Nejdůležitější milník našeho života je před narozením  
Lidský život je plný důležitých okamžiků, které považujeme za „milníky“: první školní den, maturita, svatba, narození dítěte, jeho svatba,... Z pohledu molekulární biologie je důležitějším zlomem moment, který nastává několik desítek hodin po oplození, a jsme jen osmi buňkami.

Obrázek 1: Dělící se embryo v době několika dní po oplození. Již blastomery 8-buněčného embrya mají jasno, která jejich část je budoucím embryoblastem a která bude trofoblastem. O všem rozhoduje schopnost kontraktility jednoho z pólů blastomery, resp. přítomnost aktinomyosinového komplexu. Práce autorů pod vedením Jeana-Léona Maîtreho přináší objasnění molekulárních mechanizmů a charakterizaci proteinů, které k polarizaci (odvozené od kontraktility blastomery) přispívají.
Obrázek 1: Dělící se embryo v době několika dní po oplození. Již blastomery 8-buněčného embrya mají jasno, která jejich část je budoucím embryoblastem a která bude trofoblastem. O všem rozhoduje schopnost kontraktility jednoho z pólů blastomery, resp. přítomnost aktinomyosinového komplexu. Práce autorů pod vedením Jeana-Léona Maîtreho přináší objasnění molekulárních mechanizmů a charakterizaci proteinů, které k polarizaci (odvozené od kontraktility blastomery) přispívají.

Embryonálního vývoj začíná momentem oplození vajíčka spermií. Jakmile dojde k harmonickému splynutí obou pohlavních buněk rodičů, rozpoutá se bouřlivý sled změn o nichž stále víme jen velmi málo. V časném vývoji embryo sestupuje vejcovodem do dělohy, kde se uhnízdí. Mezitím se jeho buňky dělí. Postupně je blastomer 8, pak 16 a to už shluku buněk říkáme morula a ještě později blastocysta. Ta už obsahuje dvě od sebe jasně odlišitelné buněčné populace. První (embryoblast), už nějak o sobě ví, že má dát vzniknout samotnému jedinci se všemi jeho tkáněmi a orgány. Druhé populaci blastomer říkáme trofoblast a ten je základem pro plodové obaly a placentu.

 

 

Kdy se rozhoduje, že je zapotřebí dvou odlišných struktur - embryoblastu a trofoblastu?

Už téměř před padesáti lety si vědci začali uvědomovat, že v morule dochází k diferenciaci embryonálních buněk. V tehdejší představě byla pro ně morula buněčným shlukem, který ve svém středu izoluje buňky od vnějšího prostředí. A naopak, buňky na periferii, které tím, že komunikují s okolním prostředím, z nich mělo činit buňky trofoblastu. S touto představou si reprodukční biologie vystačila řadu desetiletí. Až letos v časopisu Nature vyšla práce, která objasňuje první buněčnou diferenciaci v životě: na embryoblast a trofoblast. Nejnovější publikace posouvá první a nesmírně důležité rozhodování embrya již do stádia 8 buněk.

 

Vysvětlení, které vědci z Heidelbergu přináší, je kupodivu čistě mechanistické, založené na přítomnosti kontraktilních bílkovin známých ze svalů: jen buňky s „nadprahovou“ kontraktilitou, tedy s adekvátním zastoupením aktino-mysinového komplexu, jsou totiž schopné putovat do „nitra“ moruly a dát vzniknout embryoblastu. A právě tato různá schopnost kontrakce je patrná už v jednotlivých blastomerách 8-buněčného stádia, které jsou tímto polarizované (obrázek 1).

Videa dokládající asymetrické dělení kontraktilních domén a umístění buněk lze shlédnout zde.
Videa dokládající asymetrické dělení kontraktilních domén a umístění buněk lze shlédnout zde.

Jestliže embryonální buňky už v 16-buněčném časném embryu mají jasno o svém dalším osudu, tak se o tom muselo rozhodovat ještě o jeden krok předtím, než ony samy dělením vznikly. Jinak řečeno, buňka, z nichž vznikaly, již při svém dělení musela řešit, které z „polovin“ vetkne do vínku stát se základem embryoblastu a na kterou nechá nezáviděníhodný „pouhý“ trofoblast, který se po použití „odhazuje“.

Těch několik málo buněk v časném (8-buněčném) embryu se rozhodne, která ze dvou dceřiných buněk poputuje do nitra celého shluku blastomer a která zůstane na periferii. Buňky z periferie jsou tak vystaveny prostředí, zatímco buňky uvnitř nikoliv, čímž dochází k další diferenciaci a odlišnému vývoji obou buněčných populací. Pro reprodukční a vývojovou biologii, ale i pro medicínu, to je důležitý poznatek. Například proto, že by nadále už bylo pošetilé pokládat všechny buňky embryí za vysoce „univerzální“ a požadovat od nich schopnost diferenciace v cokoliv. Použití části blastomer se nám tímto poznáním poněkud zužuje.

 

 

Závěr

Už embryo má „svou hlavu“ a o svém osudu rozhoduje navzdory mínění „dospěláků“, ale tak už to s dětmi bývá…

 

Poznámka

Od vnějšího prostředí dělí periferní vrstvu embryonálních buněk ještě glykoproteinový obal zvaný zona pellucida, který dobře chrání oocyt a po oplození i embryo. Nicméně, i tak jsou periferní buňky v kontaktu s prostředím – tím je myšlena tkáňová tekutina vejcovodu, kudy morula sestupuje do dělohy. Zona pellucida totiž není nepropustná, naopak – je to permeabilní síťka s poměrně velikými oky, díky kterým může oocyt i embryo komunikovat s okolím i přijímat živiny nutné pro vývoj a buněčné dělení. Teprve až se blastocysta z obalu zony pellucidy vymaní (po hatchingu), embryo může v endometriu dělohy nidovat. Zona pellucida proto sehrává multifunkční úlohu – v oogenezi (vývoji vajíčka) - oplozením počínaje a časným embryonálním vývojem konče. Během četného dělení blastomer se zona pellucida stará, aby se během svého dělení buňky zmenšovaly. Je to její zásluha, že z gigantického oocytu se postupně buňky dělením zmenšují až na velikost běžné tělní buňky.



 

Literatura

Asymmetric division of contractile domains couples cell positioning and fate specification: Jean-Léon Maître, Hervé Turlier1, Rukshala Illukkumbura1, Björn Eismann, Ritsuya Niwayama, François Nédélec and Takashi Hiiragi, Nature, doi:10.1038/nature18958

Autor: Jan Nevoral
Datum: 14.08.2016
Tisk článku

Záhady početí - Hoffmeister Max
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 298 Kč
cena: 280 Kč
Záhady početí
Hoffmeister Max
Související články:

I s mizernou spermií lze zahrát dobré divadlo     Autor: Jan Nevoral (24.04.2016)
mRNA epigenetikou postižená     Autor: Jan Nevoral (05.05.2016)
Lidská embrya ještě nikdy nebyla ve zkumavce tak dlouho     Autor: Jan Nevoral (09.06.2016)



Diskuze:

A protože jsme jako lidstvo

Marcel Brokát,2016-08-15 14:57:15

schopni rozm.dat kde co na týhle Zemi, jen k tomu dostat příležitost, některé znalosti bychom prostě neměli mít brzy dispozici...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni