卵黄がないのに卵黄嚢

人間の発生の途中で、卵黄嚢というものが形成されます。卵黄嚢の本来の意味は、卵黄が入った袋であるはずですが、人間の卵細胞には卵黄がありません。ニワトリの卵には卵黄(卵の黄身の部分)がありますし、カエルの卵にも卵黄タンパク質がたっぷり入っています。魚の卵にも卵黄がたくさんあるので卵黄が少ない上側の部分で細胞が分裂します。

なぜ人間には卵黄がないのでしょうか。卵黄は胎児が育つための栄養の貯蔵なわけですが、人間は胎盤を通じて母親から栄養を供給されるので、卵黄を持っている必要がないというわけです。

Human eggs do not contain yolk proteins in the same way that bird or reptile eggs do. Here’s an explanation of the key differences:

Mammalian vs. Non-Mammalian Eggs

Non-Mammalian Eggs

Birds, reptiles, and many other non-mammalian species produce eggs with distinct yolks. These yolks are rich in proteins, lipids, vitamins, and minerals that provide nutrition to the developing embryo

 In chicken eggs, for example, the yolk contains about 43% of the total egg protein and all of the egg’s fat

Human/Mammalian Eggs

Human eggs, like those of other mammals, have a fundamentally different structure:

  1. No Distinct Yolk: Human eggs do not have a separate yolk compartment
  2. Different Nutrient Source: Instead of relying on a yolk for nutrition, human embryos receive nutrients directly from the mother’s body through the placenta after implantation
  3. Size Difference: Human eggs are much smaller than bird or reptile eggs, as they don’t need to store large amounts of nutrients.

Protein Content in Human Eggs

While human eggs don’t have yolk proteins per se, they do contain proteins that are crucial for early development:

  • Maternal Proteins: Human eggs contain various maternal proteins essential for fertilization and early embryonic development.
  • Cytoplasmic Components: The egg cytoplasm contains organelles and molecules necessary for initial cell divisions and embryo formation.

Evolutionary Perspective

The absence of yolk in human and other mammalian eggs is an evolutionary adaptation. Mammals have developed a more direct method of nourishing their offspring through placental connections, eliminating the need for a large, nutrient-rich yolk

In summary, while human eggs contain proteins vital for early development, they lack the specific yolk proteins found in the eggs of birds, reptiles, and other non-mammalian species.

(Perplexity.ai)

 

参考

  1. https://www.try-it.jp/chapters-15192/sections-15193/lessons-15235/point-3/

内部細胞塊が胚盤葉上層と原始内胚葉に分化するメカニズム

哺乳類の発生において最初の(形態的に明らかな)分化は、桑実胚から、栄養層(栄養外肺葉)と内部細胞塊の2種類の細胞へと変化する過程です。

その次に起こる明らかな分化は、内部細胞塊の細胞が、胚盤葉上層 epiblast (転写因子Nanogを発現)と原始内胚葉 hypoblast/primitive endoderm (転写因子Gata6を発現) の二種類に分かれる過程です。この2番目の分化の仕組みはどのようなものでしょうか。

内部細胞塊の細胞は最初はNanogとGATA6の両方の遺伝子を発現しています。それがしばらくすると、NanogかGATA6のどちらかを発現する細胞が入り混じった状態(いわゆる”salt and pepper”な状態)になります。

  1. The salt-and-pepper pattern in mouse blastocysts is compatible with signaling beyond the nearest neighbors iScience Volume 26, Issue 11, 17 November 2023, 108106 (sciencedirect.com)
  2. The molecular logic of Nanog-induced self-renewal in mouse embryonic stem cells Nature Communications volume 10, Article number: 1109 (2019) Published: 07 March 2019 https://www.nature.com/articles/s41467-019-09041-z

どうしてこのようなことが起きるのかに関しては、最初に存在していた確率的なシグナルの差(ばらつき)が、FGFシグナリングを介して増幅された結果だという考え方が提唱されています。

