Ограничение проспективных потенций стволовых клеток

СОДЕРЖАНИЕ
0
111 просмотров
29 января 2019

Примеры переключения генов в ходе дифференцировки

Эритроидный клеточный тип. Гены глобинов: ранний эмбриональный (Hb)  эмбриональные Hb фетальный (HbF)  два типа дефинитивных (HbА1 и HbА2).

Клетки хрусталика. Гены -, - и -кристаллинов.

Миогенный клеточный тип. Гены миозина, тропомиозина, тропонина и других сократительных белков (разные для разных типов мышечной ткани).

Ограничение проспективных потенций. По мере дифференцировки постепенно ограничиваются потенции клеток развиваться в различных направлениях.

Эритроидный клеточный тип. Зигота  бластоциста  внутренняя клеточная масса  эпибласт  мезодерма мезенхима  стволовая кроветворная клетка (CFU-blast)  полипотентная клетка–предшественница миелопоэза (CFU-GEMM)  взрывообразующая единица эритропоэза (BFU-E)  унипотентный предшественник эритроцитов (CFU-E)  проэритробласт  базофильный эритробласт  полихроматофильный эритробласт  нормобласт  ретикулоцит  эритроцит. Cтволовая кроветворная клетка (CFU-blast) — источник всех клеток крови. Полипотентная клетка–предшественница миелопоэза (CFU-GEMM) ограничена в потенциях и дифференцируется только в клетки миелоидного ряда. На следующем этапе происходит дальнейшее ограничение потенций. Так, взрывообразующая единица эритропоэза (BFU-E) — предшественница только одного типа клеток, а именно эритроидного.

Клетки хрусталика.Зигота  бластоциста  внутренняя клеточная масса  эпибласт  эктодерма  головная эктодерма  хрусталиковая плакода  хрусталиковый пузырёк  хрусталик  клетки хрусталика(синтез - и -кристаллинов)  продвинутые клетки хрусталика (синтез -, - и -кристаллинов). В ряду от зиготы до головной эктодермы происходит ограничение проспективных потенций клеток. Клетки головной эктодермы служат источником различных структур (например, хрусталиковой и слуховой плакод, зачатков лицевых структур). Потенции клеток хрусталиковой плакоды ограничены рамками одного дифферона. Они могут дифференцироваться только в клетки хрусталика.

Миогенный клеточный тип.Зигота  бластоциста  внутренняя клеточная масса  эпибласт  мезодерма несегментированная мезодерма  сомит  клетки миотома  миобласты митотические  миобласты постмитотические  мышечная трубочка  мышечное волокно. В приведённой схеме от этапа к этапу ограничивается количество потенциальных направлений дифференцировки. Клетки несегментированной мезодермы имеют потенции к дифференцировке в различных направлениях и образованию миогенного, хондрогенного, остеогенного и других направлений дифференцировки. Клетки миотома сомитов детерминированы к развитию только в одном направлении, а именно к образованию миогенного клеточного типа (поперечнополосатая мышца скелетного типа).

Дата добавления: 2015-09-04 ; просмотров: 198 . Нарушение авторских прав

Ограничение проспективных потенций стволовых клеток

Дифференциация — это стойкое структурно-функциональное преобразование клеток в различные специализированные клетки. Дифференцировка клеток биохимически связана с синтезом специфических белков, а цитологически — с образованием специальных органелл и включений. При дифференцировке клеток происходит избирательная активация генов. Важным показателем клеточной дифференцировки является сдвиг ядерно-цитоплазменного отношения в сторону преобладания размеров цитоплазмы над размером ядра. Дифференцировка происходит на всех этапах онтогенеза. Особенно отчетливо выражены процессы дифференциации клеток на этапе развития тканей из материала эмбриональных зачатков. Специализация клеток обусловлена их детерминацией.

