Células germinales: características, formación, tipos, migración
Las células germinales son las células precursoras de los gametos en aquellos animales con reproducción sexual. Se trata de precursores embrionarios que se diferencian de los múltiples linajes de células somáticas (soma = cuerpo) muy temprano en el desarrollo de la mayor parte de las especies.
Virtualmente, todos los organismos que se reproducen sexualmente surgen a partir de la fusión de dos células gaméticas. Los gametos son células especializadas que portan la mitad de la información genética del individuo que los produce, el padre y la madre (son células haploides).
Todos los gametos producidos por un animal se forman a partir de una línea especial de células conocida como la línea germinal, que se desarrollan de acuerdo con un complejo conjunto de señales específicas. Estas células representan la principal ruta de “transferencia” del genoma y los componentes citosólicos de una generación a otra.
Las células germinales son las responsables de los procesos de especiación y evolución, pues son los cambios que se dan en estas los que son transmitidos de una generación a la siguiente. Adicionalmente, estas células son las que median la transmisión de las enfermedades hereditarias de los padres a sus hijos, especialmente en el ser humano.
Índice del artículo
- 1 Características de las células germinales
- 2 Formación
- 3 Migración
- 4 Tipos de células germinales
- 5 Mutaciones
- 6 Tumores en las células germinales
- 7 Referencias
Las células germinales son células embrionarias “pluripotentes” o “totipotentes”, es decir, que se pueden diferenciar en casi cualquier tipo celular bajo las condiciones y las señales adecuadas. Además, son células competentes para su “autorrenovación”, pues son las responsables de su propia regeneración.
Estas células son las únicas capaces de producir a los gametos, que son las células que pueden formar un nuevo organismo, propiedad que pierden las demás células de un embrión a medida que se diferencian.
Algunos autores las consideran, entonces, como las “células madre” de una especie, pues no forman órganos sino nuevos individuos. Así mismo, estas células son el principal medio por el cual las especies evolucionan y son los vehículos para la transmisión de las enfermedades hereditarias, especialmente en el ser humano.
Las células germinales producen a los gametos a través de procesos los conocidos como meiosis y gametogénesis (ovogénesis y espermatogénesis en muchos animales), que son característicos y únicos de este grupo de células.
Las células germinales se distinguen tempranamente de los demás linajes de células somáticas durante el desarrollo embrionario.
En muchas especies, como la mosca de la fruta D. melanogaster, estas células se forman a partir de células primordiales de la blástula que han “heredado” un determinante citosólico conocido como el “germoplasma” o el “plasma germinal”, es decir, unos blastómeros muy particulares.
Dicho germoplasma contiene elementos estructurales y algunos ARN mensajeros y durante la ovogénesis y la fertilización, este sufre distintos movimientos citosólicos, para luego conformar unos cúmulos celulares primordiales en la etapa de blástula, que darán lugar a las células germinales primordiales.
Los blastómeros que poseen el “plasma germinal” se dividen asimétricamente, heredando el germoplasma a una sola célula hija. Cuando el embrión alcanza la etapa de gástrula, entonces comienza la división equivalente de estas células y se expande la población de células primordiales de la línea germinal.
En los mamíferos como el hombre, en cambio, no se ha reportado la implicación de un “plasma germinal” durante el proceso de formación de las células germinales primordiales, sino que más bien la especificación de esta línea está determinada por interacciones célula-célula.
Las células germinales primordiales, durante las primeras etapas de la embriogénesis, se localizan en una suerte de compartimiento extraembrionario y, en los seres humanos, esto ocurre cerca de la tercera semana del desarrollo.
Una vez se define la línea de las células primordiales, estas migran hacia las gónadas femeninas o masculinas, donde se activan los procesos de ovogénesis o espermatogénesis, respectivamente.
La interacción de las células primordiales con las células somáticas de las gónadas, además de la presencia de los cromosomas sexuales y de otros factores maternos, es la que define la determinación del sexo en la línea germinal, aunque este proceso puede variar considerablemente entre una especie y otra.
Para que tenga lugar la “separación” inicial de las células somáticas y las células germinales lo primero que ocurre es una expresión diferencial de genes, pues en la línea germinal los genes característicos de las líneas somáticas son reprimidos con la finalidad de iniciar el “programa” genético de las células germinales.
Durante su proceso de formación estas células también migran desde donde se originan hacia el lugar específico donde se formarán las gónadas, que son los tejidos productores de gametos en el adulto.
La migración celular también es conseguida a través de la activación de toda una “maquinaria” migratoria y de distintos mecanismos de “guía”, que tienen que ver con múltiples factores genéticos y epigenéticos (que no tienen que ver con la modificación de la secuencia nucleotídica).
Las células germinales primordiales, aquellas que dan lugar a las “verdaderas” células germinales, se forman lejos de donde se desarrollan y, para establecerse, deben migrar hacia los sitios donde se ubican los ovarios y los testículos, que son las gónadas femeninas y masculinas.
Inicialmente, las células germinales primordiales se observan durante la gastrulación como un cúmulo de células en la base del alantoides, que es una membrana extraembrionaria que se forma como una evaginación del tubo digestivo primario del embrión.
En esta etapa, las células primordiales adquieren una morfología polarizada y algunos experimentos han demostrado que estas extienden largos procesos a medida que se movilizan.
Posteriormente, estas se hacen evidentes en el intestino posterior y luego emergen del dorso intestinal y migran lateralmente, colonizando las crestas genitales.
A medida que las células primordiales se mueven desde el intestino posterior hacia el tejido conectivo que lo rodea, este último se alarga, formando el mesenterio intestinal (el tejido que recubre al intestino delgado y lo une con la pared abdominal), proceso que ocurre mientras las células emergen a través de la pared del intestino.
