Többsejtű szervezet sejtjeinek differenciálódása. Sejtdifferenciálódás. A sejtek meghatározása. Sejthalál. A differenciáldifferenciálás fogalmát ún

Sejtdifferenciálódás és patológia

1. Sejtdifferenciálódás. A differenciálódás tényezői és szabályozása. Őssejt és differon

Ez a kérdés az egyik legbonyolultabb és egyben érdekes mind a citológia, mind a biológia szempontjából. A differenciálódás a kezdetben homogén embrionális sejtek közötti szerkezeti és funkcionális különbségek kialakulásának és kialakulásának folyamata, melynek eredményeként egy többsejtű szervezet speciális sejtjei, szövetei és szervei jönnek létre. A sejtek differenciálódása a többsejtű organizmusok kialakulásának folyamatának kritikus összetevője. Általános esetben a differenciálódás visszafordíthatatlan, i.e. erősen differenciált sejtek nem tudnak átalakulni más típusú sejtté. Ezt a jelenséget terminális differenciálódásnak nevezik, és elsősorban az állati sejtekre jellemző. Az állati sejtekkel ellentétben a legtöbb növényi sejt még differenciálódás után is képes az osztódásra, sőt új fejlődési útra lépni. Ezt a folyamatot dedifferenciálódásnak nevezik. Például, amikor egy szárat levágnak, a vágott területen egyes sejtek osztódni kezdenek, és lezárják a sebet, míg mások dedifferenciálódáson mennek keresztül. Ily módon a kérgi sejtek xilemsejtekké alakulhatnak át, és helyreállíthatják az érrendszeri folytonosságot a károsodás területén. Kísérleti körülmények között, amikor a növényi szövetet megfelelő tápközegben tenyésztik, a sejtek kalluszokat képeznek. A kallusz viszonylag differenciálatlan sejtek tömege, amelyek differenciált növényi sejtekből származnak. Megfelelő körülmények között egyetlen kalluszsejtekből új növények nevelhetők. A differenciálódás során nem következik be a DNS elvesztése vagy átrendeződése. Ezt meggyőzően bizonyítják a differenciálódott sejtekből a differenciálatlan sejtmagok transzplantációjával kapcsolatos kísérletek eredményei. Így egy differenciált sejtből származó sejtmag került be egy magvatlan békatojásba. Ennek eredményeként egy ilyen sejtből normális ebihal fejlődött ki. A differenciálódás elsősorban az embrionális időszakban, valamint a posztembrionális fejlődés első szakaszában történik. Ezenkívül a felnőtt szervezet egyes szerveiben differenciálódás megy végbe. Például a vérképző szervekben az őssejtek különféle vérsejtekké, az ivarmirigyekben pedig az őscsírasejtek ivarsejtekké differenciálódnak.

A differenciálódás tényezői és szabályozása. Az ontogenezis első szakaszában a szervezet fejlődése az RNS és más, a tojás citoplazmájában található komponensek ellenőrzése alatt történik. Ekkor a differenciálódási tényezők kezdik befolyásolni a fejlődést.

Két fő megkülönböztetési tényező van:

1.A korai embrionális sejtek citoplazmájának különbségei a tojás citoplazmájának heterogenitása miatt.

2.A szomszédos sejtek specifikus hatásai (indukció).

A differenciálódási faktorok szerepe bizonyos gének szelektív aktiválása vagy inaktiválása különböző sejtekben. Bizonyos gének aktivitása a megfelelő fehérjék szintéziséhez vezet, amelyek a differenciálódást irányítják. A szintetizált fehérjék blokkolhatják, vagy éppen ellenkezőleg, aktiválhatják a transzkripciót. Kezdetben a különböző gének aktiválása vagy inaktiválása a totipotens sejtmagok specifikus citoplazmájával való kölcsönhatásától függ. A sejtek citoplazmájának tulajdonságaiban lokális különbségek előfordulását ooplazmatikus szegregációnak nevezik. A jelenség oka, hogy a petesejt feldarabolódása során a citoplazma tulajdonságaiban eltérő szakaszok különböző blasztomerekbe kerülnek. A differenciálódás intracelluláris szabályozásával együtt egy bizonyos ponttól a szupracelluláris szabályozási szint is bekapcsolódik. A szupracelluláris szabályozási szint magában foglalja az embrionális indukciót.

Az embrionális indukció a fejlődő szervezet részei közötti kölcsönhatás, amelynek során az egyik rész (az induktor) érintkezésbe kerül egy másik résszel (a válaszadó rendszerrel), és meghatározza ez utóbbi fejlődését. Sőt, nemcsak az induktor hatását állapították meg a reakciórendszerre, hanem az utóbbinak az induktor további differenciálódására gyakorolt ​​hatását is.

Valamilyen tényező hatására először megtörténik az elszántság.

