Nido de células germinales

El nido de células germinales (quiste de la línea germinal) se forma en los ovarios durante su desarrollo. Este nido consta de múltiples oogonias interconectadas , formadas por una división celular incompleta. Las oogonias interconectadas están rodeadas por células somáticas llamadas células de la granulosa . Posteriormente, durante el desarrollo, los nidos de células germinales se desintegran debido a la invasión de las células de la granulosa. El resultado son oogonias individuales rodeadas por una sola capa de células de la granulosa. También existe una estructura similar de nido de células germinales en las espermatogonias en desarrollo , con puentes citoplasmáticos intracelulares interconectados.

Antes de la meiosis, las células germinales primordiales (CGP) migran a las gónadas y se dividen mitóticamente a lo largo de la cresta genital en grupos o nidos de células denominados quistes de la línea germinal o nidos de células germinales. El conocimiento sobre la formación de nidos de células germinales es limitado. Sin embargo, los modelos de invertebrados , especialmente la drosophila, han aportado información sobre los mecanismos que rodean su formación. En las hembras, se sugiere que los quistes se forman a partir de células progenitoras en división . Durante esta formación de quistes, se producen 4 rondas de división con citocinesis incompleta , lo que da lugar a cistocitos unidos por puentes intercelulares, también conocidos como canales anulares. ^{[ 1 ]}

Las PGC de roedores migran a las gónadas y se dividen mitóticamente en el día embrionario (E) 10.5. Es en esta etapa que cambian de citocinesis completa a incompleta durante el ciclo mitótico de E10.5 a E14.5. ^{[ 2 ]} Los nidos de células germinales emergen después de divisiones consecutivas de células progenitoras como resultado de la detención de los surcos de segmentación y la formación de puentes intercelulares. Los puentes intercelulares son cruciales para mantener una comunicación efectiva. Aseguran que la meiosis comience inmediatamente después de que se complete el ciclo de formación del quiste mitótico. ^{[ 3 ]} En las hembras, la mitosis terminará en E14.5 y comenzará la meiosis. Sin embargo, es posible que las células germinales viajen a las gónadas y se agrupen formando nidos después de su llegada o se formen a través de la agregación celular. ^{[ 1 ]}

La mayor parte de nuestro conocimiento sobre los nidos de células germinales proviene de la mosca de la fruta (Drosophila). En este modelo, los nidos de células germinales surgen de la división celular incompleta (citocinesis), formando puentes entre las células hijas llamados canales anulares. En los quistes ováricos, generalmente todas las células, excepto una, se diferencian en células nodrizas y transportan materiales a través de estos canales anulares para acelerar el crecimiento de la célula restante, que se convierte en el ovocito (célula huevo). En los machos, casi todos los espermatozoides se desarrollan en estos grupos de células germinales, y se cree que se benefician de la interconexión entre ellos porque el material genético se comparte a través de los canales anulares, lo que reduce la producción de espermatozoides no funcionales y la selección de ciertos genotipos sobre otros ( segregación meiótica ). También existe un alto grado de sincronización entre las células germinales agrupadas en los machos. En las hembras, los nidos de células germinales permiten la producción de óvulos grandes gracias al soporte que brindan los cistocitos diferenciados en células nodrizas. El soporte que las células nodrizas brindan al ovocito dentro del nido de células germinales también permite que el núcleo del ovocito permanezca inactivo, lo que reduce su susceptibilidad a mutaciones y parásitos (esto se aplica principalmente a modelos de insectos). Sin embargo, no parece haber mucha sincronía a pesar de la presencia de canales anulares. El transporte a través de estos canales está altamente regulado y es direccional en los quistes de la línea germinal ovárica. ^{[ 1 ]}