GATA6 Levels Modulate Primitive Endoderm Cell Fate Choice and Timing in the Mouse Blastocyst Developmental Cell Volume 29, Issue 4, 27 May 2014, Pages 454-467 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580714002317

ではどのような増幅機構が、小さな差を大きくしていくのでしょうか。この増幅に関わるのが、FGFシグナリングです。

転写因子NANOGはFGF4遺伝子を発現させます。FGFは分泌され細胞外シグナルとして働き、近隣の細胞のFGF受容体に結合してその細胞のFGF受容体シグナリング経路を活性化します。FGF受容体シグナリング経路の終点ではNANOG遺伝子の発現を抑制します。また、GATA6はFGF受容体遺伝子の発現を亢進します。つまり隣の細胞がNANOG優勢だと、GATA6が優勢の細胞はNANOGを減らす方向に向かうわけです。

  1. NANOG initiates epiblast fate through the coordination of pluripotency genes expression Nat Commun. 2022; 13: 3550; 2022 Jun 21.  https://www.nature.com/articles/s41467-022-30858-8

NANOG細胞とGATA6細胞の分離

Salt-and-papperの状態だった細胞は、どうやって、それぞれで集合するのでしょうか?Primitive endodermの細胞はblastocoelに面するところに集まらなければなりません。

文献検索をした限り、例えば両者で異なる細胞接着因子を発現しているといった報告はないようです。となるとどうして分離するのかははっきりしないようです。また、どうして分離したときにGata6細胞がBlastocoelに面する場所に移動できるのかも、文献が見当たらないようです。

  1. NANOG helps cancer cells escape NK cell attack by downregulating ICAM1 during tumorigenesis Journal of Experimental & Clinical Cancer Research volume 38, Article number: 416 (2019) Published: 16 October 2019  https://jeccr.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13046-019-1429-z
  2. FGF signal-dependent segregation of primitive endoderm and epiblast in the mouse blastocyst Development (2010) 137 (5): 715–724. https://doi.org/10.1242/dev.043471  01 March 2010

primitive endodermからparietal endodermおよびvisceral endodermへの分化

  1. GATA-6 promotes cell survival by up-regulating BMP-2 expression during embryonic stem cell differentiation Mol Biol Cell. 2012 Sep 15; 23(18): 3754–3763. doi: 10.1091/mbc.E12-04-0313 PMCID: PMC3442421

 

哺乳類の受精~卵割~胚盤胞形成の間に起こること

OCT4 (おくとふぉー)

  1. https://youglish.com/pronounce/oct4/english OCT4が関連する研究動画が多数ヒットします。

morula が inner cell mass と trohpoblastに分化する分子メカニズム

これが受精後に一様に見えた割球(桑実胚の時期)の最初の分化といえるでしょう。

Inner cell mass がEpiblastとPrimitive endodermに分化する分子メカニズム

2番目の大きな分化は、内部細胞塊が2種類にわかれることです。

下図は受精から卵割期のイベントと分子メカニズムがうまくまとめられています。

Volume 45, Issue 6, 18 June 2018, Pages 667-679 Journal home page for Developmental Cell Perspective Instructions for Assembling the Early Mammalian Embryo Developmental Cell https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1534580718304052

FGFR1という分子も発現していて、役割があるようで、話はそう単純ではなかったようです。

https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807%2817%2930386-6

FGFシグナリング

  1. https://www.frontiersin.org/journals/cell-and-developmental-biology/articles/10.3389/fcell.2020.00079/full

 

細胞接着装置

 

タイトジャンクション、アドヘレンスジャンクション、デスモソーム

https://www.sciencesource.com/1174156-junctional-complex-stock-image-rights-managed.html

 

https://www.nature.com/articles/onc2008344/figures/1

極性を持った上皮細胞では、アドヘレンスジャンクションはゾニューラアドヘレンス(zonula adherens)ないしベルト状アドヘレンスジャンクションと呼ばれる細胞の周囲を完全に囲う構造に加え、スポット状のアドヒージョンプラークとして存在 https://bsd.neuroinf.jp/wiki/アドヘレンスジャンクション

