Масса внутренней клетки

редактировать
Ранняя эмбриональная масса, дающая начало плоду

Внутренняя клеточная масса
Blastocyst English.svg Бластоциста с внутренней клеточной массой и трофобластом
Детали
Стадия Карнеги 3
Дней6
Предшественник бластоциста
Дает начало эпибласту, гипобласту
Идентификаторам
Латинскому эмбриобласту; massa cellis interna; pluriblastus Senior
MeSH D053624
TE E6.0.1.1.2.0.4
FMA 86557
Анатомическая терминология [редактирование в Викиданных ]

В раннем эмбриогенезе большинства эвтерийских млекопитающих, внутренняя клеточная масса (ICM ; также известная как эмбриобласт или плюрибласт ) - это масса клеток внутри первичного эмбриона, которые в конечном итоге дадут начало дефинитивным структурам плода. Эта структура формируется на самых ранних стадиях развития, до того, как произошла имплантация в эндометрий матки. ICM находится внутри бластоцисты (более правильное название «полость бластоцисты », поскольку она не является строго гомологичной бластоцеле анамниота позвоночных) и полностью окружена одним слоем клеток, называемым трофобласт.

Содержание

  • 1 Дальнейшее развитие
  • 2 Регулирование клеточной спецификации
  • 3 Стволовые клетки
  • 4 Дополнительные изображения
  • 5 См. также
  • 6 Ссылки

Дальнейшее развитие

Физическое и функциональное разделение внутренней клеточной массы от трофэктодермы (TE) - это особенность развития млекопитающих и первая спецификация клеточного клона у этих эмбрионов. После оплодотворения в яйцеводе эмбрион млекопитающего подвергается относительно медленному циклу дробления с образованием восьмиклеточной морулы. Каждая клетка морулы, называемая бластомером, увеличивает поверхностный контакт со своими соседями в процессе, называемом уплотнением. Это приводит к поляризации клеток внутри морулы, и дальнейшее расщепление дает бластоцисту примерно из 32 клеток. У мышей около 12 внутренних клеток составляют новую внутреннюю клеточную массу, а 20-24 клеток составляют окружающую трофэктодерму. Между видами млекопитающих существует различие в количестве клеток при уплотнении с эмбрионами крупного рогатого скота, причем различия, связанные с уплотнением, наблюдаются уже в 9-15 клетках, а у кроликов - только после 32 клеток. Существует также межвидовая изменчивость паттернов экспрессии генов у ранних эмбрионов.

ICM и TE будут генерировать совершенно разные типы клеток, когда начинается имплантация и продолжается эмбриогенез. Клетки трофэктодермы образуют экстраэмбриональные ткани, которые играют вспомогательную роль для собственно эмбриона. Кроме того, эти клетки закачивают жидкость внутрь бластоцисты, вызывая образование поляризованной бластоцисты с ICM, прикрепленным к трофэктодерме на одном конце (см. Рисунок). Это различие в клеточной локализации приводит к тому, что клетки ICM, экспонируемые в жидкой полости, принимают судьбу примитивной энтодермы (или гипобласта), тогда как остальные клетки принимают судьбу примитивной эктодермы (или эпибласта). гипобласт участвует во внеэмбриональных мембранах, а эпибласт дает начало собственно конечному эмбриону, а также некоторым экстраэмбриональным тканям.

Регуляция клеточной спецификации

Поскольку сегрегация плюрипотентных клеток внутренней клеточной массы от остальной части бластоцисты является неотъемлемой частью развития млекопитающих, были выполнены значительные исследования для выяснения соответствующих клеточных и молекулярных механизмов этого процесса. Основной интерес представляет то, какие факторы транскрипции и сигнальные молекулы направляют асимметричные деления бластомеров, приводящие к так называемым внутренним и внешним клеткам и, следовательно, к спецификации клеточного клона. Однако из-за изменчивости и регулирующей природы эмбрионов млекопитающих экспериментальные доказательства установления этих ранних судеб остаются неполными.

На уровне транскрипции все факторы транскрипции Oct4, Nanog, Cdx2 и Tead4 участвуют в установление и усиление спецификации ICM и TE в ранних эмбрионах мыши.

