Ключевым механизмом гистогенеза является дифференцировка клеток.

Это процесс, приводящий к появлению разнообразных клеточных типов, закономерно распределяющихся в организме.

С этим процессом связано несколько важных понятий. Дифференцировка клеток сопровождается изменением их потенциий

1.Тотипотентность. Все клетки многоклеточного организма развиваются из одной клетки — зиготы. Следовательно, зигота обладает тотипотентностью — способностью давать начало любой клетке. Такая способность сохраняется до стадии 4–8 бластомеров.

2. Полипотентность. Последующие клетки (бластомеры, клетки зародышевых листков) уже не тоти-, а поли- и олигопотентны: способны давать начало не всем, но многим (нескольким) разным видам клеток. По мере дальнейшего эмбрионального развития происходит еще большее сужение потенций. (т.е всех возможных путей/направлений развития клеток, которые могли бы реализоваться при определенных условиях).

В результате появляются различные стволовые клетки (источник образования высокодифференцированных клеток). Некоторые стволовые клетки остаются поли- или олигопотентными: могут развиваться в разные виды зрелых клеток

3. Унипотентность. Другие стволовые клетки оказываются унипотентными — в обычных условиях могут развиваться только по одному направлению. Примеры — стволовые сперматогенные клетки и стволовые клетки эпидермиса.

Переход от тотипотентности к олиго- и унипотентности означает, что в процессе эмбриогенеза происходит постепенное ограничение возможных направлений развития клеток. Этот феномен называется коммитированием.

Механизм коммитирования — стойкая репрессия одних и дерепрессия других генов. Таким образом, по мере развития в клетках постепенно меняется спектр функционально активных генов, и это определяет все более узкое и конкретное направление дальнейшего развития клеток.

На определенной стадии коммитирование приводит к тому, что у клетки остается только один путь развития: такая клетка называется детерминированной.

О детерминированности же можно говорить лишь в отношении унипотентных и всех последующих клеток, так как поли- или олигопотентная клетка еще не детерминирована: у нее сохраняются разные варианты развития.

Дифференцировка и дифферон.

Дифференцировка – приобретениеиклетками биохимических, структурных и функциональных различий – осуществляется в процессе онтогенеза (индивидуальное развитие от зачатия до смерти) вследствие последовательной смены в них набора активных генов.

Дифферон – популяция клеток, связанная происхождением и функциями – от наименее дифференцированной (стволовой), до до наиболее зрелых (дифференцированных). Совокупность всех этих клеточных форм состовляет линию дифференцировки.

Совокупность клеток, происходящих из одного источника (стволовой/родоначальной) и находящихся на разной стадии одной линии дифференцировки называется – клеточный дифферон или

гистогенетический ряд.

Стволовые клетки → Клетки- предшественники → Дифференцированные клетки

1. Стволовые клетки

•Наименее дифференцированные, не функционируют

•Способны дифференцироваться в различных гистогенетических направлениях

•Являются источником развития всех других клеток данного дифферона

•Редко делятся (низкая митотическая активность).

2. Клетки – предшественники (камбиальные)

•Являются потомками стволовых клеток

•Повышают степень своей дифференцированности

•Митотически более активны, чем стволовые

•Пути дифференцирования ограничены (частично детерменированы)

3. Дифференцированные клетки

•Высокая степень дифференцированности

•Активно функционируют

•Способность к митозу различна (может отсутствовать, если клетка находится в Go периоде митотического цикла)

•Являются потомками клетокпредшественников

•Могут переходить в постклеточные формы (эритроциты, корнеоциты и др.)

В тех случаях, когда в диффероне постоянно происходит процесс дифференцировки (как, например, в эпидермисе), в норме устанавливается стационарное состояние (или состояние динамического равновесия): каждая клеточная форма дифферона образуется с такой же скоростью, с какой совершается ее убыль (в результате перехода в последующие формы, отмирания или удаления). При этом содержание каждого вида клеток дифферона оказывается постоянным.

Для поддержания стационарного состояния постоянно обновляющегося дифферона необходимо, чтобы его камбиальные клетки (стволовые или полустволовые) не только регулярно вступали в дифференцировку, но и так же регулярно пополняли свой запас. Т.е стволовые клетки – это источник образования всех дифференцированных клеток.

Регуляция дифференцировки

Дифференцировка клеток обычно находится под гуморальным контролем по принципу отрицательной обратной связи.

1.Регуляция кейлонами. Дифференцированные клетки выделяют кейлоны — ингибиторы клеточных делений. Когда зрелых клеток много, под действием их кейлонов деления предшествующих клеток становятся более редкими, и наоборот.

2.В эмбриональном периоде — это тканевые индукторы. Например, хорда выделяет индукторы развития нервной трубки.

3.После рождения на некоторые виды дифференцировки влияют гормоноподобные вещества. Так, почки вырабатывают эритропоэтин, стимулирующий эритропоэз в красном костном мозгу. Причем при недостатке эритроцитов в крови (например, в результате кровопотери) выработка эритропоэтина усиливается.

Малодифференцированные клетки, способные к пролиферации и служат источником обновления ткани, называются камбиальными, т. е. составляют камбий данной ткани.

По способу распределения своих клеток камбий подразделяют на три типа:

1.Локализованный камбий: камбиальные клетки расположены в определенном локусе ткани. Примеры: в эпидермисе камбиальные клетки находятся в базальном слое; в случае эпителия желудка камбий сосредоточен в шейке желудочных желез.

2. Диффузный камбий: камбиальные клетки распределены по всему объему ткани. Примеры — соединительные ткани, эпителий гипофиза, щитовидной и ряда других желез.

3. Вынесенный камбий: камбиальные клетки ткани находятся за ее пределами. Пример — хрящевые ткани: их камбиальные клетки (хондробласты) расположены не в самой хрящевой ткани, а в окружающей надхрящнице, образованной волокнистой соединительной тканью.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ТКАНЕЙ

Большинство тканей обладает способностью к регенерации, т. е. восстановлению после естественной гибели или повреждения. Регенераторный процесс в различных тканях протекает неодинаково. На этом основании можно выделить несколько типов регенерации.

Внутриклеточная регенерация – это восстановление внутриклеточных структур (органелл). Характерна для клеток нервной ткани и сердечной мышцы, слюнных желез и печени так как в этих органах нет стволовых клеток.

Клеточная регенерация осуществляется за счет деления клеток. Характерна для тканей, в которых есть стволовые клетки (эпителиальные ткани, скелетная мышечная и др.).

Гистотипическая регенерация – это замещение специфических структур органа (паренхимных клеток) соединительной тканью. Это клетки, имеющиеся только в данном органе. Например, в печени – печеночные клетки (гепатоциты), в поджелудочной железе – панкреатоциты и т.д..

Органотипическая регенерация – это замещение погибших специфических клеток органа паренхимными клетками.

Физиологическая регенерация – это восстановление клеток тканей после их естественной гибели.

Репаративная регенерация – это восстановление клеток ткани или органа после повреждения.