A determináció vagy látens differenciálódás olyan jelenség, amikor a differenciálódás külső jelei még nem jelentek meg, de a szövet további fejlődése már zajlik, függetlenül attól, hogy milyen tényező okozta. A sejtanyagot attól a stádiumtól tekintik meghatározottnak, amikor először, új helyre átültetéskor a belőle rendesen kialakuló szervvé fejlődik.

Őssejt és differon. A 21. század biológiájának ígéretes területei közé tartozik az őssejtek kutatása. Napjainkban az őssejtkutatás fontossága összemérhető a klónozó szervezetek kutatásával. A tudósok szerint az őssejtek felhasználása a gyógyászatban az emberiség számos „problémás” betegségének (meddőség, számos rákfajta, cukorbetegség, szklerózis multiplex, Parkinson-kór stb.) kezelését teszi lehetővé.

Az őssejt egy éretlen sejt, amely képes önmegújulni és a test speciális sejtjévé fejlődni.

Az őssejteket embrionális őssejtekre (blasztociszta stádiumú embriókból izolálják) és regionális őssejtekre (felnőtt szervekből vagy későbbi embriók szerveiből izolálják) osztják. A felnőtt szervezetben az őssejtek főként a csontvelőben találhatók, és nagyon kis mennyiségben minden szervben és szövetben.

Az őssejtek tulajdonságai. Az őssejtek önfenntartóak, azaz. Egy őssejt osztódása után az egyik sejt az őssejtben marad, a másik pedig speciális sejtté differenciálódik. Ezt a felosztást aszimmetrikusnak nevezzük.

Az őssejtek funkciói. Az embrionális őssejtek feladata az örökletes információk továbbítása és új sejtek képzése. A regionális őssejtek fő feladata a speciális sejtek elvesztésének helyreállítása természetes életkorral összefüggő vagy élettani halálozás után, valamint vészhelyzetekben.

A Differenton egy közös prekurzorból képzett sejtek egymás utáni sorozata. Tartalmazza az ős-, fél-ős- és érett sejteket.

Például őssejt, neuroblaszt, idegsejt vagy őssejt, kondroblaszt, kondrocita stb.

A neuroblaszt az idegcső rosszul differenciált sejtje, amely később érett neuronná alakul.

A kondroblaszt a porcszövet gyengén differenciált sejtje, amely kondrocitává (a porcszövet érett sejtjévé) alakul.

Apoptózis és nekrózis

Az apoptózis (görögül - levélhullás) a sejthalál genetikailag programozott formája, amely szükséges egy többsejtű szervezet fejlődéséhez, és részt vesz a szöveti homeosztázis fenntartásában. Az apoptózis a sejtméret csökkenésében, a kromatin kondenzációjában és fragmentálódásában, a plazmamembrán tömörödésében nyilvánul meg anélkül, hogy a sejttartalom a környezetbe kerülne. Az apoptózist általában szembeállítják a sejthalál egy másik formájával - a nekrózissal, amely a sejten kívüli károsító ágensek és a nem megfelelő környezeti feltételek (hipoozmia, extrém pH-értékek, hipertermia, mechanikai igénybevétel, membránt károsító szerek hatása) hatására alakul ki. . A nekrózis a sejt duzzanatában és a membrán megrepedésében nyilvánul meg, amely a sejttartalomnak a környezetbe való kibocsátásával megnövekedett permeabilitása miatt következik be. Az apoptózis (kromatin kondenzáció) első morfológiai jelei a sejtmagban rögzítődnek. Később a nukleáris membrán mélyedései jelennek meg, és a mag feldarabolódik. A sejtmag leszakadt, membránnal határolt fragmentumai a sejten kívül találhatók, ezeket apoptotikus testeknek nevezzük. A citoplazmában az endoplazmatikus retikulum kitágulása, kondenzáció és a szemcsék ráncosodása következik be. Az apoptózis legfontosabb jele a mitokondriumok transzmembrán potenciáljának csökkenése. A sejtmembrán elveszti bolyhosságát, és buborékszerű duzzanatokat képez. A sejteket lekerekítik és elválasztják a szubsztráttól. A membrán permeabilitása csak a kis molekulákhoz képest nő, és ez később következik be, mint a magban bekövetkező változások. Az apoptózis egyik legjellemzőbb jellemzője a sejttérfogat csökkenése, szemben a nekrózis során bekövetkező duzzadással. Az apoptózis az egyes sejteket érinti, és gyakorlatilag nincs hatással a környezetükre. A fagocitózis eredményeként, amelyen a sejtek már az apoptózis kialakulása során átmennek, tartalmuk nem kerül ki a sejtközi térbe. Éppen ellenkezőleg, a nekrózis során aktív intracelluláris komponenseik felhalmozódnak a haldokló sejtek körül, és a környezet elsavasodik. Ez viszont hozzájárul más sejtek pusztulásához és gyulladás kialakulásához. Az apoptózis és a sejtnekrózis összehasonlító jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat. Az apoptózis és a sejtnekrózis összehasonlító jellemzői

