Blastomere

Blastomere
Detaljer
Identifierare
latin	blastomerus
Maska	D001757
TE	E7.0.1.2.0.0.2
FMA	72551
Anatomisk terminologi

Inom biologin är en blastomer en typ av cell som produceras genom celldelning (klyvning) av zygoten efter befruktning ; blastomerer är en väsentlig del av blastulabildning , och blastocystbildning hos däggdjur .

Mänskliga blastomeregenskaper

Hos människor börjar blastomerbildningen omedelbart efter befruktning och fortsätter under den första veckan av embryonal utveckling . Cirka 90 minuter efter befruktningen zygoten i två celler. Tvåcellsblastomertillståndet, som finns efter att zygoten först delar sig, anses vara den tidigaste mitotiska produkten av den befruktade oocyten . Dessa mitotiska divisioner fortsätter och resulterar i en gruppering av celler som kallas blastomerer. Under denna process ökar inte embryots totala storlek, så varje delning resulterar i mindre och mindre celler. När zygoten innehåller 16 till 32 blastomerer kallas det en morula . Dessa är de preliminära stadierna i embryot som börjar bildas. När detta väl börjar mikrotubuli i morulans cytosoliska material i blastomercellerna utvecklas till viktiga membranfunktioner, såsom natriumpumpar . Dessa pumpar gör att insidan av embryot fylls med blastocoelisk vätska, vilket stöder den fortsatta tillväxten av liv.

Blastomeren anses vara totipotent ; det vill säga blastomerer kan utvecklas från en enda cell till en fullt fertil vuxen organism. Detta har visats genom studier och gissningar gjorda med musblastomerer, som har accepterats som sant för de flesta blastomerer från däggdjur också. Studier har analyserat monozygotiska tvillingmusblastomerer i deras tvåcellstillstånd och har funnit att när en av tvillingblastomererna förstörs kan en fullt fertil vuxen mus fortfarande utvecklas. Det kan alltså antas att eftersom en av tvillingcellerna var totipotent, så var den förstörda ursprungligen det också.

Den relativa blastomerstorleken inom embryot beror inte bara på klyvningsstadiet utan också på regelbundenhet hos klyvningen mellan cellerna. Om antalet blastomerer i cellmassan är jämnt, bör storlekarna på cellerna vara kongruenta. Men om antalet blastomerer i cellmassan inte är jämnt, bör uppdelningen vara asynkron så att storleken på cellerna bäst stöder massans specifika differentieringsstadium. Blastomerstorlek anses vanligtvis vara ojämn när en blastomer har en diameter som är över 25 % större än diametern hos den andra som jämförs.

Blastomerdifferentiering

Uppdelningen av blastomerer från zygoten gör att en enda fertil cell kan fortsätta att klyva och differentiera tills en blastocyst bildas. Differentieringen av blastomeren möjliggör utvecklingen av två distinkta cellpopulationer: den inre cellmassan , som blir prekursorn till embryot , och trophectoderm , som blir prekursorn till placentan . Dessa prekursorer uppträder vanligtvis när blastomeren differentierar sig till 8- och 16-cellsmassorna.

Under 8-cellsdifferentieringsperioden bildar blastomererna adheren junctions och polariseras därefter längs den apikala-basala axeln. Denna polarisering förändrar permanent morfologin hos dessa celler och startar differentieringsprocessen. Efter detta börjar den 8-celliga blastomermassan att kompakteras genom att bilda täta förbindelser mellan sig, och cytosoliska komponenter i cellen ackumuleras i den apikala regionen medan kärnan i varje cell flyttas till basalregionen. Den adhesiva laterala förbindelsen bildas sedan och blastomeren plattas till för att etablera den apikala kortikala domänen. När övergången börjar till en 16-cellsmassa försvinner den apikala kortikala domänen, men element av polaritet bevaras. Detta tillåter ungefär hälften av blastomererna att ärva polära områden som kan återuppbygga den apikala kortikala domänen. De andra blastomererna som särskiljer blir då opolära. Polära blastomerceller som differentierar kommer att flytta till en yttre position i den utvecklande blastocysten och visa prekursorer för trophectoderm , medan de apolära cellerna kommer att flytta till en inre position och börja utvecklas till embryot. Cellerna kommer sedan helt att förbinda sig till sina individuella tillstånd i en av dessa två domäner vid 32-cellsstadiet.

