiosis I -re folytatódnak, és két leánysejtre osztódnak, másodlagos spermatociták néven, ez a folyamat 24 napig tart. A Meiosis II után minden másodlagos spermatocita két spermatidát képez .

Bár a mitotikusan és meiotikusan osztódó spermatociták érzékenyek a sugárzásra és a rákra , a spermatogonialis őssejtek nem. Ezért a sugárkezelés vagy a kemoterápia befejezése után a spermatognia őssejtek újrakezdhetik a spermatogenezis kialakulását.

Az agyalapi mirigy által termelt hormonok. A GnRH -t a hipotalamusz választja ki, amely az agyalapi mirigy elülső részét FSH és LH termelésére serkenti a pubertáskorban.

A hormonok szerepe

A formáció elsődleges spermatociták (a folyamat néven ismert spermatocytogenesis ) kezdődik emberben, amikor egy férfi szexuálisan érett a pubertás , kor körül 10 keresztül 14. Formation indítottuk meg a pulzáló túlfeszültség gonadotropin-releasing hormon (GnRH) a hipotalamusz , ami az elülső agyalapi mirigy által termelt tüszőstimuláló hormon (FSH) és luteinizáló hormon (LH) szekréciójához vezet . Az FSH herékbe való felszabadulása fokozza a spermatogenezist, és a sertoli sejtek fejlődéséhez vezet , amelyek ápoló sejtekként működnek, ahol a spermiumok a Meiosis II után érik . Az LH elősegíti a tesztoszteron leydig -sejt -szekrécióját a herékbe és a vérbe, amelyek spermatogenezist indukálnak és elősegítik a másodlagos nemi jellemzők kialakulását. Ettől kezdve az FSH és az LH (a tesztoszteron termelését indukáló) szekréciója a hím haláláig stimulálja a spermatogenezist . Az FSH és LH hormonok növelése férfiaknál nem növeli a spermatogenezis sebességét. Az életkor előrehaladtával azonban a termelés üteme csökken, még akkor is, ha a kiválasztott hormon mennyisége állandó; ennek oka a csírasejtek nagyobb mértékű degenerációja a meiotikus profázis során .

Cella típusának összefoglalása

A következő táblázatban a felsorolt ​​ploidia-, kópia- és kromoszóma-/kromatidaszámok egyetlen sejtre vonatkoznak, általában a DNS -szintézis és -osztás előtt ( adott esetben a G ₁ -ben ). Az elsődleges spermatocitákat a DNS szintézise után és az osztódás előtt leállítják.

Fiziológia

Kár, javítás és meghibásodás

A spermiumsejtek rendszeresen leküzdik a kettős szálú megszakadásokat és egyéb DNS-károsodásokat a meiózis profázisos szakaszában . Ezek a károsodások a meiotikus rekombinációban használt enzim, az Spo11 programozott aktivitása , valamint a DNS nem programozott törései , például a normál anyagcsere termékeiként előállított oxidatív szabad gyökök által okozott károsodások miatt keletkezhetnek. Ezeket a sérüléseket homológ rekombinációs útvonalakkal orvosolják, és RAD1 -et és γ H2AX -et használnak , amelyek felismerik a kettős szálú töréseket és módosítják a kromatint . Ennek eredményeképpen a meotikus sejtekben a kettős szál megszakadása, ellentétben a mitotikus sejtekkel, általában nem vezet apoptózishoz vagy sejthalálhoz. A kettős szálú törések homológ rekombinációs javítása (HRR) egerekben következik be a spermatogenezis egymást követő szakaszaiban, de leginkább a spermatocitákban. A spermatocitákban a HRR események főként a meiozis pachytene stádiumában fordulnak elő, és a HRR génkonverziós típusa az uralkodó, míg a spermatogenezis más szakaszaiban a HRR kölcsönös cseréje gyakoribb. Az egér spermatogenezisének során a sejtek mutációs gyakorisága a különböző stádiumokban, beleértve a pachytene spermatocytákat, 5-10-szer alacsonyabb, mint a szomatikus sejtek mutációs gyakorisága . Fokozott DNS -javító képességük miatt a spermatociták valószínűleg központi szerepet játszanak ezen alacsonyabb mutációs arányok fenntartásában, és ezáltal a hím csíravonal genetikai integritásának megőrzésében.

Ismeretes, hogy a heterozigóta kromoszóma -átrendeződések spermatogén zavarhoz vagy kudarchoz vezetnek; azonban az ezt okozó molekuláris mechanizmusok nem annyira ismertek. Javasolt, hogy lehetséges ok a passzív mechanizmus, amely magában foglalja a spermatociták aszinaptikus régióinak klaszterezését. Az aszinaptikus régiók a BRCA1 , a kináz ATR és a γ H2AX jelenlétéhez kapcsolódnak a pachytene spermatocytákban.

