sel germinal adalah sel-sel prekursor gamet pada hewan dengan reproduksi seksual. Mereka adalah prekursor embrio yang membedakan dari beberapa garis keturunan sel somatik (soma = tubuh) sangat awal dalam pengembangan sebagian besar spesies.
Hampir semua organisme yang bereproduksi secara seksual muncul dari peleburan dua sel gamet. Gamet adalah sel khusus yang membawa setengah dari informasi genetik individu yang memproduksinya, ayah dan ibu (mereka adalah sel haploid).
Sel induk embrionik manusia dalam kultur sel. Ryddragyn di Wikipedia bahasa Inggris [Domain publik]
Semua gamet yang dihasilkan oleh hewan terbentuk dari garis sel khusus yang dikenal sebagai garis germinal, yang berkembang sesuai dengan serangkaian sinyal spesifik yang kompleks. Sel-sel ini mewakili jalur “transfer” utama dari genom dan komponen sitosol dari satu generasi ke generasi lainnya.
Sel germinal bertanggung jawab atas proses spesiasi dan evolusi, karena perubahan yang terjadi di dalamnya yang ditransmisikan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Selain itu, sel-sel ini adalah yang memediasi penularan penyakit keturunan dari orang tua ke anak-anaknya, terutama pada manusia.
Indeks artikel
Ciri-ciri sel germinal
Sel germinal adalah sel embrionik “pluripoten” atau “totipotensi”, yaitu, mereka dapat berdiferensiasi menjadi hampir semua jenis sel di bawah kondisi dan sinyal yang tepat. Selanjutnya, mereka adalah sel yang kompeten untuk “pembaruan diri”, karena mereka bertanggung jawab untuk regenerasi mereka sendiri.
Sel-sel ini adalah satu-satunya yang mampu menghasilkan gamet, yaitu sel-sel yang dapat membentuk organisme baru, suatu sifat yang hilang dari sel-sel embrio lainnya saat mereka berdiferensiasi.
Beberapa penulis menganggap mereka, kemudian, sebagai “sel induk” dari suatu spesies, karena mereka tidak membentuk organ melainkan individu baru. Demikian pula, sel-sel ini adalah sarana utama bagi spesies untuk berevolusi dan merupakan kendaraan untuk transmisi penyakit keturunan, terutama pada manusia.
Sel germinal menghasilkan gamet melalui proses yang dikenal sebagai meiosis dan gametogenesis (oogenesis dan spermatogenesis pada banyak hewan), yang merupakan karakteristik dan unik dari kelompok sel ini.
Tubulus seminiferus dengan sperma matang. Nefron [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
Pelatihan
Sel germinal dibedakan lebih awal dari garis sel somatik lainnya selama perkembangan embrionik.
Bagaimana hal itu terjadi pada beberapa invertebrata?
Lalat buah Drosophila melanogaster. Diambil dan diedit dari: Sanjay Acharya [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Pada banyak spesies, seperti lalat buah D. melanogaster , sel-sel ini terbentuk dari sel-sel primordial blastula yang telah “mewarisi” determinan sitosol yang dikenal sebagai “plasma nutfah” atau “plasma nutfah”, yaitu blastomer yang sangat khusus.
Plasma nutfah tersebut mengandung unsur struktural dan beberapa messenger RNA dan selama oogenesis dan fertilisasi, ia mengalami gerakan sitosol yang berbeda, untuk kemudian membentuk kelompok sel primordial pada tahap blastula, yang akan memunculkan sel germinal primordial.
Blastomer yang memiliki “plasma nutfah” membelah secara asimetris, mewarisi plasma nutfah menjadi satu sel anak. Ketika embrio mencapai tahap gastrula, maka pembelahan ekivalen sel-sel ini dimulai dan populasi sel primordial dari garis germinal berkembang.
Bagaimana itu terjadi pada manusia?
Pada mamalia seperti manusia, di sisi lain, keterlibatan “plasma nutfah” belum dilaporkan selama proses pembentukan sel germinal primordial, melainkan spesifikasi garis ini ditentukan oleh interaksi sel-sel.
Sel germinal primordial, selama tahap awal embriogenesis, terletak di semacam kompartemen ekstra-embrionik dan, pada manusia, ini terjadi sekitar minggu ketiga perkembangan.
Setelah garis sel primordial ditentukan, mereka bermigrasi menuju gonad betina atau jantan, di mana proses oogenesis atau spermatogenesis diaktifkan, masing-masing.
Interaksi sel primordial dengan sel somatik gonad, selain adanya kromosom seks dan faktor ibu lainnya, adalah yang menentukan penentuan jenis kelamin dalam garis germinal, meskipun proses ini dapat sangat bervariasi antara spesies dan spesies. lain.
