Diferențierea celulelor unui organism multicelular. Diferențierea celulară. Determinarea celulelor. Moartea celulară. Conceptul de diferențiere diferențială se numește

Diferențierea și patologia celulară

1. Diferențierea celulară. Factorii și reglarea diferențierii. Celula stem și diferență

Această întrebare este una dintre cele mai complexe și, în același timp, interesantă atât pentru citologie, cât și pentru biologie. Diferențierea este procesul de apariție și dezvoltare a diferențelor structurale și funcționale între celulele embrionare inițial omogene, în urma căruia se formează celule, țesuturi și organe specializate ale unui organism multicelular. Diferențierea celulară este o componentă critică a procesului de formare a unui organism multicelular. În cazul general, diferențierea este ireversibilă, adică. celulele foarte diferențiate nu se pot transforma într-un alt tip de celulă. Acest fenomen se numește diferențiere terminală și este caracteristic în primul rând celulelor animale. Spre deosebire de celulele animale, majoritatea celulelor vegetale, chiar și după diferențiere, sunt capabile să treacă la diviziune și chiar să se angajeze pe o nouă cale de dezvoltare. Acest proces se numește dediferențiere. De exemplu, atunci când o tulpină este tăiată, unele celule din zona tăiată încep să se dividă și să închidă rana, în timp ce altele pot suferi chiar dediferențiere. În acest fel, celulele corticale se pot transforma în celule xilem și pot restabili continuitatea vasculară în zona afectată. În condiții experimentale, când țesutul vegetal este cultivat într-un mediu nutritiv adecvat, celulele formează calus. Calusul este o masă de celule relativ nediferențiate derivate din celule vegetale diferențiate. În condiții adecvate, plante noi pot fi cultivate din celule unice de calus. În timpul diferențierii, nu există nicio pierdere sau rearanjare a ADN-ului. Acest lucru este dovedit convingător de rezultatele experimentelor privind transplantul de nuclee din celule diferențiate la cele nediferențiate. Astfel, nucleul dintr-o celulă diferențiată a fost introdus într-un ou de broască enucleat. Drept urmare, dintr-o astfel de celulă s-a dezvoltat un mormoloc normal. Diferențierea are loc în principal în perioada embrionară, precum și în primele etape ale dezvoltării postembrionare. În plus, diferențierea are loc în unele organe ale organismului adult. De exemplu, în organele hematopoietice, celulele stem se diferențiază în diferite celule sanguine, iar în gonade, celulele germinale primordiale se diferențiază în gameți.

Factorii și reglarea diferențierii. În primele etape ale ontogenezei, dezvoltarea organismului are loc sub controlul ARN-ului și al altor componente situate în citoplasma oului. Apoi, factorii de diferențiere încep să influențeze dezvoltarea.

Există doi factori principali de diferențiere:

1.Diferențele în citoplasma celulelor embrionare timpurii din cauza eterogenității citoplasmei oului.

2.Influențe specifice celulelor învecinate (inducție).

Rolul factorilor de diferențiere este de a activa sau inactiva selectiv anumite gene în diferite celule. Activitatea anumitor gene duce la sinteza proteinelor corespunzătoare care direcţionează diferenţierea. Proteinele sintetizate pot bloca sau, dimpotrivă, activa transcripția. Inițial, activarea sau inactivarea diferitelor gene depinde de interacțiunea nucleilor celulari totipotenți cu citoplasma lor specifică. Apariția diferențelor locale în proprietățile citoplasmei celulelor se numește segregare ooplasmică. Motivul acestui fenomen este că în timpul fragmentării oului, secțiuni ale citoplasmei care diferă în proprietățile lor ajung în blastomere diferite. Odată cu reglarea intracelulară a diferențierii, nivelul supracelular de reglare este pornit de la un anumit punct. Nivelul supracelular de reglare include inducția embrionară.

Inducția embrionară este o interacțiune între părți ale unui organism în curs de dezvoltare, în timpul căreia o parte (inductorul) intră în contact cu o altă parte (sistemul care răspunde) și determină dezvoltarea acestuia din urmă. Mai mult, s-a stabilit nu numai influența inductorului asupra sistemului de reacție, ci și influența acestuia din urmă asupra diferențierii ulterioare a inductorului.

Sub influența unui factor, determinarea apare mai întâi.

Determinarea, sau diferențierea latentă, este un fenomen atunci când semnele externe de diferențiere nu au apărut încă, dar dezvoltarea ulterioară a țesutului are deja loc, indiferent de factorul care le-a cauzat. Materialul celular este considerat determinat din stadiul în care primul, atunci când este transplantat într-un loc nou, se dezvoltă în organul care se formează în mod normal din el.

