Células GermânicasDefinição, Embrionário para Gâmetas, Vs Células Somáticas

Definição: O que são células germinativas?

Essencialmente, as células germinativas são os precursores embrionários de óvulos e espermatozóides (gametas) envolvidos na reprodução sexual em animais. Em vertebrados, estas células originam-se fora do embrião em desenvolvimento precoce antes de migrarem para os órgãos reprodutivos do organismo.

Por exemplo, em ratos, elas se originam de embriões pré-gastrulação, pós-implantação (um embrião que ainda não se fixou à parede uterina). Como desempenham um papel importante na transmissão de informação de uma geração para outra, as células germinativas são referidas como células imortais em algumas esferas.

* Dado que todas as células de um organismo são descendentes de células germinativas primordiais (PGCs), os PGCs são frequentemente referidos como totipotentes.

>Algumas das características das células germinativas incluem:

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• Em forma redonda ou oval
• Grande em tamanho (variando de 10 a 20 um dependendo do organismo)
• Voluminoso, núcleo excentricamente localizado
• Utilizar movimento amoeboid para migrar
• Alta atividade da fosfatase alcalina

Desenvolvimento embrionário de células germinativas

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As com todas as outras células (em tecido somático) o desenvolvimento da linha germinal também é altamente regulado para garantir que o organismo se torne fértil e capaz de reprodução. Em vertebrados, este processo é conhecido como especificação PGC (especificação de células germinativas) e é dividido em dois modos, a saber: o modo indutivo e o germoplasma.

* A especificação de células germinativas refere-se ao processo através do qual as células germinativas são postas de lado.

Germplasma – Neste mecanismo de especificação de germes, as proteínas hereditárias maternas (incluindo RNAs, algumas organelas, etc) são colocadas de lado num local específico no oócito ou dentro do embrião inicial com a informação instrutiva que orienta a diferenciação das células em células germinativas.

Em D. melanogaster, por exemplo, as proteínas e RNAs produzidas pelas células de enfermagem são transportadas para o oócito através das pontes citoplasmáticas e localizam-se na parte posterior do ooplasma quando se ligam ao oócito. Aqui, o ooplasma torna-se o germoplasma e as células que o herdam durante a embriogênese se desenvolvem para se tornarem células germinativas primordiais.

Baseado em vários estudos, a perda do germoplasma tem sido associada com a ausência ou diminuição de células germinativas provando assim que os componentes do germoplasma são cruciais para o desenvolvimento de células germinativas.

Indução

Como comparado com a especificação do germoplasma, a indução tem mostrado ser um mecanismo mais comum de especificação de células germinativas para a maioria dos animais. É semelhante aos outros mecanismos usados para especificação celular no corpo e envolve a indução de células germinativas através de sinais do ectoderma extra-embrionário.

No embrião de rato como é o caso de muitos outros embriões animais, o ectoderma extra-embrionário envia os sinais (Bmp4/8- Factor 4/8 de promoção da medula óssea) para o epiblasto (embrião propriamente dito) que por sua vez estimula as células na interfase para se desenvolverem em células germinativas primordiais.

Salguns dos organismos em que as células germinativas se diferenciam epigenicamente (o germoplasma está envolvido) incluem:

• Salamandras
• Vários outros lagartos
• Mamíferos (seres humanos, babuínos, etc)
• Aves

Salguns dos organismos em que as células germinativas são produzidas como resultado da indução incluem

• Zebrafish
• Drosophila
• C. elegans

Desenvolvimento

As células estaminais germinativas, as células germinativas primordiais originam-se de um pequeno grupo de células que se encontram fora do embrião no início da Embriogénese (vários dias ou algumas semanas, dependendo do tipo de organismo).

Em seres humanos, a primeira população destas células pode ser encontrada na endoderme da parede dorsal localizada na bolsa vitelina perto da alantóide, durante a terceira semana de desenvolvimento embrionário. Entretanto, elas migram para esta região a partir do ectoderma primário, o que mostra que elas se originam de um compartimento extra-embrionário no início da embriogênese.

Em aproximadamente a quarta semana de desenvolvimento embrionário, as células (Células Germinais Primordial) começam a migrar do ectoderma para o embrião, tornando-se assim extra-embrionárias (localizadas em compartimentos do saco vitelino conhecidos como endoderma e mesoderma). A partir daqui, (nas duas semanas seguintes de desenvolvimento embrionário), as células germinativas começam a sua migração para as gônadas à medida que proliferam.

A migração é dividida em três fases principais que incluem:

– Fase de separação – As células germinativas primordiais movem-se do epitélio hindgut para o mesênquima.

– Segunda fase de migração – Usando o movimento amoeboid, células germinativas primordiais migram do mesênquima (células mesenquimais no mesentério dorsal) em direção às cristas genitais.

– Fase de colonização – Esta é a última fase de migração onde as células chegam e povoam as gônadas (cristas genitais).

* Para o início do programa de células germinativas, a expressão dos genes somáticos é primeiramente reprimida.