Детерминация — это процесс определения пути, направления, программы развития материала эмбриональных зачатков с образованием специализированных тканей. Детерминация может быть оотипической (программирующей развитие из яйцеклетки и зиготы организма в целом), зачатковой (программирующей развитие органов или систем, возникающих из эмбриональных зачатков), тканевой (программирующей развитие данной специализированной ткани) и клеточной (программирующей дифференцировку конкретных клеток). Различают детерминацию: 1) лабильную, неустойчивую, обратимую и 2) стабильную, устойчивую и необратимую. При детерминации тканевых клеток происходит стойкое закрепление их свойств, вследствие чего ткани теряют способность к взаимному превращению (метаплазии). Механизм детерминации связан со стойкими изменениями процессов репрессии (блокирования) и экспрессии (деблокирования) различных генов.

Клеточная гибель — широко распространенное явление как в эмбриогенезе, так и в эмбриональном гистогенезе. Как правило, в развитии зародыша и тканей гибель клеток протекает по типу апоптоза. Примерами программированной гибели являются гибель эпителиоцитов в межпальцевых промежутках, гибель клеток по краю срастающихся небных перегородок. Программированная гибель клеток хвоста происходит при метаморфозе личинки лягушки. Это примеры морфогенетической гибели. В эмбриональном гистогенезе также наблюдается гибель клеток, например при развитии нервной ткани, скелетной мышечной ткани и др. Это примеры гистогенетической гибели. В дефинитивном организме путем апоптоза погибают лимфоциты при их селекции в тимусе, клетки оболочек фолликулов яичников в процессе их отбора для овуляции и др.

Понятие о диффероне. По мере развития тканей из материала эмбриональных зачатков возникает клеточное сообщество, в котором выделяются клетки различной степени зрелости. Совокупность клеточных форм, составляющих линию дифференцировки, называют диффероном, или гистогенетическим рядом. Дифферон составляют несколько групп клеток: 1) стволовые клетки, 2) клетки-предшественники, 3) зрелые дифференцированные клетки, 4) стареющие и отмирающие клетки. Стволовые клетки — исходные клетки гистогенетического ряда — это самоподдерживающаяся популяция клеток, способных дифференцироваться в различных направлениях. Обладая высокими пролиферативными потенциями, сами они (тем не менее) делятся очень редко.

Клетки-предшественники (полустволовые, камбиальные) составляют следующую часть гистогенетического ряда. Эти клетки претерпевают несколько циклов деления, пополняя клеточную совокупность новыми элементами, и часть из них затем начинают специфическую дифференцировку (под влиянием факторов микроокружения). Это популяция коммитированных клеток, способная дифференцироваться в определенном направлении.

Зрелые функционирующие и стареющие клетки завершают гистогенетический ряд, или дифферон. Соотношение клеток различной степени зрелости в дифферонах зрелых тканей организма неодинаково и зависит от основных закономерных процессов физиологической регенерации, присущих конкретному виду ткани. Так, в обновляющихся тканях обнаруживаются все части клеточного дифферона — от стволовой до высокодифференцированной и гибнущей. В типе растущих тканей преобладают процессы роста. Одновременно в ткани присутствуют клетки средней и конечной частей дифферона. В гистогенезе митотическая активность клеток постепенно снижается до низкой или крайне низкой, наличие стволовых клеток подразумевается только в составе эмбриональных зачатков. Потомки стволовых клеток некоторое время существуют как пролиферативный пул ткани, но их популяция быстро расходуется в постнатальном онтогенезе. В стабильном типе тканей имеются лишь клетки высокодифференцированной и гибнущей частей дифферона, стволовые клетки обнаруживаются лишь в составе эмбриональных зачатков и полностью расходуются в эмбриогенезе.

Изучение тканей с позиций их клеточно-дифферонного состава позволяет различать монодифферонные — (например, хрящевая, плотная оформленная соединительная и др.) и полидифферонные (например, эпидермис, кровь, рыхлая волокнистая соединительная, костная) ткани. Следовательно, несмотря на то, что в эмбриональном гистогенезе ткани закладываются как монодифферонные, в дальнейшем большинство дефинитивных тканей формируются как системы взаимодействующих клеток (клеточных дифферонов), источником развития которых являются стволовые клетки разных эмбриональных зачатков.