Celula stem și diferență. Printre domeniile promițătoare ale biologiei secolului 21 se numără și studiul celulelor stem. Astăzi, cercetarea cu celule stem este comparabilă ca importanță cu cercetarea privind clonarea organismelor. Potrivit oamenilor de știință, utilizarea celulelor stem în medicină va face posibilă tratarea multor boli „problematice” ale omenirii (infertilitate, multe forme de cancer, diabet, scleroză multiplă, boala Parkinson etc.).

O celulă stem este o celulă imatură capabilă de auto-reînnoire și dezvoltare în celule specializate ale corpului.

Celulele stem sunt împărțite în celule stem embrionare (sunt izolate din embrionii în stadiul de blastocist) și celule stem regionale (sunt izolate din organele adulte sau din organele embrionilor mai târziu). În corpul adult, celulele stem se găsesc în principal în măduva osoasă și, în cantități foarte mici, în toate organele și țesuturile.

Proprietățile celulelor stem. Celulele stem se auto-susțin, adică. După ce o celulă stem se divide, o celulă rămâne în linia stem, iar a doua se diferențiază într-o celulă specializată. Această diviziune se numește asimetrică.

Funcțiile celulelor stem. Funcția celulelor stem embrionare este de a transmite informații ereditare și de a forma celule noi. Sarcina principală a celulelor stem regionale este de a restabili pierderea celulelor specializate după moartea naturală legată de vârstă sau fiziologică, precum și în situații de urgență.

Differenton este o serie secvențială de celule formată dintr-un precursor comun. Include celule stem, semi-stem și mature.

De exemplu, celula stem, neuroblast, neuron sau celula stem, condroblast, condrocit etc.

Un neuroblast este o celulă slab diferențiată a tubului neural, care ulterior se transformă într-un neuron matur.

Condroblastul este o celulă slab diferențiată a țesutului cartilajului care se transformă într-un condrocit (celulă matură a țesutului cartilajului).

Apoptoză și necroză

Apoptoza (din greacă - căderea frunzelor) este o formă programată genetic de moarte celulară, necesară în dezvoltarea unui organism multicelular și implicată în menținerea homeostaziei tisulare. Apoptoza se manifestă prin scăderea dimensiunii celulelor, condensarea și fragmentarea cromatinei, compactarea membranei plasmatice fără eliberarea conținutului celular în mediu. Apoptoza este de obicei opusă unei alte forme de moarte celulară - necroza, care se dezvoltă sub influența agenților dăunători externi celulei și a unor condiții de mediu inadecvate (hipoosmie, valori extreme ale pH-ului, hipertermie, stres mecanic, acțiunea agenților care deteriorează membrana) . Necroza se manifestă prin umflarea celulei și ruperea membranei datorită creșterii permeabilității acesteia odată cu eliberarea conținutului celular în mediu. Primele semne morfologice de apoptoză (condensarea cromatinei) sunt înregistrate în nucleu. Mai târziu, apar depresiuni ale membranei nucleare și are loc fragmentarea nucleului. Fragmentele detașate ale nucleului, limitate de membrană, se găsesc în afara celulei; se numesc corpuri apoptotice. În citoplasmă are loc extinderea reticulului endoplasmatic, condensarea și încrețirea granulelor. Cel mai important semn al apoptozei este o scădere a potențialului transmembranar al mitocondriilor. Membrana celulară își pierde vilozitatea și formează umflături asemănătoare bulelor. Celulele sunt rotunjite și separate de substrat. Permeabilitatea membranei crește numai în raport cu moleculele mici, iar acest lucru are loc mai târziu decât modificările nucleului. Una dintre cele mai caracteristice trăsături ale apoptozei este scăderea volumului celular, spre deosebire de umflarea acesteia în timpul necrozei. Apoptoza afectează celulele individuale și nu are practic niciun efect asupra mediului înconjurător. Ca urmare a fagocitozei, pe care celulele sunt supuse deja în timpul dezvoltării apoptozei, conținutul lor nu este eliberat în spațiul intercelular. Dimpotrivă, în timpul necrozei, componentele lor intracelulare active se acumulează în jurul celulelor moarte, iar mediul se acidifică. La rândul său, acest lucru contribuie la moartea altor celule și la dezvoltarea inflamației. Caracteristicile comparative ale apoptozei și necrozei celulare sunt prezentate în Tabelul 1.