 

https://www.nature.com/articles/onc2008344/figures/2

アドヘレンスジャンクションとタイトジャンクションとの関係

  1. Exp Cell Res. Author manuscript; available in PMC 2018 Sep 1. Published in final edited form as: Exp Cell Res. 2017 Sep 1; 358(1): 39–44. Published online 2017 Mar 31. https://doi.org/10.1016/j.yexcr.2017.03.061 PMCID: PMC5544570 NIHMSID: NIHMS866135 PMID: 28372972 Interplay Between Tight Junctions & Adherens Junctions https://europepmc.org/article/med/28372972#abstract

デスモソーム

  1. https://www.sccj-ifscc.com/library/glossary_detail/1113

 

内部細胞塊inner cell mass (embryoblast)と栄養膜trophoblastへの分化の分子メカニズム

Cdx2とOct4の局在

https://www.nature.com/articles/cr200979

BRG1 Is Required for CDX2-Mediated Repression of oct4 Expression in Mouse Blastocysts https://www.researchgate.net/figure/Expression-and-localization-of-Cdx2-and-Oct4-in-Brg1-KD-blastocysts-A-ICC-analysis-of_fig7_44614272

  1. https://www.researchgate.net/figure/Expression-of-trophectodermal-and-lineage-specification-markers-in-Ncad-ki-mutants_fig2_6659600
  2. https://www.researchgate.net/figure/Specific-lineage-markers-of-ICM-Oct4-Sox2-and-TE-Cdx2-were-characterized-in-both_fig2_321294065

YAPはDNAと直接結合せず転写因子のcoactivatorとして働きます。

As YAP and TAZ are transcriptional co-activators, they do not have DNA-binding domains. Instead, when inside the nucleus, they regulate gene expression through TEAD1-4 which are sequence-specific transcription factors that mediate the main transcriptional output of the Hippo pathway.The YAP/TAZ and TEAD interaction competitively inhibits and actively dissociates the TEAD/VGLL4 interaction which functions as a transcriptional repressor.

https://en.wikipedia.org/wiki/YAP1

 

参考

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7691851/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969212614002068

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6821267/ この模式図を見るとOct4はエンハンサーにもプロモーターにも結合するようです。

 

精子が作られてから射精するまでの経路の解剖学

精子はどこでつくられ、どこを通って射精されるのでしょうか。精子は、精巣でつくられ、精巣上体で成熟し、精管を通り、精嚢や前立腺から分泌された液体(精漿)と混合されて精液となり尿道に入り、射精されます。また、カウパー腺からはカウパー腺液も分泌されます。

精子の経路に関しては、Sperm release pathway MEDLINEPLUSの説明動画が簡潔で分かりやすいです。

  1. 精巣 testis(精子細胞の形成)
  2. 精巣上体 epididymis(精子細胞が成熟)
  3. 精管 vas deferens(ductus deferens)
  4. 精管膨大部 Ampulla of ductus deferens
  5. 精囊 seminal vesicle(精液の大半を占める黄色がかった色をした液体成分を分泌)
  6. 前立腺(精液の成分である乳白色の「前立腺液」を分泌)
  7. 尿道前立腺部 prostatic urethra
  8. 射精管 ejaculatory duct: is formed by the union of the ampulla of the ductus deferens and the seminal vesicle 射精管は短い管の領域。      射精管の役割:The ejaculatory duct delivers sperm into the urethra https://emedicine.medscape.com/article/1949281-overview
  9. 尿道球腺(カウパー腺)(カウパー腺液を分泌)*カウパー腺液は性的興奮の高まりにより分泌されるいわゆる「我慢汁」のこと。
  10. 尿道 urethra(射精するときの通り道)

卵子形成の真実:貴女とお母さんとお祖母ちゃんとの関係

女性が持っている卵の数は、限りがあり増えることはありません。なぜなら、卵子になる細胞すなわち卵母細胞は女性がまだ胎児のときにすでに全部作られていて、それ以降は新たに作られることがないからです。卵子形成は、いつ始まるのでしょうか?