Ткань — это фило- и онтогенетически сложившаяся система клеточных дифферонов и их неклеточных производных, функции и регенераторная способность которой определяется гистогенетическими свойствами ведущего клеточного дифферона.

Ткань является структурным компонентом органа и в то же время частью одной из четырех тканевых систем — покровных, тканей внутренней среды, мышечных и невральных.

Помощник для всех

    Внеклеточная жидкость (45% всей воды организма).
  • Интерстициальная жидкость (20% всей воды организма) в межклеточном пространстве тканей.
  • Плазма (7,5% всей воды организма). Химический состав сходен с интерстициальной жидкостью (преобладающий катион – Na + , преобладающие анионы – Cl — , НСО3 — ), но концентрация белка в плазме выше.

    Кристаллизационная вода кости и хряща (15% всей воды организма).
  • Трансклеточная жидкость (2,5% всей воды организма) содержится в пищеварительном тракте, жёлчи, мочевыделительной системе, внутриглазной и цереброспинальной жидкостях, а также в жидкости серозных полостей (плевра, брюшина, перикард).

По Джилберту и Лайта [60а], популяция – группа клеток одного или нескольких типов, которая может быть охарактеризована в понятиях пространства и времени. Термин «клеточная популяция» применяют, по крайней мере, в двух значениях – в расширительном понимании и по отношению к леблоновским популяциям.

Эта концепция включает понятие клеточные фенотипы, а также пластичность и границы нормы клеточного типа. В организме человека насчитывают более 200 клеточных типов.

Определение. На первый взгляд, понятие клеточный тип очевидно. Ясно, что эритроциты, кардиомиоциты, нейроны и макрофаги относятся к разным типам клеток. Можно сказать, что клетки одинаковой морфофизиологической характеристики относятся к одному клеточному типу. В медицине всё чаще применяют понятие маркёр клеточного типа (в т.ч. в онкологии [например, маркёры лейкозов, рака предстательной и молочной желёз]) – отсюда следует необходимость строгого определения понятия клеточный тип. Клетки с идентичным набором разрешённых к экспрессии генов (вне зависимости от того, транскрибируются ли они) относятся к одному клеточному типу.

Дифферон (гистогенетический ряд) – совокупность клеточных форм, составляющих ту или иную линию дифференцировки.

В диффероне последовательно различают: стволовые клетки → клетки-предшественницы → зрелые клетки, достигшие состояния окончательной (терминальной) дифференцировки.

    Стволовые клетки– самоподдерживающаяся популяция клеток, способных дифференцироваться в нескольких направлениях и формировать различные клеточные типы. Так, стволовые эпендимные клетки ЦНС (рис. 4-1) дают начало разным нейронам и глиоцитам. Стволовые клетки обладают высокими пролиферативными потенциями, но, как правило, делятся редко.
  • Клетки-предшественницы. По мере дифференцировки их пролиферативные потенции постепенно уменьшаются. Выделяют наиболее раннюю стадию клеток-предшественниц – коммитированные, или полустволовые клетки.
  • Зрелые клетки. Ими заканчивается гистогенетический ряд.

Ограничение проспективных потенций. По мере дифференцировки происходит ограничение потенций клеток дифференцироваться в различных направлениях. Например, если клетка-предшественница может дифференцироваться в трёх направлениях, т.е. участвовать в образовании трёх клеточных типов, то её непосредственный потомок может дифференцироваться только в двух направлениях и т.д.

Уровень дифференцировки. В диффероне уровень специализации клеток нарастает.

Необратимость дифференцировки. В нормальных условиях переход от более дифференцированного состояния к менее дифференцированному невозможен, т.е. соблюдается принцип необратимости дифференцировки. Это свойство дифферона часто нарушается при новообразованиях (неоплазиях) – патологических разрастаниях клеток с нарушением контроля размножения и способности к построению тканевых и органных многоклеточных структур.

Леблоновские клеточные популяции

На основании способности к клеточному обновлению (в т.ч. путём пролиферации) Леблон [78а] выделил четыре категории клеточных популяций: эмбриональная, статическая, растущая и обновляющаяся. Образующие популяцию клетки могут находиться на различных стадиях дифференцировки, фазах клеточного цикла, в различном функциональном состоянии.

Статическая популяция. Её составляет гомогенная группа клеток, не проявляющих митотической активности (например, нейроны).

Растущая популяция. В растущей популяции клетки делятся, митотическая активность постепенно затухает (например, гепатоциты, эпителий почки).

Обновляющаяся популяция. Обновляющаяся клеточная популяция характеризуется множественными митозами и быстрой гибелью клеток. При этом количество вновь образованных клеток слегка превышает клеточные потери

(эпидермис, эпителий кишки, клетки тканей внутренней среды). При неоплазиях клеточная продукция намного превосходит гибель клеток, что обеспечивает быстрый рост опухоли.

Клеточный клон – группа клеток, происходящая от одной родоначальной клетки-предшественницы. Представление о клоне возникло в иммунологии. При попадании в организм Аг одна иммунокомпетентная клетка усиленно размножается, и образуется большое количество одинаковых клеток (клон), способных синтезировать AT против этого Аг. Согласно клональной теории развития, структуры зародыша формируются из ограниченного количества клонов. Наконец, опухоли также развиваются как клоны, происходящие от одной трансформированной клетки.

При формировании ткани и в ходе её функционирования важную роль играют процессы межклеточной коммуникации– узнавание и адгезия.

Узнавание – специфическое взаимодействие клетки с другой клеткой или внеклеточным матриксом. В результате узнавания неизбежно развиваются следующие процессы: прекращение миграции клеток → адгезия клеток → образование адгезионных и специализированных межклеточных контактов → формирование клеточных ансамблей (морфогенез) → взаимодействие клеток между собой в ансамбле, с клетками других структур и молекулами внеклеточного матрикса.

Адгезия – одновременно и следствие процесса клеточного узнавания, и механизм его реализации – процесс взаимодействия специфических гликопротеинов соприкасающихся плазматических мембран распознавших друг друга клеточных партнёров (рис. 4-2) или специфических гликопротеинов плазматической мембраны и внеклеточного матрикса. Если специальные гликопротеины плазматических мембран взаимодействующих клеток образуют связи, то это и означает, что клетки узнали друг друга. Если специальные гликопротеины плазматических мембран узнавших друг друга клеток остаются в связанном состоянии, то это поддерживает слипание клеток – клеточную адгезию.

Адгезия – способность клеток избирательно прикрепляться друг к другу или к компонентам внеклеточного матрикса. Клеточную адгезию реализуют специальные гликопротеины – молекулы адгезии. Исчезновение молекул адгезии и: плазматических мембран и разборка адгезионных контактов позволяет клеткам начать миграцию. Узнавание мигрирующими клетками молекул адгезии на поверхности других клеток или во внеклеточном матриксе обеспечивает направленную (адресную) миграцию клеток. Иными словами, в ходе гистогенеза клеточная адгезия контролирует начало, ход и конец миграции клеток и образование клеточных сообществ; адгезия – необходимое условие поддержания тканевой структуры. Прикрепление клеток к компонентам внеклеточного матрикса

осуществляют точечные (фокальные) адгезионные контакты, а прикрепление клеток друг к другу – межклеточные контакты.

Гистогенез и поддержание тканевой структуры

При образовании тканевых структур, а также в дифференцированных тканях клетки обмениваются информацией. Для этой цели существует несколько путей (рис. 4-3).

Клеточная адгезия важна для образования клеточных сообществ практически всех типов тканей. Молекулы адгезии специфичны для каждого типа ткани. Так, Е-кадгерин связывает клетки эмбриональных тканей, Р-кадгерин– клетки плаценты и эпидермиса, N-CAM – клетки нервной системы и т.д. Адгезия позволяет клеточным партнёрам обмениваться информацией через сигнальные молекулы плазматических мембран и щелевые контакты. Удержание в соприкосновении при помощи трансмембранных молекул адгезии взаимодействующих клеток позволяет другим мембранным молекулам связываться между собой для передачи межклеточных сигналов.

