Proučavanje metafaznih hromozoma. Regulacija diobe ćelija. Diferencijacija ćelija u tkivima Zid je visok, ali slab

Optimalna faza za proučavanje hromozoma je faza metafaze, kada hromozomi dosegnu maksimalna kondenzacija i nalaze se u jedan avion,što omogućava njihovu identifikaciju sa velikom preciznošću. Za proučavanje kariotipa potrebno je ispuniti nekoliko uslova:

Stimulacija diobe stanica kako bi se dobila maksimalna količina ćelije koje se dele,

- blokiranje diobe ćelija u metafazi;

- hipotonizacija ćelija i priprema preparata hromozoma za dalje ispitivanje pod mikroskopom.

Za proučavanje hromozoma možete koristiti ćelije iz tkiva koje se aktivno razmnožava(ćelije koštane srži, zidovi testisa, tumori) ili ćelijske kulture, koji se dobijaju uzgojem u kontrolisanim uslovima na posebnim hranljivim podlogama ćelija izolovanih iz organizma (periferne krvne ćelije*, T limfociti, ćelije crvene koštane srži, fibroblasti različitog porekla, ćelije horiona, ćelije tumora)

* Tehnika dobijanja hromozomskih preparata iz limfocita periferne krvi uzgojenih u izolovanim uslovima je najjednostavniji metod i sastoji se od sledećih koraka:

Sakupljanje venske krvi u aseptičnim uvjetima;

Dodavanje heparina za sprečavanje zgrušavanja krvi;

Prijenos materijala u bočice sa posebnim hranjivim podlogom;

Stimulacija diobe stanica dodavanjem fitohemaglutinin;

Inkubacija kulture 72 sata na temperaturi od 37 0 C.

Blokiranje diobe ćelija u fazi metafaze postiže se uvođenjem u medij kolhicin ili kolcemid – supstance - citostatici koji uništavaju vreteno. Potvrda preparati za mikroskopske analiza uključuje sljedeće faze:

- hipotonizacija ćelija,što se postiže dodavanjem hipotonične otopine kalijevog hlorida; to dovodi do oticanja stanica, rupture nuklearne membrane i disperzije hromozoma;

- fiksacija ćelije zaustaviti ćelijsku aktivnost uz očuvanje strukture hromozoma; za to se koriste posebni fiksativi, na primjer, mješavina etilnog alkohola i octene kiseline;

- bojenje lijeka prema Giemsi ili korištenje drugih metoda bojenja;

- analiza pod mikroskopom u cilju identifikacije numerički poremećaji (homogeni ili mozaični) I strukturne aberacije;

- fotografisanje i izrezivanje hromozoma;

- identifikacija hromozoma i sastavljanje kariograma (idiograma).

Faze kariotipizacije Diferencijalno obojenje hromozoma

Trenutno se, uz rutinske metode proučavanja kariotipa, koriste metode diferencijalnog bojenja, koje omogućavaju identifikaciju naizmjeničnih obojenih i neobojenih traka u kromatidama. Zovu se bendovi i imajuspecifično Itačno distribucija zbog posebnosti unutrašnje organizacije hromozoma

Metode diferencijalnog bojenja razvijene su ranih 1970-ih i postale su važna prekretnica u razvoju ljudske citogenetike. Imaju široku praktičnu primjenu, jer:

Izmjena pruga nije nasumična, već reflektirajuća unutrašnja struktura hromozoma, na primjer, distribucija eukromatskih i heterohromatskih regiona bogatih AT ili GC DNK sekvencama, regiona hromatina sa različitim koncentracijama histona i nehistona;

Raspodjela traka je identična za sve ćelije jednog organizma i sve organizme date vrste, što se koristi za tačna identifikacija vrste;

Metoda vam omogućava da precizno identificirati homologne hromozome, koji su identični sa genetske tačke gledišta i imaju sličnu distribuciju traka;

Metoda pruža tačne identifikacija svakog hromozoma, jer različiti hromozomi imaju različite distribucije traka;

Diferencijalno obojenje nam omogućava da identifikujemo mnoge strukturne abnormalnosti hromozoma(delecije, inverzije), koje je teško otkriti jednostavnim metodama bojenja.

U zavisnosti od metode predprocesiranja hromozoma i tehnike bojenja, razlikuje se nekoliko metoda diferencijalnog bojenja (G, Q, R, T, C). Koristeći ih, moguće je dobiti izmjenu obojenih i neobojenih traka - traka, stabilnih i specifičnih za svaki kromosom.

