การแบ่งตัวและการสร้างบลาสตูลา

ไซโกตแบ่งตัวอย่างรวดเร็วโดยไม่เติบโตเพื่อสร้างเซลล์ขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งจากนั้นจะจัดเรียงตัวเป็นบลาสตูลาแบบกลวงหรือเป็นชั้น พร้อมสำหรับการเกิดแกสตรูเลชัน

Definition

การแบ่งตัว (Cleavage) คือชุดของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสอย่างรวดเร็วที่แบ่งไซโทพลาสซึมของไซโกตออกเป็นเซลล์ที่เล็กลงเรื่อย ๆ (บลาสโตเมียร์) โดยไม่มีการเพิ่มขนาดโดยรวม การสร้างบลาสตูลาคือการจัดเรียงบลาสโตเมียร์เหล่านั้นให้เป็นตัวอ่อนที่มีโครงสร้าง ซึ่งโดยทั่วไปจะมีช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลว

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงการแบ่งตัวแบบคลีเวจที่แบ่งไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิ อิทธิพลของไข่แดงต่อรูปแบบการแบ่งตัว ความแตกต่างระหว่างเรเดียล สไปรัล และรูปทรงการแบ่งตัวแบบอื่น ๆ การเปลี่ยนผ่านช่วงกลางบลาสตูลาเมื่อจีโนมของตัวอ่อนเริ่มทำงาน และการก่อตัวของบลาสตูลาหรือบลาสโตซิสต์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีประชากรเซลล์ที่แตกต่างกัน

Core questions

• เหตุใดการแบ่งตัวของตัวอ่อนในระยะแรกจึงดำเนินไปอย่างรวดเร็วและไม่มีการเติบโตของเซลล์?
• ปริมาณและการกระจายตัวของไข่แดงมีผลต่อรูปแบบการแบ่งตัวอย่างไร?
• ตัวอ่อนเปลี่ยนจากการใช้ผลิตภัณฑ์ยีนของมารดาไปเป็นผลิตภัณฑ์ยีนของตนเองเมื่อใดและอย่างไร?
• บลาสโตเมียร์จัดเรียงตัวเป็นบลาสตูลาหรือบลาสโตซิสต์ที่มีเซลล์ประเภทต่าง ๆ ได้อย่างไร?

Key concepts

• บลาสโตเมียร์และวัฏจักรเซลล์ของการแบ่งตัว
• รูปแบบการแบ่งตัวแบบเรเดียล สไปรัล และดิสคอยดัล
• อิทธิพลของไข่แดงต่อรูปทรงการแบ่งตัว
• การเปลี่ยนผ่านจากมารดาไปสู่ไซโกต (การเปลี่ยนผ่านช่วงกลางบลาสตูลา)
• บลาสโตซีล มวลเซลล์ชั้นใน และโทรเฟกโทเดิร์ม

Mechanisms

หลังจากการปฏิสนธิ ไซโกตจะเข้าสู่ระยะของการแบ่งตัวที่เกิดขึ้นพร้อมกันและรวดเร็ว ซึ่งระยะ S และ M ของวัฏจักรเซลล์จะสลับกันโดยมีระยะการเจริญเติบโตน้อยมากหรือไม่เกิดขึ้นเลย โดยอาศัยโปรตีนและ messenger RNA ที่สะสมไว้จากมารดา รูปทรงของการแบ่งตัวถูกจำกัดด้วยการกระจายตัวของไข่แดง ทำให้เกิดรูปแบบเรเดียล สไปรัล ดิสคอยดัล หรือซูเปอร์ฟิเชียลที่เป็นลักษณะเฉพาะของกลุ่มสัตว์ต่าง ๆ เมื่อการแบ่งตัวดำเนินต่อไป ตัวอ่อนจะเข้าสู่การเปลี่ยนผ่านช่วงกลางบลาสตูลา ซึ่งการถอดรหัสของไซโกตจะถูกกระตุ้น วัฏจักรเซลล์จะยาวขึ้น และเซลล์จะมีความสามารถในการเคลื่อนที่ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม บลาสโตซิสต์จะก่อตัวขึ้นโดยมีโทรเฟกโทเดิร์มด้านนอกล้อมรอบบลาสโตซีลและมวลเซลล์ชั้นในที่ก่อให้เกิดตัวอ่อนที่แท้จริง

Clinical relevance

ระยะการแบ่งตัวและบลาสโตซิสต์มีความสำคัญต่อการปฏิสนธินอกร่างกาย การจัดเกรดตัวอ่อน และการได้มาซึ่งเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน ความผิดปกติในระยะเหล่านี้มีส่วนทำให้เกิดความล้มเหลวในการพัฒนาในช่วงต้น บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาเท่านั้น และไม่ใช่แหล่งข้อมูลคำแนะนำทางคลินิกหรือการเจริญพันธุ์

History

นักคัพภวิทยาคลาสสิกได้อธิบายและจำแนกรูปแบบการแบ่งตัวในกลุ่มสัตว์ต่าง ๆ ในศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 โดยตระหนักถึงความเชื่อมโยงระหว่างการกระจายตัวของไข่แดงและรูปทรงการแบ่งตัวก่อนที่จะเข้าใจพื้นฐานโมเลกุลของการเปลี่ยนผ่านจากมารดาไปสู่ไซโกต

Seminal works

• gilbert2016

Frequently asked questions

เหตุใดเซลล์จึงไม่เติบโตในระหว่างการแบ่งตัว?

การแบ่งตัวในระยะแรกจะแบ่งไข่ขนาดใหญ่เป็นเซลล์ขนาดเล็กจำนวนมากโดยใช้วัสดุที่สะสมไว้จากมารดา ดังนั้นตัวอ่อนจึงเพิ่มจำนวนเซลล์โดยไม่เพิ่มขนาดโดยรวมจนกว่าจะถึงระยะหลัง

บลาสโตซิสต์คืออะไร?

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม บลาสโตซิสต์คือตัวอ่อนระยะแรกที่ก่อตัวขึ้นหลังจากการแบ่งตัว โดยมีชั้นเซลล์ด้านนอก (โทรเฟกโทเดิร์ม) และมวลเซลล์ชั้นในที่จะสร้างร่างกาย ล้อมรอบช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลว