Diferenciacija: funkcija, naloge, vloga in bolezni

Diferenciacija v biologiji je značilna za preobrazbo iz slabo diferenciranega v visoko diferencirano stanje. Ta postopek je še posebej pomemben med razvojem oplojenega jajčeca v celovit organizem. Motnje v procesu diferenciacije lahko vodi do resnih bolezni, kot so rak ali malformacije.

Kaj je diferenciacija?

Pri biološki diferenciaciji gre za specializacijo nediferenciranih matičnih celic v diferencirane somatske celice. Pri biološki diferenciaciji gre za specializacijo nediferenciranih matičnih celic v diferencirane somatske celice. Ti procesi igrajo pomembno vlogo zlasti med embriogenezo in poznejšo rastjo. Vendar so postopki diferenciacije še vedno pomembni za vzdrževanje telesnih funkcij pri odraslih organizmih. Sprva nediferencirane matične celice še vedno imajo sposobnost preoblikovanja v vse druge telesne celice. V tem procesu več procesov diferenciacije povzroči posebne telesne celice, ki tvorijo različne organe in sčasoma izgubijo sposobnost delitve. Obstaja več vrst izvornih celic. Tako imenovane totipotentne matične celice lahko na primer še vedno spremenijo vsako v celovit organizem. Pluripotentne matične celice pa se lahko še vedno diferencirajo v vse telesne celice. Vendar se jim ni več mogoče razviti v posamezne organizme. Multipotentne matične celice so že dosegle določeno diferenciacijo v določeno celično linijo. Vendar se lahko še vedno razlikujejo v vseh drugih celicah te celične linije.

Funkcija in naloga

Biološka diferenciacija predstavlja enega najpomembnejših procesov v razvoju rastlinskih, živalskih ali človeških organizmov. Med tem procesom se med drugim iz oplojene jajčne celice v več korakih razvijejo vedno bolj diferencirane somatske celice. Oplojena jajčna celica je prva totipotentna matična celica, ki se na začetku celic deli na štiri enake celice. Vsaka od teh štirih celic se lahko razvije v popoln gensko enak organizem. Ko se doseže štiricelična stopnja, pride do tvorbe blastociste, ki jo sestavljajo pluripotentne zarodne izvorne celice. Te pluripotentne matične celice se lahko razvijejo v naslednji fazi diferenciacije v tri zarodne plasti ektoderm, entoderm in mezoderm in tako predstavljajo izhodišče za vse nadaljnje telesne celice. Vendar pa so v nasprotju s totipotentnimi matičnimi celicami že izgubile sposobnost razvoja v genetsko enake neodvisne organizme. Trije sorodniki povzročajo nadaljnje celične linije, ki so sprva sestavljene iz multipotentnih izvornih celic. V tem procesu se multipotentne matične celice lahko razvijejo v vse vrste celic posamezne celične linije. Te celice nimajo več sposobnosti preoblikovanja v vse druge somatske celice, saj so že dosegle višjo stopnjo diferenciacije kot pluripotentne matične celice. V živalskih in človeških organizmih je postopek diferenciacije povezan z določitvijo. Določitev se nanaša na specifikacijo specializacije po njeni izvedbi, nadaljnji razvoj celičnih linij pa se prenaša z epigenetskimi sredstvi. Seveda se bodo celice, ki so bile že predhodno diferencirane, še naprej diferencirale v celice ustrezne celične linije kot del njihove določitve. Čeprav so splošne genetske informacije vsake celice enake, jih različno prikliče gen izraz, odvisno od vrste celice. To med drugim pomeni, da v a jetra celice, na primer, se dešifrirajo samo genetske informacije o delovanju jeter, medtem ko vse druge informacije ostanejo neprebrane. Na diferenciacijo vplivajo različni zunanji ali notranji dejavniki. Hormoni in rastni dejavniki imajo na primer pomembno vlogo. Tudi stiki celic s sosednjimi celicami določajo smer diferenciacije. Pod določenimi pogoji lahko pride do transdeterminacije. V tem primeru se spremeni določitev celice. To ima posebno vlogo pri celjenje ran. V teh primerih, če so celice že diferencirane, izgubijo diferenciacijo in se ponovno diferencirajo. Če pa je ta postopek moten, rak Diferenciacija je bistvenega pomena, da organizem sploh deluje kot enoten biološki sistem.

Bolezni in motnje

Med diferenciacijo celic pa lahko pride do motenj, ki bi se lahko pojavile vodi do malformacij organov med embriogenezo. Tako jih je nekaj genetske bolezni z večkratnimi displazijami organov. Poleg malformacij notranjih organov, zunanji videz je pogosto neharmoničen. Vendar pa obstajajo tudi negenetski vzroki za malformacije organov. En primer je ledvična ageneza v odsotnosti plodovnica. Od človeškega zarodkov se lahko razvije samo znotraj plodovnica, tu pride do pomanjkljive diferenciacije organov zaradi pomanjkanja prostora, prizadeti pa so tudi drugi organi in tkiva. Droge lahko tudi motijo ​​postopek diferenciacije med embriogenezo. Znan primer je sredstvo za pomiritev talidomid, ki je povzročilo škodo razvoju rasti plod med zgodnja nosečnost. To je postalo javno leta 1961 s tako imenovanim škandalom s talidomidom. Lahko pa se zgodi tudi, da se že diferencirane celice nediferencirajo in nato nenadzorovano razmnožujejo. Ta položaj je prisoten v rak. Bolj kot je napredovala deferenciacija celic, bolj maligni je tumor. Kot smo že omenili, je v nekaterih primerih potrebna večja diferenciacija, ko obstaja večja potreba po celični rasti. To velja med drugim tudi za celjenje ran. Vendar v teh procesih de-diferenciaciji ponovno sledi diferenciacija celic. Če pa do diferenciacije potem ne pride, se razvije rak. Somatske mutacije v celicah lahko vplivajo tudi na gene, ki vplivajo na diferenciacijo. Zato se s staranjem verjetnost za nastanek raka povečuje.