Syncytium ist ein Begriff, der verwendet wird, um jene mehrkernigen Zellen zu beschreiben, die durch Zellfusion entstehen. Diese "Zellen" sind eine Art "cytoplasmatische Masse", die mehrere Kerne enthält, die in derselben Zellmembran eingeschlossen sind.
Syncytia kann in fast allen Königreichen des Lebens gesehen werden: Tiere, Pflanzen, Pilze und Archaeen. Beispielsweise werden während der embryonalen Entwicklung von Tieren, in den Pflanzen der Familie der Podostemaceae und bei der Entwicklung der Sporen aller Pilze Synzytialstadien beobachtet.
Bildung eines Syncytiums nach einer Wunde im Epithelgewebe einer Fruchtfliege (Drosophila Melanogaster) (Quelle: Siehe Seite für Autor Via Wikimedia Commons)
Bei Tieren und Pflanzen kann die Bildung von Synzytien jedoch durch irgendeine Art von Pathogen induziert werden. Bei Tieren neigen Masern, HIV und andere Viren dazu, Synzytien in Geweben zu induzieren, weshalb sie als "synzytiale" Krankheitserreger bezeichnet werden.
Forscher haben diese "abnormalen" Formationen im Verlauf von Experimenten mit tierischen Zellkulturen beobachtet, die in Monoschichten angeordnet waren, die mit Viruskulturen der Familien Paramyxovirus, Lentivirus, Cronavirus und Herpevirus infiziert waren.
In Pflanzen induzieren Nematoden der Gattungen Globodera und Heterodera die Bildung von Synzytien. Diese Arten von Krankheitserregern befallen Pflanzen, die für die menschliche Landwirtschaft wichtig sind.
Forscher aus verschiedenen Bereichen halten es für wichtig, die Untersuchung mehrkerniger Strukturen wie Synzytien zu vertiefen, da sie für die Grundlagenforschung und sogar für die Diskussion einer Reform der aktuellen Zelltheorie wichtig sind.
Eigenschaften
Unabhängig von dem Faktor, der die Zellfusion stimuliert, sind Synzytien zytoplasmatische Massen mit mehreren Kernen im Inneren. Die Bildung dieser Art von Struktur ist im Lebenszyklus von eukaryotischen Organismen sehr häufig.
Das Wort "Syncytium" kommt aus dem Griechischen "syn", was "zusammen" bedeutet, und "kytos", was "Gefäß", "Gefäß" oder "Ablagerung" bedeutet. Daher charakterisieren Biologen Synzytien als "mehrkernige Massen von Protoplasma, die das Produkt der Zellfusion sind".
In einigen Forschungen wird zwischen dem Begriff "Syncytium", "Plasmodium" und dem Begriff "Coenocyte" unterschieden, da sie alle Strukturen haben, in denen eine Zelle mehrere Kerne enthält, und alle unterschiedliche Ursprünge haben.
Plasmodia
Plasmodien sind kontinuierliche zytoplasmatische Massen mit mehreren Kernen im Inneren. Jeder Kern regelt jedoch die Aktivität des umgebenden Zytoplasmas; Dieses von jedem Kern dominierte zytoplasmatische Gebiet wird als „energetisch“ bezeichnet.
Der Ursprung der Plasmodien hat mit aufeinanderfolgenden Teilungen des Kerns zu tun, die mit einer Zunahme der Masse des Zytoplasmas einhergehen, ohne sich jedoch in neue Zellen zu teilen, die jeweils durch ihre eigene Plasmamembran getrennt sind.
Cenozyten
Coenozyten hingegen stammen aus mehreren Kernteilungsereignissen, ohne dass eine Zytokinese (Zelltrennung) stattfindet, während Synzytien eindeutig aus der Fusion einer oder mehrerer kernhaltiger Zellen stammen, die verlieren Teil seiner Plasmamembran.
Am Ursprung der Synzytie emittieren die Zellen - ursprünglich individuell - Erweiterungen, die mit denen anderer Zellen verschmelzen, um ein großes Netzwerk zu bilden, ohne eine Grenze, die jeden von denen trennt, die sie hervorgebracht haben.
Synzytialtheorie
Die synzytiale Theorie der Herkunft von Metazoen (Tieren) schlägt vor, dass Metazoen aus Flimmerprotozoen stammen. Dies wurde aufgrund der Ähnlichkeiten zwischen "modernen" Ciliaten und azellomierten Plattwürmern vorgeschlagen.
Beide Arten von Organismen haben Eigenschaften wie Größe, Form, Art der Symmetrie, Position des Mundes und das Vorhandensein oberflächlicher Zilien gemeinsam. Daher legt die Theorie den Übergang von einem mehrkernigen Flimmerprotisten zu einem Plattwurm der Gruppe der Acellomate offen.
Die Synzytialtheorie legt auch die Möglichkeit fest, dass Plattwürmer die ersten Metazoen waren. Diese Organismen besitzen jedoch ein zelluläres Inneres mit einem einzigen Kern und nicht in Form eines Syncytiums wie die Flimmerprotozoen.
Diese Theorie erklärt nicht, wie Nesseltiere oder Ctenophoren (Gruppen, die als primitiver als Plattwürmer gelten) und andere fortgeschrittenere Gruppen, die von Ciliaten abgeleitet sind, so dass es derzeit nicht viele Verteidiger gibt.
