Для развития семенников нужны кровеносные сосуды, для развития яичников

Dmitry Kabanov написал(а) к All в May 19 08:54:39 по местному времени:

Для развития семенников нужны
кровеносные сосуды, для развития яичников -
нервные клетки.

Формирование половых желез
млекопитающих определяется не только
тем, какие половые хромосомы
содержатся в клетках конкретного
индивида. Важна васкуляризация -
"прорастание" кровеносных сосудов:
в семенниках сосуды появляются уже на
ранней стадии их развития, а в яичниках
этого не происходит. Имеет значение и
иннервация гонад. Как показала новая
работа американских ученых, которые
проводили эксперименты на мышах, при
развитии яичников в них из нервного
гребня мигрируют предшественники
нейронов. В семенниках такие клетки не
выявляются. Миграция нервных клеток
происходит и в случае реверсии пола,
когда прекращается генетически
запрограммированное развитие
семенников и начинается формирование
женских половых желез.
Семенники и яичники -
соответственно, мужские и женские
половые железы - уникальны в плане
путей развития органы. Они
формируются из одного и того же
зачатка - индифферентной первичной
гонады, а он является частью
туловищной почки - мезонефроса
(рис. 1). (И мезонефрос, и первичная
гонада - парные структуры.) Ее
строение не зависит от генетического
пола эмбриона (то есть от того, какие
половые хромосомы находятся
в клетках эмбриона). Но затем ткань
внутри этой гонады начинает
преобразовываться, прилегающие к
ней протоки - тоже, и преобразования
эти зависят от концентрации фактора
развития семенников (testis determining
factor, TDF), чей ген расположен на Y-
хромосоме. Если эта молекула
вырабатывается в клетках эмбриона (а
для этого им надо иметь
соответствующую хромосому), из
первичной гонады получаются
семенники. Если нет - яичники.
Когда путь развития индифферентной
гонады определен, в действие
вступают и другие факторы. Анатомия
яичника и семенника начинает
различаться. Основу семенника
формирует мозговое вещество
первичной половой железы, то есть ее
внутренние слои, а в случае яичника
это, напротив, наружная ткань
(корковая). В семенники начинают
прорастать многочисленные
кровеносные сосуды. У мышей это
происходит на 16,5 сутки после
зачатия, а определение судьбы гонад -
за 5 суток до этого (всего беременность
лабораторной мыши, Mus musculus ,
длится около 30 дней). Кровеносные
сосуды мигрируют в будущий
семенник из мезонефроса, и
притягивают их туда факторы,
запустившие формирование половых
желез по мужскому пути. Клетки
эндотелия способствуют разделению
ткани семенников на четко
оформленные семенные канальцы,
в которых формируются
сперматозоиды.
В яичниках нет таких канальцев. В них
вообще довольно мало кровеносных
сосудов. То есть они не участвуют
в формировании первичных
фолликулов , где впоследствии будут
дозревать яйцеклетки. Возникает
вопрос: что же тогда определяет
структуру яичников? Один из
кандидатов - нервы. Нервные клетки
входят в состав любого органа, они
нужны, чтобы подавать ему сигналы и
принимать от него "отчеты о работе".
Это хорошо известный факт, но
иннервацию половых желез, ее
изменения в ходе формирования
эмбриона, тем не менее, практически
не исследовали. Ученые из
Медицинской школы Вашингтонского
университета и Университета Дьюка
занялись этим.
В предшествующих работах
иннервацию яичников и семенников
изучали на срезах, притом обычно уже
сформированных органов. Таким
методом невозможно проследить за
образованием сосудов в первичной
гонаде и продолжением их развития
после того, как судьба этой гонады
определится в пользу какого-то одного
пола. Авторы нового исследования
следили за изменением количества и
положения нервных клеток еще
в первичных гонадах и мезонефросе
в целом. Сначала они использовали
для этой цели культуры тканей
мезонефроса и первичных гонад
(ткани брали непосредственно перед
тем, как гонада "решит", по какому
пути ей развиваться), но поняли, что
в такой искусственной системе
миграция нервных клеток и сосудов
может пойти не так, как в реальном
организме. Иннервация яичников
в культурах была слабой, вероятно, из-
за отсутствия связей с симпатическим
стволом - чередой нервных узлов
рядом с позвоночником, от которой
отходит множество нервов.
Поэтому основной массив данных
в итоге собрали при изучении срезов
мезонефроса, почек и гонад
эмбрионов, сделанных через
определенное количество суток после
зачатия. Спаривание множества пар
мышей постарались
синхронизировать. Момент
оплодотворения определяли по
возникновению вагинальной пробки
(см. Mating plug ): считалось, что от
зачатия до ее появления проходит
0,5 суток.
Будущие нервные клетки несут в себе
специфические молекулы-маркеры,
например: TUJ1 (входит в состав
микротрубочек нейронов и их
предшественников), НuC и НuD
(связываются с мРНК и таким образом
влияют на ее активность).
Иммуногистохимическое
исследование - "покраска" срезов
флуоресцирующими антителами
к соответствующим молекулам -
показало, что в срезах надпочечников
и почек эмбрионов возрастом
15,5 суток после зачатия TUJ1, НuC и
НuD уже имеются. Клетки, содержащие
эти маркеры, на этом этапе
обнаруживаются в мезонефросах
зародышей обоих полов, но
в небольших количествах, по две
группы в пять-восемь клеток каждая.
Они лежат там среди клеток,
обладающих маркерами клеток
Сертоли (маркер - AMН) в семенниках
и зернистых клеток (granulosa cell ,
маркер - FOXL2 ) в яичниках. Нервы
явно начинают расти в сторону
половых желез, но внутри них пока не
развиты (рис. 2).