De forma similar al modelo de la drosophila, los quistes de la línea germinal en mamíferos como ratones y humanos facilitan el transporte de sustancias a través de los microtúbulos entre los núcleos dentro de los sincitios . Orgánulos como el retículo endoplasmático liso , ribosomas , vesículas lisas, mitocondrias y microtúbulos se encuentran dentro del canal anular en los ovarios fetales de ratones, conejos y humanos. Esto permite la redistribución de orgánulos durante la diferenciación de los ovocitos, lo que lleva a que aproximadamente el 20 % de las células germinales fetales se diferencien en ovocitos primarios con un contenido citoplasmático enriquecido. Las células germinales que donan su citoplasma sufren apoptosis . Además de esta función, se ha propuesto que los quistes de la línea germinal también pueden facilitar el inicio de la meiosis, facilitar la biogénesis de orgánulos mediante el enriquecimiento de mitocondrias, inhibir la mitosis para restringir el número de células germinales que entran en meiosis y restringir la motilidad de las células germinales. ^{[ 4 ]}

En el ratón, la desintegración del nido de células germinales ocurre justo después del nacimiento, y en los humanos, esta desintegración ocurre durante el segundo trimestre de gestación . La desintegración del nido de células germinales implica la degeneración de muchos núcleos de células germinales y la invasión de células pregranulosas en los nidos. ^{[ 5 ]} En el nido de células germinales, una célula germinal madura en un ovocito, mientras que otras actúan como "células nodrizas", transfiriendo su contenido, incluyendo orgánulos citoplasmáticos como las mitocondrias, al ovocito predestinado. Estas células nodrizas posteriormente sufren apoptosis. ^{[ 6 ]}

Los puentes citoplasmáticos entre los núcleos restantes se escinden mediante la acción de proteasas de las células somáticas circundantes. Una vez que las células de la granulosa han rodeado completamente los núcleos restantes, se deposita una membrana basal que envuelve por completo cada folículo primordial recién formado . Se ha sugerido que la razón de la pérdida selectiva de células germinales durante la ruptura del nido se debe a defectos genéticos o a la incapacidad de la célula germinal para producir los orgánulos citoplasmáticos necesarios, actuando así como un mecanismo de control de calidad. ^{[ 5 ]}

En los varones, este proceso de espermatogénesis es ligeramente diferente al de la ovogénesis femenina , pero presenta un nido/quiste germinal comparativo. Las células madre germinales masculinas se dividen asimétricamente para dar lugar a una célula madre y una espermatogonia (célula germinal masculina no especializada) que experimenta proliferación mitótica para formar espermatocitos primarios ( diploides : 46 cromosomas en el ser humano). Cada espermatocito experimenta dos rondas de meiosis para producir, en la primera, dos espermatocitos secundarios haploides y, en la segunda, cuatro espermátidas haploides (23 cromosomas en el ser humano) . Estas espermátidas se diferencian posteriormente en espermatozoides maduros . ^{[ 7 ]}

En estas células germinales masculinas en desarrollo, se produce una citocinesis incompleta durante la mitosis y la meiosis. La citocinesis es el proceso normal en el que el citoplasma de una célula progenitora se divide en dos células hijas. Grandes clones de células hijas en diferenciación (especialización) que descienden de una espermatogonia madura (célula germinal masculina inmadura e indiferenciada) permanecen conectados por puentes citoplasmáticos intracelulares estables que interconectan las células. Esto forma un sincitio, una masa de citoplasma que contiene muchos núcleos encerrados dentro de una membrana plasmática. Estos persisten hasta el final de la diferenciación de los espermatozoides, cuando cada espermatozoide se libera en la luz del túbulo seminífero. Los túbulos seminíferos son la unidad funcional del testículo y contienen células germinales en diversas etapas de maduración, además de muchos otros componentes. ^{[ 8 ]}

Estos puentes intracelulares promueven la comunicación entre las células germinales y el intercambio de componentes citoplasmáticos, y permiten la sincronización de las divisiones mitóticas y la entrada en la meiosis. Son necesarios para la fertilidad en insectos y mamíferos machos. En los mamíferos, las células germinales forman sincitios de cientos de células germinales interconectadas por puentes intercelulares. ^{[ 7 ]} Al compartir un citoplasma común con sus vecinas, las células pueden recibir todos los productos de un genoma diploide completo . Los espermatozoides en desarrollo que portan un cromosoma Y pueden recibir proteínas esenciales codificadas por genes en el cromosoma X. ^{[ 8 ]}