生殖始原細胞 primordial germ cells; PGCsは、(胎児が)女性の場合、受精後6か月の時点で全て減数分裂を開始します。減数分裂を開始した細胞は、呼び名が変わって「一次卵母細胞」となります。そしてそのまま長い眠りにつくのです。(女性の)胎児が育ってやがて赤ちゃんとしてこの世に誕生して、成長して思春期を迎えるまで、減数分裂を休止していたのが、ついに活動を再開します。思春期以降、毎月の周期で性腺刺激ホルモンの作用により、一次卵母細胞の一部が二次卵母細胞になります。そして卵胞の中で育って、一番育ったものだけが排卵されます。

出生時100~200万個の卵子の元である卵母細胞を持っています。毎月1回の排卵には約1000個消費され、卵子の中で一番タイミングのいい卵子1個が排卵されます。https://www.lab.toho-u.ac.jp/med/omori/kensa/column/column_081.html

Doctors estimate that while our bodies may naturally ovulate only 400 times in our lives, we lose upwards of 1,000 follicles—potential eggs—per month, and that loss accelerates as we get older. https://extendfertility.com/your-fertility-3/egg-count/

つまり女性の場合、その女性はもとをたどれば一つの卵だったわけですが、その卵がいつできたのかというと、その女性のお祖母ちゃんがその女性のお母さんを身ごもっていたときに、まだ胎児だったお母さんの中ですでに一次卵母細胞として存在していたということになります。つまりあなた(女性)は、昔、一個の細胞(卵母細胞)として、お祖母ちゃんの中(のお母さんの中)に存在していたのです。なんてすごいことなんでしょう!

  1. Larsen 72ページ
  2. Your grandmother carried you inside her when she was carrying your mother. https://www.reddit.com/r/DarK/comments/ebyeap/your_grandmother_carried_you_inside_her_when_she/
  3. The egg you came from was formed inside your grandmother’s womb https://www.reddit.com/r/Damnthatsinteresting/comments/zkz0oq/the_egg_you_came_from_was_formed_inside_your/?rdt=47430
  4. https://co.pinterest.com/pin/818670038504322711/
  5. https://www.facebook.com/photo.php?fbid=952615928218727&id=324695951010731&set=a.361896380624021
  6. https://www.shape.com/lifestyle/mind-and-body/tiktok-grandmother-mother-womb-connection

始原生殖細胞の移動

An epithelium must be crossed in many species during germ cell migration, and changes in adhesion are observed in PGCs during their exit from the endoderm and during the initiation of active migration. https://en.wikipedia.org/wiki/Primordial_germ_cell_migration

卵胞のステージと卵母細胞のステージとの関係

Primordial follicle

Each primordial follicle contains an oocyte arrested at the diplotene stage of prophase one, surrounded by squamous granulosa cells. https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/primordial-follicle

In primordial follicles, the oocyte is arrested in the last stage of prophase (known as dictyotene). At this stage, it is surrounded by a single layer of flattened ovarian follicular epithelial cells. (These cells are also known as granulosa cells). http://www.histology.leeds.ac.uk/female/FRS_ovarian_fol.php

Primary follicle

When the primordial follicle is stimulated, it becomes a primary follicle. The oocyte enlarges, and the follicular cells divide. A follicle that has two layers of follicular cells is called a primary follicle. http://www.histology.leeds.ac.uk/female/FRS_ovarian_fol.php

Secondary follicle

The secondary follicles look very similar to primary follicles, except that they are larger, there are more follicular cells, and there are small accumulations of fluid in the intracellular spaces called follicular fluid (nutritive fluid for the oocyte). These gradually coalesce to form an antrum. http://www.histology.leeds.ac.uk/female/FRS_ovarian_fol.php

