CÉLULAS GERMINATIVAS: CARACTERÍSTICAS, FORMAÇÃO, TIPOS, MIGRAÇÃO - BIOLOGIA - 2025

As células germinativas são as células precursoras dos gametas em animais com reprodução sexual. Eles são precursores embrionários que se diferenciam de várias linhagens de células somáticas (soma = corpo) muito cedo no desenvolvimento da maioria das espécies.

Praticamente todos os organismos que se reproduzem sexualmente surgem da fusão de duas células gaméticas. Os gametas são células especializadas que carregam metade da informação genética do indivíduo que os produz, o pai e a mãe (são células haplóides).

Células-tronco embrionárias humanas em cultura de células. Ryddragyn na Wikipedia em inglês

Todos os gametas produzidos por um animal são formados a partir de uma linha especial de células conhecida como linha germinativa, que se desenvolve de acordo com um conjunto complexo de sinais específicos. Essas células representam a principal via de "transferência" do genoma e dos componentes citosólicos de uma geração para outra.

As células germinativas são responsáveis ​​pelos processos de especiação e evolução, pois são as mudanças que ocorrem nestas que são transmitidas de uma geração para a seguinte. Além disso, são essas células que medeiam a transmissão de doenças hereditárias dos pais para os filhos, principalmente em humanos.

Características da célula germinativa

As células germinativas são células embrionárias "pluripotentes" ou "totipotentes", ou seja, podem se diferenciar em quase qualquer tipo de célula sob as condições e sinais adequados. Além disso, são células competentes para a sua "auto-renovação", pois são responsáveis ​​pela sua própria regeneração.

Essas células são as únicas capazes de produzir gametas, que são as células que podem formar um novo organismo, propriedade que as outras células de um embrião perdem ao se diferenciar.

Alguns autores as consideram, então, como as "células-tronco" de uma espécie, já que não formam órgãos, mas sim novos indivíduos. Da mesma forma, essas células são o principal meio pelo qual as espécies evoluem e são os veículos de transmissão de doenças hereditárias, principalmente em humanos.

As células germinativas produzem gametas por meio de processos conhecidos como meiose e gametogênese (oogênese e espermatogênese em muitos animais), que são característicos e exclusivos desse grupo de células.

Túbulos seminíferos com espermatozoides maduros. Nephron

Treinamento

As células germinativas são distinguidas precocemente de outras linhas de células somáticas durante o desenvolvimento embrionário.

Como isso acontece em alguns invertebrados?

Mosca da fruta Drosophila melanogaster. Tirado e editado de: Sanjay Acharya

Em muitas espécies, como a mosca da fruta D. melanogaster, essas células são formadas a partir de células primordiais da blástula que “herdaram” um determinante citosólico conhecido como “germoplasma” ou “germoplasma”, ou seja, blastômeros muito particulares.

O referido germoplasma contém elementos estruturais e algum RNA mensageiro e durante a oogênese e fertilização sofre diferentes movimentos citosólicos, para posteriormente formar aglomerados de células primordiais na fase de blástula, que darão origem às células germinativas primordiais.

Os blastômeros que possuem o "plasma germinativo" dividem-se assimetricamente, herdando o plasma germinativo para uma única célula filha. Quando o embrião atinge o estágio de gástrula, a divisão equivalente dessas células começa e a população de células primordiais na linha germinativa se expande.

Como isso acontece em humanos?

Em mamíferos como o homem, entretanto, o envolvimento de um “plasma germinativo” não foi relatado durante o processo de formação de células germinativas primordiais, mas sim a especificação desta linha é determinada por interações célula-célula.

As células germinativas primordiais, nos estágios iniciais da embriogênese, localizam-se em uma espécie de compartimento extra-embrionário e, em humanos, isso ocorre por volta da terceira semana de desenvolvimento.

Uma vez definida a linha de células primordiais, elas migram em direção às gônadas femininas ou masculinas, onde os processos de oogênese ou espermatogênese são ativados, respectivamente.

A interação das células primordiais com as células somáticas das gônadas, além da presença de cromossomos sexuais e outros fatores maternos, é o que define a determinação do sexo na linha germinal, embora esse processo possa variar consideravelmente entre as espécies e outra.