Jel Apoptózis Nekrózis Prevalencia Egysejtes sejtcsoport Kiváltó faktor Fiziológiás vagy kóros ingerekre aktiválódik Fejlődés üteme, óra 1-12 1-en belül Sejtméret változás Csökkenés Növekedés A sejthártya változásai Mikrobolyhok elvesztése, duzzanatok kialakulása, integritás nem törik Integritás megsértése A sejtmagban bekövetkező változások Kromatin kondenzáció, piknózis, fragmentáció Duzzanat Citoplazma változásai Citoplazma kondenzációja, szemcsék tömörödése Granulátum lízise Primer károsodás lokalizációja A sejtmagbanA membránban A sejthalál okaiDNS degradáció , sejtenergia zavara A sejtenergia megsértése A DNS szakad, először nagy, majd kis fragmentumok képződésével Rendellenes lebomlás Energiafüggőség Függ Nem függ Gyulladásos válasz Nincs Általában jelen Elhalt sejtek eltávolítása Fagocitózis a szomszédos sejtek által Fagocitózis neutrofilek és makrofágok által Példák a megnyilvánulásokra Metamorfózis Sejthalál hipoxiából, toxinok

Az apoptózis általánosan elterjedt a többsejtű élőlények világában: hasonló megnyilvánulásokat írtak le élesztőgombáknál, tripanoszómáknál és néhány más egysejtű szervezetnél. Az apoptózist a szervezet normális létezésének feltételének tekintik.

A szervezetben az apoptózis a következő funkciókat látja el:

§ állandó sejtszám fenntartása. Az apoptózis jelentőségét egy többsejtű szervezetben a legegyszerűbb szemléltetése annak a folyamatnak a szerepére vonatkozó adatok jelentik, amelyek a Caenorhabditis elegans fonálféreg állandó számú sejtjeinek fenntartásában játszottak szerepet.

§ a szervezet védelme a fertőző betegségek kórokozóitól, különösen a vírusoktól. Sok vírus olyan mélyreható zavarokat okoz a fertőzött sejt anyagcseréjében, hogy ezekre a zavarokra halálprogram indításával reagál. Ennek a reakciónak az a biológiai jelentése, hogy a fertőzött sejt korai stádiumban történő elpusztulása megakadályozza a fertőzés terjedését a szervezetben. Igaz, egyes vírusok speciális adaptációkat fejlesztettek ki a fertőzött sejtekben az apoptózis elnyomására. Így bizonyos esetekben a vírus genetikai anyaga olyan anyagokat kódol, amelyek sejtes anti-apoptotikus szabályozó fehérjékként működnek. Más esetekben a vírus arra ösztönzi a sejtet, hogy szintetizálja saját anti-apoptotikus fehérjéit. Így megteremtődnek az előfeltételek a vírus akadálytalan szaporodásához.

§ a genetikailag hibás sejtek eltávolítása. Az apoptózis a természetes rákmegelőzés legfontosabb eszköze. Vannak speciális gének, amelyek szabályozzák a sejt genetikai anyagának rendellenességeit. Ha szükséges, ezek a gének az apoptózis javára tolják el az egyensúlyt, és a potenciálisan veszélyes sejt elpusztul. Ha az ilyen gének mutálódnak, akkor rosszindulatú daganatok alakulnak ki a sejtekben.

§ a szervezet és részei alakjának meghatározása;

§ a különböző típusú cellák számának megfelelő arányának biztosítása;

Az apoptózis intenzitása nagyobb az ontogenezis kezdeti szakaszaiban, különösen az embriogenezis során. A felnőtt szervezetben az apoptózis továbbra is csak a gyorsan megújuló szövetekben játszik főszerepet.

sejttumor differenciálódás

3. A sejtek daganatos átalakulása

Sokat tanultunk arról, hogyan élnek és fejlődnek a sejtek, bár nem eleget a rák megelőzésének módjáról. Épp ellenkezőleg: sokféle tényezőt és mechanizmust láttunk, amelyek kiváltják, és ez gyengíti az univerzális terápiás módszerek iránti reményt. Ezért a Prédikátor szavai jutnak eszembe: sok bölcsességben sok bánat van; és aki gyarapítja a tudást, az növeli a bánatot. De a tudósok dolgoznak."

Khesin R.B., szovjet tudós

A rák problémája a modern társadalom egyik fő problémája. Az Egészségügyi Világszervezet előrejelzései szerint a rákos megbetegedések előfordulása és halálozása világszerte megduplázódik 1999-ről 2020-ra (10-ről 20 millió új esetre és 6-ról 12 millióra a regisztrált halálesetekre).

A daganat a szövet túlzott kóros növekedése, amely minőségileg megváltozott sejtekből áll, amelyek elvesztették differenciálódásukat.

