Jump to content

Сперматоцит

(Перенаправлено с Первичного сперматоцита )
Сперматогенез , когда клетки продвигаются от сперматогия к первичным сперматоцитам, вторичным сперматоцитам, сперматидам и сперматозоидам .

Сперматоциты — это разновидность мужских гаметоцитов животных. Они происходят из незрелых половых клеток, называемых сперматогониями . Они находятся в семенниках , в структуре, известной как семенные канальцы . [1] Существует два типа сперматоцитов: первичные и вторичные сперматоциты. Первичные и вторичные сперматоциты образуются в процессе сперматоцитогенеза . [2]

Первичные сперматоциты представляют собой диплоидные (2N) клетки. После мейоза I образуются два вторичных сперматоцита. Вторичные сперматоциты представляют собой гаплоидные (N) клетки, содержащие половину числа хромосом. [1]

У всех животных самцы производят сперматоциты, даже гермафродиты, такие как C. elegans , которые существуют как самцы или гермафродиты. У гермафродита C. elegans сначала происходит выработка спермы, которая затем сохраняется в сперматеке . Как только яйца сформированы, они способны к самооплодотворению и производят до 350 потомков . [3]

Разработка

[ редактировать ]
Сперматогонии проходят митоз с образованием первичных сперматоцитов в семенниках кузнечика .
Сперматоцитогенез

В период полового созревания , сперматогонии расположенные вдоль стенок семенных канальцев внутри яичка, инициируются и начинают митотически делиться , образуя два типа А-клеток, которые содержат ядро ​​овальной формы с ядрышком, прикрепленным к ядерной оболочке; один темный (Ад), а другой бледный (Ап). Клетки Ad представляют собой сперматогонии, которые остаются в базальном компартменте (внешней области канальца); эти клетки представляют собой резервные сперматогониальные стволовые клетки , которые обычно не подвергаются митозу. Тип Ар представляет собой активно делящиеся сперматогониальные стволовые клетки , которые начинают дифференцироваться в сперматогонии типа В, имеющие круглые ядра и гетерохроматин, прикрепленный к ядерной оболочке и центру ядрышка. [4] Клетки типа B перейдут в адлюминальный компартмент (к внутренней области канальцев) и станут первичными сперматоцитами; этот процесс занимает около 16 дней. [2] [5]

Первичные сперматоциты в адлюминальном компартменте продолжают мейоз I и делятся на две дочерние клетки, известные как вторичные сперматоциты, и этот процесс занимает 24 дня. каждый вторичный сперматоцит образует две сперматиды После мейоза II . [1]

Хотя сперматоциты, которые делятся митотически и мейотически, чувствительны к радиации и раку , сперматогониальные стволовые клетки не чувствительны. Следовательно, после прекращения лучевой терапии или химиотерапии стволовые клетки сперматогнии могут вновь инициировать образование сперматогенеза. [6]

Гормоны, вырабатываемые гипофизом. ГнРГ секретируется гипоталамусом, который побуждает переднюю долю гипофиза вырабатывать ФСГ и ЛГ в период полового созревания.

Роль гормонов

[ редактировать ]

Формирование первичных сперматоцитов (процесс, известный как сперматоцитогенез ) начинается у человека, когда мужчина достигает половой зрелости в период полового созревания , примерно в возрасте от 10 до 14 лет. [7] Образование инициируется пульсирующими выбросами гонадотропин-рилизинг-гормона (ГнРГ) из гипоталамуса , что приводит к секреции фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ), вырабатываемых передней долей гипофиза . Высвобождение ФСГ в семенники усиливает сперматогенез и приводит к развитию клеток Сертоли , которые действуют как кормящие клетки, в которых сперматиды будут созревать после мейоза II . ЛГ способствует клетками Лейдига секреции тестостерона в семенники и кровь, что индуцирует сперматогенез и способствует формированию вторичных половых признаков. С этого момента секреция ФСГ и ЛГ (индуцирующая выработку тестостерона) будет стимулировать сперматогенез до тех пор, пока самец не умрет. [8] Повышение уровня гормонов ФСГ и ЛГ у мужчин не приведет к увеличению скорости сперматогенеза. Однако с возрастом скорость производства будет снижаться, даже если количество секретируемого гормона остается постоянным; это связано с более высокой скоростью дегенерации зародышевых клеток во время мейоза профазы . [1]

Сводка по типам ячеек

[ редактировать ]

В следующей таблице указаны плоидность, число копий и количество хромосом/хроматид для одной клетки, как правило, до синтеза и деления ДНК (в G 1, если применимо). Первичные сперматоциты задерживаются после синтеза ДНК и перед делением. [1] [2]

Клетка Тип Плоидность/ хромосомы человека Число копий ДНК/ хроматиды у человека Процесс, введенный ячейкой Продолжительность
сперматогонии (типы Ad, Ap и B) половые клетки диплоид (2N) / 46 2С/46 сперматоцитогенез ( митоз ) 16 дней
первичный сперматоцит мужской гаметоцит диплоид (2N) / 46 4С/2х46 сперматоцитогенез ( мейоз I ) 24 дня
вторичный сперматоцит мужской гаметоцит гаплоид (N) / 23 2С/46 сперматидогенез ( мейоз II ) Несколько часов
сперматиды мужской гаметид гаплоид (N) / 23 1С/23 спермиогенез 24 дня
сперматозоиды сперма гаплоид (N) / 23 1С/23 спермация 64 дня (всего)

Физиология

[ редактировать ]

Повреждения, ремонт и отказ

[ редактировать ]

Сперматоциты регулярно преодолевают двухцепочечные разрывы и другие повреждения ДНК на профазной стадии мейоза . Эти повреждения могут возникнуть в результате запрограммированной активности Spo11 , фермента, участвующего в мейотической рекомбинации, а также в результате незапрограммированных повреждений ДНК, например, вызванных окислительными свободными радикалами, образующимися как продукты нормального метаболизма. Эти повреждения восстанавливаются с помощью путей гомологичной рекомбинации и использования RAD1 и γ H2AX , которые распознают двухцепочечные разрывы и модифицируют хроматин соответственно. В результате двухцепочечные разрывы в мейотических клетках, в отличие от митотических клеток, обычно не приводят к апоптозу или гибели клеток. [9] Гомологичная рекомбинационная репарация (HRR) двухцепочечных разрывов происходит у мышей на последовательных стадиях сперматогенеза , но наиболее выражена в сперматоцитах. [10] В сперматоцитах события HRR происходят преимущественно на пахитенной стадии мейоза и генно-конверсионный тип HRR, тогда как на других стадиях сперматогенеза чаще встречается реципрокно-обменный тип HRR. преобладает [10] Во время сперматогенеза мышей частоты мутаций клеток на разных стадиях, включая пахитенные сперматоциты, в 5–10 раз ниже, чем частоты мутаций в соматических клетках . [11] Из-за своей повышенной способности к репарации ДНК сперматоциты, вероятно, играют центральную роль в поддержании более низкой частоты мутаций и, следовательно, в сохранении генетической целостности мужской зародышевой линии.

Известно, что гетерозиготные хромосомные перестройки приводят к нарушению или недостаточности сперматогена; однако молекулярные механизмы, вызывающие это, не так хорошо известны. Предполагается, что возможной причиной является пассивный механизм, включающий кластеризацию асинаптических областей в сперматоцитах. Асинаптические области связаны с присутствием BRCA1 , киназы ATR и γ H2AX в пахитенных сперматоцитах. [12]

Специфические мутации

[ редактировать ]
Прогрессия сперматоцитов дикого типа по сравнению со сперматоцитами с мутацией repro4 .

Ген, стимулируемый ретиноевой кислотой 8 ( STRA8 ), необходим для сигнального пути ретиноевой кислоты у людей, что приводит к инициации мейоза . Экспрессия STRA8 выше в прелептотеновых сперматоцитах (на самой ранней стадии профазы I мейоза), чем в сперматогониях . STRA8 Показано, что -мутантные сперматоциты способны к инициации мейоза; однако они не могут завершить процесс. Мутации в лептотеновых сперматоцитах могут привести к преждевременной конденсации хромосом. [13]

прогресс сперматогенеза во время профазы мейоза Было показано, что мутации в Mtap2, ассоциированном с микротрубочками белке, наблюдаемые в мутантных сперматоцитах repro4, I. останавливают Это наблюдается по уменьшению присутствия сперматид у мутантов repro4 . [14]

Рекомбинантно-дефектные мутации могут возникать в генах Spo11 , DMC1 , ATM и MSH5 сперматоцитов. Эти мутации приводят к нарушению репарации двухцепочечных разрывов, что может привести к остановке сперматогенеза на IV стадии цикла семенного эпителия. [15]

Мейоз в семенниках кузнечика (первичные сперматоциты в зиготене, пахитене, профазе I).

