Diferentierea celulara in ontogeneza

Diferentierea celulara in ontogeneza

Diviziunile celulare si procesele de diferentiere au o intensitate si o viteza maxima in ontogeneza rezultand aparitia unui organ mixt ce contine milioane de celule diferite ca structura si functie asociate in populatii perfect sincronizate functional.

Ontogeneza este cea mai dinamica etapa a vietii si are 4 faze:

1)conceptia si fertilizarea oului

Dupa unirea celor 2 celule sexuale se formeaza o celula diploida numita zigot specializata in diviziune si diferentiere.

2)clivajul (sedimentarea) se realizeaza prin mitoza constituindu-se, in final, blastula ce are aspectul unei sfere ce prezinta o foarte mica cavitate numita blastocel.

3)aparitia embrionului (gastrulatia) cand in masa de celula a blastulei, pe marginea cavitatii apar 2 straturi de celule ce vor constitui ectodermul si endodermul. Ulterior, intre aceste foite se interpune o a treia numita mezoderm urmand ca la sfarsitul acestei perioade de formare a celor trei foite embrionare sa inceapa si procesul de formare a placii neurale denumit neurulatie. Embrionul uman stabileste inca din prima saptamana de viata intrauterina contacte cu organismul matern prin intermediul placentei.

4)aparitia fatului cand embrionul a constituit toate tesuturile si organele sunt schitate incepand perioada fetala (lunile III-IX). Este perioada cea mai lunga din cursul vietii intrauterine fiind caracterizata prin desfasurarea structurala si functionala a acestora.

Factorii ce au rol decisiv in diferentierea ontogenetica sunt: fertilizarea, mediul extracelular, miscarile celulare, interactiunile celulare cu rol inductor, clivajul, etc.

Caracteristica pentru diferentierea celulara in embriogeneza este ordinea precisa de interactie cu fiecare factor incriminat. Alterarea acestei ordini este responsabila de aparitia malformatiilor congenitale. Acestea se pot produce datorita mai multor cauze: modificarea capacitatii inductive a unor tesuturi, pierderii contactelor inductori si indus, modificarea permisivitatii celulei tinta la inductori.

Diferentierea celulara la adult

La organismul adult nu exista celule pluripotente, dar exista rezerve de celule stem care se autointretin prin diviziune in mai toate tipurile de tesuturi. Organismul este alcatuit din doua categorii de celule: somatice si sexuale pentru care exista rezerve de celule stem. In afara de celulele de tip muscular si nervos, toate celelalte celule celule au o viata limitata, inlocuirea celulelor uzate sau moarte se face prin diferentierea celulelor stem in celule adulte, proces cunoscut sub denumirea de regenerare.

Intensitatea cea mai mare a proceselor de regenerare se poate observa la celulele din maduva osoasa hematogena, la celulele din organele sexuale si in celulele din tesuturile epiteliale de acoperire.

Mecanismul diferentierii celulare la adult este acelasi cu cel din etapa embrionara, dar numarul inductorilor ce actioneaza asupra celulelor nediferentiate este mai mic. Rolul major in procesul de diferentiere il au interactiunile intercelulare cu rol inductiv. Alterarea procesului de diferentiere la adult poate da nastere la tumori numite neoplazii. Procesul de transformare a celulelor nediferentiate in celule tumorale poate avea loc pe doua cai:

1)inglobarea unei molecule de ARN de tip viral cand prin transcriptie reversa pe aceasta molecula de ARN se sintetizeaza in celula gazda o molecula de ADN care se integreaza in genomul celulei gazda. In anumite conditii molecula de ADN nou integrata poate ajunge sa preia controlul procesului de diferentiere a celulei gazda. Atunci, mesajul genetic strain de nastere la o serie de anomalii de structura, diviziune, crestere si fractionare a celulei ce se transimt la toti descendentii sai, producandu-se tumori.

2)intreruperea interactiunilor celulare cu rol de reglare a cresterii, diviziunii si fractionarii celulelor dintr-o populatie datorita pierderii jonctiunilor celulare.

Imbatranirea celulara este rezultatul modificarilor continue acumulate in organismele vii inca de la nastere durand pana la moarte. Procesul imbatranirii organismului este, totodata, rezultatul imbatranirii fiecarui sistem in parte: molecule, tesuturi, organe.

Fiecare celula imbatraneste specific printr-un mecanism diferit de cel al altei celule. In mod similar, procesul de imbatranire a tesuturilor si organelor este specific fiecaruia in parte. Proteinele au rolul cel mai important in economia celulelor. De aceea, majoritatea studiilor au fost facute pe proteine determinandu-se cu exactitate durata de viata a moleculelor proteice, enzimatice sau structurale. Pe masura inaintarii in varsta a celulei pot surveni modificari la nivelul procesului de sinteza care determina aparitia unor molecule proteice cu proprietati fizico-chimice si conformationale diferite de cele initiale.

La celulele cu ritm rapid de diviziune exista un proces de imbatranire cu un mecanism diferit de producere fata de celulele nedivizibile. Pentru acest tip de celule imbatranirea inseamna scaderea ritmului de diviziune sau chiar oprirea procesului de diviziune.

La celulele indivizibile, in cursul vietii, imbatranirea inseamna acumularea de macromolecule cu proprietati diferite de cele initiale sau acumularea de substante nedegradabile precum lipofuscina.

Imbatranirea tisulara si a organelor este rezultatul imbatranirii moleculelor, a celulelor si a modificarii compozitiei chimice a matricei celulare. Procesele de diferentiere celulara, morfogeneza si imbatranirea celulara sunt insotite de modificarile moleculelor in ceea ce priveste structura si functia lor. In cursul diferentierii si al morfogenezei acestea sunt considerate normale intrucat sunt progamate genetic.