A "rák" kifejezés ősidők óta jött hozzánk. Akkoriban a betegséget a betegség fő, legszembetűnőbb jele szerint nevezték. A rosszindulatú daganatnak a környező szövetekben történő növekedése és a rák végtagjai közötti analógia alapján ezt a betegséget ráknak (latinul ráknak) nevezik. Ezt az ősi kifejezést ma már mindenki jól ismeri, és mindenkit megrémít. Jobb, ha nem használja a betegekkel való kommunikáció során.

A daganatok előfordulásában két tényező a döntő: a megváltozott sejt megjelenése (transzformáció), valamint az akadálytalan növekedéséhez és szaporodásához szükséges feltételek megléte a szervezetben.

Az élet során hatalmas számú sejtosztódás megy végbe egy többsejtű szervezetben. Például az emberi testben ez a szám körülbelül 10 16. Időnként mutációk fordulnak elő szomatikus sejtekben, beleértve azokat is, amelyek daganatsejtek kialakulásához vezethetnek. Sőt, minél több osztódási cikluson ment keresztül egy sejt, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy hibás sejtek jelennek meg utódaiban. Ez magyarázza a rák valószínűségének meredek növekedését az életkorral. A rákos megbetegedések több mint 50%-át 65 év felettieknél mutatják ki. A statisztikák azt mutatják, hogy ha a 20 éves korban a rákos megbetegedések halálozási arányát egynek vesszük, akkor 50 éves kor után tízszeresére nő a halálozás kockázata ebben a betegségben.

A szervezet az immunrendszer segítségével küzd a keletkező hibás sejtekkel. Mivel a hibás sejtek megjelenése elkerülhetetlen, minden valószínűség szerint az immunrendszer zavarai a meghatározóak a daganatok kialakulásában. Az immunmechanizmusok rosszindulatú daganatok kialakulásában betöltött szerepének koncepcióját még 1909-ben Ehrlich terjesztette elő. A legújabb kutatások megerősítették az immunhiányos állapotok jelentős szerepét a daganatok kialakulásában.

Nyilvánvaló, hogy minél több hibás sejt jelenik meg a szervezetben, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy az ilyen sejteket kihagyja az immunrendszer. A sejttranszformációt rákkeltő tényezők okozzák.

A rákkeltő tényezők a külső és belső környezet olyan tényezői, amelyek daganatok előfordulását és kialakulását okozhatják.

A belső környezet tényezői közé tartozik a sejt elhelyezkedésének körülményei, a szervezet genetikai hajlama. Tehát minél kedvezőtlenebb körülmények között van egy sejt, annál nagyobb a valószínűsége annak, hogy az osztódása során hibák fordulnak elő. A bőr, a nyálkahártyák vagy a test más szöveteinek sérülése bármilyen mechanikai vagy kémiai irritáló hatására megnöveli a daganatok kialakulásának kockázatát ezen a helyen. Ez határozza meg a megnövekedett rákkockázatot azokban a szervekben, amelyek nyálkahártyája a legintenzívebb természetes igénybevételnek van kitéve: tüdő-, gyomor-, vastagbélrák, stb. Folyamatosan sérült anyajegyek vagy hegek, hosszan tartó, nem gyógyuló fekélyek is vezetnek. kedvezőtlen körülmények között fokozza a sejtosztódást, és növelte ezt a kockázatot. A genetikai tényezők fontos szerepet játszanak egyes daganatok kialakulásában. Állatoknál a genetikai hajlam szerepét kísérletileg igazolták magas és alacsony rákos egértörzsek példáján.

A külső rákkeltő tényezők három fő csoportra oszthatók: fizikai, kémiai és biológiai.

A fizikai tényezők közé tartozik az ionizáló sugárzás - sugárzás. Az elmúlt évtizedekben a Föld emberi gazdasági tevékenységből eredő radionuklidokkal való szennyeződése megjelent, és nagy léptéket ért el. A radionuklidok kibocsátása atomerőművekben és nukleáris tengeralattjárókban bekövetkezett balesetek, az atomreaktorok kis aktivitású hulladékainak légkörbe történő kibocsátása, stb. következtében következik be. A kémiai tényezők közé tartoznak a különféle vegyi anyagok (dohányfüst összetevői, benzopirén, naftilamin, néhány gyomirtó és rovarirtó szerek, azbeszt stb.). A legtöbb vegyi rákkeltő anyag forrása a környezetben az ipari kibocsátás. A biológiai tényezők közé tartoznak a vírusok (hepatitis B vírus, adenovírus és mások).

A természet és a növekedési ütem alapján szokás különbséget tenni jóindulatú és rosszindulatú daganatok között.