Tabelul 1. Caracteristici comparative ale apoptozei și necrozei celulare

Semn Apoptoză Necroză Extensie Celulă unică Grup de celule Factor declanșator Activat de stimuli fiziologici sau patologici Viteza de dezvoltare, ore 1-12 În interval de 1 Modificare a dimensiunii celulei Scădere Creștere Modificări ale membranei celulare Pierderea microvilozităților, formarea de umflături, integritatea nu este ruptă Încălcarea integrității Modificări ale nucleului Condensarea cromatinei, picnoza, fragmentarea Umflarea Modificări ale citoplasmei Condensarea citoplasmei, compactarea granulelor Liza granulelor Localizarea leziunilor primareÎn nucleuÎn membrană Cauzele morții celulare Degradarea ADN-ului, perturbarea stării energiei membranei a ADN-ului Se rupe cu formarea de fragmente mai întâi mari, apoi mici Degradare dezordonată Dependență energetică Depinde Nedependent Răspuns inflamator Nici unul De obicei prezent Îndepărtarea celulelor moarte Fagocitoza de către celulele învecinate Fagocitoza de către neutrofile și macrofage Exemple de manifestări Metamorfoză Moartea celulară din hipoxie, toxine

Apoptoza este universal răspândită în lumea organismelor multicelulare: manifestări similare au fost descrise la drojdii, tripanozomi și alte organisme unicelulare. Apoptoza este considerată o condiție pentru existența normală a organismului.

În organism, apoptoza îndeplinește următoarele funcții:

§ menținerea unui număr constant de celule. Cea mai simplă ilustrare a importanței apoptozei pentru un organism multicelular sunt datele despre rolul acestui proces în menținerea unui număr constant de celule în nematodul Caenorhabditis elegans.

§ protejarea organismului de agenții patogeni ai bolilor infecțioase, în special de viruși. Mulți viruși provoacă tulburări atât de profunde în metabolismul celulei infectate încât reacţionează la aceste tulburări prin lansarea unui program de moarte. Sensul biologic al acestei reacții este că moartea celulei infectate într-un stadiu incipient va preveni răspândirea infecției în tot organismul. Adevărat, unii viruși au dezvoltat adaptări speciale pentru a suprima apoptoza în celulele infectate. Astfel, în unele cazuri, materialul genetic al virusului codifică substanțe care acționează ca proteine ​​celulare reglatoare anti-apoptotice. În alte cazuri, virusul stimulează celula să-și sintetizeze propriile proteine ​​anti-apoptotice. Astfel, sunt create precondițiile pentru reproducerea nestingherită a virusului.

§ îndepărtarea celulelor defecte genetic. Apoptoza este cel mai important mijloc de prevenire naturală a cancerului. Există gene speciale care controlează tulburările din materialul genetic al celulei. Dacă este necesar, aceste gene schimbă echilibrul în favoarea apoptozei, iar celula potențial periculoasă moare. Dacă astfel de gene suferă mutații, atunci se dezvoltă neoplasme maligne în celule.

§ determinarea formei unui organism și a părților sale;

§ asigurarea raportului corect al numărului de celule de diferite tipuri;

Intensitatea apoptozei este mai mare în perioadele inițiale ale ontogenezei, în special în timpul embriogenezei. În corpul adult, apoptoza continuă să joace un rol major doar în țesuturile care se reînnoiesc rapid.

diferențierea tumorii celulare

3. Transformarea tumorală a celulelor

Am învățat multe despre modul în care celulele trăiesc și evoluează, deși nu suficient despre cum să prevenim cancerul. Dimpotrivă: am văzut o varietate de factori și mecanisme care o induc, iar acest lucru slăbește speranța pentru metode universale de terapie. Prin urmare, îmi vin în minte cuvintele Eclesiastului: în multă înțelepciune este multă întristare; iar cine sporește cunoștințele sporește întristarea. Dar oamenii de știință lucrează”.

Khesin R.B., om de știință sovietic

Problema cancerului este una dintre cele mai importante pentru societatea modernă. Conform previziunilor Organizației Mondiale a Sănătății, incidența și mortalitatea cancerului în întreaga lume se vor dubla din 1999 până în 2020 (de la 10 la 20 de milioane de cazuri noi și de la 6 la 12 milioane de decese înregistrate).

O tumoare este o creștere patologică excesivă a țesutului constând din celule modificate calitativ ale corpului care și-au pierdut diferențierea.

