Pierwszy podział embrionu

Jeśli przyjrzeć się bliżej pierwszemu podziałowi mitotycznemu to można zauważyć różnicę pomiędzy mitozą zachodzącą w zygocie a mitozą w komórce somatycznej. Dojrzałe oocyty ludzkie są zatrzymane w metafazie drugiego podziału mejotycznego. Po zapłodnieniu , oocyt kończy drugi podział mejotyczny i wysoko skondensowana chromatyna w jądrze plemnika dekondensuje w wyniku czego powstaje haploidalne męskie przedjądrze. Rodzicielskie przedjądrza są fizycznie oddzielone poprzez ooplazmę podczas kolejnych faz: G1, S i G2 w czasie pierwszego cyklu komórkowego embrionu. Po wejściu w mitozę, matczyna i ojcowska chromatyna kondensuje w chromosomy, które po raz pierwszy znajdują się na wspólnej płytce metafazowej.

Zapłodnienie: zmiana kontroli z matecznej na embrionalną, plemniki źródło centrosomu

Oocyty i wczesne embriony są nieaktywne transkrypcyjnie. Podczas oogenezy oocyty ssacze magazynują dużą ilość mRNA, białek i makrocząsteczkowych struktur w ooplazmie by umożliwić przebieg pierwszych cykli komórkowych po zapłodnieniu i ułatwić przejście spod kontroli matecznej na embrionalną, tzw. aktywacja genomu embrionalnego (EGA, ang. embryonic genome activation). Do tej pory uważano, że EGA zaczyna się w stadium 4-8 komórkowym, ale najnowsze badania wykazują iż proces ten rozpoczyna się już w stadium dwu komórkowym dla wybranej liczby genów, a następnie pojawia się główna fala transkrypcji pomiędzy szóstym a ósmym dniem. W komórkach somatycznych transkrypcja większości genów regulujących mitozę oraz dokładną segregację chromosomów jest ściśle regulowana za pomocą cyklu komórkowego i zaburzenia w poziomie i czasie ekspresji powodują niestabilność chromosomową. Jakość i ilość matecznych zapasów transkryptów i białek w oocytach jest prawdopodobnie kluczowa dla regulacji segregacji chromosomów podczas pierwszych podziałów embrionu. Ssacze oocyty, za wyjątkiem mysich oocytów nie posiadają centrosomu by uformować wrzeciono podziałowe. Podczas zapłodnienia u ludzi centrosom jest dostarczany przez komórkę plemnika i odpowiada za formowanie się wrzeciona w zygocie, co jest bezpośrednio związane z dokładną segregacją chromosomów. Mozaicyzm jest częściej obserwowany w dispermicznych (diploidalny plemnik połączony z haploidalną komórką jajową) ludzkich zygotach niż w monospermicznych (haploidalny plemink połączony z haploidalną komórką jajową) czy digynicznych (haploidalny plemnik połączony z diploidalną komórka jajową). Ponieważ odmateczny centrosom jest nieaktywny, w przypadku ciąż triploidalnych digynicznych zygota posiada jeden aktywny odojcowski centrosom, a podziały komórkowe przebiegają prawidłowo. Natomiast, w przypadku ciąż diandrycznych, dodatkowy aktywny centrosom zakłóca segregację chromosomów, często prowadząc do powstania mozaicyzmu. Opisany mechanizm może tłumaczyć dlaczego ciąże diandryczne zwykle ulegają obumarciu na wcześniejszym etapie niż digyniczne.

Autor opracowania: dr inż. Małgorzata Karbarz

Artykuł stanowi część projektu, o którym pisaliśmy w ubiegłym roku. Aby zapoznać się z wcześniejszymi częściami, zachęcamy do lektury części 1, części 2 i część 3 serii artykułów pod wspólnym tytułem "Preimplantacja, diagnoza i edukacja".

W kolejnych częściach serii, zajmiemy się dalszymi etapami rozwoju życia płodowego w kontekście zaburzeń chromosomalnych oraz zjawisku temu obserwowanemu podczas stosowania procedury in vitro, a także: epigenetyką, wpływem procedury zapłodnienia in vitro na anomalie chromosomowe i mozaicyzm, skriningiem genetycznym, mozaicyzmem w diagnostyce prenatalnej oraz mozaicyzmem w spontanicznych aborcjach.

Redakcja: Zofia Szafrańska-Czajka

redator prowadząca dział Bioetyka

zofia.szafranska@biotechnologia.pl

_______________________________________________________________________________

„Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer DEC-2013/10/E/HS5/00157”