گامتوژنز

سلول‌های زایای اولیه

سلول‌های زایای اولیه یا Primordial Germ Cells ـ PGCs منشأ تمام اسپرم‌ها و اووسیت‌های آینده هستند. این سلول‌ها در هفته دوم از اپی‌بلاست منشأ می‌گیرند، هنگام گاسترولاسیون از خط اولیه عبور می‌کنند و موقتاً در دیواره کیسه زرده، نزدیک آلانتوئیس، مستقر می‌شوند.در هفته چهارم، سلول‌های زایا از دیواره کیسه زرده به سوی برجستگی‌های تناسلی مهاجرت می‌کنند و در پایان هفته پنجم به گنادهای در حال تکامل می‌رسند. طی مهاجرت و پس از ورود به گناد، با تقسیمات میتوزی تعداد آن‌ها افزایش می‌یابد. انحراف این سلول‌های چندتوان از مسیر مهاجرت می‌تواند یکی از منشأهای احتمالی تراتوم‌ها باشد؛ تومورهایی که ممکن است حاوی بافت‌هایی از هر سه لایه زایا باشند.

نقش میوز

گامت‌های بالغ باید دارای ۲۳ کروموزوم باشند تا پس از لقاح، عدد دیپلوئید ۴۶ دوباره برقرار شود. این کاهش تعداد کروموزوم‌ها در دو مرحله میوز انجام می‌شود:در میوز I کروموزوم‌های همولوگ از یکدیگر جدا می‌شوند.در میوز II کروماتیدهای خواهری از هم جدا می‌شوند.در پروفاز میوز I، کروموزوم‌های همولوگ جفت می‌شوند و طی پدیده کراسینگ‌اور (Crossing-over) قطعاتی از کروماتیدهای خود را مبادله می‌کنند. کراسینگ‌اور و توزیع تصادفی کروموزوم‌های مادری و پدری، تنوع ژنتیکی گامت‌ها را افزایش می‌دهد.

جنس مؤنث

اووژنز و مراحل تکوین اووسیت

پس از رسیدن سلول‌های زایای اولیه به گناد جنین مؤنث، این سلول‌ها به اووگونی (Oogonium) تبدیل می‌شوند. اووگونی‌ها با تقسیمات میتوزی تکثیر می‌شوند و تعداد سلول‌های زایا تا حدود ماه پنجم زندگی جنینی به بیشترین مقدار، یعنی تقریباً هفت میلیون، می‌رسد.بخشی از اووگونی‌ها وارد میوز I می‌شوند و به اووسیت اولیه (Primary oocyte) تبدیل می‌گردند. این سلول‌ها در مرحله دیپلوتن پروفاز میوز I متوقف می‌شوند. توقف میوز با حمایت سلول‌های فولیکولی و عوامل مهارکننده بلوغ اووسیت حفظ می‌شود.تا ماه هفتم جنینی، بیشتر اووگونی‌ها و بسیاری از اووسیت‌های اولیه دچار آترزی می‌شوند. در زمان تولد، تقریباً تمام سلول‌های زایای باقی‌مانده به شکل اووسیت اولیه‌اند و هرکدام توسط یک لایه سلول فولیکولی مسطح احاطه شده‌اند. مجموعه اووسیت اولیه و سلول‌های فولیکولی اطراف آن، فولیکول بدوی (Primordial follicle) نام دارد.

رشد فولیکول

با آغاز بلوغ، در هر چرخه تعدادی فولیکول از ذخیره فولیکول‌های بدوی وارد مسیر رشد می‌شوند. رشد اولیه فولیکول از مرحله بدوی تا مراحل آغازین فولیکول اولیه تا حد زیادی مستقل از FSH است؛ اما ادامه رشد فولیکول‌های آنترال به FSH وابسته می‌شود.در طی رشد فولیکول، سلول‌های فولیکولی مسطح به سلول‌های مکعبی تبدیل شده و تکثیر می‌شوند. این سلول‌ها لایه‌های گرانولوزا (Granulosa) را تشکیل می‌دهند. اووسیت و سلول‌های گرانولوزا با ترشح گلیکوپروتئین‌ها، لایه‌ای به نام زونا پلوسیدا (Zona pellucida) را در اطراف اووسیت ایجاد می‌کنند.بافت همبند تخمدان پیرامون فولیکول نیز به دو لایه تمایز می‌یابد:۱: تکای داخلی (Theca interna): غنی از عروق و دارای فعالیت ترشح استروئیدی۲: تکای خارجی (Theca externa): لایه‌ای فیبروزی و نگهدارنده

با تجمع مایع میان سلول‌های گرانولوزا، حفره‌ای به نام آنتروم (Antrum) ایجاد می‌شود و فولیکول وارد مرحله آنترال یا وزیکولار می‌گردد. با بزرگ‌شدن آنتروم، اووسیت در توده‌ای از سلول‌های گرانولوزا به نام کومولوس اوفوروس (Cumulus oophorus) قرار می‌گیرد. فولیکول بالغ پیش از تخمک‌گذاری، فولیکول گراف (Graafian follicle) نامیده می‌شود و ممکن است قطر آن به حدود ۲۵ میلی‌متر برسد.