Termenul de „cancer” a venit la noi din cele mai vechi timpuri. În acele zile, boala era numită de semnul principal, cel mai vizibil al bolii. Prin analogie între creșterile unei tumori maligne în țesuturile înconjurătoare și membrele cancerului, această boală se numește cancer (în latină cancer). Acest termen străvechi este acum bine cunoscut de toată lumea și îi sperie pe toată lumea. Este mai bine să nu îl utilizați atunci când comunicați cu pacienții.

În apariția tumorilor, doi factori sunt decisivi: apariția unei celule alterate (transformare) și prezența condițiilor pentru creșterea și reproducerea ei nestingherită în organism.

De-a lungul vieții, un număr mare de diviziuni celulare au loc într-un organism multicelular. De exemplu, în corpul uman acest număr este de aproximativ 10 16. Periodic, în celulele somatice apar mutații, inclusiv cele care pot duce la formarea celulelor tumorale. Mai mult, cu cât o celulă a trecut mai multe cicluri de diviziune, cu atât este mai mare probabilitatea ca celulele defecte să apară la descendenții ei. Aceasta explică creșterea bruscă a probabilității de cancer odată cu vârsta. Peste 50% din toate cazurile de cancer sunt detectate la persoanele cu vârsta de 65 de ani și peste. Statisticile arată că dacă luăm rata mortalității prin cancer la vârsta de 20 de ani ca una, atunci după vârsta de 50 de ani riscul de a muri din cauza acestei boli va crește de zece ori.

Organismul luptă cu celulele defecte rezultate cu ajutorul sistemului imunitar. Deoarece apariția celulelor defecte este inevitabilă, după toate probabilitățile, tulburările sistemului imunitar sunt decisive în dezvoltarea tumorilor. Conceptul rolului mecanismelor imune în dezvoltarea neoplasmelor maligne a fost propus încă din 1909 de Ehrlich. Studii recente au confirmat rolul semnificativ al stărilor de imunodeficiență în dezvoltarea tumorilor.

Evident, cu cât apar mai multe celule defecte în organism, cu atât este mai mare probabilitatea ca astfel de celule să fie ratate de sistemul imunitar. Transformarea celulară este cauzată de factori cancerigeni.

Factorii cancerigeni sunt factori ai mediului extern și intern care pot determina apariția și dezvoltarea tumorilor.

Factorii mediului intern includ condițiile de localizare a celulei, predispoziția genetică a organismului. Deci, cu cât se află o celulă în condiții mai nefavorabile, cu atât este mai mare probabilitatea ca erorile să apară în timpul diviziunii sale. Traumatizarea pielii, mucoaselor sau a altor țesuturi ale corpului de către orice iritant mecanic sau chimic duce la un risc crescut de dezvoltare a tumorii în acest loc. Aceasta este ceea ce determină riscul crescut de cancer la acele organe ale căror mucoase sunt expuse la cel mai intens stres natural: cancer de plămâni, stomac, colon etc. Alunițe sau cicatrici lezate în mod constant, ulcerații de lungă durată nevindecătoare duc și ele. la diviziunea celulară intensă în condiţii nefavorabile şi a crescut acest risc. Factorii genetici joacă un rol important în dezvoltarea unor tumori. La animale, rolul predispoziției genetice a fost confirmat experimental folosind exemplul tulpinilor de șoareci cu cancer ridicat și scăzut.

Factorii cancerigeni externi pot fi împărțiți în trei grupe principale: fizici, chimici și biologici.

Factorii fizici includ radiațiile ionizante - radiații. În ultimele decenii, contaminarea Pământului cu radionuclizi ca urmare a activității economice umane a apărut și a ajuns la scară largă. Eliberarea de radionuclizi are loc ca urmare a accidentelor la centralele nucleare și submarinele nucleare, deversarea în atmosferă a deșeurilor de joasă activitate din reactoarele nucleare etc. Factorii chimici includ diverse substanțe chimice (componente ale fumului de tutun, benzopiren, naftilamină, unele erbicide și insecticide, azbest etc.). Sursa majorității substanțelor cancerigene chimice din mediu sunt emisiile industriale. Factorii biologici includ virusuri (virusul hepatitei B, adenovirusul și alții).

Pe baza naturii și ratei de creștere, se obișnuiește să se facă distincția între tumorile benigne și maligne.

Tumorile benigne cresc relativ lent și pot exista ani de zile. Sunt inconjurati de propria lor carapace. Pe măsură ce tumora crește, împinge țesuturile din jur fără a le distruge. Celulele unei tumori benigne diferă ușor de celulele normale din care s-a dezvoltat tumora. Prin urmare, tumorile benigne sunt denumite după țesuturile din care s-au dezvoltat, cu adăugarea sufixului „oma” din termenul grecesc „oncom” (tumoare). De exemplu, o tumoră din țesutul adipos se numește lipom, din țesutul conjunctiv - fibrom, din țesutul muscular - fibrom etc. Îndepărtarea unei tumori benigne cu membrana sa duce la vindecarea completă a pacientului.