На 16,5 сутки TUJ1 присутствует
в гонадах обоих полов. Однако
у самцов он проникает только
в придатки яичек и семявыносящие
протоки, но не в толщу семенников. А
у самок клетки, несущие TUJ1, в тот же
день эмбрионального развития
обнаруживаются уже и в яичниках. На
18,5 сутки после зачатия картина
принципиально не меняется: нейронов
и их предшественников в семенниках
по-прежнему нет. Непосредственно
после рождения и на пятый день
жизни они там тоже отсутствуют
(рис. 3).
Итак, в сердцевине развивающихся
яичников предшественники нейронов
есть, а в сердцевине семенников их
нет и после рождения. В теории эти
клетки могли бы происходить и не из
нервного гребня. Чтобы проверить, из
какой структуры они мигрировали,
использовали трансгенных мышей,
экспрессирующих Wnt1-Cre . Работа
гена Wnt1 в эмбриональном развитии
запускает формирование мозжечка и
среднего мозга, определяет границу
между задним и средним мозгом и
многое другое. Такие трансгенные
мыши широко используются для
определения судьбы производных
нервного гребня. Ген Cre кодирует
одноименный белок, важный для
рекомбинации, которая нередко
происходит в нейронах и после
деления их предшественников.
Современные методы позволяют
менять интенсивность экспрессии
этого гена в разных типах клеток
независимо. Таким образом,
конструкции с Cre, такие как Wnt1-Cre ,
можно настроить на работу
в производных нервного гребня, но
"запретить" им проявлять себя
в других типах клеток.
Помимо Wnt1-Cre клетки нервного
гребня исследованных эмбрионов
экспрессировали Rosa-tdTomato . "Rosa"
в данном случае, условно говоря, - это
место в ДНК, куда внедряется ген
красного флуоресцентного белка
tdTomato. Клетки с такой активной
структурой светятся красным.
Получается, что если
предшественники нейронов
в развивающихся гонадах мышей
мигрировали из нервного гребня, то
в ткани половых желез зародышей уже
на 15,5 сутки будут видны красные
области. Так и оказалось (рис. 4).
Клетки нервной ткани принципиально
делят на две группы: нейроны и
нейроглию (глию). Второй в разы
больше (по крайней мере, в головном
мозге), но при этом она нужна больше
для защиты и питания нейронов -
клетки самой глии редко генерируют
электрические импульсы, и эти
импульсы не служат основным
"средством общения" ни внутри
нервной системы, ни в ее контактах
с другими системами и органами. А что
с глией в яичниках? Чтобы это
выяснить, ученые использовали
эмбрионы трансгенных мышей,
у которых ген красного
флуоресцентного белка мог проявлять
себя только в клетках-
предшественниках (и их потомках)
с маркером глиальных клеток S100b .
Такие клетки обнаружились, tdTomato
в них флуоресцировал. Они
выявлялись и на 17,5 сутки
эмбрионального развития, и через
5 дней после рождения. Значит, и глия