A jóindulatú daganatok viszonylag lassan növekednek, és évekig létezhetnek. Saját héjuk veszi körül őket. Ahogy a daganat növekszik, eltolja a környező szöveteket anélkül, hogy elpusztítaná azokat. A jóindulatú daganat sejtjei kissé eltérnek azoktól a normál sejtektől, amelyekből a daganat fejlődött. Ezért a jóindulatú daganatokat azokról a szövetekről nevezték el, amelyekből kifejlődtek, hozzáadva az „oma” utótagot a görög „oncoma” (tumor) kifejezésből. Például a zsírszövetből származó daganatot lipomának, a kötőszövetből - fibromának, az izomszövetből - miómának stb. nevezik. A jóindulatú daganat eltávolítása a membránjával a beteg teljes gyógyulásához vezet.

A rosszindulatú daganatok sokkal gyorsabban nőnek, és nincs saját membránjuk. A daganatsejtek és zsinórjaik behatolnak a környező szövetekbe és károsítják azokat. Nyirokba vagy véredénybe nőve vérrel vagy nyirokáramlással eljuthatnak nyirokcsomókba vagy távoli szervekbe, ahol a tumornövekedés másodlagos fókusza - áttét képződik. A rosszindulatú daganatsejtek jelentősen eltérnek azoktól a sejtektől, amelyekből kifejlődtek. A rosszindulatú daganatsejtek atipikusak, sejtmembránjuk és citoszkeletonuk megváltozott, ezért többé-kevésbé lekerekített alakjuk van. A daganatsejtek több olyan sejtmagot is tartalmazhatnak, amelyek alakja és mérete nem jellemző. A tumorsejtek jellegzetessége a differenciálódás elvesztése, és ennek eredményeként a specifikus funkció elvesztése.

Éppen ellenkezőleg, a normál sejtek rendelkeznek a teljesen differenciált sejtek összes tulajdonságával, amelyek meghatározott funkciókat látnak el a szervezetben. Ezek a sejtek polimorfak, alakjukat egy strukturált citoszkeleton határozza meg. A test normál sejtjei általában addig osztódnak, amíg kapcsolatba nem lépnek a szomszédos sejtekkel, majd az osztódás leáll. Ezt a jelenséget kontaktgátlásnak nevezik. Ez alól kivételt képeznek az embrionális sejtek, a bélhám (a haldokló sejtek állandó pótlása), a csontvelősejtek (hematopoietikus rendszer) és a daganatsejtek. Így a daganatsejtek legfontosabb megkülönböztető jellemzője a kontrollálatlan proliferáció, amelyet figyelembe kell venni

A normál sejt átalakulása transzformált sejtté egy többlépcsős folyamat.

1.Megindítás, inicializálás. Szinte minden daganat egyetlen sejt DNS-károsodásával kezdődik. Ezt a genetikai hibát karcinogén tényezők okozhatják, mint például a dohányfüst összetevői, az UV-sugárzás, a röntgensugárzás és az onkogén vírusok. Nyilvánvalóan egy emberi élet során jelentős számú testsejt keletkezik az összesen 10 sejtből 14DNS-károsodáson megy keresztül. A tumor beindulásához azonban csak a proto-onkogén károsodása fontos. Ezek a károsodások a legfontosabb tényezők, amelyek meghatározzák a szomatikus sejt tumorsejtté történő átalakulását. Egy antionkogén (tumorszuppresszor gén) károsodása szintén daganat kialakulásához vezethet.

2.A tumorpromóció a megváltozott sejtek preferenciális proliferációja. Ez a folyamat évekig is eltarthat.

.A daganat progressziója a rosszindulatú sejtek szaporodásának, inváziójának és metasztázisának folyamata, amely rosszindulatú daganat megjelenéséhez vezet.

Mi a sejtdifferenciálódás az embrionális fejlődés során?

Válaszok:

A differenciálódás vagy differenciálódás az egyes sejtek és az embrió részei közötti szerkezeti és funkcionális különbségek megjelenésének és növekedésének folyamata. Morfológiai szempontból ez abban nyilvánul meg, hogy több száz, egymástól eltérő, meghatározott szerkezetű sejttípus jön létre. A blastula nem specializálódott sejtjeiből fokozatosan kirajzolódnak a bőrhámsejtek, megjelennek az idegsejtek, az izomsejtek stb.. Biokémiai szempontból a sejtek specializálódása abban rejlik, hogy képesek bizonyos fehérjéket szintetizálni, amelyek csak adott adottságra jellemzőek. sejttípus. A limfociták védőfehérjéket szintetizálnak - antitesteket, izomsejteket - a kontraktilis fehérjét, a miozint. Minden sejttípus termeli a saját fehérjéket, amelyek egyediek. A sejtek biokémiai specializálódását a gének szelektív tevékenysége biztosítja, vagyis a különböző csírarétegek sejtjeiben - egyes szervek és rendszerek kezdetlegességei - különböző géncsoportok kezdenek működni.