Graffian follicle

この時期に二次卵母細胞になるようです。

The secondary follicle develops into a Graffian follicle. The first meiotic division is now completed, and the oocyte is now a secondary oocyte, and starts its second meiotic division. http://www.histology.leeds.ac.uk/female/FRS_ovarian_fol.php

参考

  1. Physiology, Ovulation Julie E. Holesh; Autumn N. Bass; Megan Lord. Author Information and Affiliations Last Update: May 1, 2023. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441996/

 

ヒト受精卵~卵割期~二層性胚盤胞の遺伝子発現プロファイル

1細胞

  1. Cell Stem Cell. 2022 Feb 3; 29(2): 209–216.e4. doi: 10.1016/j.stem.2021.11.012 PMCID: PMC8826644 PMID: 34936886 Human embryonic genome activation initiates at the one-cell stage https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8826644/

2細胞

ヒトは内部細胞塊が2つに分かれて一卵性双生児が誕生するくらいですから、「調節卵」の代表です。しかし、あらためて観察してみると2細胞のときからすでに「差」はあるようです。調節卵だからどの割球も差がなくて一様というわけではないのかもしれません。

The first two blastomeres contribute unequally to the human embryo Cell論文 Volume 187, Issue 11p2838-2854.e17May 23, 2024

4細胞

Volume 165, Issue 1p61-74March 24, 2016Open access Download Full Issue Heterogeneity in Oct4 and Sox2 Targets Biases Cell Fate in 4-Cell Mouse Embryos CELL https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)30061-7

8細胞

  1. Evaluate the developmental competence of human 8-cell embryos by single-cell RNA sequencing Online Publication Date: 19 Apr 2023 https://raf.bioscientifica.com/view/journals/raf/4/2/RAF-22-0119.xml

桑実胚

STEM CELLS STEM CELLS Concise Review Free Access Oct-4: Gatekeeper in the Beginnings of Mammalian Development Maurizio Pesce, Hans R. Schöler Ph.D. First published: 01 January 2009 https://doi.org/10.1634/stemcells.19-4-271https://stemcellsjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1634/stemcells.19-4-271

TEとEpiblastへの分化

 Volume 95, Issue 3, 30 October 1998, Pages 379-391 Journal home page for Cell Article Formation of Pluripotent Stem Cells in the Mammalian Embryo Depends on the POU Transcription Factor Oct4 CELL https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867400817699

  1. Nature. 2017 Oct 5; 550(7674): 67–73. Published online 2017 Sep 20. doi: 10.1038/nature24033 PMCID: PMC5815497 EMSID: EMS73931 PMID: 28953884 Genome editing reveals a role for OCT4 in human embryogenesis

シングルセル解析

  1. A Comprehensive Human Embryogenesis Reference Tool using Single-Cell RNA-Sequencing Data Posted February 02, 2024. BioRxiv https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.05.07.442980v4.full
  2. Volume 18, Issue 8, 8 August 2023, Pages 1621-1628 Journal home page for Stem Cell Reports Report Transcriptomic differences between human 8-cell-like cells reprogrammed with different methods Stem Cell Reports https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213671123002382
  3. Single-cell RNA sequencing reveals abnormal fluctuations in human eight-cell embryos associated with blastocyst formation failure Molecular Human Reproduction, Volume 28, Issue 1, January 2022, gaab069, https://doi.org/10.1093/molehr/gaab069
  4. Published: 13 July 2021 Single cell RNA-seq reveals genes vital to in vitro fertilized embryos and parthenotes in pigs Scientific Reports https://www.nature.com/articles/s41598-021-93904-3
  5. Single-Cell RNA-Seq Reveals Lineage and X Chromosome Dynamics in Human Preimplantation Embryos CELL Volume 165, Issue 4p1012-1026May 05, 2016 https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(16)30280-X

 

サルコイドーシスとは?

