Диференциацията в биологията характеризира трансформацията от слабо диференцирано в силно диференцирано състояние. Този процес има особено значение по време на развитието на оплодената яйцеклетка в цялостен организъм. Нарушения в процеса на диференциация могат олово до сериозни заболявания като рак или малформации.
Какво е диференциация?
Биологичната диференциация е свързана със специализацията на недиференцирани стволови клетки в диференцирани соматични клетки. Биологичната диференциация е свързана със специализацията на недиференцирани стволови клетки в диференцирани соматични клетки. Особено по време на ембриогенезата и последващия растеж тези процеси играят видна роля. Процесите на диференциация обаче са все още важни за поддържането на телесните функции при възрастните организми. Първоначално недиференцираните стволови клетки все още притежават способността да се трансформират във всички други телесни клетки. В процеса няколко процеса на диференциация пораждат специализирани телесни клетки, които образуват различните органи и в крайна сметка губят способността да се делят. Има няколко вида стволови клетки. Например, така наречените тотипотентни стволови клетки все още са в състояние да трансформират всяка в цялостен организъм. Плурипотентните стволови клетки от своя страна все още могат да се диференцират във всички телесни клетки. За тях обаче вече не е възможно да се развият в отделни организми. Мултипотентните стволови клетки вече са постигнали 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
Биологичната диференциация представлява един от най-важните процеси в развитието на растителни, животински или човешки организми. По време на този процес, наред с други неща, все по-силно диференцирани соматични клетки се развиват от оплодена яйцеклетка в няколко стъпки. Оплодената яйцеклетка е първата тотипотентна стволова клетка, която първоначално се подлага на клетъчно делене на четири еднакви клетки. Всяка от тези четири клетки може да се развие в цялостен генетично идентичен организъм. Когато се достигне четириклетъчният стадий, настъпва образуването на бластоциста, която се състои от плюрипотентни ембрионални стволови клетки. Тези плурипотентни стволови клетки могат да се развият през следващия етап на диференциация в трите зародишни слоя ектодерма, ентодерма и мезодерма и по този начин представляват отправна точка за всички по-нататъшни телесни клетки. Въпреки това, за разлика от тотипотентните стволови клетки, те вече са загубили способността да се развиват в генетично идентични независими организми. Трите котиледона водят до по-нататъшни клетъчни линии, които първоначално се състоят от мултипотентни стволови клетки. В този процес мултипотентните стволови клетки могат да се развият във всички клетъчни типове от съответната клетъчна линия. Тези клетки вече не притежават способността да се трансформират във всички други соматични клетки, тъй като вече са достигнали по-висока степен на диференциация от плурипотентните стволови клетки. При животинските и човешките организми процесът на диференциация е свързан с определяне. Определянето се отнася до спецификацията на специализацията, след като е предприета, като по-нататъшното развитие на клетъчните линии се предава по епигенетичен път. Разбира се, клетките, които вече са били предварително диференцирани, ще продължат да се диференцират в клетките на съответната клетъчна линия като част от тяхното определяне. Въпреки че общата генетична информация на всяка клетка е идентична, тя се извиква по различен начин от ген израз в зависимост от типа на клетката. Това означава, наред с други неща, че в a черен дроб клетка, например, само генетичната информация за чернодробната функция се декодира, докато цялата друга информация остава непрочетена. Диференциацията се влияе от различни външни или вътрешни фактори. Хормоните и факторите за растеж например играят важна роля. Клетъчните контакти със съседни клетки също определят посоката на диференциация. При определени условия може да настъпи трансдетерминация. В този случай определянето на клетката се променя. Това играе роля особено в заздравяване на рани. В тези случаи, ако клетките вече са диференцирани, те губят своята диференциация и се диференцират отново. Ако обаче този процес е нарушен, рак Диференциацията е от съществено значение, за да може организмът изобщо да функционира като единна биологична система.
Болести и разстройства
По време на клетъчната диференциация обаче потенциално могат да възникнат нарушения олово до малформации на органите по време на ембриогенезата. По този начин има някои генетични заболявания с многоорганни дисплазии. В допълнение към малформации на вътрешни органи, външният външен вид често е дисхармоничен. Съществуват обаче и негенетични причини за малформации на органите. Един пример е бъбречната агенезия при липса на амниотична течност. Тъй като човешкото зародиш може да се развие само в рамките на амниотична течност, тук възниква дефектна диференциация на органи поради липса на пространство, а други органи и тъкани също са засегнати. Drugs също може да наруши процеса на диференциация по време на ембриогенезата. Добре известен пример е транквилизаторът талидомид, който е причинил увреждане на развитието на растежа на ембрион по време на ранна бременност. Това стана публично достояние през 1961 г. с така наречения скандал с талидомид. Може обаче да се случи и така, че вече диференцирани клетки се диференцират и след това се размножават неконтролируемо. Тази ситуация е налице в рак. Колкото по-напреднала е диференциацията на клетките, толкова по-злокачествен е туморът. Както бе споменато по-рано, дедиференциацията е необходима в някои случаи, когато има по-голяма нужда от клетъчен растеж. Такъв е случаят, наред с други, в заздравяване на рани. При тези процеси обаче дедиференциацията е последвана от клетъчна диференциация отново. Ако обаче диференциацията не успее да се случи, ракът се развива. Соматичните мутации в клетките също могат да повлияят на гени, които влияят на диференциацията. Следователно с напредването на възрастта вероятността от развитие на рак се увеличава.