Karakteristike različitih metoda za diferencijalno bojenje hromozoma

Poznato je da se neke ćelije kontinuirano dijele, na primjer matične ćelije koštane srži, ćelije zrnastog sloja epiderme, epitelne ćelije crevne sluznice; druge, uključujući glatke mišiće, možda se neće dijeliti nekoliko godina, a neke ćelije, kao što su neuroni i prugasto-prugasta mišićna vlakna, nisu u stanju da se dijele uopće (osim u prenatalnom periodu).

U nekim tkivni nedostatak ćelijske mase eliminisan brzom deobom preostalih ćelija. Tako se kod nekih životinja, nakon hirurškog odstranjivanja 7/8 jetre, njena težina vraća gotovo na prvobitni nivo zbog diobe stanica u preostale 1/8. To svojstvo imaju mnoge žljezdane stanice i većina stanica koštane srži, potkožnog tkiva, crijevnog epitela i drugih tkiva, sa izuzetkom visoko diferenciranih mišićnih i nervnih stanica.

Još malo se zna kako tijelo održava potrebno broj ćelija različitih tipova. Međutim, eksperimentalni podaci ukazuju na postojanje tri mehanizma za regulaciju rasta ćelija.

prvo, podjela mnogih vrsta ćelija je pod kontrolom faktora rasta koje proizvode druge ćelije. Neki od ovih faktora dolaze u ćelije iz krvi, drugi iz obližnjih tkiva. Dakle, epitelne ćelije nekih žlijezda, kao što je pankreas, ne mogu se dijeliti bez faktora rasta koji proizvodi osnovno vezivno tkivo.

drugo, većina normalnih ćelija prestati dijeliti kada nema dovoljno prostora za nove ćelije. To se može primijetiti u ćelijskim kulturama, u kojima se ćelije dijele dok ne dođu u kontakt jedna s drugom, a zatim prestaju da se dijele.

Treće, mnogo tkanina usevi prestaju da rastu, ako čak i mala količina tvari koje proizvode dospije u tečnost kulture. Svi ovi mehanizmi kontrole rasta ćelija mogu se smatrati varijantama mehanizma negativne povratne sprege.

Regulacija veličine ćelije. Veličina ćelije zavisi uglavnom od količine funkcionalne DNK. Dakle, u nedostatku replikacije DNK, stanica raste sve dok ne dostigne određeni volumen, nakon čega se njen rast zaustavlja. Ako koristite kolhicin da blokirate proces formiranja vretena, možete zaustaviti mitozu, iako će se replikacija DNK nastaviti. To će dovesti do toga da količina DNK u jezgru znatno premaši normalnu, a volumen ćelije će se povećati. Pretpostavlja se da je prekomjerni rast stanica u ovom slučaju posljedica povećane proizvodnje RNK i proteina.

Diferencijacija ćelija u tkivima

Jedan od karakteristike rasta a dioba stanica je njihova diferencijacija koja se podrazumijeva kao promjena njihovih fizičkih i funkcionalnih svojstava tokom embriogeneze s ciljem formiranja specijalizovanih organa i tkiva tijela. Pogledajmo zanimljiv eksperiment koji pomaže da se objasni ovaj proces.

Ako od jaja Ako posebnom tehnikom uklonite jezgro žabe i zamijenite ga jezgrom stanice crijevne sluznice, onda iz takvog jajeta može izrasti normalna žaba. Ovaj eksperiment pokazuje da čak i tako visoko diferencirane stanice kao što su one crijevne sluznice sadrže sve potrebne genetske informacije za razvoj normalnog žabljeg organizma.

Iz eksperimenta je jasno da diferencijaciju nastaje ne zbog gubitka gena, već zbog selektivne represije operona. Zaista, na elektronskim mikrografijama se može vidjeti da su neki segmenti DNK "upakovani" oko histona kondenzirani toliko snažno da se više ne mogu rasplesti i koristiti kao šablon za transkripciju RNK. Ovaj fenomen se može objasniti na sljedeći način: u određenoj fazi diferencijacije, ćelijski genom počinje sintetizirati regulatorne proteine ​​koji nepovratno potiskuju određene grupe gena, pa ti geni zauvijek ostaju inaktivirani. Kako god bilo, zrele ćelije ljudskog tijela sposobne su sintetizirati samo 8.000-10.000 različitih proteina, iako da svi geni funkcionišu, ta brojka bi bila oko 30.000.