Tumorile maligne cresc mult mai repede și nu au propria lor membrană. Celulele tumorale și cordoanele lor pătrund în țesuturile din jur și le deteriorează. Crescând într-un vas limfatic sau de sânge, ele pot fi transportate prin fluxul sanguin sau limfatic către ganglionii limfatici sau organe îndepărtate, cu formarea acolo a unui focar secundar de creștere a tumorii - metastaze. Celulele tumorale maligne sunt semnificativ diferite de celulele din care s-au dezvoltat. Celulele tumorale maligne sunt atipice, membrana celulară și citoscheletul lor sunt modificate, motiv pentru care au o formă mai mult sau mai puțin rotunjită. Celulele tumorale pot conține mai multe nuclee care nu sunt tipice ca formă și dimensiune. O trăsătură caracteristică a unei celule tumorale este pierderea diferențierii și, ca urmare, pierderea funcției specifice.

Dimpotrivă, celulele normale au toate proprietățile celulelor complet diferențiate care îndeplinesc funcții specifice în organism. Aceste celule sunt polimorfe și forma lor este determinată de un citoschelet structurat. Celulele normale din organism se divid de obicei până când intră în contact cu celulele vecine, după care diviziunea se oprește. Acest fenomen este cunoscut sub numele de inhibiție de contact. Excepție fac celulele embrionare, epiteliul intestinal (înlocuirea constantă a celulelor moarte), celulele măduvei osoase (sistemul hematopoietic) și celulele tumorale. Astfel, cea mai importantă trăsătură distinctivă a celulelor tumorale este proliferarea necontrolată, care este considerată

Transformarea unei celule normale într-una transformată este un proces în mai multe etape.

1.Iniţiere. Aproape fiecare tumoră începe cu deteriorarea ADN-ului într-o singură celulă. Acest defect genetic poate fi cauzat de factori cancerigeni, cum ar fi componente ale fumului de tutun, radiații UV, raze X și virusuri oncogene. Aparent, în timpul vieții umane, un număr considerabil de celule din 10 în total 14suferă leziuni ale ADN-ului. Cu toate acestea, doar deteriorarea proto-oncogenelor este importantă pentru inițierea tumorii. Aceste leziuni sunt cel mai important factor care determină transformarea unei celule somatice într-o celulă tumorală. Deteriorarea unei anticogene (gena supresoare a tumorii) poate duce, de asemenea, la inițierea tumorii.

2.Promovarea tumorii este proliferarea preferenţială a celulelor alterate. Acest proces poate dura ani.

.Progresia tumorală este procesul de proliferare a celulelor maligne, invazie și metastază, care duce la apariția unei tumori maligne.

Ce este diferențierea celulară în timpul dezvoltării embrionare?

Raspunsuri:

Diferențierea sau diferențierea este procesul de apariție și creștere a diferențelor structurale și funcționale dintre celulele individuale și părțile embrionului. Din punct de vedere morfologic, se exprimă prin faptul că se formează câteva sute de tipuri de celule ale unei structuri specifice, care diferă unele de altele. Din celulele nespecializate ale blastulei ies treptat celulele epiteliale ale pielii, apar celule nervoase, celule musculare etc.. Din punct de vedere biochimic, specializarea celulelor constă în capacitatea lor de a sintetiza anumite proteine ​​care sunt caracteristice doar unui dat. tip de celulă. Limfocitele sintetizează proteine ​​protectoare - anticorpi, celule musculare - proteina contractilă miozina. Fiecare tip de celulă își produce propriile proteine, unice pentru el. Specializarea biochimică a celulelor este asigurată de activitatea selectivă a genelor, adică în celulele diferitelor straturi germinale - rudimentele anumitor organe și sisteme - încep să funcționeze diferite grupuri de gene.

