Две стадии дифференциации

Процесс дифференциации можно условно разделить на две стадии.

На первой стадии индукция играет определяющую роль. Если в течении этой стадии клетки, которые начали дифференцироваться в каком-то направлении, перенести в другую ткань, то их специализация изменяется, и клетки начинают дифференцироваться в новом направлении. Таким образом, на первой стадии направление специализации определяется, главным образом, специализацией клеток окружающей ткани.

На второй стадии клетки приобретают устойчивую наследственную ориентацию и дифференцируются, сохраняя свою специфичность независимо от типа окружающих их клеток.

Существует две гипотезы механизма дифференцировки. Согласно первой гипотезе при дифференциации набор хромосом в клетках не изменяется, а изменяется активность генов, кодирующих синтез различных белков. По второй гипотезе «отработавшие» хромосомы выбрасываются из ядра, происходит деминуция хроматина – утрата отдельных хромосом, и соответственно отработавших генов.

Активность определенных генов приводит к синтезу соответствующих белков. Известно, что активность генов подвержена регуляции. Одни гены могут включаться, другие – выключаться.

На первой стадии в специализации клеток участвует бо́льшая часть генома, за исключением тканеспецифических генов, активность которых подавлена. В процессе дифференциации и роста клеток количество активно работающих генов уменьшается, но постепенно увеличивается активность тканеспецифических генов, что и определяет наследственную устойчивость клеток. В зрелых дифференцированных клетках в передаче информации участвует только ~10% генов. Важную роль в выборе того или иного ядерного материала (избирательном выключении генов), то есть дифференциации, играет цитоплазма. Она активирует процесс дифференциации. Факторы внешней среды (свет, температура, снабжение водой, углекислым газом, кислородом, питательными веществами …) влияют на дифференциацию так же через цитоплазму. Путем индукции специфическое влияние оказывают соседние клетки.

В процессе дифференциации и роста клеток количество активно работающих генов уменьшается, но постепенно увеличивается активность тканеспецифических генов, что и определяет наследственную устойчивость клеток. В зрелых дифференцированных клетках в передаче информации участвует только ~10% генов. Важную роль в выборе того или иного ядерного материала (избирательном выключении генов), то есть дифференциации, играет цитоплазма. Она активирует процесс дифференциации. Факторы внешней среды (свет, температура, снабжение водой, углекислым газом, кислородом, питательными веществами …) влияют на дифференциацию так же через цитоплазму. Путем индукции специфическое влияние оказывают соседние клетки.

Таким образом, различие специализированных клеток связано не с тем, что они содержат разные гены, а с тем, что они избирательно экспрессируют (активируют) различные тканеспецифические гены.

Клетки в зависимости от структуры и выполняемых функций разделяются по видам тканей, которые они образуют: эпителиальные, мышечные, соединительные и нервные.

Рассмотрим два наиболее важных типа клеток, относящихся к соединительной и нервной ткани.