Ранняя апикальная и базолатеральная поляризация эмбриона устанавливается на стадии 8-16 клеток после уплотнения. Это начальное различие в окружающей среде усиливает петлю транскрипционной обратной связи во внутреннем или внешнем направлении. Внутри клетки экспрессируются высокие уровни Oct4, который поддерживает плюрипотентность и подавляет Cdx2. Внешние клетки экспрессируют высокие уровни Cdx2, который вызывает дифференцировку TE и подавляет Oct4.
  • Oct4: Oct4 экспрессируется в ICM и участвует в поддержании своей плюрипотентности, роль, которая повторяется в эмбриональных стволовых клетках мыши, полученных из ICM. Клетки с генетическим нокаутом Oct4 как in vivo, так и в культуре демонстрируют морфологические характеристики TE. Было показано, что одной из мишеней транскрипции Oct4 является ген Fgf4. Этот ген обычно кодирует лиганд, секретируемый ICM, который индуцирует пролиферацию в соседнем полярном TE.
  • Nanog: Nanog также экспрессируется в ICM и участвует в поддержании его плюрипотентности. В отличие от Oct4, исследования Nanog-нулевых мышей не показывают реверсию ICM к TE-подобной морфологии, но демонстрируют, что потеря Nanog предотвращает генерацию ICM примитивной энтодермы.
  • Cdx2: Cdx2 является сильно выражен в TE и необходим для поддержания его спецификации. Мыши с нокаутом гена Cdx2 подвергаются уплотнению, но теряют целостность эпителия ТЕ на поздней стадии бластоцисты. Более того, экспрессия Oct4 впоследствии повышается в этих ТЕ-клетках, указывая на то, что Cdx2 играет роль в подавлении Oct4 в этой клеточной линии. Более того, эмбриональные стволовые клетки могут быть получены из Cdx2-нулевых мышей, демонстрируя, что Cdx2 не важен для спецификации ICM.
  • Tead4: Как и Cdx2, Tead4 требуется для функции TE, хотя фактор транскрипции экспрессируется повсеместно. Tead4-нулевые мыши аналогичным образом подвергаются уплотнению, но не могут генерировать полость бластоцеля. Подобно Cdx2-нулевым эмбрионам, Tead4-нулевые эмбрионы могут давать эмбриональные стволовые клетки, указывая тем самым, что Tead4 не требуется для спецификации ICM. Недавние исследования показали, что Tead4 может способствовать активации Cdx2 в TE и его транскрипционная активность зависит от коактиватора Yap. Ядерная локализация Yap во внешних клетках позволяет ему вносить вклад в специфичность TE, в то время как внутри клеток Yap изолируется в цитоплазме посредством события фосфорилирования.

Вместе эти факторы транскрипции функционируют в петле положительной обратной связи, которая усиливает ICM к выделению сотовой связи TE. Первоначальная поляризация бластомеров происходит на стадии 8-16 клеток. Апикально-базолатеральная полярность видна при визуализации апикальных маркеров, таких как Par3, Par6 и aPKC, а также базального маркера E-Cadherin. Считается, что установление такой полярности во время уплотнения создает экологическую идентичность для внутренних и внешних клеток эмбриона. Следовательно, стохастическая экспрессия вышеупомянутых факторов транскрипции усиливается в петлю обратной связи, которая определяет внешние клетки к судьбе TE и внутри клеток к участи ICM. В этой модели апикальная среда включает Cdx2, который активирует свою собственную экспрессию с помощью расположенного ниже транскрипционного фактора Elf5. Вместе с третьим фактором транскрипции, Eomes, эти гены действуют, подавляя гены плюрипотентности, такие как Oct4 и Nanog, во внешних клетках. Таким образом, TE становится конкретным и дифференцируется. Однако внутренние клетки не включают ген Cdx2 и экспрессируют высокие уровни Oct4, Nanog и Sox2. Эти гены подавляют Cdx2, а внутренние клетки поддерживают плюрипотентность, генерируя ICM и, в конечном итоге, сам остальной эмбрион.

Хотя эта дихотомия генетических взаимодействий явно необходима для разделения бластомеров эмбриона мыши на идентичности ICM и TE, инициация этих петель обратной связи остается предметом обсуждения. Неясно, установлены ли они стохастически или через еще более раннюю асимметрию, и текущие исследования направлены на выявление более ранних маркеров асимметрии. Например, некоторые исследования коррелируют первые два расщепления во время эмбриогенеза по отношению к предполагаемым животным и вегетативным полюсам с окончательной спецификацией. Асимметричное разделение эпигенетической информации во время этих первых двух расщеплений, а также ориентация и порядок, в котором они происходят, могут способствовать положению клетки внутри или вне морулы.

Стволовые клетки

Бластомеры изолированные из ICM эмбрионов млекопитающих и выращенные в культуре, известны как эмбриональные стволовые (ES) клетки. Эти плюрипотентные клетки при выращивании в тщательно скоординированной среде могут давать начало всем трем зародышевым листкам (эктодерме, энтодерме и мезодерме) взрослого тела. Например, фактор транскрипции LIF4 необходим для поддержания in vitro мышиных ES-клеток. Бластомеры отделены от изолированной ICM в ранней бластоцисте, и их транскрипционный код, управляемый Oct4, Sox2 и Nanog, помогает поддерживать недифференцированное состояние.

Одним из преимуществ регулирующего характера, при котором развиваются эмбрионы млекопитающих, является манипулирование бластомерами ICM для образования мышей с нокаутом. У мышей мутации в интересующем гене могут быть введены ретровирусным путем в культивируемые ES-клетки, и они могут быть повторно введены в ICM интактного эмбриона. В результате получается химерная мышь, которая развивается с частью своих клеток, содержащих геном ES-клеток. Целью такой процедуры является включение мутированного гена в зародышевую линию мыши таким образом, чтобы в его потомстве не было одного или обоих аллелей интересующего гена. Генетики широко используют эту технику манипуляции с ICM при изучении функции генов в системе млекопитающих.

Дополнительные изображения

См. Также

Ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-24 03:09:18
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте