diferencijacija

diferencijacija u biologiji označava prijelaz iz slabo diferenciranog u visoko diferencirano stanje. Taj je proces od posebne važnosti tijekom razvoja oplođene jajne stanice u cjeloviti organizam. Poremećaji u procesu diferencijacije mogu dovesti do ozbiljnih bolesti poput raka ili malformacija.

Kakva je razlika?

Biološka diferencijacija odnosi se na specijalizaciju nediferenciranih matičnih stanica u diferencirane tjelesne stanice. Ovi procesi igraju posebno važnu ulogu tijekom embriogeneze i kasnijeg rasta. Procesi diferencijacije važni su i za održavanje tjelesnih funkcija u odraslim organizmima.

U početku, nediferencirane matične stanice još uvijek imaju sposobnost transformiranja u sve ostale tjelesne stanice. U tom procesu, specijalizirane tjelesne stanice nastaju kroz nekoliko procesa diferencijacije, koji tvore različite organe i na kraju gube sposobnost dijeljenja.

Postoji nekoliko vrsta matičnih stanica. Takozvane matične stanice još uvijek se mogu transformirati u kompletan organizam. Pluripotentne matične stanice se zauzvrat mogu diferencirati u sve stanice tijela. Međutim, više im nije moguće razviti se u pojedine organizme. Multipotentne matične stanice već su razvile određenu diferencijaciju u određenu staničnu liniju. Međutim, još uvijek se mogu razlikovati u svim ostalim stanicama ove stanične linije.

Funkcija i zadatak

Biološka diferencijacija jedan je od najvažnijih procesa u razvoju biljnih, životinjskih ili ljudskih organizama, koji se, između ostalog, razvija i tjelesne stanice koje se sve više razlikuju od oplođene jajne stanice u nekoliko koraka.

Oplođena jajna stanica prva je totipotentna matična stanica koja je u početku podvrgnuta diobi stanica u četiri jednake stanice. Svaka od ove četiri stanice može se razviti u potpuno genetski identičan organizam. Kad se dosegne četveroćelijski stadij, formira se blastocista, koja se sastoji od pluripotentnih embrionalnih matičnih stanica. Ove pluripotentne matične stanice mogu se razviti u tri zametna sloja ektodermu, endodermu i mezodermu kroz sljedeću fazu diferencijacije i tako predstavljati početnu točku za sve ostale tjelesne stanice.

Za razliku od totipotentnih matičnih stanica, one su već izgubile sposobnost razvijanja u genetski identične neovisne organizme.

Daljnje stanične linije izviru iz tri kotiledona koji se u početku sastoje od multipotentnih matičnih stanica. Multipotentne matične stanice mogu se razviti u sve vrste stanica odgovarajuće stanične linije. Te stanice više nemaju sposobnost transformiranja u sve ostale tjelesne stanice jer su već postigle viši stupanj diferencijacije od pluripotentnih matičnih stanica.

U životinjskim i ljudskim organizmima proces diferencijacije povezan je s određivanjem. Određivanje opisuje uspostavljenu specijalizaciju jednom provedenu, a daljnjim razvojem staničnih linija prenosi se epigenetskim sredstvima. Naravno, stanice koje su već bile diferencirane, diferencirat će se dalje u stanice odgovarajuće stanične linije kao dio njihovog određivanja.

Iako je cjelokupna genetska informacija svake pojedine stanice identična, poziva se različito, ovisno o vrsti stanice kroz ekspresiju gena. To između ostalog znači da se u stanici jetre, na primjer, dekodiraju samo genetske informacije za rad jetre, dok sve ostale informacije ostaju nepročitane.

Na diferencijaciju utječu različiti vanjski ili unutarnji čimbenici. Hormoni i faktori rasta igraju važnu ulogu. Kontakt stanica sa susjednim ćelijama također određuje smjer diferencijacije.

Pod određenim uvjetima može se dogoditi transdeterminacija. Određivanje stanica je promijenjeno. To je posebno važno u zacjeljivanju rana. Ako su stanice tada već diferencirane, u tim slučajevima gube diferencijaciju i ponovo se diferenciraju. Ako se ovaj proces poremeti, može doći do raka.

Razlikovanje je bitno da organizam uopće funkcionira kao jednoličan biološki sustav.

Bolesti i bolesti

Međutim, u kontekstu stanične diferencijacije, mogu se pojaviti poremećaji koji mogu dovesti do nepravilnosti organa tijekom embriogeneze. Postoje neke genetske bolesti s različitim displazijama organa. Pored malformacija unutarnjih organa, vanjski izgled često je disharmoničan.

Međutim, postoje i negenetski uzroci malformacija organa. Jedan primjer je bubrežna ageneza u nedostatku amnionske tekućine. Budući da se ljudski zametak može razvijati samo u amnionskoj tekućini, nedostatak prostora ovdje dovodi do neispravne diferencijacije organa, pri čemu utječu i drugi organi i tkiva.

Lijekovi također mogu poremetiti proces diferencijacije tijekom embriogeneze. Dobro poznat primjer je sedativ Contergan, koji je doveo do oštećenja rasta rasta fetusa tijekom rane trudnoće. To je postalo javno 1961. godine takozvanim Contergansandal.

Međutim, može se dogoditi i da se stanice koje su već diferencirane diferenciraju i potom nekontrolirano umnožavaju. To je situacija s rakom. Što se više stanica diferencira, to je tumor zloćudniji. Kao što je već spomenuto, dediferencijacija je nužna u nekim slučajevima kada je veća potreba za rastom stanica. To je slučaj s zacjeljivanjem rana, između ostalog. Međutim, u tim procesima dediferencijaciju slijedi diferencijacija stanica. Ako diferencijacija tada ne uspije, ipak, nastaje rak.

Somatske mutacije u stanicama također mogu utjecati na gene koji utječu na diferencijaciju. Stoga se vjerojatnost razvoja raka povećava tijekom života.