Cromozomii sexului si diferentierea gonadelor
In ontogeneza procesul de sexualizare are 2 stadii:
1.sex genetic;
2.sex postgenetic;
1. Sex genetic: sexul individului, determinat de sexul gonozomilor, spermatozoidului implicat in fecundantie( X+ X/Y=> sex genetic);
Etapizare: sexul genetic are 3 etape:
a)cromozomial;
b)nuclear;
c)genic;
a)Cromizomial: perechea de gonozomi XX/XY ce se stabileste in fecundatie;
-evolutia cromozomilor sexuali:
Comozomii X si Y sunt rezultatul unui evolutii biologice ce poate fi identificata ca punct de pornire de la vertebratele inferioare( pesti hermafrodism functional si fiziologic);
In genomul primar nu se identifica un cromozom particular cu determinanti sexuali pentru a-l putea considera ca atare cromozom sexual.
Se observa la unele specii de pesti , amfibieni, reptile k exista indivizi masculini si feminini dar care genetic nu prezinta cromozomi sexuali morfologic bine determinati.In genom exista secvente genetice sexualizante dar nu exista la un anumit cromozom.( stadiul primar al sexualizarii)
La mamifere: gonozomii particulari X si Y care arata sexul individului. Provin din tranformarea perechii de cromozomi cu determinism sexual la pesti, reptile etc care in decursul timpului prin deteriorare progresiva unul din cromozomi ( Y ) pierde toate genele(cu tranmitere mendeliana alelele cu cele de pe cromozomul X) iar in acest timp cromozomul X care isi mentine genele somatice cu transmitere mendeliana se adapteaza la starea de hemizigot.
Din punct de vedere al genelor sexualizante, cele cu determinism masculin ca si cele cu determinism feminin s-au acumulat gradat la nivelul celor 2 tipuri de gonozomi X si Y.
In final cand deteriorarea genetica s-a realizat complet Y a devenit practic gol datorita deletiei genelor de structura iar dimensiunea a scazut considerabil. In decursul timpului s-a constatat ca la nivelul gonozomului Y prin deletii extensive s-au selectat o serie de gene cu capacitate reglatorie ce intervin in determinarea sexuala sau pentru cateva caractere controlate doar de acest cromozom.
Practic diferenta morfologica a celor 2 cromozomi s-a realizat exclusiv pe seama formarii cromozomilor Y in heterogamie masculina (XY).
Cromozomul X isi acumuleaza determinismul feminin dar ramane ca un cromozom somatic, dar implicat in difentierea feminina ( are mai mult de 200 de gene c controleaza caractere somatice=> adaptat in hemizigotie feminina)
b)Nuclear:reprezentat de prezenta corpusculului sexual, determinat de condensarea unui cromozom X in interfaza pentru echilibrul genic intre sexe. Se produce acest lucru pentru a nu exista o disparitate genetica intre sexul masculin care nu are decat un cromozom X si cel feminin care are 2 cromozomi X.
Traducerea acestei inactivari a fost recunoscuta de Bart si Bertram in nucleul celulelor trunchiului de pisica sub forma corpusculilor calorati acre prezinta in nucleu cromozom sexual.
Mary Lion (1961) asimileaza cu un cromozom X 'dormant'. Aceasta inactivare a secventei mendeliene la unul din gonozomi se realizeaza in cea d a treia sapt de dezvoltare embrionara si numai in nucleul cellulelor somatice.
S=a demonstrat prin studierea produsului genic ca sunt codificate la nivelul cromozomului X ( tip, cantitate, activitatea G-6-PD).
G-6-PD - la cele 2 sexe cantitatea este sensibil agala deci in concluzie pentru a se realiza un echilibru se produce inactivarea genetica a unui cromozom X. Alelele G6PD sunt codominante. Acest mecanism de inactivare se numeste lyonizare.
Principiile lyonizarii:
1. Se produce timpuriu in perioada embrionara, la stadiul de 100 de celule.
2. Inacticarea este intamplatoare, nu conteaza care din ei se inactiveaza.
3. Inactivarea este completa si permanenta si se propaga clonal. Toate celulele care deriva dintr-o celula cap de serie vor avea intotdeauna inactiv acelasi cromozom X=> mozaic celular.
Exceptii:
1. Daca inactivarea este intamplatoare in condtiile unei aberatii cromozomiale de structura (deletii) se va inactiva preferential cel afectat.
2. Daca exista translocatii care implica cromozomul X si un autozom se va inactiva de regula cromozomul x normal.
Se explica variabilitatea de expresie a unor sindroame genetice X linkate.