Beispiele
In Pflanzen
Die Bildung von Synzytien tritt häufig bei der Entwicklung des Endosperms der Samen fast aller höheren Pflanzen auf.
Während der Befruchtung der Eizelle in Angiospermen tritt ein Prozess der doppelten Befruchtung auf, da einer der Kerne des Pollenkorns mit den beiden polaren Kernen des Embryosacks verschmilzt, um eine Zelle mit drei Kernen zu bilden, und der andere mit dem Kern verschmilzt der Eizelle.
Entwicklung des weiblichen Gametophyten und Embryos bei Arabidopsis. (a) Schematische Darstellung der Ontogenese des weiblichen Gametophyten und der frühen Entwicklung des Embryos und des Endosperms. (Quelle: DPC über Wikimedia Commons)
Aus der Zelle der ersten Fusion entsteht das Endosperm, aus dem sich der Samen nach dem Keimen ernährt.
In der Gattung Utricularia erfolgt die Entwicklung des Embryosacks durch die Fusion des mikropillären Haustoriums des Endosperms mit den Nährstoffzellen der Plazenta. Diese Fusion bildet eine mehrkernige Struktur, die als "sporophytisches Plazentagewebe" bezeichnet wird.
In Pilzen
In allen Organismen des Pilzreichs findet vor der Bildung von Sporen ein Prozess statt, der als "Somatogamie" oder "Talogamie" bezeichnet wird und aus der Vereinigung zweier undifferenzierter somatischer Zellen zur Bildung eines Syncytiums besteht.
Diese Befruchtung ist typisch für Pilzgruppen wie Basidiomyceten, einige Ascomyceten und Phycomyceten.
In Pilzen, die als "primitiv" gelten, treten normalerweise Geißelgameten auf. Diese Gameten sind im Allgemeinen auf ein wässriges Medium angewiesen, um in die andere Geschlechtszelle zu gelangen und diese somit befruchten zu können.
Im Gegensatz dazu erzeugt Somatogamie weder Gametangia noch spezialisierte Zellen für die Reproduktion und ist daher für ihre Reproduktion nicht auf das Vorhandensein einer bestimmten Umgebung angewiesen.
Bei Tieren
Während der embryonalen Entwicklung von Tieren wird ein Syncytium gebildet, das als Syncytiotrophoblast bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine Masse von Zytoplasmen, die die äußerste Schicht des Trophoblast bilden und in der Verbindung zwischen Embryo und mütterlichem Gewebe wirken.
Diese Zellschicht wird durch die Fusion embryonaler Zellen gebildet, die die Zellmembran verlieren. Es befindet sich im Epithel, im Endometriumstroma, während der gesamten Entwicklung des Säugetierembryos.
Es ist verantwortlich für den Gas- und Nährstoffaustausch mit der Mutter des Embryos; Es ist auch der Ort, an dem Hormone produziert werden, die für die richtige Entwicklung des Fötus wichtig sind.
Der Syncytiotrophoblast ist ein großartiges Beispiel für Syncytie, da diese Zellschicht aufgrund irgendeiner Art von Zellteilung nicht an Größe oder Volumen zunimmt. Das Wachstum dieser Schicht erfolgt nur durch Migration und Fusion von Zellen aus dem Zytotrophoblasten.
Verweise
- Brusca, RC & Brusca, GJ (2003). Wirbellose Tiere (Nr. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
- Elemente der Implantation und Plazentation: klinische und melekulare Aspekte. Mexican Journal of Reproductive Medicine, 6 (2), 102-116.
- M. Hernández-Valencial, J. Valencia-Ortega, B. Ríos-Castillo, PDR Cruz-Cruz & D. Vélez-Sánchez (2014).
- Hickman, CP (1939). Zoologie. In Proceedings der Indiana Academy of Science (Vol. 49, S. 199-201).
- Y. Kono, W. Irishio & H. Sentsui (1983). Syncytium-Induktions-Inhibitionstest mit Komplement zum Nachweis von Antikörpern gegen das Rinderleukämievirus. Canadian Journal of Comparative Medicine, 47 (3), 328.
- Płachno, BJ & Świątek, P. (2011). Syncytia in Pflanzen: Zellfusion bei der Bildung von Endosperm-Plazenta-Syncytium in Utricularia (Lentibulariaceae). Protoplasm, 248 (2), 425 & ndash; 435.
- Schols, D., Pauwels, R., Baba, M., Desmyter, J. & De Clercq, E. (1989). Syncytiumbildung und Zerstörung von Bystander-CD4 + -Zellen, die mit T-Zellen kokultiviert wurden, die persistent mit dem humanen Immundefizienzvirus infiziert sind, wie durch Durchflusszytometrie gezeigt wurde. Journal of General Virology, 70 (9), 2397-2408.
- Watkins, BA, Crowley, R., Davis, AE, Louie, AT & Reitz Jr., MS (1997). Die durch Isolate des humanen Immundefizienzvirus Typ 1 induzierte Syncytiumbildung korreliert mit der Affinität für CD4. Journal of General Virology, 78 (10), 2513-2522.