Eksperimenti na embrionima pokazuju da su neke ćelije u stanju da kontrolišu diferencijaciju susednih ćelija. Stoga se hordomezoderm naziva primarnim organizatorom embrija, budući da se sva ostala tkiva embrija počinju razlikovati oko njega. Transformirajući se tokom diferencijacije u segmentirani dorzalni mezoderm koji se sastoji od somita, hordomezoderm postaje induktor okolnih tkiva, pokrećući formiranje gotovo svih organa iz njih.

As još jedan primjer indukcije može se navesti razvoj sočiva. Kada optička vezikula dođe u kontakt s ektodermom glave, počinje se zgušnjavati, postupno se pretvarajući u plakodu sočiva, koja zauzvrat formira invaginaciju, od koje se na kraju formira sočivo. Dakle, razvoj embrija je u velikoj mjeri posljedica indukcije, čija je suština da jedan dio embrija uzrokuje diferencijaciju drugog, a to uzrokuje diferencijaciju preostalih dijelova.
Pa ipak diferencijacija ćelija uopšte i dalje ostaje misterija za nas, mnogi regulatorni mehanizmi koji se nalaze u osnovi su nam već poznati.

Do kraja 19. vijeka. citolozi su imali gotovo iscrpna znanja o morfološkoj strani mitoze. Daljnje popunjavanje podataka o diobi stanica dogodilo se uglavnom kroz proučavanje najprimitivnijih organizama.

Proces podjele u prokariotskim (bez formiranog jezgra) organizmima (bakterijama), koji je genetski blizak metilaciji (M. A. Peshkov, 1966), kao i mitoza kod protozoa (I. B. Raikov, 1967), gdje su pronađeni, je otkriven. detaljno proučavao izuzetno jedinstvene oblike ovog procesa. Kod viših organizama morfološko proučavanje mitoze odvijalo se uglavnom na liniji proučavanja ovog procesa u dinamici na živim objektima uz pomoć mikrofilmiranja. U tom smislu, od velike važnosti je bio rad A. Bayera i J. Mole-Bayera (1956, 1961), izveden na ćelijama endosperma nekih biljaka.

Međutim, velika većina djela 20. stoljeća. ticalo se fiziologije ćelijske diobe i upravo je u ovom dijelu problema postignut najveći uspjeh. U suštini, pitanje uzroka i kontrolnih faktora mitoze ostalo je neistraženo. Osnivač ovog istraživanja bio je A. G. Gurvič.

Gurvič je već u monografiji „Morfologija i biologija ćelije“ (1904) izrazio ideju da moraju postojati faktori koji određuju nastanak mitoze, a oni su najverovatnije povezani sa stanjem same ćelije koja počinje da se deli. . Ove još uvek veoma opšte ideje razvile su se u nizu daljih Gurvičovih studija, sažetih u monografiji „Problem deobe ćelije sa fiziološke tačke gledišta“ (1926). Gurvičov prvi važan teorijski zaključak bila je ideja o dualizmu faktora koji izazivaju mitozu samo kada su kombinovani. Jedan od ovih faktora (ili grupa faktora) povezan je sa endogenim procesima pripreme ćelije za deobu (faktor mogućnosti ili spremnosti). Drugi je egzogen za datu ćeliju (faktor implementacije). Gurvičeva dalja istraživanja bila su posvećena uglavnom proučavanju drugog faktora.

Eksperimenti i teorijska razmatranja doveli su Gurviča 1923. do otkrića da većinu egzotermnih reakcija u tijelu i in vitro prati UV zračenje. Najvažnija biološka posljedica ovog fenomena bila je stimulacija diobe stanica, zbog čega su ovi zraci nazvani mitogenetskim, odnosno izazivajući mitoze. Tokom narednih godina, Gurvič (1948, 1959) i njegove kolege sproveli su veliki broj studija posvećenih problemu mitogenetskog zračenja. Stimulativno dejstvo zračenja je razjašnjeno na širok spektar objekata - od bakterija i gljivica kvasca do embriona i ćelija kulture tkiva sisara (A. A. Gurvich, 1968).

U prvoj četvrtini 20. veka. Počeli su da se gomilaju podaci o uticaju spoljašnjih uticaja na mitozu – energije zračenja, raznih hemikalija, temperature, koncentracije vodonikovih jona, električne struje itd. Posebno mnogo istraživanja je sprovedeno na kulturi tkiva. Sada je utvrđeno da je mitotička podjela posljedica dugog lanca uzroka.

