diferenciacija

diferenciacija biologijoje žymi perėjimą iš silpnai diferencijuotos į labai diferencijuotą būseną. Šis procesas yra ypač svarbus apvaisintos kiaušialąstės ląstelės vystymuisi į visavertį organizmą. Diferenciacijos proceso sutrikimai gali sukelti rimtas ligas, tokias kaip vėžys ar apsigimimai.

Kuo skiriasi?

Biologinė diferenciacija yra nediferencijuotų kamieninių ląstelių specializacija į diferencijuotas kūno ląsteles. Šie procesai vaidina ypač svarbų vaidmenį embriogenezės ir vėlesnio augimo metu. Diferenciacijos procesai taip pat yra svarbūs palaikant suaugusiųjų organizmų kūno funkcijas.

Iš pradžių nediferencijuotos kamieninės ląstelės vis dar turi galimybę transformuotis į visas kitas kūno ląsteles. Procese specializuotos kūno ląstelės atsiranda per kelis diferenciacijos procesus, kurie suformuoja įvairius organus ir galiausiai praranda gebėjimą dalytis.

Yra keletas kamieninių ląstelių tipų. Vadinamosios totipotentinės kamieninės ląstelės vis dar sugeba transformuotis į ištisą organizmą. Pluripotentinės kamieninės ląstelės savo ruožtu gali diferencijuoti į visas kūno ląsteles. Tačiau jiems nebeįmanoma išsivystyti į atskirus organizmus. Daugiapotencinės kamieninės ląstelės jau išsivystė tam tikra diferenciacija į tam tikrą ląstelių liniją. Tačiau jie vis tiek gali diferencijuoti į visas kitas šios ląstelės linijos ląsteles.

Funkcija ir užduotis

Biologinė diferenciacija yra vienas iš svarbiausių augalų, gyvūnų ar žmonių organizmų vystymosi procesų. kūno ląstelės, kurios keliais etapais vis labiau skiriasi nuo apvaisintos kiaušialąstės.

Apvaisinta kiaušialąstelė yra pirmoji totipotentinė kamieninė ląstelė, kuriai ląstelės iš pradžių dalijamos į keturias vienodas ląsteles. Kiekviena iš šių keturių ląstelių gali išsivystyti į genetiškai identišką organizmą. Kai pasiekiama keturių ląstelių stadija, susidaro blastocista, kurią sudaro pluripotentinės embrioninės kamieninės ląstelės. Šios pluripotentinės kamieninės ląstelės gali išsivystyti į tris gemalo sluoksnius - ektodermą, endodermą ir mezodermą - per kitą diferenciacijos etapą jos gali būti visų kitų kūno ląstelių atspirties taškas.

Tačiau priešingai nei totipotentinės kamieninės ląstelės, šios jau prarado galimybę vystytis į genetiškai tapačius nepriklausomus organizmus.

Iš trijų skydliaukių, kurias iš pradžių sudaro daugiapotencinės kamieninės ląstelės, išsiskiria kitos ląstelių linijos. Daugiapotentės kamieninės ląstelės gali išsivystyti į visų tipų atitinkamos ląstelės linijas. Šios ląstelės nebeturi galimybės transformuotis į visas kitas kūno ląsteles, nes jos jau yra pasiekusios aukštesnį diferenciacijos laipsnį nei pluripotentinės kamieninės ląstelės.

Gyvūnų ir žmonių organizmuose diferenciacijos procesas yra susijęs su nustatymu. Nustatymas apibūdina kažkada atsiradusią specializaciją, pagal kurią tolesnis ląstelių linijų vystymasis perduodamas epigenetinėmis priemonėmis. Žinoma, ląstelės, kurios jau buvo iš anksto diferencijuotos, toliau diferencijuos į atitinkamos ląstelių linijos ląsteles, kaip jų nustatymo dalį.

Nors visa kiekvienos atskiros ląstelės genetinė informacija yra identiška, ji genų ekspresijos būdu iškviečiama skirtingai, atsižvelgiant į ląstelės tipą. Tai, be kita ko, reiškia, kad, pavyzdžiui, kepenų ląstelėje dekoduojama tik genetinė informacija apie kepenų funkciją, o visa kita informacija yra neskaityta.

Diferenciacijai įtakos turi įvairūs išoriniai ar vidiniai veiksniai. Hormonai ir augimo faktoriai vaidina svarbų vaidmenį. Ląstelės kontaktai su kaimyninėmis ląstelėmis taip pat lemia diferenciacijos kryptį.

Transdeterminacija gali įvykti tam tikromis sąlygomis. Pakeistas ląstelės nustatymas. Tai ypač svarbu gydant žaizdas. Jei ląstelės jau yra diferencijuotos, tokiais atvejais jos praranda diferenciaciją ir vėl diferencijuojasi. Tačiau jei šis procesas sutrinka, gali atsirasti vėžys.

Diferenciacija yra būtina, kad organizmas iš viso galėtų funkcionuoti kaip vienoda biologinė sistema.

Ligos ir negalavimai

Ląstelių diferenciacijos metu gali atsirasti sutrikimų, kurie embriogenezės metu gali sukelti organų apsigimimus. Yra keletas genetinių ligų, turinčių įvairių organų displazijų. Be vidaus organų apsigimimų, išorinė išvaizda dažnai būna disharmoniška.

Tačiau yra ir negenetinių organų apsigimimų priežasčių. Vienas iš pavyzdžių yra inkstų amnezė, kai nėra amniono. Žmogaus embrionas gali vystytis tik amniono skystyje, dėl vietos trūkumo organai gali būti netinkamai diferencijuojami, dėl to pažeidžiami ir kiti organai bei audiniai.

Vaistai taip pat gali sutrikdyti diferenciacijos procesą embriogenezės metu. Gerai žinomas pavyzdys yra raminamieji Contergan, kurie ankstyvojo nėštumo metu pakenkė vaisiaus augimo vystymuisi. Tai tapo viešai paskelbta 1961 m., Pasitelkus vadinamąjį „Contergansandal“.

Tačiau taip pat gali nutikti, kad jau diferencijuotos ląstelės atsiskiria ir paskui dauginasi nekontroliuojamai. Tokia yra vėžio situacija. Kuo daugiau ląstelių išsiskyrė, tuo piktybinis navikas. Kaip jau minėta, diferenciacija yra būtina kai kuriais atvejais, kai yra didesnis ląstelių augimo poreikis. Tai, be kita ko, yra žaizdų gijimas. Tačiau šiuose procesuose po diferenciacijos ląstelės diferencijuojasi. Jei tada diferencijuoti nepavyksta, vėžys išsivysto.

Somatinės mutacijos ląstelėse taip pat gali paveikti genus, turinčius įtakos diferenciacijai. Todėl vėžio išsivystymo tikimybė per gyvenimą padidėja.