Specifikus mutációk

Vad típusú spermatocita progresszió a repro4 mutált spermatocitákhoz képest .

A retinoinsav 8 által stimulált gén ( STRA8 ) szükséges az ember retinolsav-jelátviteli útjához , ami meiózis elindításához vezet . STRA8 expresszió magasabb preleptotene spermatocitákban (a legkorábbi szakaszában profázis I meiosisban), mint spermiogoniumokban . Az STRA8 -mutáns spermatocitákról kimutatták, hogy képesek meiózis beindítására; azonban nem tudják befejezni a folyamatot. A leptotén spermatociták mutációi idő előtti kromoszóma -kondenzációt okozhatnak .

A repro4 mutáns spermatocitákban megfigyelt Mtap2 , a mikrotubulusokhoz kapcsolódó fehérje mutációi megállították a spermatogenezis előrehaladását a Meiosis I fázisában . Ez a spermatidok jelenlétének csökkenésével figyelhető meg a repro4 mutánsokban.

A rekombináns defektív mutációk is előfordulhat Spo11 , DMC1 , ATM és MSH5 gének spermatociták. Ezek a mutációk kettős szálú törésjavító károsodással járnak, ami a spermatogenezis leállását eredményezheti a szeminális hámciklus IV. Szakaszában.

Történelem

Meiózis a szöcske herében (primer spermatociták zigoténben, pachytenben, propázis I).

A spermatogenezis folyamatát az évek során tisztázták a kutatók, akik a folyamatot több szakaszra vagy fázisra osztották, belső (csíra- és Sertoli -sejtek) és külső (FSH és LH) tényezőktől függően . A spermatogenezis folyamatát emlősök egészében, beleértve a sejtek átalakulását, a mitózist és a meiózist, jól tanulmányozták és dokumentálták az 1950 -es és 1980 -as évek között. Az 1990 -es és 2000 -es években azonban a kutatók arra koncentráltak, hogy jobban megértsék a spermatogenezis géneken, fehérjéken és jelátviteli útvonalakon keresztül történő szabályozását, valamint az ezekben a folyamatokban részt vevő biokémiai és molekuláris mechanizmusokat. Legutóbb a spermatogenezisre gyakorolt ​​környezeti hatások kerültek középpontba, mivel a férfiak meddősége a férfiak körében egyre gyakoribbá vált.

A spermatogenezis folyamatának fontos felfedezése volt az emlősök szeminális hámciklusának azonosítása - CP Leblound és Y. Clermont munkája 1952 -ben, amely a spermatogóniát, a spermatocita rétegeket és a spermatidákat tanulmányozta patkány szeminális tubulusokban. Egy másik kritikus felfedezés a hipotalamusz-agyalapi mirigy-here hormon lánc volt, amely szerepet játszik a spermatogenezis szabályozásában; ezt RM Sharpe tanulmányozta 1994 -ben.

Más állatok

Mesostoma ehrenbergii

Az elsődleges csillók az eukarióta sejtekben megtalálható gyakori organellák ; fontos szerepet játszanak az állatok fejlődésében. Drosophila egyedülálló tulajdonságokkal a saját sperma-primer csilló-azok összeszerelt négy centrioiokkai függetlenül, a G2 fázisban , és érzékenyek a mikrotubulus -targeting gyógyszerek. Általában az elsődleges csillók egy centriolából fejlődnek ki a G0/G1 fázisban, és nem befolyásolják őket a mikrotubulusokat célzó gyógyszerek.

A mesostoma ehrenbergii egy rhabdocoel laposférgesség , amely megkülönböztető hím meiózis stádiummal rendelkezik a spermatociták képződésében. Az anafázis előtti szakaszban hasítási barázdák képződnek a négy egyértékű kromoszómát tartalmazó spermatocita sejtekben. Az anafázis szakaszvégéreminden póluson egy mozog az orsó pólusai között anélkül, hogy ténylegesen fizikai kölcsönhatásba lépne egymással (más néven távolságszegregáció). Ezek az egyedülálló tulajdonságok lehetővé teszik a kutatók számára, hogy tanulmányozzák az orsó pólusai által létrehozott erőt, hogy a kromoszómák mozoghassanak, a hasítási barázda kezelését és a távolság elkülönítését.

Lásd még

• Csírasejtek
• Gametesák
• Gametocytogenezis
• Leydig
• Mitózis
• Meiózis
• Sertoli sejtek
• Spermatogenezis
• Spermatogónia
• Spermatid
• Spermatocytogenesis
• Spermatidogenezis
• Sperma

Hivatkozások

Külső linkek

• Spermatogenezis
• A férfi reproduktív rendszer
• A reproduktív rendszer