Diferenţiere - Acesta este procesul prin care o celulă devine specializată, adică. dobândește caracteristici chimice, morfologice și funcționale. În sensul cel mai restrâns, acestea sunt modificări care apar într-o celulă în timpul unui ciclu celular, adesea terminal, când începe sinteza principalelor proteine ​​funcționale specifice unui anumit tip de celulă. Un exemplu este diferențierea celulelor epidermice ale pielii umane, în care în celulele care se deplasează de la bazal la cel spinos și apoi succesiv în alte straturi, mai superficiale, keratohialina se acumulează, transformându-se în eleidină în celulele stratului pellucid și apoi în keratina în stratul cornos. În același timp, se modifică forma celulelor, structura membranelor celulare și setul de organite. De fapt, nu o celulă se diferențiază, ci un grup de celule similare. Există multe exemple, deoarece există aproximativ 220 de tipuri diferite de celule în corpul uman. Fibroblastele sintetizează colagenul, mioblastele sintetizează miozina, iar celulele epiteliale ale tractului digestiv sintetizează pepsina și tripsina.

Într-un sens mai larg, sub diferenţiere să înțeleagă apariția treptată (pe parcursul mai multor cicluri celulare) a diferențelor și a zonelor de specializare din ce în ce mai mari între celulele care provin din celule mai mult sau mai puțin omogene ale unui rudiment original. Acest proces este cu siguranță însoțit de transformări morfogenetice, adică. apariția și dezvoltarea ulterioară a rudimentelor anumitor organe în organe definitive. Primele diferențe chimice și morfogenetice dintre celule, determinate de chiar cursul embriogenezei, se găsesc în perioada de gastrulatie.

Straturile germinale și derivații lor sunt un exemplu de diferențiere timpurie, ceea ce duce la o limitare a potenței celulelor embrionului. Diagrama prezintă un exemplu de diferențiere a mezodermului (conform lui V.V. Yaglov, într-o formă simplificată).

Pot fi identificate o serie de caracteristici care caracterizează gradul de diferențiere a celulelor. Astfel, starea nediferențiată este caracterizată printr-un nucleu relativ mare și un raport nuclear-citoplasmatic ridicat nucleu V / citoplasmă V ( V- volum), cromatina dispersată și un nucleol bine definit, numeroși ribozomi și sinteză intensă de ARN, activitate mitotică ridicată și metabolism nespecific. Toate aceste caracteristici se modifică în timpul procesului de diferențiere, caracterizând dobândirea specializării de către celulă.

Procesul prin care țesuturile individuale capătă aspectul lor caracteristic în timpul diferențierii se numește histogeneza. Diferențierea celulară, histogeneza și organogeneza apar împreună și în anumite zone ale embrionului și la un anumit moment. Acest lucru este foarte important deoarece indică coordonarea și integrarea dezvoltării embrionare.

În același timp, este surprinzător că, în esență, din momentul etapei unicelulare (zigot), dezvoltarea unui organism de un anumit tip din acesta este deja strict predeterminată. Toată lumea știe că o pasăre se dezvoltă dintr-un ou de pasăre, iar o broască se dezvoltă din ouul unei broaște. Adevărat, fenotipurile organismelor diferă întotdeauna și pot fi perturbate până la moarte sau defecte de dezvoltare și adesea pot fi chiar construite artificial, de exemplu, la animalele himerice.

Este necesar să înțelegem cum celulele, care de cele mai multe ori au același cariotip și genotip, se diferențiază și participă la histo- și organogeneză în locurile necesare și în anumite momente în conformitate cu „imaginea” holistică a unui anumit tip de organism. Precauția în a prezenta poziția că materialul ereditar al tuturor celulelor somatice este absolut identic reflectă realitatea obiectivă și ambiguitatea istorică în interpretarea cauzelor diferențierii celulare.

V. Weisman a înaintat ipoteza că numai linia de celule germinale poartă și transmite descendenților săi toate informațiile genomului său, iar celulele somatice pot diferi de zigot și unele de altele în cantitatea de material ereditar și, prin urmare, se pot diferenția în diferite directii.

Weisman s-a bazat pe datele că, în timpul primelor diviziuni ale zdrobirii ouălor de viermi rotunzi ecvin, o parte din cromozomii din celulele somatice ale embrionului sunt aruncate (eliminare). S-a demonstrat ulterior că ADN-ul aruncat conține în principal secvențe foarte repetitive, adică. de fapt, fără informații.

În prezent, punctul de vedere general acceptat provine de la T. Morgan, care, pe baza teoriei cromozomiale a eredității, a sugerat că diferențierea celulară în timpul ontogenezei este rezultatul influențelor reciproce (reciproce) succesive ale citoplasmei și al produselor în schimbare ale activității genelor nucleare. . Astfel, ideea de expresia diferențială a genelor ca principal mecanism de citodiferenţiere. În prezent, s-au adunat multe dovezi că, în majoritatea cazurilor, celulele somatice ale organismelor poartă un set complet diploid de cromozomi, iar potențele genetice ale nucleelor ​​celulelor somatice pot fi păstrate, de exemplu. genele nu-și pierd activitatea funcțională potențială.

