разграничаване

Най- разграничаване в биологията отбелязва прехода от лошо диференцирано към силно диференцирано състояние. Този процес е от особено значение по време на развитието на оплодената яйцеклетка в цялостен организъм. Нарушенията в процеса на диференциация могат да доведат до сериозни заболявания като рак или малформации.

Какво е диференциацията?

Биологичната диференциация е свързана със специализацията на недиференцирани стволови клетки в диференцирани телесни клетки. Тези процеси играят особено важна роля по време на ембриогенезата и последващия растеж. Процесите на диференциация също са важни за поддържането на функциите на организма при възрастни организми.

Първоначално недиференцираните стволови клетки все още имат способността да се трансформират във всички останали клетки на тялото. В процеса специализираните телесни клетки възникват чрез няколко процеса на диференциация, които формират различните органи и в крайна сметка губят способността да се делят.

Има няколко вида стволови клетки. Така наречените тотипотентни стволови клетки все още са в състояние да се трансформират в цялостен организъм. Плурипотентните стволови клетки могат от своя страна да се диференцират във всички клетки на тялото. За тях обаче вече не е възможно да се развият в отделни организми. Мултипотентните стволови клетки вече са разработили определена диференциация в определена клетъчна линия. Въпреки това те все още могат да се диференцират във всички останали клетки от тази клетъчна линия.

Функция и задача

Биологичното диференциране е един от най-важните процеси в развитието на растителни, животински или човешки организми.По време на този процес, наред с други неща, се развива телесни клетки, които все повече се диференцират от оплодена яйцеклетка в няколко стъпки.

Оплодената яйцеклетка е първата тотипотентна стволова клетка, която първоначално е подложена на делене на клетки на четири равни клетки. Всяка от тези четири клетки може да се развие в напълно генетично идентичен организъм. Когато се достигне четириклетъчният стадий, се образува бластоциста, която се състои от плюрипотентни ембрионални стволови клетки. Тези плюрипотентни стволови клетки могат да се развият в трите зародишни слоя ектодерма, ендодерма и мезодерма през следващия етап на диференциация и по този начин представляват начална точка за всички останали клетки на тялото.

За разлика от тотипотентните стволови клетки обаче, те вече са загубили способността да се развиват в генетично идентични независими организми.

От трите котиледони възникват допълнителни клетъчни линии, които първоначално се състоят от многопотентни стволови клетки. Мултипотентните стволови клетки са в състояние да се развият във всички видове клетки на съответната клетъчна линия. Тези клетки вече нямат способността да се трансформират във всички останали клетки на тялото, тъй като вече са достигнали по-висока степен на диференциация от плурипотентните стволови клетки.

В животински и човешки организми процесът на диференциация е свързан с определяне. Определянето описва установяването на веднъж направена специализация, при която по-нататъшното развитие на клетъчните линии се предава чрез епигенетични средства. Разбира се, клетките, които вече са предварително диференцирани, ще се диференцират допълнително в клетките на съответната клетъчна линия като част от тяхното определяне.

Въпреки че цялата генетична информация на всяка отделна клетка е идентична, тя се извиква по различен начин в зависимост от типа на клетката чрез експресия на ген. Това означава, наред с други неща, че в чернодробната клетка например се декодира само генетичната информация за чернодробната функция, докато цялата друга информация остава непрочетена.

Диференциацията се влияе от различни външни или вътрешни фактори. Хормоните и факторите на растеж играят важна роля. Контактът на клетките до съседните клетки също определя посоката на диференциация.

При определени условия може да се случи трансдетерминация. Определянето на клетките се променя. Това е особено важно при зарастването на рани. Ако клетките след това вече са диференцирани, те губят диференциацията си в тези случаи и се диференцират отново. Ако този процес е нарушен обаче, може да се появи рак.

Диференциацията е от съществено значение за организма да функционира изобщо като единна биологична система.

Болести и неразположения

В контекста на клетъчната диференциация обаче могат да възникнат смущения, които могат да доведат до малформации на органите по време на ембриогенезата. Има някои генетични заболявания с различни дисплазии на органи. В допълнение към малформации на вътрешните органи, външният вид често е дисхармоничен.

Съществуват обаче и негенетични причини за малформации на органите. Един пример е бъбречната агенеза при липса на околоплодна течност. Тъй като човешкият ембрион може да се развива само в околоплодната течност, липсата на пространство тук води до дефектна диференциация на органите, при което се засягат и други органи и тъкани.

Лекарствата също могат да нарушат процеса на диференциация по време на ембриогенезата. Добре известен пример е успокоителното Contergan, което доведе до увреждане на развитието на растежа на плода по време на ранна бременност. Това става публично през 1961 г. с така наречения Contergansandal.

Може обаче да се случи и клетките, които вече са диференцирани, да се диференцират и след това да се размножават по неконтролиран начин. Това е положението с рака. Колкото повече клетките са де-диференцирани, толкова по-злокачествен е туморът. Както вече беше споменато, дедиференциацията е необходима в някои случаи, когато има по-голяма нужда от растеж на клетките. Такъв е случаят с заздравяването на рани, наред с други неща. При тези процеси обаче дедиференциацията е последвана от диференциация на клетките. Ако диференциацията след това се провали обаче, се развива рак.

Соматичните мутации в клетките също могат да засегнат гени, които влияят на диференциацията. Следователно вероятността от развитие на рак се увеличава в течение на живота.