Ekspresi gen diferensial
Agar “pemisahan” awal sel somatik dan sel germinal berlangsung, hal pertama yang terjadi adalah ekspresi diferensial gen, karena dalam garis germinal, gen karakteristik garis somatik ditekan untuk memulai “program Sel germinal” genetika.
Selama proses pembentukannya, sel-sel ini juga bermigrasi dari tempat asalnya ke tempat tertentu di mana gonad akan terbentuk, yang merupakan jaringan penghasil gamet pada orang dewasa.
Migrasi sel juga dicapai melalui aktivasi seluruh “mesin” migrasi dan mekanisme “pemandu” yang berbeda, yang berkaitan dengan beberapa faktor genetik dan epigenetik (yang tidak ada hubungannya dengan modifikasi urutan nukleotida).
Migrasi
Sel germinal primordial, yang memunculkan sel germinal “sejati”, terbentuk jauh dari tempat mereka berkembang dan, untuk memantapkan diri, harus bermigrasi ke tempat ovarium dan testis berada, yaitu gonad wanita dan pria. .
Sel germinal primordial awalnya terlihat selama gastrulasi sebagai sekelompok sel di dasar allantois, yang merupakan membran ekstra-embrionik yang terbentuk sebagai aliran keluar dari saluran pencernaan utama embrio.
Gastrulasi hewan diblastik. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44 [Domain publik]
Pada tahap ini, sel-sel primordial memperoleh morfologi terpolarisasi dan beberapa percobaan telah menunjukkan bahwa mereka memperpanjang proses panjang saat mereka dimobilisasi.
Kemudian, ini menjadi jelas di hindgut dan kemudian muncul dari dorsum usus dan bermigrasi ke lateral, menjajah ridge genital.
Saat sel-sel primordial bergerak dari usus belakang ke jaringan ikat di sekitarnya, yang terakhir memanjang, membentuk mesenterium usus (jaringan yang melapisi usus kecil dan menghubungkannya dengan dinding perut), suatu proses yang terjadi ketika sel-sel muncul melalui dinding usus halus. usus.
Mekanisme kontrol
Kedatangan sel-sel prekursor ke jaringan gonad dikendalikan oleh sel-sel somatik dari struktur-struktur ini, yang tampaknya memberikan efek “kemoatraktan” pada yang pertama.
Ekspresi gen yang dikenal sebagai fragilis telah ditunjukkan secara eksperimental untuk memainkan peran dalam pengembangan motilitas dalam sel germinal primordial.
Gen ini terlibat dalam proses adhesi sel-sel dan dalam kontrol siklus sel, sehingga diduga bahwa pengaturan proses adhesi bisa menjadi penting untuk inisiasi proses migrasi.
Namun, beberapa penulis menganggap bahwa rute migrasi sel-sel ini dikendalikan pada tingkat lingkungan, alih-alih menjadi proses otonom.
Dalam perjalanan mereka ke gonad dan sekali di dalamnya, sel-sel ini berkembang biak dengan mitosis, menghasilkan banyak klon yang berhasil meningkatkan jumlah individu dalam populasi sel.
Jenis sel germinal
Begitu sel germinal primordial mencapai jaringan definitifnya, mereka berkembang menjadi sel germinal wanita atau sel germinal pria, tergantung pada kasus dan sinyal endogen dan eksogen yang mereka terima.
Gonad betina adalah ovarium dan gonad jantan adalah testis. Begitu berada di jaringan ini, sel-sel primordial berkembang biak dengan kecepatan tinggi, tetapi pola proliferasi mitosis ini berbeda di antara keduanya.
Jadi, ada dua jenis sel germinal yang dikenal sebagai oogonia dan spermatogonia.
Sel benih wanita: oogonia
Oogonia. Sumber: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, Taketo MM, de Rooij DG, dkk. [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]
Oogonia adalah sel yang aktif secara mitosis. Mereka membelah secara intens selama perkembangan embrio, khususnya dari bulan kedua hingga kelima kehamilan pada manusia, sehingga membentuk hingga lebih dari 7 juta sel-sel ini, meskipun beberapa mengalami degenerasi secara alami.
Sel-sel ini tidak membelah secara mitosis lagi pada tahap pascanatal, melainkan berdiferensiasi secara berkala. Namun, selama tahap terakhir perkembangan janin, mereka mulai membelah secara meiosis, suatu proses yang tetap “bertahan” sampai awal pubertas.
Sel benih pria: spermatogonia
Proliferasi spermatogonia agak berbeda dari oogonia, karena terlepas dari kenyataan bahwa mereka mulai terbentuk dan berkembang biak di testis embrionik, mereka mempertahankan kemampuannya untuk membelah hampir sepanjang kehidupan pascanatal.
Duktus seminiferus testis dibatasi secara internal dengan spermatogonia germinatif, dan beberapa populasi yang terdiri dari sel-sel ini membelah secara mitosis. Pada awal pubertas, kelompok spermatogonia (spermatosit primer) mulai membelah secara meiosis membentuk spermatosit sekunder yang akan menghasilkan spermatid haploid.
