Differenciálás: Funkció, Feladatok, Szerep és Betegségek

A biológia differenciálódása jellemzi az átalakulást egy rosszul differenciált állapotból egy erősen differenciált állapotba. Ennek a folyamatnak különös jelentősége van a megtermékenyített petesejt teljes organizmussá fejlődése során. A differenciálódási folyamat zavarai vezet olyan súlyos betegségekre, mint pl rák vagy rendellenességek.

Mi a differenciálás?

A biológiai differenciálás a differenciálatlan őssejtek differenciálódott szomatikus sejtekké specializálódásáról szól. A biológiai differenciálás a differenciálatlan őssejtek differenciálódott szomatikus sejtekké specializálódásáról szól. Különösen az embriogenezis és az azt követő növekedés során ezek a folyamatok kiemelkedő szerepet játszanak. A differenciálódási folyamatok azonban továbbra is fontosak a felnőtt szervezetek testfunkcióinak fenntartása szempontjából. Kezdetben a differenciálatlan őssejtek még képesek átalakulni az összes többi testsejtté. Ennek során több differenciálódási folyamat hoz létre speciális testsejteket, amelyek alkotják a különféle szerveket, és végül elveszítik az osztódás képességét. Többféle őssejt létezik. Például az úgynevezett totipotens őssejtek továbbra is képesek mindegyiküket teljes organizmuszá átalakítani. A pluripotens őssejtek viszont még mindig képesek megkülönböztetni az összes testsejtet. Azonban már nem lehetséges, hogy egyedekké fejlődjenek. A multipotens őssejtek már elértek egy bizonyos differenciálódást egy adott sejtvonalra. Azonban továbbra is megkülönböztethetők a sejtvonal összes többi sejtjéig.

Funkció és feladat

A biológiai differenciálás az egyik legfontosabb folyamat a növényi, állati vagy emberi organizmusok fejlődésében. E folyamat során egyebek mellett a megtermékenyített petesejtből több lépésben egyre jobban differenciálódó szomatikus sejtek fejlődnek ki. A megtermékenyített petesejt az első totipotens őssejt, amely kezdetben négy azonos sejtre osztódik fel. E négy sejt mindegyikéből kialakulhat egy teljesen genetikailag azonos organizmus. A négysejtes stádium elérésekor a blastociszta képződik, amely pluripotens embrionális őssejtekből áll. Ezek a pluripotens őssejtek a differenciálódás következő szakaszában fejlődhetnek ki a három csíralemezbe, az ektoderma, az entoderma és a mezodermába, és ezáltal minden további testsejt kiindulópontját jelentik. A totipotens őssejtekkel szemben azonban ezek már elvesztették képességüket genetikailag azonos független organizmusokká fejlődni. A három sziklevél további sejtvonalakat eredményez, amelyek kezdetben multipotens őssejtekből állnak. Ebben a folyamatban a multipotens őssejtek képesek kifejlődni az adott sejtvonal összes sejttípusává. Ezek a sejtek már nem képesek átalakulni az összes többi szomatikus sejtbe, mivel már elérték a differenciálódás magasabb fokát, mint a pluripotens őssejtek. Állati és emberi organizmusokban a differenciálódás folyamata egy meghatározással jár. A meghatározás a specializáció specifikációjára vonatkozik, amint azt megtették, és a sejtvonalak továbbfejlesztését epigenetikus eszközökkel továbbadták. Természetesen a már előzetesen differenciált sejtek meghatározása részeként továbbra is differenciálódnak a megfelelő sejtvonal sejtjeivé. Bár az egyes sejtek általános genetikai információi megegyeznek, másképp hívja fel őket gén kifejezés a sejttípustól függően. Ez többek között azt jelenti, hogy a máj például csak a máj működésére vonatkozó genetikai információkat dekódolják, míg az összes többi információ olvasatlan marad. A differenciálódást különféle külső vagy belső tényezők befolyásolják. Hormonok és például a növekedési tényezők fontos szerepet játszanak. A szomszédos sejtekkel való sejtkontaktusok meghatározzák a differenciálódás irányát is. Bizonyos körülmények között transzdetermináció történhet. Ebben az esetben a sejt meghatározása megváltozik. Ez különösen abban játszik szerepet, hogy sebgyógyulás. Ezekben az esetekben, ha a sejtek már differenciálódtak, elveszítik differenciálódásukat és újra differenciálódnak. Ha azonban ez a folyamat zavart, rák előfordulhat. A differenciálódás elengedhetetlen ahhoz, hogy a szervezet egyáltalán egységes biológiai rendszerként működjön.

Betegségek és rendellenességek

A sejtdifferenciálás során azonban olyan rendellenességek léphetnek fel, amelyek potenciálisan jelentkezhetnek vezet a szervek fejlődési rendellenességeire az embriogenezis során. Így vannak olyanok genetikai betegségek több szervi diszpláziával. A fejlődési rendellenességek mellett belső szervek, a külső megjelenés gyakran diszharmonikus. A szervi rendellenességeknek azonban nem genetikai okai is vannak. Az egyik példa a vese agenesis hiányában magzatvíz. Mivel az ember embrió csak a magzatvíz, itt hiányos szervdifferenciálódás lép fel a helyhiány miatt, és más szervek és szövetek is érintettek. Kábítószer megzavarhatja a differenciálódási folyamatot az embriogenezis során is. Jól ismert példa a talidomid nyugtató, amely kárt okozott a magzat alatt korai terhesség. Ez 1961-ben az úgynevezett talidomid-botránnyal vált nyilvánossá. Előfordulhat azonban az is, hogy a már differenciált sejtek megkülönböztetik, majd irányíthatatlanul szaporodnak. Ez a helyzet itt van rák. Minél előrehaladottabb a sejtek differenciálódása, annál rosszabb a daganat. Mint korábban említettük, a differenciálódás csökkentésére bizonyos esetekben szükség van, ha nagyobb az igény a sejtnövekedésre. Ez a helyzet többek között a sebgyógyulás. Ezekben a folyamatokban azonban a de-differenciálódást ismét sejtdifferenciálás követi. Ha azonban a differenciálódás nem sikerül, akkor rák alakul ki. A sejtek szomatikus mutációi szintén befolyásolhatják a differenciálódást befolyásoló géneket. Ezért az életkor előrehaladtával a rák kialakulásának valószínűsége nő.