Különbségtétel - Ez az a folyamat, amelynek során egy sejt specializálódik, azaz. kémiai, morfológiai és funkcionális jellemzőket szerez. A legszűkebb értelemben olyan változásokról van szó, amelyek egy, gyakran terminális sejtciklus során következnek be a sejtben, amikor megkezdődik az adott sejttípusra jellemző fő funkcionális fehérjék szintézise. Példa erre az emberi bőr epidermális sejtjeinek differenciálódása, mely során a bazálisból a tüskésbe, majd egymás után más, felületesebb rétegekbe kerülő sejtekben keratohialin halmozódik fel, amely a stratum pellucida sejtjeiben eleidinné alakul, majd keratin a stratum corneumban. Ugyanakkor megváltozik a sejtek alakja, a sejtmembránok szerkezete és az organellumok halmaza. Valójában nem egy sejt differenciál, hanem hasonló sejtek csoportja. Sok példa van rá, hiszen körülbelül 220 különböző típusú sejt található az emberi testben. A fibroblasztok a kollagént, a mioblasztok a miozint, az emésztőrendszer hámsejtjei pedig a pepszint és a tripszint.

Tágabb értelemben, alatt különbségtétel megérteni a fokozatos (több sejtciklus alatt) egyre nagyobb különbségek és specializációs területek kialakulását az egyik eredeti kezdet többé-kevésbé homogén sejtjeiből származó sejtek között. Ezt a folyamatot minden bizonnyal morfogenetikai átalakulások kísérik, pl. egyes szervek rudimentumainak kialakulása és továbbfejlődése végleges szervekké. Az első kémiai és morfogenetikai különbségek a sejtek között, amelyeket az embriogenezis lefolyása határoz meg gasztrulációs időszak.

A csírarétegek és származékaik a korai differenciálódás példái, ami az embrió sejtjeinek hatékonyságának korlátozásához vezet. A diagram egy példát mutat a mezoderma differenciálódásra (V. V. Yaglov szerint, egyszerűsített formában).

Számos olyan jellemző azonosítható, amelyek a sejtek differenciálódási fokát jellemzik. Így a differenciálatlan állapotot viszonylag nagy sejtmag és magas sejtmag-citoplazma arány jellemzi, V sejtmag / V citoplazma ( V- térfogat), diszpergált kromatin és egy jól definiált sejtmag, számos riboszóma és intenzív RNS-szintézis, magas mitotikus aktivitás és nem specifikus metabolizmus. Mindezek a jellemzők a differenciálódási folyamat során változnak, jellemzik a sejt specializációs megszerzését.

Azt a folyamatot, amelynek során az egyes szövetek a differenciálódás során elnyerik jellegzetes megjelenésüket, ún hisztogenezis. A sejtdifferenciálódás, a hisztogenezis és az organogenezis együtt, az embrió bizonyos területein és meghatározott időpontban történik. Ez nagyon fontos, mert az embrionális fejlődés koordinációját és integrációját jelzi.

Ugyanakkor meglepő, hogy lényegében az egysejtes állapot (zigóta) pillanatától kezdve már szigorúan előre meghatározott egy bizonyos típusú szervezet kifejlődése belőle. Mindenki tudja, hogy a madár a madártojásból, a béka pedig a békatojásból fejlődik. Igaz, az élőlények fenotípusai mindig különböznek egymástól, és a halálig vagy a fejlődési rendellenességekig felborulhatnak, sőt gyakran mesterségesen is megszerkeszthetők, például kiméra állatokban.

Meg kell érteni, hogy a leggyakrabban azonos kariotípusú és genotípusú sejtek hogyan differenciálódnak és vesznek részt a hiszto- és organogenezisben a kívánt helyen és időpontban az adott szervezettípus holisztikus „képének” megfelelően. A sejtdifferenciálódás okainak értelmezésében az objektív valóságot és a történelmi kétértelműséget tükrözi az az óvatosság, amely azt az álláspontot képviseli, hogy az összes szomatikus sejt örökletes anyaga teljesen azonos.

V. Weisman azt a hipotézist állította fel, hogy csak a csírasejtvonal hordozza és közvetíti leszármazottainak genomjának összes információját, a szomatikus sejtek pedig eltérhetnek a zigótától és egymástól az örökítőanyag mennyiségében, és ezért eltérő módon differenciálódhatnak. irányokat.

Weisman arra az adatra támaszkodott, hogy a ló orsóféreg peték zúzásának első felosztása során az embrió szomatikus sejtjeiben a kromoszómák egy része eldobódik (elimináció). Ezt követően kimutatták, hogy az eldobott DNS főleg erősen ismétlődő szekvenciákat tartalmaz, pl. valójában semmilyen információt nem hordoz.