Mutasi
Sel germinal adalah “pabrik” di mana “kendaraan” untuk mentransmisikan informasi dari satu generasi ke generasi berikutnya diproduksi. Demikian pula, sel-sel ini sangat penting untuk proses evolusi, karena hampir semua modifikasi yang mereka alami akan tercetak pada keturunannya.
Kita dapat mengatakan bahwa DNA semua sel dalam suatu organisme rentan terhadap mutasi dan meskipun mutasi pada sel somatik penting dalam konteks banyak penyakit dan kondisi lain, mereka tidak selalu melampaui rentang hidup organisme. mereka.
Mutasi germline, di sisi lain, berkontribusi langsung pada proses genetik evolusioner, karena perubahan ini dapat diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui gamet dan zigot.
Untuk alasan ini, mutasi pada sel germinal mungkin hanya terlihat pada keturunan dan ini sangat sering tergantung pada homozigositas atau heterozigositas dari gen yang terpengaruh pada setiap orang tua.
Penyebab mutasi germline banyak, karena dapat terjadi sebagai respons terhadap sinyal endogen atau eksogen. Beberapa dari mutasi ini menghasilkan penyakit yang dapat diturunkan melalui garis ibu atau melalui garis ayah, tergantung pada kasusnya.
Tumor sel germinal
Pembelahan sel yang tidak terkendali di hampir semua jaringan di tubuh manusia, serta pada hewan lain, dapat mengakibatkan pembentukan tumor, yang bisa jinak atau ganas.
Mereka yang muncul dari sel germinal biasanya disebut neoplasma dan dapat berupa:
– Germinoma
– Teratoma
– Karsinoma embrional
– Tumor sinus endodermal
– Koriokarsinoma
Tumor ini dapat terjadi secara teratur di daerah internal gonad, meskipun mereka juga dapat dikaitkan dengan proliferasi atau migrasi menyimpang dari sel germinal primordial, yang menyiratkan bahwa mereka dapat muncul di berbagai area tubuh.
Mikrograf elektron neoplasma sel germinal intratubular di testis atau “seminoma” (Sumber: Nefron [CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Tumor yang terkait dengan garis sel germinal primordial dikenal sebagai germinoma, sedangkan karsinoma embrional adalah tumor yang berasal dari sel “induk” embrio atau sel turunan.
Biasanya, sel germinal primordial yang terbentuk di tempat ekstragonad dieliminasi, tetapi teratoma adalah pertumbuhan menyimpang dari sel germinal ekstragonad yang berhasil bertahan hidup, dan yang terdiri dari campuran acak jaringan yang berbeda seperti tulang rawan, kulit, rambut, atau gigi.
Tumor sinus endodermal adalah mereka yang terbentuk dari sel-sel yang berasal dari jaringan ekstraembrionik dan yang berdiferensiasi, yang membentuk kantung kuning telur endodermal. Sebaliknya, jika tumor terbentuk di lapisan trofoblas, itu disebut koriokarsinoma.
Tumor germinal ovarium menyumbang sekitar 20% dari semua tumor ovarium, sering terjadi pada anak perempuan dan dewasa muda hingga usia sekitar 20 tahun, dan hampir selalu merupakan teratoma yang bersifat ganas.
Di antara ini, disgerminoma telah dibedakan, yang merupakan tumor padat dan berdaging yang memiliki penutup halus, terdiri dari kumpulan sel dengan penampilan poligonal, dengan membran plasma yang menonjol dan sejumlah besar butiran sitosol.
Referensi
- Carlson, BM (2018). E-book Embriologi Manusia dan Biologi Perkembangan. Ilmu Kesehatan Elsevier.
- Jennings, MT, Gelman, R., & Hochberg, F. (1985). Tumor sel germinal intrakranial: sejarah alam dan patogenesis. Jurnal bedah saraf, 63 (2), 155-167.
- Kurman, RJ, & Norris, HJ (1977). Tumor sel germinal ganas ovarium. Patologi manusia, 8 (5), 551-564.
- Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Migrasi sel germinal primordial. Jurnal Internasional Biologi Perkembangan, 48 (5-6), 537-543.
- Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Pembentukan sel germinal dari sel induk embrionik dan penggunaan inti sel somatik dalam oosit. Annals of the New York Academy of Sciences, 1221 (1), 18.
- Richardson, BE, & Lehmann, R. (2010). Mekanisme memandu migrasi sel germinal primordial: strategi dari organisme yang berbeda. Tinjauan alam Biologi sel molekuler , 11 (1), 37-49.
- Van Doren, M. (2010). Biologi sel dari siklus hidup sel germinal. Pendapat terkini dalam biologi sel, 22 (6), 707.
- Wylie, C. (1999). Sel germinal. Sel, 96 (2), 165-174.
