Розподіл клітин (розмноження, проліферація)

Розподіл клітин (розмноження, проліферація) відіграє важливу роль у процесах онтогенезу. По-перше, завдяки поділу з зиготи, яка відповідає одноклітинної стадії розвитку, виникає багатоклітинний організм. По-друге, проліферація клітин, що відбувається після стадії дроблення, забезпечує зростання організму. По-третє, виборчому розмноженню клітин належить помітна роль у забезпеченні морфогенетичних процесів. По-четверте, в постнатальному періоді індивідуального розвитку завдяки клітинного ділення здійснюється оновлення багатьох тканин у процесі життєдіяльності організму (фізіологічна або гомеостатическая регенерація), а також загоєння ран, відновлення втрачених органів (репаративна регенерація).

Зигота, бластомери і соматичні клітини організму, за винятком статевих клітин в періоді дозрівання гаметогенеза, діляться митозом. Клітинний розподіл як таке є однією з фаз клітинного циклу. Від тривалості інтерфази (G1-, S-, G2-періодів) залежить частота послідовних поділів у ряді клітинних поколінь. У свою чергу, интерфаза має різну тривалість залежно від стадії розвитку зародка, локалізації та функції клітин.

Так, в періоді дроблення ембріогенезу митотические цикли сильно вкорочені. Причини подібної модифікації: відсутність періоду G1, а у ряду організмів і періоду G2, прискорення реплікації – докладно обговорювалися в п. 7.4.1. В результаті зазначених змін митотического циклу відбувається вирівнювання ядерно-цитоплазматичного співвідношення в клітинах зародка, при цьому поділу бластомерів здійснюються з дуже високою швидкістю (рис. 8.1.) Останнє є важливим фактором нормального розвитку зародка. У результаті такої “прискореної” проліферації здійснюється швидке накопичення значної кількості клітин. Було доведено, що зародок або його структури повинні мати необхідний мінімум клітин для успішного перебігу подальшого розвитку. Так, формування повноцінної бластули миші – її кавитация, тобто освіту бластоцель – вимагає наявності не менше 22-25 бластомерів в морул. Для подальшої успішної імплантації зародка необхідно порогове кількість бластомерів внутрішньої клітинної маси бластоцисти. В експериментах на амфібія встановлено, що при наявності менше 100 клітин в зародку нервової трубки, утворення цієї структури не відбувається. Якщо при закладці верхньої кінцівки в її зародку (нирці) число клітин недостатньо, то розвивається кінцівку з неповним числом пальців.

До кінця стадії дроблення відновлюється відповідність структури і тривалості інтерфази її звичайним характеристикам, і всі наступні ділення клітин зародка супроводжуються їх зростанням, внаслідок чого відбувається і зростання організму в цілому.

У ході гаструляції і всіх наступних стадій розвитку стає очевидною вибірковість проліферації, тобто клітини активно діляться переважно в певних областях, що розвивається. Вибірковість розмноження клітин зародка дрозофіли представлена ​​на рис. 8.2. Особливе значення нерівномірність розмноження клітин набуває в ході органогенезу і гистогенеза. Там, де швидкість клітинного поділу висока, відбуваються і якісні зміни в структурі ембріональної закладки, тобто формообразовательние процеси супроводжуються активним розмноженням клітин. Так, особливості проліферації клітин передньої частини нервової трубки призводять до формування головного мозку (рис. 8.3).

Ще одним прикладом вибірковості розмноження клітин може служити аллометрія зростання – явище, при якому спостерігається нерівномірне зростання окремих частин тіла, завдяки якому досягається формування нормального дорослого організму конкретного виду. Дуже чітко це явище спостерігається, наприклад, у розвитку людини (рис. 8.4). При порівнянні пропорцій тіла плода, новонародженого і дорослого стає очевидною більш висока швидкість росту нижніх кінцівок у порівнянні зі швидкістю зростання голови.