Diferenţiere- aceasta este o transformare structurală și funcțională persistentă a celulelor în diferite celule specializate. Diferențierea celulară este asociată biochimic cu sinteza proteinelor specifice, iar citologic cu formarea de organele și incluziuni speciale. În timpul diferențierii celulare, are loc activarea selectivă a genelor. Un indicator important al diferențierii celulare este o schimbare a raportului nuclear-citoplasmatic către predominanța dimensiunii citoplasmei asupra dimensiunii nucleului. Diferențierea are loc în toate etapele ontogenezei. Procesele de diferențiere celulară sunt exprimate în mod deosebit clar în stadiul dezvoltării țesuturilor din materialul rudimentelor embrionare. Specializarea celulelor este determinată de determinarea lor.

Determinare- acesta este procesul de determinare a traseului, direcției, programului de dezvoltare a materialului rudimentelor embrionare cu formarea țesuturilor specializate. Determinarea poate fi ootipică (programarea dezvoltării din ou și zigotul organismului în ansamblu), rudimentară (programarea dezvoltării organelor sau sistemelor care decurg din rudimente embrionare), tisulară (programarea dezvoltării unui anumit țesut specializat) și celulară ( programarea diferenţierii celulelor specifice). Determinarea se distinge: 1) labil, instabil, reversibil și 2) stabil, stabil și ireversibil. Odată cu determinarea celulelor tisulare, proprietățile lor sunt ferm consolidate, drept urmare țesuturile își pierd capacitatea de a se transforma reciproc (metaplazie). Mecanismul de determinare este asociat cu modificări persistente ale proceselor de represiune (blocare) și expresie (deblocare) a diferitelor gene.

Moartea celulară- un fenomen larg răspândit atât în ​​embriogeneză, cât şi în histogenie embrionară. De regulă, în dezvoltarea embrionului și a țesuturilor, moartea celulară are loc ca apoptoză. Exemple de moarte programată sunt moartea celulelor epiteliale în spațiile interdigitale, moartea celulelor de-a lungul marginii septurilor palatale fuzionate. Moartea programată a celulelor cozii are loc în timpul metamorfozei larvei broaștei. Acestea sunt exemple de moarte morfogenetică. În histogeneza embrionară, moartea celulară este de asemenea observată, de exemplu, în timpul dezvoltării țesutului nervos, țesutului muscular scheletic etc. Acestea sunt exemple de moarte histogenetică. În organismul definitiv, limfocitele mor prin apoptoză în timpul selecției lor în timus, celulele membranelor foliculilor ovarieni în timpul selecției lor pentru ovulație etc.

Conceptul de diferential. Pe măsură ce țesuturile se dezvoltă, din materialul rudimentelor embrionare iese o comunitate celulară, în care se disting celule cu diferite grade de maturitate. Setul de forme celulare care alcătuiesc linia de diferențiere se numește differon, sau serie histogenetică. Differenton este format din mai multe grupuri de celule: 1) celule stem, 2) celule progenitoare, 3) celule diferențiate mature, 4) celule îmbătrânite și pe moarte. Celulele stem - celulele originale ale seriei histogenetice - sunt o populație auto-susținută de celule capabile să se diferențieze în diferite direcții. Deținând potențe proliferative mari, ei înșiși (cu toate acestea) se divid foarte rar.

Celulele progenitoare(semi-tulpina, cambial) formează următoarea parte a seriei histogenetice. Aceste celule suferă mai multe cicluri de diviziune, completând agregatul celular cu elemente noi, iar unele dintre ele încep apoi diferențierea specifică (sub influența factorilor de micromediu). Aceasta este o populație de celule angajate capabile de diferențiere într-o anumită direcție.

Celule mature funcționale și senescente completează seria histogenetică, sau diferon. Raportul dintre celulele cu diferite grade de maturitate în diferitele țesuturi mature ale corpului nu este același și depinde de procesele naturale de bază de regenerare fiziologică inerente unui anumit tip de țesut. Astfel, în țesuturile reînnoite se găsesc toate părțile diferenţialului celular - de la tulpină până la foarte diferenţiată și pe moarte. Tipul de țesut în creștere este dominat de procesele de creștere. În același timp, în țesut sunt prezente celule din părțile mijlocii și terminale ale diferenței. În timpul histogenezei, activitatea mitotică a celulelor scade treptat până la scăzută sau extrem de scăzută; prezența celulelor stem este implicată doar în compoziția rudimentelor embrionare. Descendenții de celule stem există de ceva timp ca un bazin proliferativ de țesut, dar populația lor este rapid consumată în ontogeneza postnatală. Într-un tip stabil de țesut, există doar celule din părți foarte diferențiate și pe moarte ale diferenței; celulele stem se găsesc doar în rudimentele embrionare și sunt complet consumate în embriogeneză.