サルコイドーシスという言葉をときどき目にしますが、それが何なのかちっとも頭の中に入ってきません。なぜこれほど捉えどころがないのでしょうか。

サルコイドーシス(sarcoidosis)は、全身性の炎症性疾患であり、体内のさまざまな臓器に肉芽腫と呼ばれる小さな炎症性の細胞塊が形成される病気です。原因はまだ明確ではありませんが、免疫系の異常反応遺伝的要因環境要因が関与していると考えられています。

主な特徴

  • 肉芽腫の形成
    • 肉芽腫は異常な免疫反応によってできる炎症性細胞の塊で、サルコイドーシスの診断にはこれを確認することが重要です。
    • これらの肉芽腫が臓器の機能を障害し、長期的な炎症を引き起こします。

影響する臓器

サルコイドーシスは、リンパ節に最もよく影響を及ぼしますが、目、皮膚、心臓、神経系など、体のほぼすべての臓器に発生することがあります。

  1. (90%の患者に影響):
    • 肺の肉芽腫形成により、咳、息切れ、胸痛などの症状が現れます。
  2. リンパ節
    • 特に胸部のリンパ節が腫大することが多く、診断の際に重要な所見です。
  3. 皮膚
    • 紅斑性皮疹結節性紅斑がよく見られます。
    • ぶどう膜炎虹彩炎が生じ、未治療の場合は失明に至ることもあります。
  4. 心臓
    • 肉芽腫が心臓にできると不整脈心不全の原因となります。

症状

症状は、無症状のこともあれば、次のような全身症状が現れることもあります:

  • 発熱
  • 倦怠感(疲労感)
  • 体重減少
  • 関節痛

診断と治療

  • 診断
    • 肉芽腫の形成を確認するために、胸部X線CTスキャン、**生検(組織採取)**などの検査が行われます。
    • 血液検査で、血清アンギオテンシン変換酵素(ACE)やカルシウム値の上昇も確認されることがあります。
  • 治療
    • 軽度の場合は経過観察のみですが、症状が進行している場合には**コルチコステロイド(ステロイド薬)**や、免疫抑制剤(メトトレキサートなど)を使用します。

予後

  • 多くの患者は、時間とともに自然に寛解(症状の消失)することもありますが、一部の患者では慢性的に経過し、臓器障害が進行することもあります。

まとめ:サルコイドーシスは、原因不明の全身性炎症疾患で、主に肺やリンパ節に炎症を引き起こしますが、全身のさまざまな臓器に影響を及ぼすことがあります。診断と治療のタイミングが重要であり、専門的な診療が求められる病気です。

  1. ChatGPT 4o

chiasama キアズマとは? 減数分裂 細胞生物学

ChatGPTの回答です。

In cell biology, a chiasma (plural: chiasmata) is the point where two homologous (non-sister) chromatids exchange genetic material during the process of meiosis. This exchange occurs through a process called crossing over.

Role of Chiasma in Meiosis

  • Chiasmata are formed during prophase I of meiosis, specifically in the pachytene stage.
  • They represent the physical manifestation of the crossover between homologous chromosomes, which involves the reciprocal exchange of genetic segments.
  • This exchange of genetic material is crucial for generating genetic diversity in gametes.

Formation of Chiasma

  1. Synapsis: Homologous chromosomes (each consisting of two sister chromatids) pair up along their lengths, forming a structure called a bivalent or tetrad.
  2. Crossing Over: The non-sister chromatids within the homologous chromosomes physically break and rejoin at specific points. These points are called chiasmata.
  3. Chiasma Formation: The resulting cross-shaped structure, where the chromatids are physically connected, is the chiasma. It holds the homologous chromosomes together until they are separated during anaphase I of meiosis.

Importance of Chiasma

  • Chiasmata are critical for genetic recombination, which shuffles alleles between homologous chromosomes, creating new combinations of genes.
  • They also ensure the proper alignment and separation of homologous chromosomes during meiosis I, preventing errors in chromosome distribution.

In summary, a chiasma is a crossover point between homologous chromatids, playing an essential role in genetic diversity and chromosome segregation during meiosis.