Modeller för differentiering

Det finns två huvudmodeller för differentiering som avgör vilka blastomerceller som kommer att dela sig i antingen den inre cellmassan eller trophectoderm . Den första gissningen är känd som "inside-outside-modellen", och säger att cellerna differentierar baserat på deras tillstånd i 16-cellsstadiet eller senare. Detta innebär att blastomerceller under denna modell inte differentierar baserat på cellulära skillnader, utan snarare gör de det på grund av mekaniska och kemiska stimuli baserat på var de är placerade vid den tiden.

Den andra, mer allmänt accepterade modellen är känd som "cellpolaritetsmodellen". Denna modell anger att orienteringen av klyvningsplanet vid 8-cells- och 16-cellsstadierna bestämmer deras senare differentiering. Det finns två huvudsakliga sätt på vilka blastomerer vanligtvis delar sig: symmetriskt, vilket betyder vinkelrätt mot den apikala-basala axeln, eller asymmetriskt, vilket betyder horisontell mot den apikala-basala axeln. Många potentiella hypoteser och gissningar som försöker förklara varför dessa celler orienterar sig som de gör. Vissa forskare har konstaterat att blastomerer som delar sig tidigt har en tendens att dela sig asymmetriskt, medan andra har föreslagit att orienteringen av blastomerer i 8-cellsstadiet är slumpmässig och inte kan förutsägas i större skala. En studie i synnerhet anger att positionen för kärnan i varje blastomer kan användas för att indikera hur cellen kommer att dela sig: om kärnan är i den apikala regionen kommer cellen sannolikt att dela sig symmetriskt, medan om kärnan är belägen i basala region så kommer cellen sannolikt att dela sig asymmetriskt.

Relaterade störningar

Det är möjligt att fel uppstår under denna process av upprepad celldelning. Vanligt bland dessa fel är att det genetiska materialet inte delas jämnt. Normalt när en cell delar sig har varje dottercell samma genetiska material som modercellen; om det genetiska materialet inte delas jämnt mellan de två dottercellerna, inträffar en händelse som kallas " nondisjunction ". Eftersom denna händelse inträffar i endast en av de flera celler som existerar vid denna tidpunkt, kommer embryot att fortsätta att utvecklas men kommer att ha några normala celler och några onormala celler. Denna störning kallas " numerisk mosaicism ".

Denna mosaicism, särskilt av diploidi och polyploidi , kan leda till misslyckande av cellklyvning och mitos. När dessa nödvändiga tidiga celldelningar inte inträffar kan embryot börja bilda polyploida jättecancerceller som fungerar väldigt likt blastomerceller för att växa och utvecklas som svar på mekaniska och kemiska signaler precis som blastocystprekursorer gör. Studier har visat att dessa jättecancerceller ofta också är den genetiska motsvarigheten till somatiska blastomerer.

Diagnostik

Ofta kommer läkare och forskare att använda blastomerbiopsier hos gravida kvinnor i riskzonen som ett sätt att testa för genetiska störningar. Dessa biopsier är dock invasiva och har en stor nackdel jämfört med andra former av invasiv genetisk testning genom att endast ett fåtal celler kan extraheras åt gången. Med tiden har många specialister gått över till blastocystbiopsier , som ger en lägre nivå av mosaicism , men blastomerbiopsier kan fortfarande användas för studier i tidigare skeden och genetisk diagnostik.

Källor

• "Blastomere." Stedman's Medical Dictionary, 28:e uppl. (2006).
• Moore, Keith L., Torchia, Mark G. och T. Persaud. The Developing Human: Clinically Oriented Embryology, 8:e upplagan. (2008).
• Sermon, Karen, och Viville, Stéphane, redaktörer. Lärobok i mänsklig reproduktiv genetik. (2014).
• Bradshaw, Ralph och Stahl, Philip, redaktörer. Encyclopedia of Cell Biology (2015).
• Singh, Vishram. Lärobok i klinisk embryologi, 2:a uppdaterade upplagan. (2020).