Expressão diferencial de genes

Para que ocorra a "separação" inicial das células somáticas e das células germinativas, a primeira coisa que ocorre é uma expressão diferencial dos genes, pois na linhagem germinativa os genes característicos das linhas somáticas são reprimidos para dar início ao "programa Genética de células germinativas.

Durante seu processo de formação, essas células também migram de onde se originam para o local específico onde se formarão as gônadas, que são os tecidos produtores de gametas no adulto.

A migração celular também se dá por meio da ativação de toda uma "maquinaria" migratória e de diferentes mecanismos "guias", que têm a ver com múltiplos fatores genéticos e epigenéticos (que não têm a ver com a modificação da sequência de nucleotídeos.)

Migração

As células germinativas primordiais, que dão origem às “verdadeiras” células germinativas, formam-se longe de onde se desenvolvem e, para se estabelecerem, devem migrar para os locais onde estão os ovários e os testículos, que são as gônadas feminina e masculina..

As células germinativas primordiais são vistas inicialmente durante a gastrulação como um agrupamento de células na base do alantóide, que é uma membrana extra-embrionária que se forma como uma saída do trato digestivo primário do embrião.

Gastrulação de um animal diblástico. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44

Nesse estágio, as células primordiais adquirem uma morfologia polarizada e alguns experimentos mostraram que elas prolongam processos longos à medida que são mobilizadas.

Posteriormente, tornam-se evidentes no intestino posterior e emergem do dorso intestinal e migram lateralmente, colonizando as cristas genitais.

À medida que as células primordiais se movem do intestino posterior para o tecido conjuntivo circundante, este último se alonga, formando o mesentério intestinal (o tecido que reveste o intestino delgado e o conecta à parede abdominal), um processo que ocorre enquanto as células emergem através da parede do intestino.

Mecanismos de controle

A chegada das células precursoras ao tecido gonadal é controlada pelas células somáticas dessas estruturas, que aparentemente exercem um efeito "quimioatraente" nas primeiras.

A expressão de um gene conhecido como fragilis mostrou experimentalmente ter muito a ver com o desenvolvimento da motilidade em células germinativas primordiais.

Este gene está envolvido nos processos de adesão célula-célula e no controle do ciclo celular, portanto suspeita-se que a regulação dos processos de adesão possa ser crucial para o início do processo migratório.

No entanto, alguns autores consideram que a rota de migração dessas células é controlada em nível ambiental, ao invés de ser um processo autônomo.

A caminho das gônadas e uma vez nelas, essas células se multiplicam por mitose, gerando múltiplos clones que conseguem aumentar o número de indivíduos na população celular.

Tipos de células germinativas

Uma vez que as células germinativas primordiais atingem seus tecidos definitivos, elas se desenvolvem em células germinativas femininas ou masculinas, conforme o caso e os sinais endógenos e exógenos que recebem.

As gônadas femininas são os ovários e as gônadas masculinas são os testículos. Uma vez nesses tecidos, as células primordiais se multiplicam rapidamente, mas os padrões dessa proliferação mitótica diferem entre as duas.

Existem, então, dois tipos de células germinativas conhecidas como oogônias e espermatogônias.

Células germinativas femininas: oogonia

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

Oogonias são células mitoticamente ativas. Elas se dividem intensamente durante o desenvolvimento embrionário, especificamente do segundo ao quinto mês de gestação em humanos, formando assim mais de 7 milhões dessas células, embora algumas degenere naturalmente.

Essas células não se dividem por mitose novamente nos estágios pós-natais, mas se diferenciam periodicamente. Durante os últimos estágios do desenvolvimento fetal, porém, eles começam a se dividir por meiose, um processo que permanece em "parada" até o início da puberdade.

Células germinativas masculinas: espermatogônias

A proliferação das espermatogônias é um pouco diferente daquela da oogônia, pois, apesar de começarem a se formar e se multiplicar nos testículos embrionários, mantêm sua capacidade de se dividir durante praticamente toda a vida pós-natal.

Os dutos seminíferos dos testículos são limitados internamente por espermatogônias germinativas e algumas das populações compostas por essas células se dividem por mitose. No início da puberdade, grupos de espermatogônias (espermatócitos primários) começam a se dividir por meiose para formar os espermatócitos secundários que darão origem às espermátides haplóides.

