Noteikšana ir solis šūnu diferenciācijā un tādējādi veicina audu specializāciju. Šis process izveido nākamo šūnu attīstības programmu un atņem visvarenām šūnām iespēju ģenerēt dažādus šūnu tipus. Jo specializētāks auds ir, jo mazāka tā reģenerācijas spēja.
Kāda ir apņēmība?
Attīstības bioloģija izseko šūnu un audu attīstību specializētākā stāvoklī. Šīs attīstības laikā atsevišķas audu šūnas mainās vairākas reizes, līdz tās ir sasniegušas specializāciju. Pārmaiņas var notikt dažādos virzienos un ir neatgriezeniskas.
Diferenciācija un šūnu dalīšana piešķir daudzšūnu dzīvajai būtnei tās formu. Šo veidošanas procesu kopumā sauc par morfoģenēzi. Apaugļotā olšūna ir morfoģenēzes sākumpunkts. Diferencēšanas procesu laikā tas kļūst par dažādu šūnu tipu un audu veidu sarežģītu struktūru.
Zigotai ir totipotence. Tāpēc tas spēj attīstīt visu veidu šūnas organismā. Šūnu dalīšana rada atsevišķas meitas šūnas no zigota. Šīs meitas šūnas specializējas noteiktās lomās atkarībā no viņu izcelsmes. Šis šūnu dalīšanas solis iet roku rokā ar tā saucamo noteikšanu. Specializācijas virziens epiģenētiski tiek pārnests uz visām nākamajām šūnu paaudzēm. Tādēļ noteikšana nosaka turpmāko šūnu attīstības programmu.
Funkcija un uzdevums
Noteikšana ir solis uz diferenciāciju un piešķir organismiem to formu, dodot ieguldījumu šūnu un audu specializācijā. Šī specializācija notiek embrioģenēzes laikā, lai noteiktu šūnu un audu piesaistes modeļus. Jādomā, ka noteikšana tiek realizēta, aktivizējot attiecīgo gēnu komplektu.
Attīstības bioloģija atšķir stabilu un nestabilu noteikšanu. Noteikta šūna vienmēr uztur savu attīstības programmu. Tas attiecas arī uz gadījumiem, kad tas migrē no sākotnējās vietas uz citu organisma vietu vai tiek tur pārstādīts. Konkrētas šūnu līnijas potenci nosaka vēl vairāk un vairāk. Embrija pluripotentās cilmes šūnas var radīt jebkura veida šūnas. Daudzpotences ķermeņa cilmes šūnas vairs nespēj ražot visu audu, bet tikai šūnu veidus. Noteikšanas beigās ir neatgriezeniski diferencētas un funkcionējošas ķermeņa šūnas, kurām bieži vien vairs nav iespējas sadalīties un kurām ir ierobežots mūža ilgums.
Noteikšana var notikt dažādos virzienos. Tas nozīmē, ka šūnas noteiktos apstākļos var mainīt noteikšanu. Šo procesu sauc arī par atkārtotu noteikšanu. Šūnas zaudē diferenciāciju, tāpēc tās nošķir. Pēc diferenciācijas viņi varētu atkal atšķirties. Pēc tam jauno diferenciāciju sauc par transdiferenciāciju. Šīs parādības ir iesaistītas brūču sadzīšanā un vēža attīstībā.
Augi atšķiras no dzīvniekiem noteikšanas un diferenciācijas ziņā. Viņiem ir meristematiskas šūnas, kas specializējas dalījumā un jaunu audu veidošanā. Tomēr atšķirībā no dzīvniekiem diferencētās šūnas augos bieži netiek noteiktas vai tiek ieprogrammētas tikai ierobežotā mērā. Tādējādi lielākā daļa augu šūnu saglabā spēju sadalīt un ģenerēt dažādus šūnu veidus.
Slimības un kaites
Jo diferencētāki ir konkrēti audi, jo sliktāk tie atgūsies no bojājumiem un ievainojumiem. Pilnīga reģenerācija var notikt tikai audos, kas spēj dalīties šūnās. Ievainoto audu reģenerācijas spēja ir atkarīga no specializācijas pakāpes.
Reģenerācija var notikt pilnīgi, nepilnīgi vai vispār nenotikt. Palielinoties diferenciācijai, reģenerācijas spēja samazinās. Nervu audos un sirds audos, piemēram, rodas miokarda šūnas un nervu šūnas ar īpaši augstu specializāciju. Šīs šūnas vairs nevar sadalīt. Tādēļ sirds vai centrālās nervu sistēmas bojājums tikai dziedē defektu.
Turpretī asins šūnas un epitēlija šūnas ir mazāk diferencētas. Tie tiek neatgriezeniski izveidoti no slikti diferencētām šūnām. Lai sasniegtu labākus dziedināšanas rezultātus, mūsdienu medicīna paļaujas uz tā saukto cilmes šūnu terapiju. Šī terapijas metode ietver visas medicīniskās terapijas procedūras, kurās cilmes šūnas tiek izmantotas kā galvenā ārstēšanas sastāvdaļa. Vecākā un zināmākā cilmes šūnu terapija ir leikēmijas ārstēšana.
Cilmes šūnas var izolēt gan no embriju, gan no pieaugušo audiem. Embrionālās cilmes šūnas joprojām ir visvarenas, un tāpēc tās var atšķirties visos audos. Embrionālās cilmes šūnas ātri rada lielu skaitu šūnu, kuras var ievietot visos bojātajos audos. Tomēr embriju cilmes šūnu augstais dalīšanās ātrums ir saistīts ar audzēju slimību risku. Tādējādi noteikšanas pētījumiem ir arī pastiprināta loma audu izaugumos audzēja slimības kontekstā.
Noteikšana ir būtiska arī dažādu kroplību vai mutāciju apsvēršanai. Ja šūnas, kas pieejamas noteikšanai, neaptver visas attīstības programmas, sliktākajā gadījumā noteikta veida audu šūnas nevar attīstīties. Kļūdas noteikšanā var izraisīt nopietnas sekas. Tomēr, izmantojot atkārtotas noteikšanas iespēju, noteikšanas kļūdas var zināmā mērā labot. Ja korekcijas nav vai ja korekcija nav pareiza, daži audi var būt pārāk attīstīti, bet citi - nepietiekami attīstīti.