* A proliferação e migração das células germinativas primordiais tem sido influenciada por fatores como TGFbeta1 em camundongos. Estes fatores são liberados das cristas genitais e influenciam as células a migrar para esta região.

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Características usadas na Identificação de Células Germânicas

Além de terem um núcleo grande e serem grandes em tamanho, as células germinativas também têm um contorno irregular, alta densidade de citoplasma, e podem aparecer de forma redonda ou oval quando vistas sob o microscópio.

A alta atividade da fosfatase alcalina é observada no citoplasma periférico das células.

RNA específico e proteínas como vasa encontradas no citoplasma destas células são usadas como marcadores moleculares para a detecção de células germinativas primordiais.

Alguns dos outros componentes das células germinativas (ultraestrutura) incluem:

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• Material de nucleação
• Ribossoma
• Mitocôndria – Redondo em forma
• Partículas de gema e óleo espalhadas no citoplasma
• Citoplasma germinal/plasma germinal

Função: Gâmetas: O desenvolvimento de células germinativas para gâmetas

Antes das células germinativas se desenvolverem para gâmetas, elas sofrem primeiro um número de alterações que as prepara para se desenvolverem para gâmetas masculinas ou femininas em machos e fêmeas, respectivamente.

Baseado em estudos de pesquisa realizados em 2002, foi revelado que ao chegar às gônadas (gônadas masculinas ou femininas) ocorre a desmetilação do DNA que remove as marcas de metilação dos genes impressos que estão presentes nos genomas das células. Ao fazê-lo, as células germinativas primordiais são reiniciadas.

Isto é particularmente importante porque ajuda a assegurar que as novas marcas epigenéticas irão reflectir o sexo do embrião em desenvolvimento. Após a determinação do sexo do embrião, as marcas genéticas são adequadamente restabelecidas como maternas ou paternais. Este processo envolve a participação de enzimas conhecidas como DNA metiltransferases que incluem grupos metil para alguns dos nucleotídeos de citosina.

* Nas fêmeas, o novo imprinting ocorre após o primeiro estágio da meiose (pós-embrionário). No entanto, nos machos, isto acontece antes da meiose.

> Nas gônadas, o número de células primordiais aumenta através da rápida proliferação mitótica. Isto permite que a população de células germinativas aumente de alguns milhares para vários milhões. Enquanto a divisão das células germinativas femininas cessa, as células germinativas masculinas continuam a se dividir após o nascimento.

Em relação à produção de gâmetas, a linha germinal formada durante o desenvolvimento embrionário está envolvida na oogênese (no feminino) e espermatogênese (no masculino). Na fêmea, a oogênese começa com PGCs nos ovários formando um grupo de células germinativas imaturas que são conhecidas como oogônio.

Estas células sofrem primeiro um processo de divisão celular conhecido como mitose até que o organismo atinja sua vida média fetal, Após 20 semanas de gestação; algumas das células são destruídas por apoptose enquanto as demais (oócitos primários) permanecem adormecidas antes que o organismo atinja a puberdade. Nos homens, este processo tem lugar nos testículos para produzir espermatogónia que são diplóides na natureza.

* As células germinativas, que são diplóides, passam por mitose para produzir espermatogónio/oogónio e, por fim, o espermatogónio/oócito primário. Espermatócitos e oócitos primários, entretanto, têm que passar pelo ciclo de divisão redutora conhecido como meiose.

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Enquanto tanto o oócito primário quanto o espermatócito passam por duas fases meióticas, os processos meióticos dos espermatócitos produzem quatro células haplóides (espermatócitos) enquanto um único ovo haplóide é produzido através dos processos meióticos do oócito primário.

* Enquanto as células diplóides (por exemplo, células germinativas primordiais) têm dois conjuntos de cromossomas (2n) células diplóides (por exemplo, espermatozóides maduros), têm apenas um conjunto de cromossomas (n).

* Quando os gametas haplóides (óvulos da fêmea e espermatozóides do macho) se unem, eles produzem um zigoto diplóide que continua a se desenvolver para formar um novo indivíduo. Dado que o zigoto é o produto da união dos gâmetas, eles contêm um conjunto de cromossomos do macho e da fêmea.

Células germinativas Vs Células somáticas

No desenvolvimento embrionário, as células da linha germinativa são separadas das células somáticas. Uma vez que esta separação ocorre, ela não é reversível e cada grupo de células prossegue para suas respectivas vias.

Em alguns organismos, esta separação tem demonstrado ocorrer na vida adulta. Independentemente disso, esta separação é importante não só porque garante que o organismo adulto é fértil e capaz de passar material genético para a próxima geração, mas também porque garante que as células da linha germinal se desenvolvem normalmente.

Células somáticas e germinais, portanto, são tipos diferentes de células que são diferenciadas por várias características. Por exemplo, em comparação com as células germinativas, as células somáticas são, em sua maioria, células do corpo regular envolvidas na reprodução assexuada.