Mutações

As células germinativas são as "fábricas" onde são produzidos os "veículos" para a transmissão de informações de uma geração a outra. Da mesma forma, essas células são de grande importância para os processos evolutivos, uma vez que quase todas as modificações pelas quais elas passam serão impressas na prole.

Podemos dizer que o DNA de todas as células de um organismo está sujeito a mutações e, embora as mutações nas células somáticas sejam importantes no contexto de muitas doenças e outras condições, nem sempre se estendem além do tempo de vida do organismo. indivíduo que os carrega.

As mutações na linha germinativa, por outro lado, contribuem diretamente para os processos genéticos evolutivos, uma vez que essas alterações podem ser passadas de uma geração para a outra por meio de gametas e zigotos.

Por essas razões, as mutações em células germinativas só podem ser visíveis na progênie e isso depende, muitas vezes, da homozigosidade ou heterozigosidade dos genes afetados em cada progenitor.

As causas das mutações germinativas são muitas, pois podem ocorrer em resposta a sinais endógenos ou exógenos. Algumas dessas mutações produzem doenças que podem ser herdadas pela linha materna ou pela linha paterna, dependendo do caso.

Tumores de células germinativas

A divisão descontrolada de células em quase todos os tecidos do corpo humano, assim como em outros animais, pode resultar na formação de tumores, que podem ser benignos ou malignos.

Aquelas que surgem de células germinativas são geralmente chamadas de neoplasias e podem ser:

- Germinomas

- Teratomas

- Carcinomas embrionários

- Tumores do seio endodérmico

- Coriocarcinomas

Esses tumores podem ocorrer regularmente nas regiões internas das gônadas, embora também possam estar relacionados à proliferação ou migração aberrante das células germinativas primordiais, o que implica que podem aparecer em diferentes áreas do corpo.

Micrografia eletrônica de uma neoplasia intratubular de células germinativas nos testículos ou 'seminoma' (Fonte: Nephron via Wikimedia Commons)

Os tumores associados à linha de células germinativas primordiais são conhecidos como germinomas, enquanto os carcinomas embrionários são aqueles derivados de células "tronco" embrionárias ou células derivadas.

Normalmente, as células germinativas primordiais que se formam em locais extragonadais são eliminadas, mas os teratomas são crescimentos aberrantes de células germinativas extragonadais que conseguiram sobreviver e são constituídas por misturas aleatórias de tecidos diferenciados, como cartilagem, pele, cabelo ou dentes.

Os tumores dos seios endodérmicos são aqueles formados a partir de células derivadas de tecidos extra-embrionários e que se diferenciam, formando o saco vitelino endodérmico. Se, ao contrário, o tumor se formar na camada trofoblástica, é denominado coriocarcinoma.

Os tumores da linha germinativa dos ovários representam cerca de 20% de todos os tumores do ovário, são comuns em meninas e adultos jovens até cerca de 20 anos de idade e quase sempre são teratomas de natureza maligna.

Dentre estes, destacam-se os disgerminomas, que são tumores sólidos e carnudos de cobertura lisa, compostos por agregados de células de aspecto poligonal, com membranas plasmáticas proeminentes e grande número de grânulos citosólicos.

Referências

1. Carlson, BM (2018). E-book de Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. Elsevier Health Sciences.
2. Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Tumores intracranianos de células germinativas: história natural e patogênese. Journal of neurosurgery, 63 (2), 155-167.
3. Kurman, RJ e Norris, HJ (1977). Tumores malignos de células germinativas do ovário. Patologia humana, 8 (5), 551-564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Migração de células germinativas primordiais. International Journal of Developmental Biology, 48 (5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Formação de células germinativas a partir de células-tronco embrionárias e uso de núcleos de células somáticas em oócitos. Anais da Academia de Ciências de Nova York, 1221 (1), 18.
6. Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Mecanismos que orientam a migração de células germinativas primordiais: estratégias de diferentes organismos. Nature reviews Molecular cell biology, 11 (1), 37-49.
7. Van Doren, M. (2010). A biologia celular do ciclo de vida das células germinativas. Opinião atual em biologia celular, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Células germinativas. Cell, 96 (2), 165-174.