多核細胞(多核細胞または多核細胞とも呼ばれる)は、複数の核を持つ真核細胞、つまり複数の核が共通の細胞質を共有する細胞である。多核細胞における有糸分裂は、すべての核が同時に分裂する協調的同期方式、または個々の核が時間と空間的に独立して分裂する非同期方式のいずれかで起こる。特定の生物は、生活環に多核段階を持つことがある。例えば、粘菌は、プラズモジウムと呼ばれる栄養多核生活段階を持つ。[ 1 ]
多核細胞は、その形成メカニズムに応じて、[ 2 ] [ 3 ]「合胞体」(細胞融合によって形成される)または「共核細胞」(核分裂後に細胞質分裂を伴わずに形成される)に分類される。[ 4 ]
呼吸器系の病原体であるマイコプラズマ肺炎菌などの一部の細菌は、ゲノム複製と細胞分裂の間の遅延の結果として多核フィラメントを示すことがある。[ 5 ]
生物学者の中には、多核細胞形態(シンシチアやコエノサイト)を指す際に、誤解を招く可能性のある「無細胞」という用語を使用する者もいる。例えば、「無細胞」粘菌を純粋に「細胞性」の粘菌(そのような構造を形成しない)と区別するためである。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
「合胞体」という用語を、多核細胞のあらゆるタイプを指す広い意味で使う人もいれば[ 9 ]、それぞれのタイプごとに用語を区別する人もいる[ 10 ] 。
合胞体は、哺乳類の胎盤などの通常の生物学的プロセスによって、またはHIVなどの特定の病原体の影響下で細胞膜の融合によって形成される多核細胞です。[ 11 ] [ 12 ]他の例としては、哺乳類の骨格筋細胞、植物のタペート細胞、ダグラスファーの種子の貯蔵細胞などがあります。[ 13 ]哺乳類の多形核白血球は多核細胞ではありませんが、核の葉が非常に深く二分されているため、最適でない顕微鏡下ではそのように見えることがあります。
破骨細胞は、人体に広く存在する多核細胞であり、骨組織を溶解する酸を分泌することで骨の維持と修復を助ける。前破骨細胞の融合により、通常、1細胞あたり5個の核を持つ。
クロララクニオ藻類は融合によって多核細胞を形成し、共核細胞ではなく合胞体である。この合胞体は、細胞壁を持たずアメーバ運動を示す多核原形質という意味で、変形体と呼ばれる。[ 14 ]他の例としては、一部の変形体類、一部のハプロスポリジウム類、[ 15 ]および細胞性粘菌(ディクチオステリウム類とアクラスト類)のグレックスが挙げられる。
胎盤は、母体と発達中の胎児の間で栄養素、酸素、老廃物、その他の物質を輸送する一時的な器官であり、胎児と母体の間の界面を形成する合胞体層で部分的に構成されている。 [ 16 ]胎盤合胞体は、単純な界面の役割を果たすだけでなく、ウイルス、細菌、原虫からの感染に対するバリアとしても機能し、これはこれらの細胞の独特な細胞骨格特性によるものと考えられる。[ 16 ]
さらに、多核細胞は、細胞質分裂を伴わずに核分裂が起こる特殊な細胞周期によって生成され、その結果、大きな共核細胞または変形体が形成されます。糸状菌では、多核細胞が数百メートルに及ぶ場合があり、単一細胞の異なる領域が劇的に異なる微小環境にさらされます。その他の例としては、変形菌類(粘菌類)の変形体や、マラリアを引き起こすマラリア原虫の分裂体などが挙げられます。
多核細胞は、細胞周期制御の障害の結果として、病理学的条件下でも発生する可能性がある(例えば、一部の二核細胞や転移性腫瘍細胞など)。
前述のように、シンシチウムはHIVの作用によって誘導される可能性があり、T細胞は細胞膜上のウイルス由来タンパク質の作用によって融合します。[ 12 ] Tリンパ球におけるウイルス複製中、大量のウイルスエンベロープ糖タンパク質(Env)が合成され、細胞膜に輸送されて新しいウイルス粒子に組み込まれます。しかし、Env分子の一部は隣接するT細胞受容体と相互作用し、細胞を十分に近づけることで、2つの宿主細胞の融合につながるトリガーイベントが可能になります。これはおそらく2つの細胞膜の密接な接触によるものです。[ 17 ]この相互作用はCD4+ T細胞に特異的である可能性が高く、この受容体を持たない細胞は実験室条件下でシンシチウムを形成できませんでした。[ 18 ]
通常は多核化の事例とは見なされないが、植物細胞は原形質連絡によって共通の細胞質を共有しており、動物組織のほとんどの細胞はギャップ結合を介して隣接する細胞と連絡を取っている。[ 19 ]
真核生物間の細胞内共生によって細胞内に複数の核が生じる場合があるが、これらの核は同じ細胞質に囲まれていないため、「多核」とはみなされない。これらの余分な核は核様体と呼ばれる。