Assim sendo, são tipos de células regulares que não as células reprodutivas. Elas são produzidas através da mitose, que resulta na produção de células filhas idênticas que contêm dois conjuntos de cromossomos homólogos (2n) e são, portanto, células diplóides. Cada célula produzida através da mitose (células mitóticas), portanto, será semelhante à célula mãe.

* Algumas espécies mostraram conter células somáticas haplóides.

Células somáticas não semelhantes que constroem o corpo multicelular do organismo através da divisão mitótica, células germinativas são submetidas à divisão celular para produzir gâmetas que são haplóides e estão envolvidas na reprodução sexual.

Células somáticas não semelhantes que são constituídas pela maioria das células; dado que estão organizadas em diferentes tipos de tecidos do corpo, as células germinativas são em menor número pois estão envolvidas principalmente na produção de gametas.

* Enquanto os dois tipos de células têm várias diferenças, elas também compartilham várias semelhanças – ambos são diplóides na maioria dos animais, o que significa que eles têm dois conjuntos de cromossomos homólogos. Por outro lado, ambos se diferenciam em tipos específicos de células que servem papéis específicos no corpo.

Células germinativas em câncer/Tumor

No entanto, em alguns casos, algumas células germinativas sobrevivem e acabam se alojando em regiões extragonais (comumente conhecidas como sítios extragonais), elas geralmente morrem porque não podem desempenhar sua função em outros sítios além das gônadas.

No entanto, em alguns casos, algumas das células germinativas sobrevivem e se desenvolvem em tumores. Defeitos como malformações do sistema nervoso e do trato geniturinário, etc., podem aumentar o risco de tumores ao longo da linha média (o caminho que as células germinativas seguem antes de chegar às gônadas).

Embora os tumores de células germinativas sejam raros (constituindo entre 2% e 4% de todos os cânceres em crianças e adolescentes) vários tipos de tumores de células germinativas foram identificados.

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Estes incluem:

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Tumores de células germinativas gónadas

Estes são os tipos de tumores que se desenvolvem no órgão reprodutor (gónada) da criança, como por exemplo:

Células germinativas ovarianas – A maior parte dos tumores de células germinativas ovarianas tem se desenvolvido em um ovário entre meninas entre 10 e 14 anos de idade. No caso de serem cancerosos, estes tumores de células germinativas ovarianas são referidos como disgerminoma.

Embora estes tumores se desenvolvam no ovário, também são capazes de se espalhar para outras partes do corpo (tumores malignos). Na maioria dos casos, entretanto, estes tumores não são cancerígenos e se desenvolvem em cistos conhecidos como teratomas.

Testicular tumores de células germinativas – A maioria dos cancros testiculares tem demonstrado que começam nas células germinativas. Estes cancros são comuns em adolescentes e homens mais jovens.

Câncer testicular é dividido em duas categorias principais que incluem:

Seminoma

Tumores que são 100% seminoma são diferentes da próxima categoria de cancros testiculares. Embora afete em grande parte os testículos, em alguns casos, é encontrado em algumas das outras localizações extra-gonadais, incluindo o mediastino. Em comparação com alguns dos outros cancros testiculares, o seminoma é muito curável com a maior taxa de sobrevivência.

Não-seminoma

Não-seminoma é dividido em vários tipos de câncer incluindo:

– Tumor do saco vitelino – Também conhecido como tumores do seio endodérmico, tumores do saco vitelino comumente afetam os testículos e ovários e tendem a se espalhar rapidamente para outras partes do corpo (por exemplo, gânglios linfáticos).

– Teratoma – Este tipo de tumor ocorre quando as células primordiais são mal direcionadas. Seu desenvolvimento resulta na formação de crescimentos que contêm tecidos tão diferenciados como cabelo, pele e cartilagem entre eles. Estes tipos de tumores são encontrados principalmente em locais como a região oral e sacrococcígea.

– Carcinoma embrionário – Este tipo de câncer ocorre quando as células cancerígenas do tumor se misturam com outros tipos de tumores de células germinativas causando o câncer. Caracteriza-se pela presença de células epiteliais primitivas com pleomorfismo marcado.

– Coriocarcinoma – Este tipo de cancro é comum no útero e afecta as células que formam a placenta.

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Tumores extracranianos de germes extragonais

Tumores de células germinais que não ocorrem especificamente nas gónadas são conhecidos como tumores extracranianos de germes extragonais. Como tal, eles começam nos espermatozóides e óvulos e se espalham para outras partes do corpo longe das gônadas.

Não alcançam o cérebro. São portanto comuns ao longo da linha média que vai desde a glândula pineal até ao cóccix. O mediastino, a parte central do tórax, é o local mais comum destes tumores na primeira infância.

Alguns dos tratamentos usados para tratar tumores/cancers de células germinativas incluem:

• Cirurgia para remover as células/tecidos cancerosos
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• Chemoterapia – O uso de drogas para matar células cancerosas e evitar que se espalhem para as outras partes do corpo
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• Radiação – Isto envolve o uso de raios-X para matar células cancerosas

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Cassandra G. Extavour e Michael Akam (2003). Mecanismos de especificação das células germinativas através dos metazoários: epigenese e pré-formação.

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