в яичниках есть, притом уже в начале
их формирования.
Еще один важный вопрос: какие
факторы вызывают "прорастание"
предшественников нейронов и глии
в гонаду? Оно явно начинается уже
после действия генов, расположенных
на половых хромосомах. Здесь снова
помогла генетика. Известно, что
в эмбрионах мышей с неработающим
геном FGF9 не развиваются
полноценные семенники, даже если
генетически это самцы (XY). Какое-то
время гонада может формироваться по
мужскому типу, но между 12,5 и 14,5
сутками после оплодотворения
происходит реверсия пола (sex
reversal), и гонада переходит на путь
развития яичника. Изучение срезов
почек, мезонефросов и будущих
половых желез у самцов-мутантов по
FGF9 выявило, что к 17,5 суткам
эмбрионального развития их гонады
выглядят как яичники, в них
вырабатываются те же маркеры, что и
в яичниках (в частности, FOXL2), а еще
в них из нервного гребня мигрируют
предшественники нейронов и глии.
Таким образом, "прорастание" нервов
в яичники контролируется не
хромосомным полом, а какими-то
молекулами, присутствующими
в гонадах.
Здесь возможно несколько вариантов.
Вероятно, какие-то вещества
(репелленты) в развивающихся
семенниках "отпугивают"
предшественников нейронов и глии.
Либо, напротив, в формирующихся
яичниках находятся молекулы-
аттрактанты, "привлекающие" туда
обсуждаемые производные нервного
гребня. Исследователи измерили
экспрессию генов, кодирующих
некоторые из молекул-кандидатов на
эти роли: репеллентов нейронов и
глии Sema3f , Sema6c , Slit1 и ряда
аттрактантов тех же клеток.
Оказалось, что в яичниках
"привлекающие" будущую нервную
ткань белки производятся с той же
интенсивностью, как и в соседних
органах, зато снижена экспрессия генов
белков-репеллентов Sema3f , Sema6c и
Slit1 . Она падает и в бывших
семенниках мутантов по FGF9 ,
меняющих пол с мужского на женский.
Получается, что гонады самцов
вырабатывают белки, не дающие
нейронам и глии проникнуть внутрь
органа, а гонады самок так не делают.
Вопросов по-прежнему много. Если
нервной сети в сердцевине
семенников нет, то как там
осуществляется координация
функций? Почему без нейронов и глии
там можно обойтись? Какие клетки
берут на себя роль регуляторов? И как
нервная ткань, в свою очередь, влияет
(или не влияет) на развитие гонад? Эти
вопросы относятся к мужским
половым железам, и на них сложнее
ответить, потому что кандидатов-
регуляторов пока много. Чуть более
узкий вопрос касается яичников: как
составляющие этих органов влияют на
их иннервацию на поздних стадиях
развития? Все это еще предстоит
выяснить, а пока можно составить
схему иннервации яичника мышиного
эмбриона (рис. 5). Скорее всего, она не
сильно отличается от человеческой.

https://elementy.ru/novosti<b>nauki/...vnye</b>kletki
--- AfterShock/Android 1.6.5