29.04 / 06.05 / 13.05.2009, wykład, - Wzrost, różnicowanie i starzenie się
komórek; Paul Esz
Wzrost zespołu komórek zachodzi na drodze zwiększania
 liczby komórek (proliferacja, rozrost, hiperplazja)
 objętość i masy pojedynczych komórek (przerost, hipertrofia)
Proliferacja rozrost
Hipertrofia przerost pojemności komórki
Akrecja rozrost istoty międzykomórkowej
Akrecja  wzrost liczby tkanki lub narządu na drodze zwiększenia objętości i masy istoty międzykomórkowej. W
akrecji rozmiar oraz liczba komórek się nie zmienia.
Przerost (łac. hypertrophia) - pojęcie z zakresu patomorfologii oznaczające powiększenie tkanki lub narządu na
skutek powiększenia poszczególnych komórek, bez zwiększenia ich liczby. Przerost występuje najczęściej w przypadku
tkanki mięśniowej: macicy, mięśni szkieletowych, serca, ale może też dotyczyć prostaty, a także jednej z nerek przy
usunięciu drugiej. Przerost zaliczany jest w patomorfologii do zmian postępowych.
Rozrost (hiperplazja, łac. hyperplasia) - pojęcie z zakresu patomorfologii oznaczające powiększenie tkanki lub
narządu na skutek zwiększenia liczby komórek. Rozrost nie jest równoważny z procesem nowotworowym, lecz
nowotwór jest patologiczną jego formą. Jest często poprawną, fizjologiczną reakcją na zwiększone zapotrzebowanie i
ustępuje, gdy znika bodziec.
Narządy, w których rozrost zaznacza się szczególnie:
 macica
 prostata
 wątroba po wycięciu jej fragmentu.
Przykładem rozrostu mogą być też: modzel, nagniotek, brodawka pospolita.
W patomorfologii rozrost zaliczany jest do zmian postępowych.
Rodzaje plazji
 (Hiper)plazja - wzrost liczby komórek
 (Meta)plazja - zmiana typu komórek
 (Dys)plazja - nieprawidłowe dojrzewanie
 (Ana)plazja  odróżnicowanie
 (Kata)plazja - “! różnicowanie czynnoÅ›ciowe
 (Neo)plazja  nowotworzenie
 Aplazja - niewykształcenie się narządu
 Hipoplazja - "niedorozwój" narządu
Populacje komórek
 rozrastajÄ…ca siÄ™
 wzrastająca w cyklu komórkowym
 wzrastajÄ…ce w fazie G0
 odnawiające się (stała liczba komórek, migracja i rozrost)
 statyczna (liczba komórek zmniejsza się)
Różnicowanie komórek (cytodyferencjacja)
 proces powstawanie różnych wyspecjalizowanych komórek
 jeśli zmiany prowadzące do różnicowania są odwracalne, mówimy o modulacji
 różnicowanie charakteryzuje nieodwracalność, obniżenie potencji rozwoju oraz ograniczenie liczby funkcji
specjalistycznych do kilku lub nawet jednej.
Wyróżnia się różnicowanie
 pierwotne  w najwcześniejszych fazach rozwoju
 pośrednie  w póz
niejszych fazach rozwoju embrionalnego
 terminalne  pojawia się w życiu postembrionalnym
Etapy różnicowania
 różnicowanie biochemiczne  wskutek przestrojenia potencji genomu ujawnia się kilka cech fenotypowych
lub jedna z nich (synteza odpowiednich enzymów i katalizowanie przez nie syntezy kilku produktów komórki,
które są wyrazem jej specjalizacji)
 różnicowanie komórkowe  wskutek zmian biochemicznych zmienia się odpowiednia budowa komórek,
zwiększa się odpowiednia liczba struktur komórkowych np. mitochondriów, rybosomów, pojawiają się
wyspecjalizowane struktury np. mikrofibryle, tono-neuro-itp.
 różnicowanie tkankowe  zespół komórek zróżnicowanych biochemicznie i komórkowo zestraja swoje
właściwości i zaczyna działają jako tkanka
Czynnik wzrostu i różnicowania
 polipeptydy (około 40 rodzajów) i pochodne kwasu
 arachidonowego  leukotrieny, są wspólnie nazywane czynnikami wzrostu i różnicowania
Sygnał do podziałów jest przekazywane przez błonę komórkową po związaniu czynnika wzrostu z receptorem
błonowym.
Do najbardziej znanych czynników wzrostu i różnicowanie należą:
 czynnik wzrostu naskórka EGF
 transformujÄ…ce czynnik wzrostu TGF
 czynnik wzrostu nerwów NGF
 czynnik wzrostu fibroblastów FGF
Starzenie się komórek
 w organizmie komórki starzeją się , degenerują i obumierają
 starzenie się komórek in vivo  to postępujące i nieodwracalne zmiany prowadzące do ograniczenia
możliwości adaptacyjnych a w końcu do śmierci organizmu
 procesy te zachodzÄ…;
 w komórkach
 składnikach poza komórkowych
Zmiany na terenie komórki
 zmiany w błonie komórkowej
 dotyczą one receptorów powierzchniowych błony komórkowej
 spada ich iloci na jednostek powierzchni błony, ich zdolność wiązania liganda pozostaje nie zmieniona
 zmiany w jądrze komórkowym co odbija się na jego funkcjonowaniu
 dotyczą samego dna jak również oddziaływań z białkiem chromatycznym
 zmiany w cytoplazmie
 spowolnienie procesu translacji wraz ze spadkiem aktywności enzymów, upośledzenie funkcji lizosomów,
zmiany w mitochondriach ( obniżenie gęstości macierzy i skrócenie grzebieni mitochondrialnych
Wraz ze starzeniem się komórek i istoty międzykomórkowej zmieniają się także właściwości i jej składniki.
