Kinetics of gametogenesis

Summary

In the rat (Wistar-WU) sexual differentiation of the gonads occurs between days 14 and 15 post conception (p.c.). At this time the oogonia and their parallel population — the M-prospermatogonia (I-gonocytes)—divide rapidly. On about day 17 p.c., the last generation of oogonia and M-prospermatogonia, frequently arranged in synchronized clusters, enters mitosis. The postmitotic nuclei of their daughter cells—oocytes and T ₁-prospermatogonia (II-gonocytes)—are small; coarse flakes of chromatin are associated with the nuclear membrane causing the typical “crustlike” appearance and the similarity with the prophases of oogonia and M-prospermatogonia. After the oocytes have passed a G₁-phase of approximately 10 hr, they enter the S-phase at the end of the preleptotene stage. Then they pass the different stages of the meiotic prophase until they enter the dictyate stage from 3 day post partum (p.p.) onwards. The T₁-prospermatogonia, on the other hand, spend a long G₁-phase of about 10 days without any conspicuous morphological change before entering the S-phase from day 4 p.p. onwards. The duration of the S-pbase (D-S) of both cell types—oocytes and T₁-prospermatogonia—as determined by the double labeling method with ¹⁴C- and ³H-thymidine is found to be 11.5 hr. The most favourable time for determining the D-S was day 18 p.c. for the oocytes and day 5 p.p. for the T₁-prospermatogonia. On these two days the balance was reached between the cells entering and leaving the S-phase. The nuclear volumes of the postmitotic oocytes and T₁-prospermatogonia are approximately half the size of those of their precursors. Until day 5 p.p. the nuclear volumes of the oocytes and T₁-prospermatogonia increase about fivefold. The degeneration index of the oocytes is considerably higher than that of the T₁-prospermatogonia; postnatally it is especially high. T ₂ prospermatogonia arise by mitosis of the T₁-prospermatogonia on day 4 and 5 p.p. The nuclei of this cell type are smaller than those of T₁-prospermatogonia. T₂-prospermatogonia enter mitosis on day 6 p.p and give rise to A-spermatogonia.

Zusammenfassung

Bei der Ratte findet die sexuelle Differenzierung der Gonade zwischen dem 14. und 15. Tag post conceptionem (p.c.) statt. Während dieser Zeit teilen sich die Oogonien und deren Parallelpopulation—die M-prospermatogonien (multiplying prospermatogonia) oder I-Gonocyten—sehr häufig. Um den 17. Tag p.c. tritt die letzte Generation der Oogonien bzw. der M-prospermatogonien in die Mitose. Die Mitosen bilden häufig “synchronisierte Gruppen”. Die postmitotischen Kerne ihrer Tochterzellen—der Oocyten und der T ₁ prospermatogonien (primary transitional prospermatogonia) oder II-Gonocyten—sind klein. Ihr Chromatin ist in Form gröberer Schollen der Kernmembran angelagert. Auf diese Weise kommt das typische “krustenförmige” Aussehen bzw. die Ähnlichkeit mit den Prophasen der Oogonien und M-prospermatogonien zustande. Die Oocyten durchlaufen zunächst die G₁-phase (etwa 10 Std Dauer) und treten dann—am Ende des Präleptotänstadiums—in die S-phase. Dann passieren sie die verschiedenen Stadien der meiotischen Prophase und treten vom 3. Tag post partum (p.p.) ab in das Dictyotänstadium. Die T₁-prospermatogonien hingegen befinden sich etwa 10 Tage lang in der G₁-phase, ohne wesentliche morphologische Veränderungen aufzuweisen. Vom 4. Tag p.p. an durchlaufen sie die S-Phase. Die S-Phasen-Dauer (D-S) beider Zellarten beträgt 11.5 Std und wurde durch Doppelmarkierung mit ¹⁴C- und ³H-Thymidin bestimmt. Als am besten geeignete Termine für die Bestimmung der D-S erwiesen sich bei den Oocyten der 18. Tag p.c. und bei den T₁-prospermatogonien der 5. Tag p.p. Zu diesen beiden Zeitpunkten war die Anzahl der in die S-phase ein-und austretenden Oocyten bzw. T₁-prospermatogonien gleich, die Zellen in S-phase befanden sich im “steady state”. Das Kernvolumen der Oogonien und M-prospermatogonien ist etwa doppelt so groß wie das der postmitotischen Oocyten und T₁-prospermatogonien. Bis zum 5. Tage p.p. nimmt das Kernvolumen der Oocyten und T₁-prospermatogonien um etwa das Fünffache zu. Der Degenerationsindex der Oocyten liegt wesentlich höher als der der T₁-prospermatogonien; er ist postnatal besonders hoch. Aus den T₁-prospermatogonien gehen am 4. und 5. Tage p.p. durch Teilung die T ₂-prospermatogonien (secondary transitional prospermatogonia) hervor. Die Kerne dieses Zelltyps sind etwas kleiner also die der T₁-prospermatogonien. Die T₂-prospermatogonien treten am 6. Tage p.p. in die Mitose; es entstehen die ersten A-spermatogonien.