تکمیل میوز اووسیت

اووسیت اولیه تا حوالی تخمک‌گذاری در پروفاز میوز I متوقف باقی می‌ماند. افزایش ناگهانی LH در میانه چرخه موجب می‌شود اووسیت اولیه میوز I را کامل کند. حاصل این تقسیم، دو سلول نابرابر است:اووسیت ثانویه (Secondary oocyte) که تقریباً تمام سیتوپلاسم را دریافت می‌کند.جسم قطبی اول (First polar body) که مقدار بسیار کمی سیتوپلاسم دارد.اووسیت ثانویه بلافاصله میوز II را آغاز می‌کند، اما حدود سه ساعت پیش از تخمک‌گذاری در متافاز میوز II متوقف می‌شود. سلولی که در زمان تخمک‌گذاری آزاد می‌شود، تخمک بالغ نهایی نیست؛ بلکه اووسیت ثانویه متوقف‌شده در متافاز II است.میوز II تنها در صورت ورود اسپرم به اووسیت کامل می‌شود. در این صورت، اووسیت نهایی و جسم قطبی دوم تشکیل می‌شوند. اگر لقاح رخ ندهد، اووسیت ثانویه معمولاً طی حدود ۲۴ ساعت پس از تخمک‌گذاری تحلیل می‌رود.

جنس مذکر

اسپرماتوژنز و مراحل تکوین اسپرم

برخلاف اووژنز، اسپرماتوژنز پیش از تولد آغاز نمی‌شود. در دوران جنینی و کودکی، سلول‌های زایا در طناب‌های جنسی بیضه در کنار سلول‌های پشتیبان قرار دارند. سلول‌های پشتیبان بعدها به سلول‌های سرتولی (Sertoli cells) تبدیل می‌شوند.کمی پیش از بلوغ، طناب‌های جنسی دارای مجرا می‌شوند و به لوله‌های سمینیفر (Seminiferous tubules) تبدیل می‌گردند. سلول‌های زایا نیز به سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی تمایز می‌یابند و فرایند تولید مداوم اسپرم آغاز می‌شود.

مراحل سلولی اسپرماتوژنز

نخست، سلول‌های بنیادی اسپرماتوگونی، اسپرماتوگونی نوع A تولید می‌کنند. این سلول‌ها با تقسیمات میتوزی، هم ذخیره سلول‌های بنیادی را حفظ می‌کنند و هم سلول‌هایی برای ادامه تمایز فراهم می‌سازند.آخرین تقسیمات میتوزی اسپرماتوگونی‌های نوع A، اسپرماتوگونی نوع B را ایجاد می‌کند. اسپرماتوگونی نوع B پس از همانندسازی DNA به اسپرماتوسیت اولیه (Primary spermatocyte) تبدیل می‌شود.اسپرماتوسیت اولیه وارد میوز I می‌شود. پروفاز این مرحله نسبتاً طولانی است و در انسان حدود ۲۲ روز ادامه دارد. با پایان میوز I، از هر اسپرماتوسیت اولیه دو اسپرماتوسیت ثانویه (Secondary spermatocyte) ایجاد می‌شود.اسپرماتوسیت‌های ثانویه به‌سرعت وارد میوز II می‌شوند و در نهایت چهار سلول هاپلوئید به نام اسپرماتید (Spermatid) تشکیل می‌دهند. برخلاف اووژنز، سیتوپلاسم تقریباً به‌طور مساوی میان سلول‌ها تقسیم می‌شود؛ بنابراین از هر اسپرماتوسیت اولیه چهار گامت بالقوه به وجود می‌آید.سلول‌های یک کلون در جریان اسپرماتوژنز به علت کامل‌نشدن سیتوکینز، با پل‌های سیتوپلاسمی به یکدیگر متصل باقی می‌مانند. این ارتباط به هماهنگی رشد و تمایز آن‌ها کمک می‌کند.

اسپرمیوژنز

تبدیل اسپرماتیدهای گرد و نابالغ به اسپرماتوزوآی کشیده و متحرک، اسپرمیوژنز (Spermiogenesis) نام دارد. این مرحله شامل تقسیم سلولی نیست، بلکه نوعی تمایز ساختمانی است.مهم‌ترین تغییرات اسپرم‌یوژنز عبارت‌اند از:تشکیل آکروزوم (Acrosome) از دستگاه گلژی؛ آکروزوم حاوی آنزیم‌هایی است که در عبور اسپرم از پوشش‌های اطراف اووسیت نقش دارند.تراکم و کشیده‌شدن هسته.تشکیل گردن، قطعه میانی و دم.تجمع میتوکندری‌ها در قطعه میانی برای تأمین انرژی حرکت.دفع بخش عمده سیتوپلاسم به شکل اجسام باقیمانده که توسط سلول‌های سرتولی فاگوسیت می‌شوند.اسپرم‌های تازه آزادشده از اپی‌تلیوم لوله‌های سمینیفر هنوز تحرک کامل ندارند. آن‌ها هنگام عبور از اپیدیدیم، توانایی حرکت پیشرونده و بلوغ عملکردی بیشتری کسب می‌کنند. تبدیل یک اسپرماتوگونی به اسپرماتوزوآ در انسان حدود ۷۴ روز زمان می‌برد.

نقش سلول‌های سرتولی و لیدیگ

سلول‌های سرتولی سلول‌های زایا را در فرورفتگی‌های سیتوپلاسمی خود نگهداری می‌کنند و نقش‌های متعددی دارند: تغذیه و حفاظت از سلول‌های زایا، تنظیم محیط لوله‌های سمینیفر، فاگوسیتوز اجسام باقیمانده و کمک به رهاسازی اسپرم‌های بالغ.سلول‌های لیدیگ (Leydig cells) در بافت بینابینی بیضه قرار دارند و در پاسخ به LH، تستوسترون ترشح می‌کنند. تستوسترون با اثر بر سلول‌های سرتولی برای ادامه اسپرماتوژنز ضروری است.

جدول جمع بندی