Различают несколько групп молекул адгезии.

Кадгерины – трансмембранные гликопротеины, в присутствии Са 2+ обеспечивают

межклеточную адгезию гомофильного типа (гомофильный вариант адгезии, предполагает взаимодействие клеток при помощи одинаковых молекул, встроенных в их клеточные мембраны).

Надсемейство иммуноглобулинов включает несколько форм молекул адгезии нервных клеток– (N-CAM), молекулы адгезии L1, нейрофасцин и другие. Они экспрессируются преимущественно в нервной ткани.

Макромолекулы внеклеточного матрикса: ламинин, фибронектин, витронектин и другие.

Точечный адгезионный контакт

Прикрепление клеток к молекулам адгезии внеклеточного матрикса реализуют точечные (фокальные) адгезионные контакты (рис. 4-4). В образовании контакта участвуют трансмембранные рецепторы – интегрины, объединяющие внеклеточные и внутриклеточные структуры. Фокальный контакт содержит также винкулин, α-актинин, талин и другие белки. Характер распределения макромолекул адгезии во внеклеточном матриксе (фибронектин, витронектин) определяет место окончательной локализации клетки в формирующейся ткани.

Нарушения клеточной адгезии. Клетки способны к перемещению только после дезинтеграции адгезионных контактов. Подобную картину наблюдают при выселении злокачественных (трансформированных) клеток из опухоли и при их метастазировании, когда отдельные трансформированные клетки отделяются от опухоли, мигрируют и образуют новые опухолевые очаги (метастазы). Причиной этих осложнений служат дефекты генов, кодирующих гликопротеины клеточной адгезии. Например, метастазы и разрастания карцином желудка,

эндометрия и яичника возникают вследствие нарушения адгезии опухолевых клеток, содержащих мутантный ген Е-кадгерина, и экспрессии его дефектного продукта.

Межклеточные контакты – специализированные клеточные структуры, скрепляющие клетки для формирования тканей, создающие барьеры проницаемости и служащие для межклеточной коммуникации. Межклеточные контакты подразделяют на следующие функциональные типы: замыкающий, адгезионные, коммуникационные (проводящие).

Адгезионные межклеточные контакты механически скрепляют клетки между собой. К адгезионным относятся промежуточный контакт (опоясывающая десмосома, zonula adherens), десмосома (macula adherens), полудесмосома.

Мембраны соседних клеток разделены промежутком шириной 10-20 нм, заполненным аморфным или фибриллярным материалом. Электроноплотная пластинка на цитоплазматической стороне клеточной мембраны в пределах контакта содержит белки плакоглобин, винкулин, α-актинин и радиксин. В пластинку вплетены концы актинсодержащих микрофиламентов. В образовании контакта участвуют трансмембранные белки адгезии из семейства кадгерина.

Цепь молекулярных взаимодействий выглядит следующим образом: актин (примембранные микрофиламенты) – α-актинин – винкулин – Е-кадгерин (трансмембранный гликопротеин адгезии). Е-кадгерин в присутствии Са 2+ прочно связывает мембраны соседних клеток. Цепь молекулярных взаимодействий в промежуточном контакте, начиная с актина микрофиламентов и до винкулина включительно, аналогична таковой в точечном (фокальном) адгезионном контакте. Если винкулин фокального контакта взаимодействует с трансмембранными белками-рецепторами (интегрины), то в промежуточном контакте он связывается с Е-кадгерином.

Функция. Промежуточный контакт скрепляет не только мембраны соседних клеток, но и стабилизирует их цитоскелет, объединяя клетки с их содержимым в единую жёсткую систему.

Примеры: каёмчатый эпителий кишки (этот тип контактов известен как опоясывающая десмосома, т.к. контакт образует сплошной поясок вокруг клетки); секреторный эпителий (ацинозные клетки экзокринной части поджелудочной железы); вставочные диски в миокарде; эпендимные клетки ЦНС.