Jelenleg az általánosan elfogadott álláspont T. Morgantől származik, aki az öröklődés kromoszóma elméletére alapozva azt állította, hogy az ontogenezis során a sejtdifferenciálódás a citoplazma egymást követő kölcsönös (kölcsönös) hatásainak és a nukleáris génaktivitás termékeinek változásának eredménye. . Így az ötlet a differenciális génexpresszió mint a citodifferenciálódás fő mechanizmusa. Jelenleg sok bizonyíték gyűlt össze arra vonatkozóan, hogy az organizmusok szomatikus sejtjei a legtöbb esetben teljes diploid kromoszómakészletet hordoznak, és a szomatikus sejtek magjainak genetikai potenciái megőrizhetők, i. gének nem veszítik el potenciális funkcionális aktivitásukat.

Különbségtétel- ez a sejtek tartós szerkezeti és funkcionális átalakulása különféle speciális sejtekké. A sejtdifferenciálódás biokémiailag specifikus fehérjék szintézisével, citológiailag pedig speciális organellumok és zárványok képződésével függ össze. A sejtdifferenciálódás során a gének szelektív aktiválódása történik. A sejtdifferenciálódás fontos mutatója a sejtmag-citoplazma arány eltolódása a citoplazma méretének túlsúlya felé a sejtmag méretéhez képest. A differenciálódás az ontogenezis minden szakaszában megtörténik. A sejtdifferenciálódás folyamatai különösen egyértelműen kifejeződnek a szövetfejlődés szakaszában az embrionális rudimentumok anyagából. A sejtek specializációját meghatározásuk határozza meg.

Meghatározás- ez az embrionális rudimentumok anyagának útja, iránya, fejlődési programja a speciális szövetek kialakításával történő meghatározásának folyamata. A meghatározás lehet ootípusos (a szervezet egészének tojásából és zigótájából történő fejlődés programozása), kezdetleges (embrionális alapelemekből fakadó szervek vagy rendszerek fejlődésének programozása), szöveti (egy adott speciális szövet fejlődésének programozása) és sejtes ( meghatározott sejtek differenciálódásának programozása). A determináció megkülönböztethető: 1) labilis, instabil, reverzibilis és 2) stabil, stabil és irreverzibilis. A szöveti sejtek meghatározásával tulajdonságaik szilárdan megszilárdulnak, aminek következtében a szövetek elveszítik a kölcsönös átalakulás (metaplasia) képességét. A meghatározási mechanizmus a különböző gének repressziós (blokkolási) és expressziós (feloldási) folyamatainak tartós változásaihoz kapcsolódik.

Sejthalál- széles körben elterjedt jelenség mind az embriogenezisben, mind az embrionális hisztogenezisben. Általános szabály, hogy az embrió és a szövetek fejlődésében a sejthalál apoptózisként következik be. A programozott halálra példa a hámsejtek halála az interdigitális terekben, a sejtek elhalása az összeolvadt palatális septa széle mentén. A faroksejtek programozott halála a békalárva metamorfózisa során következik be. Ezek a morfogenetikus halál példái. Az embrionális hisztogenezisben sejthalál is megfigyelhető, például idegszövet, vázizomszövet stb. fejlődése során. Ezek a hisztogenetikai halál példái. A definitív szervezetben a limfociták apoptózissal pusztulnak el szelekciójuk során a csecsemőmirigyben, a petefészek tüszők membránjának sejtjei az ovulációra való szelekció során stb.

A differenciál fogalma. A szövetek fejlődésével az embrionális rudimentumok anyagából sejtközösség alakul ki, amelyben különböző érettségi fokú sejteket különböztetnek meg. A differenciálódási vonalat alkotó sejtformák halmazát differonnak vagy hisztogenetikus sorozatnak nevezzük. A Differenton több sejtcsoportból áll: 1) őssejtek, 2) progenitor sejtek, 3) érett differenciált sejtek, 4) öregedő és elhaló sejtek. Az őssejtek - a hisztogenetikai sorozat eredeti sejtjei - olyan sejtek önfenntartó populációja, amelyek különböző irányban képesek differenciálódni. Magas proliferációs potenciállal rendelkeznek, ők maguk (mindazonáltal) nagyon ritkán osztódnak.

Progenitor sejtek(félszárú, cambiális) alkotják a hisztogenetikai sorozat következő részét. Ezek a sejtek több osztódási cikluson mennek keresztül, új elemekkel töltik fel a sejtaggregátumot, majd néhányuk specifikus differenciálódásba kezd (mikrokörnyezeti tényezők hatására). Ez az elkötelezett sejtek populációja, amely képes bizonyos irányban differenciálódni.

