13.04.2005 - Wykład 8

TEMAT: Różnicowanie, dojrzewanie i starzenie się komórek.

Wzrost komórek zachodzi na drodze zwiększania się

• liczby komórek (proliferacja, rozrost, hiperplozja)

• masy i objętości pojedynczych komórek (przerost, hiperbolia)

• objętości i masy istoty międzykomórkowej (akrecja)

Przerost - zjawisko zachodzące w fazie G₁ cyklu komórkowego w czasie różnicowania komórek w życiu pozapłodowym.

Akrecja - zachodzi w wielu tkankach, głównie w łącznych w życiu płodowym i pozapłodowym do okresu pokwitania, przyczynia się do zwiększania masy i objętości

Wzrost organizmu w okresie rozwoju zarodkowego oraz w późniejszym okresie odbywa się głównie przez proliferację - jest ona sposobem odnowy komórek i zachodzi w cyklu komórkowym.

Populacje komórkowe:

1. rozrastające się - komórki znajdują się w cyklu komórkowym (proliferują) np. stadia rozwoju zarodkowego oraz wzrost nowotworów

2. wzrastające - część komórek jest w cyklu komórkowym a pozostałe w fazie G₀, w narządach organizmu rosnącego w życiu pozapłodowym

3. odnawiająca się - liczba komórek nie zmienia się, chociaż pewna komórek opuszcza populację (migracja, obumieranie, złuszczanie) ale liczba nowych komórek jest identyczna

4. statyczna - stała liczba komórek,, w skutek starzenia się organizmu ich liczba może się zmniejszać np. komórki nerwowe

• komórki nerwowe i mięśniowe - nieproliferujące, stacjonarne

• komórki wątrobowe, nerki, wysp trzustkowych, gruczołów ślinowych - słabo proliferujące, wolno odnawiające się

• komórki szpiku kostnego, układu limfatycznego, naskórka, nabłonka rogówki - intensywnie proliferujące, szybko odnawiające się

Różnicowanie komórek charakteryzuje: nieodwracalność, obniżenie potencji rozwoju, ograniczenie liczby funkcji specjalistycznych do kilku lub nawet jednej.

Różnicowanie komórek (cytodyferencjacje) prowadzi do powstawania wyspecjalizowanych komórek. Jeżeli różnicowanie jest odwracalne to jest to tzw. modulacja.

Rodzaje różnicowania:

• pierwotne - we wczesnych fazach rozwoju embrionalnego

• pośrednie - w późniejszych fazach rozwoju embrionalnego

• terminalne - pojawia się w życiu pozapłodowym

Etapy różnicowania:

1. różnicowanie biochemiczne - przestrojenie potencji genomu (ujawnia się kilka cech fenotypowych lub jednej z nich), następuje synteza odpowiednich enzymów i katalizowane przez nie są odpowiednie produkty, które są wyrazem jej specjalizacji

2. różnicowanie komórkowe - zmiany biochemiczne zmieniają odpowiednio budowę komórki, zwiększa się liczba odpowiednich struktur komórkowych, pojawiają się wyspecjalizowany struktury

3. różnicowanie tkankowe - zestrojenie właściwości i działanie jako tkanka przez komórki zróżnicowane bichemicznie i komórkowo

Czynnikami wzrostu i różnicowania są polipeptydy i pochodne kwasu arachidowego - leukotriewy. Sygnał do podziałów jest przekazywany przez błonę komórkową po związaniu czynnika wzrostu z receptorem błonowym. Najbardziej znane czynniki wzrostu i różnicowania to: EGF, TGF, WGF, FGF, leukotriewy B₄, C₄, D₄, E₄.

Hayflick i Moorheaem wykazali, że komórka dzieli się ograniczoną ilość razy. Oznacza to że komórki dzielą się, starzeją się, degenerują i obumierają. Wright stwierdził, że mechanizm zaprogramowanej liczby podziałów zlokalizowany jest w jądrze.

Nazwę telomer wprowadził Miller. Są to końcowe odcinki chromosomów (TTA GGG), uważane za licznik podziałów komórki. Po każdym podziale długość telomerów skraca się. Krytyczna długość telomerów po określonej liczbie podziałów powoduje zatrzymanie proliferacji.

Wraz ze starzeniem się komórek i istoty międzykomórkowej zmieniają się ich właściwości.

Przyczyny starzenia się nie są do końca znane. Obecnie uważa się, żę jest to ekspresja swoistych genów starzenia oraz skracanie sekwencji telomerów.

Zmiany zachodzące w komórce w wyniku starzenia się:

- w błonie komórkowej - dotyczą receptorów powierzchownych błony komórkowej, spada ich ilość na jednostkę powierzchni błony natomiast ich zdolność do wiązania ligandu pozostaje niezmieniona

- w jądrze komórkowym - odbija się to na jego funkcjach i dotyczy samego DNA i jego oddziaływania z białkami chromatyny

- w cytoplazmie - następuje spowolnienie procesów transkrypcji wraz ze spadkiem aktywności enzymów, upośledzenie funkcji lizosomów, zmiany w mitochondriach (spadek gęstości macierzy, skrócenie grzebieni mitochondrialnych)

Starzenie się komórek populacji proliferujących to zwolnienie tempa proliferacji (wydłużenie cyklu komórkowego), częściej ulegają te komórki spontanicznej transformacji nowotworowej i są bardziej podatne na karcynogeny.

Starzenie się komórek populacji nieproliferujących - komórki tych populacji po określonej liczbie podziałów osiągają ostateczny stopień zróżnicowania, zmiany w tych komórkach spowodowane są przypadkowym działaniem czynników uszkadzających.

G.Martin uważa że starzenie się komórek nie jest zaprogramowane.

Górna granica długości ludzkiego życia jest zapisana w genach i wynosi około 125 lat - wg Hayflicka

Na starzenie wpływ wywiera funkcjonowanie układu nerwowego, endokrynowego i odpornościowego.

Czas życia wybranych komórek:

• oocyt II rzędu - około 24 h

• granulocyt obojętnochłonny, komórki jelita, plemnik - kilka dni

• limfocyty T, komórki miąższowe narządów wew - kilka lat

• komórki soczewki, mięśni poprzecznie prążkowanych - długość życia

3

---