3. Inactivarea cromozomului este extensiva dar nu completa, raman 2 gene de la extremitatea distala a bratului scurt (codifica sinteza antigenului Xga si a enzimei steroid sulfataza) si p bratul lung in locul Xq26 exista o gene implicata in functia ovariana care nu se inactiveaza pana la menopauza.
Semnificatii:
Intelegerea manifestarilor clinice ale bolilor X-linkate ca si a variabilitatii simptomatologice la femeile heterozigote fata de barbatii hemizigoti.
Permite detectarea biochimica a femeilor purtatoare de mutante X linkate.
Ecplica fenotipul aneuploidiilor pentru cromozomul X.
Poate fi folosita ca model de studiu in reglarea genica.
Poate fi folosita ca marker in studiul diferentelor si transformarile patologice benigne si maligne.
Putem recunoaste sexul unor animale ( mamifere) numai dupa aspectul fenotipic (la pisici femelele au 3 culori, iar masculii 2 culori, analog soarecii).
c) Sex genic:
Reprezentat de totalitatea genelor sexualizante, situate la nivelul cromozomilor X si Y. Aceste gene intervin diferentierea si edificarea gonadelor. In mimentul in care este edificata gonada se stabileste sexul si poate face trecerea de la sexul genetic la sexul postgenetic.
Respectiv corecta functionare a gonadei va determina sexul somatic, iar acesta prin dezvoltare morfologica caracteristica va determina sexul psihic comportamental= ultima etapa a diferebtierii sexuale= este vorba de constientizarea apartenentei sexuale si comportamentul specific acesteia.
La mamifere determinismul sexual este echivalent cu determinarea masculina, inca de la primele cercetari s-a aratat ca absenta genelor determinante masculine se dezvolta spontan fenotipul feminin.
Cromozomul X este un cromozom mare, aproximativ 6% din cantitatea de ADN din genom. S-au observat peste 100 de anomalii X-linkate. S-au identificat la nivelul sau circa 200 e markeri ADN, peste 50 de gene majoritare ce codifica caractere somatice.
La nivelul cromozomului Y s-a determinat existenta a unei singure anomalii. S-au identificat 7 markeri ADN. Y- gena epistatica, joaca rolul de placa terminanta, in determinarea sexului, rol in determinarea testiculara si din aceasta cauza a fost notat cu TDF( factor determinat testicular).
Locul TDF a fost identificat ca o zona ingusta situata la extremitatea bratului scurt al cromozomuli Y inaintea regiunii pseudoaurozomale.
La acest nivel (locusul TDF) s-a izolat o secventa norata SRYcare semnifica sex region in the Y cromozom, ea face parte din secventa mare TDF. Prezenta mutatilor la nivelul regiunii TDF dar care nu afecteaza secventa SRY poate determina aparitia unor mutatii cu inversiune sexuala XY - femeie. Se considera k acest factor determinant consta dintr-o secventa de 230 kbaze si care s-a constatat ca este remarcabil de bine conservat in cursul evolutiei la toate mamiferele.
Proteina care rezulta sub control SRY a fost identificata ca proteina de control a transcriptiei. Acest fapt ca proteina rezultata sub control SRY este proteina de control a trascriptiei a permis a se postula ca secventa SRY este gena majora in determinismul sexual.
Daca gena TDF functioneaza normal determinismul sexului masculin nu poate fi tulburata de mutatia altor gene, dar aceasta teorie prezinta si un corolar: orice gena chiar mutanta identificata unde este situata in genom poate determina esecul diferentierii gonadei primordiale indiferente in sens masculin, poate fi considerata gena determinanta testiculara. Practic orientarea in evolutia cercetarilor se numeste un grup de gene TDF, din care fac parte diferite gene care intervin in diferentierea sexului masculin, gena majoritara este secventa SRY dar si celelalte sunt gene TDF.
Inainte de a fi identificata secventa SRY a fost identificata secventa ZFY (zinc finger)- in prezenta ionilor de zinc exista portiuni de ADN care se cuteaza sub forma de degete de manusa.
Aceasta secventa ZFY este considerata ca una dintre genele majoritare determinante testicular, si care este foarte bine conservata filogenetic controleaza un factor implicat in transcriptie, dar s-a constatat si prezenta unei gene ZFX la nivelul cromozomului X.
