Аномалии и пороки развития при нарушении механизмов онтогенеза.
• 1. Основные клеточные процессы в онтогенезе:
• Пролиферация
• Миграция клеток
• Сортировка клеток
• Дифференцировка
• Детерминация
• Апоптоз
• Пролиферация – деление клеток играет важнейшую роль в процессах роста и развития, в процессах регенерации и онкогенеза.
• Благодаря пролиферации организм из одноклеточного (зигота) превращается в многоклеточный, обеспечиваются рост и морфогенез организма, процессы обновления тканей и регенерации, но и опухолевого роста.
• Скорость деления клеток зависит от стадии онтогенеза. Деление клеток регулируется тканево-специфическими факторами - стимуляторами (гормоны) и ингибиторами (кейлоны).
• Совокупность клеток, являющихся потомками одной клетки называют клоном.
• Число клеточных циклов в процессе онтогенеза генетически предопределено.
• Нарушение процессов пролиферации может привести к недоразвитию или чрезмерному развитию отдельных органов и частей организма - уродствам.
Миграция клеток, начиная со стадии гаструлы, продолжается на протяжении всего морфогенеза.
• Клетки мигрируют одиночно или группами (мезенхимные), пластами (эпителий).
• Движения клеток в период гаструляции у лягушки
• Примеры миграции
• Миграция мезенхимных клеток нервных валиков, которые при смыкании нервной трубки выходят из них и мигрируют в разных направлениях:
• в эктодерму, образуя пигментные клетки кожи - меланоциты;
• двигаясь в центральном направлении, образуют нейроны спинальных ганглиев, ганглиев симпатической и парасимпатической нервной системы, клетки шванновских оболочек нервов, мозговой слой надпочечников;
• мигрируя в сторону лица, они превращаются в хрящевые, мышечные, соединительнотканные клетки, образуя висцеральный скелет, мышцы кожи, языка, нижней челюсти, входят в состав аденогипофиза, паращитовидных желез и мякоти зуба.
• Другим примером миграции клеток является миграция первичных половых клеток из желточной энтодермы в зачатки половых желез.
• Способы клеточной миграции:
Миграция клеток подвержена генетическому контролю и осуществляется благодаря:
• дистантным взаимодействиям;
• контактным взаимодействиям между соседними клетками.
Дистантные взаимодействия по типу:
• хемотаксиса (сперматозоиды в сторону яйцеклетки, лимфобласты из костного мозга в эмбриональный тимус);
• контактное ориентирование клеток со структурированным субстратом (фибробласты двигаются вдоль соединительнотканных волокон).
Контактные взаимодействия между соседними клетками:
• контактное ингибирование движения (мезенхимные клетки, например, лейкоциты, способны к амебоидным движениям; ламеллоподии одного фибробласта с мембраной другого).
• Нарушение процессов миграции клеток приводит к врожденным порокам развития - недоразвитию органа (гипоплазии) или гетеротопии, т.е. развитию органа или ткани в другом месте (гетеротопия почки, семенников).
Сортировка клеток начинается в процессе гаструляции (образуются зародышевые листки).
Условия сортировки:
• степень подвижности клеток,
• особенности их мембран.
• Клетки будущей эктодермы слипаются друг с другом и образуют сплошной слой над мезодермой и энтодермой.
• Клетки мезодермы имеют свойство впячиваться в любой, находящийся поблизости комок клеток.
• Клетки энтодермы относительно неподвижны.
• Агрегацию клеток зародышевого листка объясняют способностью к избирательному слипанию (адгезии) клеток одного типа между собой на основе их антигенных свойств или различий в поверхностном заряде их мембран.
• Нарушение процессов сортировки и избирательного слипания клеток может быть причиной злокачественных опухолей.
• Дифференцировкой называется процесс развития специализи-рованных клеточных типов из одного оплодотворенного яйца.
• Детерминация - это определение пути дифференцировки той или иной клетки.
Детерминация клетки может быть:
• генетически запрограммирована,
• может определяться воздействием соседних клеток,
• гормонов или различных внешних факторов, а также подвергаться их влиянию.
Детерминация может быть:
• окончательная (стабильная),
• изменяться в ходе эмбриогенеза (лабильная детерминация).
• Апоптоз - запрограммированная избирательная гибель клеток – естественный, эволюционно обусловленный и генетически контролируемый механизм морфогенеза.