Процесс сперматогенеза на протяжении многих лет выяснялся исследователями, которые разделяли этот процесс на несколько стадий или фаз, в зависимости от внутренних (зародышевые клетки и клетки Сертоли) и внешних (ФСГ и ЛГ) факторов. [16] Процесс сперматогенеза у млекопитающих в целом, включающий клеточную трансформацию, митоз и мейоз, был хорошо изучен и документирован с 1950-х по 1980-е годы. Однако в 1990-е и 2000-е годы исследователи сосредоточились на углублении понимания регуляции сперматогенеза посредством генов, белков и сигнальных путей, а также биохимических и молекулярных механизмов, участвующих в этих процессах. Совсем недавно в центре внимания стало влияние окружающей среды на сперматогенез, поскольку мужское бесплодие у мужчин стало более распространенным. [17]

Важным открытием в процессе сперматогенеза стала идентификация семенного эпителиального цикла у млекопитающих — работа К. П. Леблунда и Ю. Клермона в 1952 г., в которой изучались сперматогонии, слои сперматоцитов и сперматиды в семенных канальцах крыс. Еще одним важным открытием стало открытие гормональной цепи гипоталамо-гипофиз-тестикулярная система, которая играет роль в регуляции сперматогенеза; это было изучено Р. М. Шарпом в 1994 году. [17]

Другие животные

[ редактировать ]
Мезостома Эренбергии

Первичные реснички — это обычные органеллы , встречающиеся в эукариотических клетках ; они играют важную роль в развитии животных. Дрозофила обладает уникальными свойствами первичных ресничек сперматоцитов: они собираются четырьмя центриолями независимо в фазе G2 и чувствительны к препаратам, воздействующим на микротрубочки . Обычно первичные реснички развиваются из одной центриоли в фазе G0/G1 и не подвергаются воздействию препаратов, нацеленных на микротрубочки. [18]