Десмосома (рис. 4-5) – самый распространённый и наиболее сложно организованный тип межклеточных контактов. Объединяет две формы соединений. Одна из них (цитоплазматическая пластинка) осуществляет связь

межуточных филаментов клетки с плазматической мембраной; вторая – связь плазматической мембраны с внеклеточным межмембранным материалом (десмоглеей) в пределах десмосомы.

Структура. Участки клеточных мембран, входящие в состав десмосомы, раз делены слоем десмоглеи толщиной 20–30 нм. С внутренней стороны к плазматической мембране примыкает Цитоплазматическая пластинка толщиной

10–40 нм с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. В десмосомах всех клеточных типов присутствуют следующие белки: плакоглобин, десмоплакины, десмоглеины, десмоколлины.

Цепь молекулярных взаимодействий (рис. 4-5, Б). Молекулы образуют две линии связи: (1) плакоглобин (цитоплазматическая пластинка) – десмоглеин (Са 2+ -связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) – десмоглеин (Са 2+ -связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) – плакоглобин (цитоплазматическая пластинка); (2) десмоплакины (цитоплазматическая пластинка) – десмоколлин (Са 2+ -связывающий белок в плазматической мембране одной клетки) – десмоколлин (Са 2+ -связывающий белок в плазматической мембране другой клетки) – десмоплакины (цитоплазматическая пластинка).

Функция. Десмосомы поддерживают структурную целостность ткани, скрепляя клетки между собой. Десмосомы в комплексе с промежуточными филаментами придают ткани упругость и поддерживают в ней усилие натяжения.

Примеры. Десмосомы скрепляют клетки одного типа (кератиноциты, кардиомиоциты) и различных типов (клетка Меркеля – кератиноцит).

Полудесмосома обеспечивает прикрепление клетки к базальной мембране (например, кератиноцитов базального слоя эпидермиса, миоэпителиальных клеток). Полудесмосома, как и десмосома, содержит цитоплазматическую пластинку с вплетёнными в неё промежуточными филаментами. Особенность состава цитоплазматической пластинки– наличие пемфигоидного Аг.

Плотный контакт формирует в различных клеточных слоях регулируемый барьер проницаемости, разделяющий разные по химическому составу среды (например, внутреннюю и внешнюю), обеспечивает полярное распределение мембранных молекул на апикальной и базолатеральной сторонах клеток.

Структура. Плотный контакт состоит из непрерывных цепочек трансмембранных белковых молекул окклюдина и клаудина, соединяющих плазматические мембраны соседних клеток (рис. 4-6). Цитоплазматический домен окклюдина через белки zonula occludens ZO-1, ZO-2 и ZO-3 связан с актином кортикального цитоскелета.

Проницаемость. Некоторые лиганды влияют на проницаемость контакта. Например, в ответ на гистамин эндотелиальные клетки в результате взаимодействия актиновых и миозиновых филаментов отделяются друг от друга, приобретают округлую форму, увеличивая проницаемость сосуда.

Примеры: наружные клетки морулы и клетки трофобласта, каёмчатые клетки эпителия кишки, эндотелий капилляров, периневральные клетки, альвеолоциты, эпителиальные клетки почечных канальцев.

Контакты этого типа – щелевые и синапсы.

Щелевой контакт обеспечивает ионное и метаболическое сопряжение клеток. Плазматические мембраны клеток, образующих щелевой контакт, разделены щелью шириной 2–4нм. Коннексон– трансмембранный белок цилиндрической конфигурации; состоит из 6 СЕ коннексина. Два коннексона соседних клеток соединяются в межмембранном пространстве и образуют канал между клетками (рис. 4-7). Канал коннексона диаметром 1,5нм пропускает ионы и молекулы с Мr до 1,5кД. Известно несколько коннексинов. Коннексин-43 экспрессируют кардиомиоциты, особенно важен при развитии миокарда. Коннексин-32 входит в состав щелевых контактов между гепатоцитами, шванновскими клетками. Коннексин-37 экспрессируют клетки различных тканей и органов, включая сердце, матку, яичник, эндотелиальные клетки кровеносных сосудов.