• Апоптоз способствует достижению характерных для определенного вида черт его морфо-физиологической организации:
• редукция провизорных органов (желточного мешка, плаценты, амниона и др.);
• редукция вольфовых протоков у особей женского пола, мюллеровых протоков у мужских особей;
• редукция хвостовых позвонков (у эмбрионов человека закладывается 9-10 хвостовых позвонков, затем остается 4-5);
• формирование конечностей у птиц и млекопитающих.
• Генетический контроль апоптоза осуществляется геном p53.
• Белок, контролируемый этим геном, обладает способностью при определенных условиях блокировать клеточное деление и запускать механизм апоптоза.
• Мутации в этом гене приводят к развитию опухоли, которые встречаются у 55 - 70% раковых больных.
• Гибель клеток контролируется также на уровне клеточных взаимодействий. Нарушение этих взаимодействий может привести к развитию пороков: полидактилия, синдактилия, наличие хвоста, шерсти и т.д.
• 2. Межклеточные взаимодействия:
• Цитоплазматическая сегрегация,
• Эмбриональная индукция,
• Компетенция,
• Дифференциальная экспрессия генов,
• Тотипотентность,
• Канализация развития.
Детерминация может осуществляться двумя разными способами:
• цитоплазматическая сегрегация детерминирующих молекул в период дробления, в результате чего качественно различные области цитоплазмы зиготы попадают в разные дочерние клетки;
• эмбриональная индукция, начиная с периода гаструляции.
В зрелом яйце имеется уже значительный запас генных продуктов в виде молекул м-РНК, которые являются матрицами для синтеза большинства белков, необходимых на начальных этапах эмбриогенеза, а эти матрицы, в свою очередь, оказываются результатом экспрессии генов в овогенезе.
Эмбриональная индукция - влияние уже детерминированной ткани на еще недетерминированную.
• Для индукции необходим контакт между тканями. Детерминированная часть зародыша, например, дорсальная губа бластопора - зачаток хорды, действует как организатор, или индуктор (Г. Шпеман).
• гаструляция
• Способность ткани отвечать на индукционное раздражение называется компетенцией. Компетенция возможна только в определенный чувствительный период.
Эмбриональная индукция:
• первичная - взаимодействие, в котором дорсальная мезодерма индуцирует эктодерму к дифференцировке в нейральные структуры;
• вторичная – каскадные взаимодействия на более поздних, чем гаструляция, стадиях.
• Первичная эмбриональная индукция
включает в себя три основных процесса:
• индукция вегетативными клетками специфических различий в мезодерме (образование хорды, сомитов), которые индуцируются клетками энтодермы,
• индукция нейральных клеток инволюирующими хордомезо-дермальными клетками,
• индукция, ответственная за возникновение региональной специфичности в нервной трубке.
• Гены, специфичные для энтодермы и для эктодермы активируются и с них транскрибируются новые м-РНК даже в диспергированных клетках.
• Это открытие позволило предположить, что клетки энтодермы регулируются автономно содержащимися в них цитоплазматическими факторами.
В индукции мезодермы участвуют три фактора:
• два фактора индуцируют образование кольца мезодермы, содержащего область организатора;
• организатор затем синтезирует другой фактор, регионально индуцирующий специфические региональные структуры (хорда и сомиты, лежащие на дорсальной стороне, и клетки крови, локализующиеся на периферии).
Этими факторами могут быть факторы роста:
- фактор, вырабатываемый вентральными вегетативными клетками, сходный с фактором роста фибробластов (ФРФ).
- фактор, ответственный за образование дорсальной мезодермы (хорды и осевой мускулатуры), аналогичный трансформирующему фактору роста бета-2 (ТФР-бета 2).
• За индуцирующим воздействием организатора как первичного индуктора следуют другие взаимодействия. Например, у позвоночных образование хрусталика из эпидермиса индуцируется растущим глазным пузырем, а дифференцировка позвоночника зависит от присутствия нервной трубки и хорды. Следовательно, эктодермальный эпителий приобрел способность отвечать на стимулы, получаемые от вторичных индукторов.
Таким образом, и при первичных, и при вторичных индукциях происходит прогрессивное ограничение потенций эктодермальных клеток:
- при первичных индукционных взаимодействиях изменения происходят в период гаструляции;
- при вторичных индукционных взаимодействиях детерминация наступает позже.
• Оба механизма используются в развитии любого конкретного организма.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 5085;