El arribo de las células precursoras hacia el tejido gonadal está controlado por las células somáticas de dichas estructuras, que aparentemente ejercen un efecto “quimioatrayente” sobre las primeras.
Se ha demostrado experimentalmente que la expresión de un gen conocido como fragilis tiene mucho que ver con el desarrollo de la motilidad en las células germinales primordiales.
Este gen está implicado en los procesos de adhesión célula-célula y en el control del ciclo celular, por lo que se intuye que la regulación de los procesos de adhesión podría ser crucial para la iniciación del proceso migratorio.
No obstante, algunos autores consideran que la ruta de migración de estas células está controlada a nivel ambiental, en vez de ser un proceso autónomo.
En su paso hacia las gónadas y una vez en ellas, estas células se multiplican por mitosis, generando múltiples clones que consiguen aumentar el número de individuos de la población celular.
Una vez que las células germinales primordiales alcanzan sus tejidos definitivos, estas se desarrollan en células germinales femeninas o en células germinales masculinas, según sea el caso y las señales endógenas y exógenas que estas reciban.
Las gónadas femeninas son los ovarios y las gónadas masculinas son los testículos. Una vez en estos tejidos, las células primordiales se multiplican a gran velocidad, pero los patrones de esta proliferación mitótica difieren entre ambos.
Existen, entonces, dos tipos de células germinales conocidas como las ovogonias y las espermatogonias.
Las ovogonias son células mitóticamente activas. Se dividen intensamente durante el desarrollo embrionario, específicamente desde el segundo hasta el quinto mes del embarazo en los humanos, con lo que se forman hasta más de 7 millones de estas células, aunque algunas se degeneran naturalmente.
Estas células no se dividen por mitosis nuevamente en las etapas postnatales, sino que se diferencian periódicamente. Durante los últimos estadios del desarrollo fetal, sin embargo, estas comienzan a dividirse por meiosis, proceso que permanece en “arresto” hasta el comienzo de la pubertad.
La proliferación de las espermatogonias es un tanto diferente a la de las oogonias, pues a pesar de que estas comienzan a formarse y a multiplicarse en los testículos embrionarios, mantienen su capacidad de división a lo largo de prácticamente toda la vida postnatal.
Los conductos seminíferos de los testículos están delimitados internamente con espermatogonias germinativas y algunas de las poblaciones compuestas por estas células se dividen por mitosis. Al comienzo de la pubertad, grupos de espermatogonias (espermatocitos primarios) se comienzan a dividir por meiosis para formar a los espermatocitos secundarios que darán lugar a las espermátidas haploides.
Las células germinales son las “fábricas” donde se producen los “vehículos” de transmisión de la información de una generación a la siguiente. Así también, estas células son de gran importancia para los procesos evolutivos, pues casi cualquier modificación que sufran será impresa en la descendencia.
Podemos decir que el ADN de todas las células de un organismo es propenso a sufrir mutaciones y a pesar de que las mutaciones en las células somáticas son importantes en el contexto de muchas enfermedades y otras condiciones, estas no siempre se extienden más allá de la vida del individuo que las porta.
Las mutaciones en la línea germinal, en cambio, contribuyen directamente con los procesos genéticos evolutivos, pues estos cambios pueden pasar de una generación a la siguiente a través de los gametos y los cigotos.
Por estas razones, las mutaciones en las células germinales solo pueden ser visibles en la progenie y ello depende, con mucha frecuencia, de la homocigosidad o la heterocigosidad de los genes afectados en cada parental.
Las causas de las mutaciones en la línea germinal son muchas, pues pueden ocurrir en respuesta a señales endógenas o exógenas. Algunas de estas mutaciones producen enfermedades que pueden ser heredadas por la línea materna o por la línea paterna, dependiendo del caso.
La división descontrolada de las células de casi cualquier tejido en el cuerpo humano, así como en el de otros animales, puede resultar en la formación de tumores, los cuales pueden ser benignos o malignos.
Aquellos que surgen a partir de las células germinales usualmente se denominan neoplasmas y pueden ser:
– Germinomas
– Teratomas
– Carcinomas embrionarios
– Tumores del seno endodérmico
– Coriocarcinomas
Estos tumores pueden darse con regularidad en las regiones internas de las gónadas, aunque también pueden estar relacionados con la proliferación o la migración aberrante de las células germinales primordiales, lo que implica que pueden aparecer en distintas zonas del cuerpo.
Los tumores asociados con la línea de células germinales primordiales se conocen como germinomas, mientras que los carcinomas embrionarios son aquellos que derivan de las células “madre” embrionarias o de las células derivadas.
Usualmente, las células germinales primordiales que se forman en lugares extragonadales son eliminadas, pero los teratomas son crecimientos aberrantes de células germinales extragonadales que han logrado sobrevivir, y que se componen de mezclas aleatorias de tejidos diferenciados como cartílago, piel, pelo o dientes.
Los tumores del seno endodérmico son aquellos que se forman a partir de células derivadas de tejidos extraembrionarios y que están diferenciadas, las cuales forman el saco vitelino endodérmico. Si, por el contrario, el tumor se forma en la capa trofoblástica, este se denomina coriocarcinoma.
Los tumores de las líneas germinales en los ovarios representan cerca del 20% de todos los tumores ováricos, son corrientes en niñas y jóvenes hasta los 20 años aproximadamente y casi siempre se trata de teratomas de naturaleza maligna.
Entre estos se han distinguido los disgerminomas, que son tumores sólidos y carnosos que poseen una cubierta suave, compuestos por agregados de células de aspecto poligonal, con membranas plasmáticas prominentes y gran cantidad de gránulos citosólicos.
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