Mesostoma ehrenbergii — это рабдоцель плоский червь- с характерной мужской стадией мейоза при формировании сперматоцитов. На стадии преанафазы в клетках сперматоцитов, содержащих четыре унивалентные хромосомы , образуются борозды дробления . К концу стадии анафазы на каждом полюсе по одному человеку перемещается между полюсами веретена, фактически не вступая в физическое взаимодействие друг с другом (также известное как сегрегация на расстоянии). Эти уникальные черты позволяют исследователям изучать силу, создаваемую полюсами веретена, позволяющую хромосомам двигаться, управлять бороздками расщепления и сегрегировать на расстоянии. [19] [20]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с д и Борон, Уолтер Ф., доктор медицинских наук, редактор; Булпаеп, Эмиль Л. (2012). «54». Медицинская физиология: клеточный и молекулярный подход (Печать) (Обновленное второе изд.). Филадельфия: Сондерс Эльзевир. ISBN  978-1-4377-1753-2 . {{cite book}}: |first1= имеет общее имя ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) [ нужна страница ]
  2. ^ Перейти обратно: а б с Шёни-Аффольтер, Дюбюи-Гридер, Штраух, Франциск, Кристина, Эрик Штраух. «Сперматогенез» . Проверено 22 марта 2014 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Риддл, Д.Л.; Блюменталь, Т; Мейер, Би Джей; и др., ред. (1997). «Я, биологическая модель». C. elegans II (2-е изд.). Колд-Спринг-Харбор. Нью-Йорк: Лабораторное издательство Колд-Спринг-Харбор . Проверено 13 апреля 2014 г.
  4. ^ Бойтани, Карла; Ди Персио, Сара; Эспозито, Валентина; Вичини, Елена (05 марта 2016 г.). «Сперматогониальные клетки: сравнение мыши, обезьяны и человека». Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 59 : 79–88. дои : 10.1016/j.semcdb.2016.03.002 . ISSN   1096-3634 . ПМИД   26957475 .
  5. ^ Ю, Клермон (1966). «Обновление сперматогоний у человека». Американский журнал анатомии . 118 (2): 509–524. дои : 10.1002/aja.1001180211 . ПМИД   5917196 .
  6. ^ Трес, Авраам Л. Кирзенбаум, Лаура Л. (2012). Гистология и клеточная биология: введение в патологию (3-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс. стр. Глава 20. ISBN  9780323078429 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Старр, Таггарт, Эверс, Старр, Сеси, Ральф, Кристина, Лиза (1 января 2012 г.). Строение и функции животных . Cengage Обучение. п. 736. ИСБН  9781133714071 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Шервуд, Лорали (2010). Физиология человека: от клеток к системам (7-е изд.). Австралия: Брукс/Коул, Cengage Learning. п. 751. ИСБН  978-0495391845 .
  9. ^ Матулис С., Гендель М.А. (август 2006 г.). «Реакция сперматоцитов in vitro на индуцированное повреждение ДНК». Молекулярное воспроизводство и развитие . 73 (8): 1061–72. дои : 10.1002/mrd.20508 . ПМИД   16700071 . S2CID   21185220 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Шривастава Н., Раман М.Дж. (2007). «Репарация двухцепочечных разрывов, опосредованная гомологичной рекомбинацией, в экстрактах яичек мышей и сравнение с различными стадиями зародышевых клеток». Клеточная биохимия. Функция . 25 (1): 75–86. дои : 10.1002/cbf.1375 . ПМИД   16989005 . S2CID   24830710 .
  11. ^ Уолтер К.А., Интано Г.В., МакКерри-младший, МакМахан К.А., Уолтер Р.Б. (1998). «Частота мутаций снижается во время сперматогенеза у молодых мышей, но увеличивается у старых мышей» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 95 (17): 10015–9. Бибкод : 1998PNAS...9510015W . дои : 10.1073/pnas.95.17.10015 . ПМК   21453 . ПМИД   9707592 .
  12. ^ Шиурано Р.Б., Ран М.И., Рей-Вальзакки Дж., Коко Р., Солари А.Дж. (август 2012 г.). «Роль асинапсиса в недостаточности сперматоцитов человека» . Международный журнал андрологии . 35 (4): 541–9. дои : 10.1111/j.1365-2605.2011.01221.x . ПМИД   21977946 .
  13. ^ Марк, Мануэль; Хьюг Джейкобс; Мустафа Улад-Абдельгани; Кристин Деннефельд; Бетти Ферет; Надеж Верне; Кармен-Алина Кодряну; Пьер Шамбон; Норберт Гизелинк (7 июля 2008 г.). «Сперматоциты с дефицитом STRA8 инициируют, но не завершают мейоз и подвергаются преждевременной конденсации хромосом» . Журнал клеточной науки . 121 (19): 3233–3242. дои : 10.1242/jcs.035071 . ПМИД   18799790 .
  14. ^ Сунь, Фэнюнь; Мэри Энн Гендель (10 января 2011 г.). «Мутация в Mtap2 связана с остановкой сперматоцитов млекопитающих перед первым мейотическим делением» . Гены . 2 (1): 21–35. дои : 10.3390/genes2010021 . ПМК   3909985 . ПМИД   24501684 .
  15. ^ Барчи, Марко; С. Махадевайя; М. Ди Джакомо; Ф. Бода; Д. де Рой; П. Бургойн; М. Джасин; С. Кини (август 2005 г.). «Наблюдение за различными рекомбинационными дефектами в сперматоцитах мышей дает разные ответы, несмотря на их устранение на идентичной стадии развития» . Молекулярная и клеточная биология . 25 (16): 7203–7215. дои : 10.1128/MCB.25.16.7203-7215.2005 . ПМК   1190256 . ПМИД   16055729 .
  16. ^ Ченг, К. Ян, изд. (2008). Молекулярные механизмы сперматогенеза . Нью-Йорк: Springer Science + Business Media. стр. Глава 1, стр. 1. ISBN  978-0-387-79990-2 .
  17. ^ Перейти обратно: а б Ченг, К. Ян; Долорес Д. Мрук (19 апреля 2010 г.). «Биология сперматогенеза: прошлое, настоящее и будущее» . Фил. Пер. Р. Сок. Б. ​1546. 365 (1546): 1459–1463. дои : 10.1098/rstb.2010.0024 . ПМК   2871927 . ПМИД   20403863 .
  18. ^ Рипарбелли М.Г., Кабрера О.А., Каллайни Дж., Меграу Т.Л. (2013). «Уникальные свойства первичных ресничек сперматоцитов дрозофилы» . Биология Открытая . 2 (11): 1137–47. дои : 10.1242/bio.20135355 . ПМЦ   3828760 . ПМИД   24244850 .
  19. ^ Ферраро-Гидеон Дж., Хоанг С., Форер А. (январь 2014 г.). «Мейоз-I в сперматоцитах Mesostoma ehrenbergii включает дистанционную сегрегацию и межполярные движения унивалентов, а также энергичные колебания бивалентов». Протоплазма . 251 (1): 127–43. дои : 10.1007/s00709-013-0532-9 . ПМИД   23921676 . S2CID   59941923 .
  20. ^ Ферраро-Гидеон Дж., Хоанг С., Форер А. (сентябрь 2013 г.). «Сперматоциты Mesostoma ehrenbergii - уникальная и полезная клетка для изучения мейоза». Международная клеточная биология . 37 (9): 892–8. дои : 10.1002/cbin.10130 . HDL : 10315/38106 . ПМИД   23686688 . S2CID   13210761 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 61337da381830c0442527cdf321bb241__1711205820
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/61/41/61337da381830c0442527cdf321bb241.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Spermatocyte - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)