Функция. Через щелевые контакты проходят низкомолекулярные вещества регулирующие рост и развитие клеток. Для клеток нейроглии щелевой контакт имеет важное значение в регуляции уровня внутриклеточного Са 2+ . Щелевые контакты обеспечивают распространение возбуждения – переход ионов между мышечными клетками миокарда и между ГМК.

Синапс – специализированный межклеточный контакт, обеспечивает передачу сигналов с одной клетки на другую. Сигнальная молекула – нейромедиатор. Синапсы формируют клетки возбудимых тканей (нервные клетки

между собой, нервные клетки и мышечные волокна [нервно-мышечный синапс]). В синапсе различают пресинаптическую часть, постсинаптическую часть и расположенную между клетками синаптическую щель (см. подробнее в главе 8).

Развитие многоклеточного организма, формирование тканей и их функционирование предполагают наличие баланса между клеточной пролиферацией, клеточной дифференцировкой и гибелью клеток. Клетки гибнут в различных ситуациях, как нормальных, так и патологических. Так, массовую гибель клеток в раннем онтогенезе называют запрограммированной. Клетки, выполнившие свои функции, погибают в течение всей жизни организма. Наконец, клетки гибнут при повреждении и некрозе ткани, а также при различных заболеваниях, избирательно поражающих отдельные типы клеток (дегенерация).

Запрограммированная гибель клеток – естественный процесс массовой гибели клеток и элиминации целых клонов в ходе эмбрионального развития, гистогенеза и морфогенеза органов. В данном случае речь идёт о гибели клеток, не достигших состояния терминальной дифференцировки. Примером служит запрограммированная гибель нейробластов (от 25 до 75%) на определённых этапах развития мозга. Запрограммированная гибель клеток реализуется путём апоптоза.

Гибель клеток, выполнивших свою функцию, наблюдают при удалении клонов иммунокомпетентных клеток при иммунном ответе. Эозинофилы погибают после дегрануляции. Клетки, выполнившие свою функцию, гибнут путём апоптоза. Механизм гибели клеток, достигших состояния терминальной дифференцировки и выполнивших свою функцию, изучен недостаточно, но ясно, что он генетически детерминирован. Так, экспрессия гена fos служит маркёром терминальной дифференцировки и одновременно предшествует гибели клеток.

Некроз – гибель клеток вследствие повреждения. Некроз – всегда патологическая ситуация. Механизмы некроза иные, чем при апоптозе. Некроз индуцируется физическими и химическими агентами и характеризуется нарушением целостности мембран, набуханием клетки и ядра, неупорядоченной деградацией ДНК, деструкцией органелл и местным воспалением.

Дегенерация. При некоторых патологических состояниях наблюдают относительно избирательную гибель клеток, например, в нервной системе при боковом амиотрофическом склерозе (болезнь Шарко) и болезни Альцхаймера.

Врождённая форма бокового амиотрофического склероза обусловлена мутацией гена Cu/Zn супероксидцисмутазы 1. Продукт дефектного гена не способен ингибировать ИЛ1β-конвертирующий фермент и образующийся ИЛ1β воздействует на двигательные нейроны и вызывает их апоптоз.

Апоптоз – регулируемый процесс удаления ненужных, постаревших и повреждённых клеток. В отличие от некроза, смерть клетки при апоптозе является следствием экспрессии определённых генов, поэтому апоптоз – генетически запрограммированная гибель клетки. В противоположность некрозу, апоптоз энергозависим и требует синтеза РНК и белков.

Морфологические проявления. При апоптозе цитоплазма клетки уплотняется, конденсируется хроматин, ядро подвергается пикнозу с последующим кариорексисом. Фрагментации ядра предшествует межнуклеосомная упорядоченная деградация ядерной ДНК с образованием последовательно уменьшающихся фрагментов длиной до 180 пар оснований. Распад ДНК на отдельные нуклеосомные фрагменты с разрывами нуклеотидной цепочки приводит к появлению фрагментов ДНК разной длины. В конечной стадии апоптоза фрагментации подвергаются сами клетки с формированием так называемых апоптозных телец– фрагментов хроматина, окружённых мембраной. Клетки, вошедшие в апоптоз, и апоптозные тельца фагоцитируются макрофагами и гранулоцитами; фагоцитоз при этом не сопровождается местным воспалением.