Встановлено формування в процесі розвитку багатьох структур зародка клітинами, що відбуваються від невеликого числа або навіть однієї клітини. Сукупність клітин, що є нащадками однієї ро-доначальной, називають клоном. Прикладом подібного явища служить формування всієї мезодерми у молюска Dentalium з єдиного бластомера 4d. Його видалення в експерименті призводило до відсутності мезодермальних органів або частин органів у дорослої особини. Не менш цікаві дані отримані завдяки роботам, виконаним на зародках миші. Встановлено, що організм розвивається лише з трьох клітин внутрішньої клітинної маси на стадії, коли бластоциста складається з 64 клітин, а сама внутрішня клітинна маса містить приблизно 15 клітин. Показано також, що великі за обсягом ділянки центральної нервової системи утворюються з певних клітин формується організму. Важливе наслідок такої ситуації – те, що багато клітини раннього зародка не беруть участь у подальшому розвитку. У більшості випадків неясно, в який саме термін відбувається відбір родоначальних клітин і який механізм цього відбору.

Очевидно, що соматичні мутації в клітці-родоначальниці клону можуть бути причиною мозаїцизму, явища, при якому великі групи клітин багатоклітинного організму відрізняються по набору хромосом або аллельному складом. У людини результатом таких мутацій можуть бути мозаїчні форми хромосомних хвороб, наприклад синдрому Дауна. Відома також соматична мутація – “біла пасмо волосся”.

У сформованому організмі здатність клітин до поділу також значно різниться. Деякі клітини, наприклад нейрони, взагалі не діляться, в той час як в кровотворної та епітеліальної тканинах продовжується активне розмноження клітин. Практично не діляться в звичайних умовах клітини таких органів, як печінка і нирки, при наявності стимулу у вигляді впливу гормональних або внутрішньотканинний факторів, можуть вступити в мітотичний цикл.

Серед стимулів, що спонукають клітини до поділу, значну частину становлять фактори росту, які відносяться до групи гістогормонов. Вони продукуються неспеціалізованими клітинами, що знаходяться у всіх тканинах, і володіють ендокринною (діють на віддалені клітини-мішені через кровотік), паракрінним (на сусідні клітини шляхом дифузії), аутокрінним (на самі клітини-продуценти) і навіть интракринним (всередині клітки, не секретуючи, тобто не виділяючись з клітки-продуцента) дією. Фактори зростання – це здебільшого пептиди з молекулярною масою 5000-50 000 кДа (дальтон, або Так – одиниця атомної ваги, 1 кДа = 103 Так), індукують синтез ДНК і входження клітини в мітоз, однак вони можуть виконувати й інші функції.

Так, наприклад, тромбоцитарний фактор росту (PDGF) стимулює диференціювання, гепатоцитарной фактор росту (HGF) служить хемоат-трактантом і змінює рухливість клітин епітелію нирки. Дія факторів росту необхідно розглядати у зв’язку з іншими стимуляторами, насамперед гормонами, і з урахуванням типу клітин-мішеней і їх тканинного мікрооточення. Фактор росту, що активує мітоз клітин одного типу, може діяти як інгібітор проліферації клітин іншого типу. Так, наприклад, фактор росту епідермісу (EFG) може пригнічувати проліферацію клітин кишкового епітелію щурів, а поліпептиди, що стимулюють ріст недиференційованих ембріональних клітин, зупиняють проліферацію лейкозних клітин і індукують їх диференціювання.

Більшість факторів росту надає мітогенний (стимулююча мітоз) дія, зв’язуючись з рецепторами мембрани клітини, тобто діючи як ліганди, що призводить до активації ферменту, асоційованої з цими рецепторами (рис. 8.5). Це веде через ті чи інші посередники (сігналлінгі) до запуску каскадів мітогенактівірующіх протеинкиназ. Кінцеві ферменти цього каскаду, фосфоріліруя ряд транскрипційних факторів, активують їх, а вони, в свою чергу, запускають експресію певних генів. Серед останніх гени, що кодують Cdk, які відіграють ключову роль в почергової зміні фаз клітинного циклу, і їх актіваторная субодиниці – цикліни (див. Розділ 3). На рис. 8.6 показано, в яких саме точках митотического циклу здійснюють свою дію різні Cdk і цикліни.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Розподіл клітин (розмноження, проліферація)