Диференціювання на молекулярно-генетичному, клітинному та тканинному рівнях

Диференціювання — це процес, унаслідок якого клітина стає більш спеціалізованою, тобто набуває морфологічних і функціо­нальних особливостей. Це зміни, які відбуваються в клітині впро­довж одного, нерідко терм і пильного, клітинного циклу. Прикла­дом може бути диференціювання клітин епідермісу шкіри людини, коли в клітинах, що переміщуються із загального шару до вищих шарів, відбувається накопичення кератогіаліну, який перетворю­ється у клітинах блискучого шару на елеїдин, а потім у роговому шарі — на кератин. При цьому змінюються форма клітини, будова клітинних мембран і набір органел. Насправді диференціюється не одна клітина, а група подібних клітин. Прикладів можна навести багато, оскільки в організмі людини налічується близько 100 видів різних типів клітин. Фібробласти синтезують колаген, міобласти — міозин, клітини епітелію травного тракту — пепсин і трипсин.

Ширше під диференціюванням розуміють поступове нарос­тання відмінностей і спеціалізації між клітинами, які походять від однорідних клітин. Перші хімічні та морфогенетичні відмін­ності між клітинами відбуваються в період гаструляції.

Зародкові листки та їхні похідні є прикладом раннього дифе­ренціювання, яке призводить до обмеження потенцій клітин за­родка.

Є ознаки, які характеризують ступінь диференціації клітин. Так, для недиференційованого стану характерні порівняно вели­ке ядро і високе ядерно-цитоплазматичне співвідношення, дис­пергований хроматин і добре виражене ядерце, численні рибо­соми та інтенсивний синтез РНК, висока мітотична активність і неспецифічний метаболізм.

Усі ознаки змінюються в процесі диференціювання, характе­ризуючи клітинну спеціалізацію. Процес, внаслідок якого окре­мі тканини під час диференціювання набувають характерного них вигляду, називають гістогенезом.

Диференціювання клітин під час онтогенезу є результатом по­слідовних реципрокних (взаємних) впливів цитоплазми і змінени продуктів активності ядерних генів. Таким чином, диференці на експресія генів є основним механізмом цитодиференціювання.

У деяких випадках остаточне диференціювання пов'язане "добудовою" молекул ферментів або гормонів. Це вже посттран сляційні події. Наприклад, фермент тирозиназа з'являється в за­родків амфібій ще в ранньому ембріогенезі, але переходить в ак тивну форму лише після їх вилуплення.

Іншим прикладом є диференціювання клітин, за якого вон набувають здатності реагувати на хімічні речовини не відраз після синтезу відповідного рецептора, а лише в певний момент. Показано, що м'язові волокна у своїй мембрані мають рецептори до медіаторної речовини ацетилхоліну. Ці холін-рецептори вияв­ляли всередині цитоплазми клітин-міобластів до утворення ним м'язових волокон, а чутливість до ацетилхоліну виникла лише моменту вбудовування рецепторів у плазматичну мембрану п^; час утворення м'язових трубочок і м'язових волокон. На цьо прикладі видно, що експресія генів і тканинне диференціюванн можуть регулюватися після трансляції в процесі міжклітинних взаємодій.

Таким чином, диференціювання клітин не зводиться лише до синтезу специфічних білків, тому стосовно багатоклітинного ор­ганізму ця проблема пов'язана з просторово-часовими аспектами і вищими рівнями її регуляції, ніж біосинтез білка на клітинно рівні.