Молекулы. Апоптоз контролируется внутренней программой, которая предполагает взаимодействие множества белков, в том числе: Apaf-1, каспаза-9 и представитель семейства Вс1-2.

Несмотря на различия структурной организации и физиологических свойств органов и систем организма, все они состоят из ограниченного количества тканей. Тканевый тип объединяет ткани с общими свойствами. При этом учитываются генез (гистогенез), структура и функция отдельных тканей, входящих в конкретный тканевый тип. Различают четыре основных тканевых типа: эпителий, система тканей внутренней среды, мышечная и нервная ткани (система). Ткань – филогенетически сложившаяся система гистологических элементов, объединённых общей структурой, функцией и происхождением. Первую классификацию тканей предложил Биша. Принятая в настоящее время классификация тканей принадлежит фон Лейдигу.

Регенерация – восстановление утраченной или повреждённой дифференцированной структуры. Различают физиологическую регенерацию и репаративную регенерацию. Когда говорят о регенерации тканей, имеют в виду регенерацию клеток и клеточных типов.

Физиологическая регенерация – естественное обновление структуры. В ходе жизнедеятельности на смену гибнущим клеткам приходят новые. В физиологической регенерации участвуют клетки всех обновляющихся популяций и образуемые ими тканевые структуры. Так, на смену закончившим жизненный цикл эпителиоцитам слизистой оболочки пищеварительного тракта постоянно приходят новые клетки.

Репаративная регенерация – образование новых структур вместо повреждённых и на месте повреждённых. Признак репаративной регенерации – появление многочисленных малодифференцированных клеток со свойствами эмбриональных клеток зачатка регенерирующего органа или ткани. При репаративной регенерации какой-то структуры реконструируются процессы развития этой структуры в раннем онтогенезе. Например, формирование зрелой костной ткани на месте перелома кости протекает так же, как и при энхондральном остеогенезе.

Характер клеточной популяции и регенерация. Характер клеточной популяции повреждённой структуры определяет возможность её регенерации. Репаративная регенерация возможна, если структура состоит из клеток обновляющейся популяции (эпителиальные клетки, клетки мезенхимного происхождения). Репаративная регенерация наступит также при наличии в ткани стволовых клеток и условий, разрешающих их дифференцировку. Например, при повреждении скелетной мышцы ткань восстанавливается за счёт дифференцировки стволовых клеток (клетки-сателлиты) в миобласты, сливающиеся в мышечные трубочки с последующим образованием мышечных волокон. Ткань, утратившая стволовые клетки, не имеет шансов к восстановлению. По этой причине не происходит репаративной регенерации миокарда после гибели кардиомиоцитов вследствие инфаркта или нейронов при травме. Правда, в последнем случае, если нарушена целостность части клетки, возможно восстановление структуры нейрона и его связей с клеточными партнёрами за счёт интенсификации внутриклеточных процессов (синтез белка, внутриклеточный транспорт веществ и органелл), т.е. регенерации на клеточном уровне.

Морфогенетические поля и регенерация. Организм разделён на морфогенетические поля, не имеющие чётких анатомических границ, но их клетки формируют строго определённую структуру. Морфогенетическое поле организовано таким образом, что при изменении в нём количества клеток оставшиеся клетки вновь устанавливают исходные взаимоотношения, и восстанавливается нормальная структура ткани. Регенерация в пределах морфогенетического поля контролируется регуляторными механизмами на основе позиционной информации клеток этого поля.

Источники: http://studopedia.info/6-69974.html, http://meduniver.com/Medical/gistologia/41.html, http://gistologija.odn.org.ua/B4559Part5-78.html

Комментировать
0
111 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Потенция
0 комментариев
Потенция
0 комментариев
Потенция
0 комментариев
Потенция
0 комментариев
Adblock detector
загрузка...