Przyczyny starzenia komórek nie są do końca wyjaśnione, obecnie uważa się ze jest to
 ekspresja swoistych genów starzenia się
 skracanie
Przebieg starzenia się jest inny w komórkach populacji różniących się intensywnością proliferacji. Starzenie się
komórek populacji proliferacyjnych- zwolnienie tempa proliferacji ( wydłużenie cyklu komórkowego), częściej ulegają
spontanicznej transformacji nowotworowej i sÄ… bardziej podatne na karcinogeny.
Starzenie się komórek populacji nieproliferujących
 komórki w tych populacjach określonej ilości podziałów ostateczny stopień zróżnicowania
 zmiany w tych komórkach spowodowane są przypadkowym działanie m czynników uszkadzających
Populacja nieproliferujÄ…ca:
 zawiera komórki niezmienione o różnym stopniu uszkodzenia,
 z wiekiem funkcja komórek nieuszkodzonych maleje, zmniejsza się ilość komórek w populacjach co prowadzi
do jej zaniku, jeśli wcześniej nie nastąpi śmierć organizmu
Hayflick wraz z Mooheadem wykazali, że ludzkie fibroblasty w hodowli dzielą się ograniczoną ilość razy  oblany
został mit o nieśmiertelności komórek prawidłowych. Komórki starzeją się a odzwierciedleniem tego jest zanik ich
zdolności replikacyjnych.
Komórki wolne od śmierci
 komórki macierzyste
 komórki nowotworowe
Czy istnieje zależność pomiędzy liczbą podziałów a długością życia? TAK
Komórki ludzkie w hodowli dzielą się około 50 razy, od starszych dawców to tylko 20-30 podziałów. Gromadzenie się
rDNA w komórkach drożdży i ludzkich komórkach osób chorych na progerie prowadzi do powiększenia fragmentacji
jąderek, zaburzenia syntezy DNA i transkrypcji. Telomery stają się krótsze po każdym podziale komórkowym komórek
prawidłowych.
Harley (1992)  telomeraza - hipoteza starzenia się komórek somatycznych i założyli oni że
 aktywna w komórkach płciowych telomeraza utrzymuje stałą długość telomerów i zapewnia przekazanie
zygocie pełnej informacji genetycznej
 represja aktywności telomerazy w kom. somatycznych przyczynia się do skracania telomerów z każda runda
replikacyjnÄ…
 uzyskanie krytycznej długości telomerów po określonej liczbie podziałów (limit Hayfliscka) powoduje
zatrzymanie proliferacji
!@#$%^&*()_#$!@#$%^&*(!@#$%^&*()_!@#$%^&*()_
Zaprzeczenie teorii Harley'a są między innymi komórki nowotworowe, produkujące telomerazę, mają krótsze telomery
niż zdrowe komórki somatyczne. Telomeraza nie może być więc jedynym mechanizmem utrzymującym długość
telomerów, a długość telomerów nie może być jedynym licznikiem podziałów w komórce.
Elizabeth Blackburn, która odkryła telomerazę, zaproponowała nową hipotezę według której sama obecność telomerazy
w komórce może być ważniejsza od długości telomerów. Telomeraza tworzy czapeczki maskujące wolne końce DNA i
stabilizuje nawet bardzo krótkich telomery (Blackburn).
Wniosek: Obecność krótkich telomerów zwiększa prawdopodobieństwo zatrzymania podziałów komórkowych, ale nie
jest jednoznacznym wyznacznikiem wieku komórki.
Inne teorie:
 przyczyny starzenia się i śmierci komórek są powiązane z regulacją cyklu komórkowego
 wolne rodniki tlenowe (Wolnorodnikowa teoria starzenia się opiera się na sprawności reakcji łańcucha
oddechowego. Z wiekiem jego sprawność jest coraz niższa, czego skutkiem jest wzmożona produkcja
aminorodników ponadtlenowych  O2  które same inicjują łańcuch reakcji wolnorodnikowych lub z nich
powstają rodniki hydroksylowe. Rodniki są bardzo reaktywne, powodują karbonylację białek, utlenianie
nieansyconych kwasów tłuszczowych, mutacje DNA i uszkodzenia chromosomów. Zmienione
makrocząsteczki obniżają funkcje genomu oraz enzymów uważane są za fenotypowe cechy starzenia
 George Martin  maksymalna długość życia została ustalona w toku ewolucji i starzejemy się ponieważ
właściwie nie ma powodu, aby jakiś organizm żył po zakończeniu swojego okresu reprodukcyjnego
 Hayflick  uważa, że górna granica długość ludzkiego życia jest zapisana w naszych genach w wynosi 125 lat
Czas życia komórek
 oocyty II rzędu  około 24 godziny
 granulocyty obojętnochłonne  kilka dni
 komórki jelitowe  kilka dni
 plemniki  kilka dni
 erytrocyty  4 miesiÄ…ce
 limfocyty B  4 miesiÄ…ce
 limfocyty T  kilka lat
 komórki miąższowe narządów wewnętrznych  kilka lat
 komórki nerwowe  czas równy czasowi życia człowieka
 komórki mięśni poprzecznie prążkowane  czas równy czasowi życia człowieka
 komórki soczewki  czas równy czasowi życia człowieka