Érett működő és öregedő sejtek fejezze be a hisztogenetikai sorozatot vagy differont. A különböző érettségi fokú sejtek aránya a test érett szöveteinek különbségeiben nem azonos, és az adott szövettípusban rejlő fiziológiai regeneráció alapvető természetes folyamataitól függ. Így a megújuló szövetekben a sejtkülönbség minden része megtalálható - a szártól az erősen differenciált és haldoklóig. A növekvő szövet típusát a növekedési folyamatok uralják. Ugyanakkor a differon középső és terminális részének sejtjei jelen vannak a szövetben. A hisztogenezis során a sejtek mitotikus aktivitása fokozatosan alacsonyra vagy rendkívül alacsonyra csökken, az őssejtek jelenléte csak az embrionális rudimentumok összetételében utal. Az őssejtek leszármazottai egy ideig proliferatív szövetkészletként léteznek, de populációjuk gyorsan elfogy a szülés utáni ontogenezisben. Egy stabil szövettípusban csak a differon nagymértékben differenciált és elhaló részeinek sejtjei vannak, az őssejtek csak az embrionális kezdetekben találhatók, és az embriogenezisben teljesen elfogynak.

Szövetek tanulmányozása pozíciókból sejt-differenciális összetételük lehetővé teszi a monodifferenciális (például porcos, sűrű kötőszövet stb.) és polidifferenciális (például epidermisz, vér, laza rostos kötőszövet, csont) szövetek megkülönböztetését. Következésképpen annak ellenére, hogy az embrionális hisztogenezisben a szövetek monodifferenciálisan rakódnak le, a jövőben a legtöbb definitív szövet egymásra ható sejtrendszerekként (sejtdifferonok) jön létre, amelyek fejlődésének forrása a különböző embrionális kezdetű őssejtek.

Textil- ez a sejtdifferonok és nem sejtes származékaik filo- és ontogenetikailag kialakított rendszere, melynek működését és regenerációs képességét a vezető sejtdifferon hisztogenetikai tulajdonságai határozzák meg.

Textil a szerv szerkezeti összetevője, és egyben része a négy szövetrendszer egyikének - integumentáris, belső környezet szöveteinek, izom- és idegrendszerének.

A differenciálódás (ontogenetikai differenciálódás) az embrió kezdetben azonos, nem specializálódott sejtjeinek átalakulása a szervezet egyéni fejlődési folyamatában (ontogenezis) a szövetek és szervek speciális sejtjévé. A differenciálódás főleg az embrionális fejlődés során megy végbe. A fejlődő embrió először csírarétegekké differenciálódik, majd a főbb rendszerek és szervek kezdetleges részeivé, majd a felnőtt szervezetre jellemző nagyszámú speciális szövetté és szervvé. A differenciálódás a felnőtt szervezet szerveiben is megtörténik, például különböző vérsejtek differenciálódnak a csontvelői sejtektől. A differenciálódást gyakran szekvenciális változások sorozatának nevezik, amelyeken az azonos típusú sejtek szakosodásuk folyamatában mennek keresztül. Például a vörösvértestek differenciálódása során az eritroblasztok retikulocitákká alakulnak, amelyek vörösvérsejtekké alakulnak. A differenciálódás a sejtek alakjának, belső és külső szerkezetének, kapcsolatainak változásában fejeződik ki (például a mioblasztok megnyúlnak, összeolvadnak egymással, miofibrillumok képződnek bennük; a neuroblasztokban megnő a sejtmag, megjelennek az idegsejteket összekötő folyamatok különböző szervekkel és egymás között), és funkcionális tulajdonságaik (az izomrostok összehúzódási képességre tesznek szert, az idegsejtek - az idegimpulzusok továbbítására, a mirigysejtek - a megfelelő anyagok kiválasztására).

A fő differenciálódási faktorok a korai embrionális sejtek citoplazmájának különbségei. A hormonok befolyásolják a differenciálódás folyamatát. Differenciálódás csak az erre előkészített sejtekben történhet. A differenciálódási faktor hatása először a látens (rejtett) differenciálódás, vagy meghatározottság állapotát idézi elő, amikor a differenciálódás külső jelei nem jelennek meg, de a szövet további fejlődése a stimuláló faktortól függetlenül bekövetkezhet. Például az idegszövet differenciálódását a chordomesoderm primordium okozza. A differenciálódás állapota általában visszafordíthatatlan, a differenciálódott sejtek nem veszíthetik el specializációjukat. Azonban a regenerálódásra képes szövetek károsodása esetén, valamint a rosszindulatú degeneráció során részleges dedifferenciálódás következik be, amikor a sejtek elvesztik a differenciálódási folyamat során megszerzett jellemzőket, és külsőleg az embrió rosszul differenciált sejtjeihez hasonlítanak. Előfordulhatnak olyan esetek, amikor a dedifferenciálódott sejtek más irányban differenciálódnak (metaplasia).
A differenciálódás molekuláris genetikai alapja az egyes szövetekre jellemző gének aktivitása. Minden sejtben, beleértve a differenciált sejteket is, a teljes genetikai apparátus (az összes gén) megmarad. A differenciálódásért felelős gének azonban csak egy része aktív az egyes szövetekben. A differenciálódási faktorok szerepe a gének szelektív aktiválására redukálódik. Bizonyos gének aktivitása a megfelelő fehérjék szintéziséhez vezet, amelyek meghatározzák a differenciálódást.