Studiul țesăturilor din poziții compoziția lor celular-diferențială face posibilă distingerea între țesuturi monodiferențiale (de exemplu, țesut conjunctiv cartilaginos, dens etc.) și polidiferențial (de exemplu, epidermă, sânge, conjunctiv fibros lax, os). În consecință, în ciuda faptului că în histogeneza embrionară țesuturile sunt așezate ca monodiferențiale, în viitor, cele mai definitive țesuturi se formează ca sisteme de celule care interacționează (diferențe celulare), a căror sursă de dezvoltare sunt celulele stem ale diferitelor rudimente embrionare.

Textile- acesta este un sistem stabilit filo- și ontogenetic de diferențe celulare și derivații lor necelulari, ale căror funcții și capacitatea de regenerare sunt determinate de proprietățile histogenetice ale diferențelor celulare conducătoare.

Textile este o componentă structurală a unui organ și, în același timp, parte a unuia dintre cele patru sisteme tisulare - tegumentar, țesuturi ale mediului intern, musculare și neuronale.

Diferențierea (diferențierea ontogenetică) este transformarea în procesul de dezvoltare individuală a organismului (ontogeneză) a celulelor inițial identice, nespecializate ale embrionului în celule specializate ale țesuturilor și organelor. Diferențierea are loc în principal în timpul dezvoltării embrionare. Embrionul în curs de dezvoltare se diferențiază mai întâi în straturi germinale, apoi în rudimentele sistemelor și organelor principale, apoi într-un număr mare de țesuturi și organe specializate caracteristice unui organism adult. Diferențierea are loc și în organele unui organism adult, de exemplu, diferite celule sanguine se diferențiază de celulele măduvei osoase. Diferențierea este adesea menționată ca o serie de modificări secvențiale suferite de celulele de același tip în procesul de specializare a acestora. De exemplu, în timpul diferențierii celulelor roșii din sânge, eritroblastele sunt transformate în reticulocite, care sunt transformate în globule roșii. Diferențierea se exprimă într-o modificare atât a formei celulelor, cât și a structurii lor interne și externe și a relațiilor (de exemplu, mioblastele se întind, se unesc între ele, se formează miofibrile în ele; în neuroblaste nucleul crește, apar procese care conectează celulele nervoase). cu diverse organe și între ele), și proprietățile lor funcționale (fibrele musculare dobândesc capacitatea de a se contracta, celulele nervoase - de a transmite impulsuri nervoase, celulele glandulare - de a secreta substanțele corespunzătoare).

Principalii factori de diferențiere sunt diferențele în citoplasma celulelor embrionare timpurii. Hormonii influențează cursul diferențierii. Diferențierea poate apărea numai în celulele pregătite pentru aceasta. Acțiunea factorului de diferențiere provoacă mai întâi o stare de diferențiere latentă (ascunsă), sau de determinare, când semnele externe de diferențiere nu apar, dar dezvoltarea ulterioară a țesutului poate avea loc indiferent de factorul stimulator. De exemplu, diferențierea țesutului nervos este cauzată de primordiul cordomezodermului. De obicei, starea de diferențiere este ireversibilă; celulele diferențiate nu își pot pierde specializarea. Cu toate acestea, în condițiile de deteriorare a țesutului capabil de regenerare, precum și în timpul degenerării maligne, dediferențierea parțială are loc atunci când celulele își pierd caracteristicile dobândite în timpul procesului de diferențiere și seamănă în exterior cu celulele slab diferențiate ale embrionului. Pot exista cazuri în care celulele dediferențiate capătă diferențiere într-o direcție diferită (metaplazie).
Baza genetică moleculară a diferențierii este activitatea genelor specifice fiecărui țesut. În fiecare celulă, inclusiv în cele diferențiate, se păstrează întregul aparat genetic (toate genele). Cu toate acestea, doar o parte din genele responsabile de această diferențiere sunt active în fiecare țesut. Rolul factorilor de diferențiere se reduce la activarea selectivă a genelor. Activitatea anumitor gene duce la sinteza proteinelor corespunzătoare care determină diferențierea.