Alte gene implicate un diferentierea testiculara:
Gena MEA- antigen de crestere masculina izolat la soareci, ulterior la om . Se considera gena candidata in controlul proteinelor serice HY (antigen HY). Antigenul este prezent in testicule, rolul acestui antigen: nu este pe deplin elucidat, initial s-a crezut ca este un liant intre celulule Leydig, se credea ca este responsabil de 'aglutinarea' celulelor Leydig (in legarea celulelor Leudig intervin si alte celule).
Gena MEA controleaza sinteza secventei proteice ce intra in antigenul HY, iar o mutatie la nivelul genei MEA poate determina inversia sexuala, deci MEA poate fi inclusa in grupul TDF.
In perioada embrionara ganada este needificata, celulele germinale vor migra spre marginea celomului primitiv in situsul ganadei primitive. In saptamana 6-7 gonada incepe sa se diferentieze in prezenta cromozomului Y portiunea centrala (medulara) si incepe sa se dezvolte catre testicul prin elaborare de alfa inductori(1si 2):
1. 5 alfa dehidrotestosteron (induce proliferarea canalelor Wolf din care se vor diferentia organele genitale interne masculine.
2. glicoproteina= substanta inhibitorie mulleriana- induce regresia regresia structurii canalelor Muller.
Absenta cromozomului Y de la sexul feminin va determina ca portiunea centrala a gonadei primitive sa se diferentieze la ovar.
Prezenta sau absenta testicolului=> determina diferenta sexuala.
Concluzie: Mecanismul diferentierii gonadei consta in actiunea genelor reglatoare si a genelor structurale situate la nivelul celor doi gonozomi, aceste gene le putem numi operoni gonadali, iar gena majora placa terminanta= gena SRY (intervine in sistemeul reglator al operonului si controleaza alte gene implicate in determinarea sexului) inclusa in grupul TDF.
In cadrul anomaliilor rezulta factori genetici sau ecologici, teratogeni.
1. morfodisplazii ganadice cu fenotip feminin: sindrom Turner, triplu X, StheinLeventhal-mozaic, testicol feminizant;
2.morfodisplazii cu fenotip masculin: sindrom Kleinefelter, double male=dublu Y,
3.hermafrodisme-bisexualitate a ovarului functionala, iar fenotipul poate fi concordant sau disconcordant;
3. pseudohermafrodism- gonadele sunt normal diferentiate dar organele genitale interne/externe neconcordante sexului gonadic.
Sex ratio
Reprezinta raportul dintre sexe=raportul masc/fem nascuti in acea perioada. La om valoarea medie este de 1,06 variabila in functie de perioada ontogenetica.
Sex ratio primar (prenatal) 1:1, dar este mult in favoarea sexului masculin(la nastere 1,2 in favoarea sa), mai mare initial dar mortalitatea antenatala mai mare pentru fem decat pt masc.
Sex ratio secundar. Cel efectiv in momentul nasterii 1,2 variabil in functie de regiune.
Sex ratio tertiar. cel la diferite varste. Pe masura ce se inainteaza in varsta valoarea merge catre 1. La 50 de ani este de aproape 1:1. Dupa care creste in
favoarea sexului masculin, 20% pentru fiecare decada de viata dupa 50 de ani.
Factori determinanti pentru sex ratio:
1.Viteza de deplasare a spermatozoidului 1cm/h, Y se deplaseaza mai repede decat X.
2.Calitatea spermatozoidului. In cazuri de atenospermie (mobilitate redusa) spermatozoii X sunt favorizati de 4-7 ori fata de Y.
3.Momentul copulatiei (contact fecundal) in relatie cu momentul fecundatiei. Spermatozoizii Y au viteza mare de deplasare dar supravietuire redusa 48h. Spermatozoizii X se deplaseaza mai lent dar supravietuiesc aproximativ 72h. Daca contactul fecundal are loc cu 2-3 zile inainte de ovulatie este favorizat sexul feminin, iar dak e cu 10-12 ore sexul masculin.
4.pH-ul organismului alcalin favorizeaza Y iar acid X.
5.pH vaginal. pH alcalin este favorizabil spermatozoizilor Y iar cel acid favorabil spermatozoizilor X si defavorabil spermatozoizilor Y.
6.Diferiti ioni din lichidul spermatic: hiperpotasemie si hipercalcemie in spermatozoizi cu Y.
7.Infectiile. rujeola-sex ratio in favoarea sexului masculin, hepatitaB- au unele situsuri asemanatoare cu membrana spermatozoizilor Y.
8.Factori climatici.Caldura favorizeaza sex ratio masculin.
9.Factori geografici. Mediul rural-sex ratio masculin.
10.Varsta parentala. sex ratio feminin.
11.Iradierea sex ratio feminin.
|