Za razliku od rane citologije, koja se fokusirala na samu mitozu, modernu citologiju mnogo više zanima interfaza. Koristeći Gurvičovu terminologiju, možemo reći da je sada u prvom planu proučavanje faktora spremnosti.

snage, osiguravajući mogućnost ulaska ćelije u diobu.

To je postalo moguće zahvaljujući novim metodama istraživanja, prvenstveno zahvaljujući autoradiografiji.

A. Howard i S. Pelk (1951) su predložili podjelu cijelog mitotičkog ciklusa u četiri perioda: postmitotički ili presintetički (Gi); sintetički (S), tokom kojeg dolazi do replikacije DNK; postsintetički ili premitotički (G2); i konačno mitoza (M). Velika količina činjeničnog materijala akumulirana je o trajanju pojedinih perioda i cjelokupnog mitotičkog ciklusa u cjelini u raznim organizmima, normalno i pod utjecajem različitih vanjskih i unutrašnjih faktora - energije zračenja, virusa, hormona itd.

Brojna istraživanja (M. Swann, 1957, 1958) posvećena su energetici ćelijske diobe, i iako su mnogi detalji ostali nejasni, postalo je očigledno da važnu ulogu u tom pogledu imaju jedinjenja visoke energije, posebno ATP. . Ova supstanca ne samo da učestvuje u pripremi ćelije za deobu, već je, prema G. Hoffmann-Berlingu (1959, 1960), odgovorna za mehaničke procese koji leže u osnovi divergencije hromozoma do polova.

U rasvjetljavanju mehanizma različitih faza diobe stanica, radovi američkog istraživača D. Meziusa (1961) koji je proučavao različite aspekte fiziologije mitoze, posebno ulogu mitotičkog aparata, koji provodi sam proces diobe , odigrao je posebno važnu ulogu. Stvorene su različite ideje o mehanizmu diobe ćelijskog tijela i o fizičko-hemijskim promjenama ćelija tokom diobe. Proučavanje hromozoma preraslo je u nezavisno polje istraživanja, za koje se pokazalo da je organski povezano sa genetikom i dalo je povoda za citogenetiku.

Uz proučavanje pojedinačnih mitoza, značajan broj istraživanja posvećen je rasvjetljavanju obrazaca mitotičke aktivnosti tkiva, a posebno proučavanju ovisnosti proliferacije stanica od fiziološkog stanja organizma i utjecaja različitih endogenih i egzogenih faktora. .

Prva istraživanja ove prirode provedena su na biljnim objektima na samom početku 20. stoljeća. u vezi sa proučavanjem periodičnosti bioloških procesa (A. Lewis, 1901; V. Kellycott, 1904). Dvadesetih godina 20. stoljeća pojavio se niz fundamentalnih studija o dnevnom ritmu diobe ćelija u sadnicama biljaka (R. Friesner, 1920; M. Stolfeld, 1921). U 30-40-im godinama proveden je niz studija (A. Carleton, 1934; Ch. Blumenfeld, 1938, 1943; 3. Cooper, G. Franklin, 1940; G. Blumenthal, 1948; itd.), koji su proučavali mitotička aktivnost u žarištima reprodukcije stanica kod različitih laboratorijskih životinja. Značajno manje takvih radova je obavljeno na žarištima reprodukcije ljudskih ćelija (3. Cooper, A. Schiff, 1938; A. Broders, V. Dublin, 1939; itd.).

U SSSR-u, prvu studiju o uticaju fizioloških faktora na mitotički režim objavio je 1947. G. K. Hruščov. Od 50-ih godina, interesovanje za problem mitotičkog režima tela značajno je poraslo (S. Ya. Zalkind, I. A. Utkin, 1951; S. Ya. Zalkind, 19.54, 1966; V. N. Dobrokhotov, 1963; I A. Alov, 1964; itd.). Najpotpunije je proučavan dnevni ritam mitotičke aktivnosti kod sisara.

Prve pokušaje analize mehanizama koji regulišu mitotičku aktivnost napravio je 1948. godine engleski istraživač W. Bullough. Sovjetski citolozi (JI. Ya. Blyakher, 1954; I.A. Utkin, 1959; G.S. Strelin, V.V. Kozlov, 1959) posvetili su veliku pažnju neurohumoralnoj regulaciji mitotičke aktivnosti, uspostavljajući refleksnu prirodu regulacije ćelijskih dioba. Ispostavilo se da efekat na nervni sistem utiče indirektno - kroz promenu hormonske ravnoteže. Također se pokazalo da se lučenje adrenalina, koji inhibira mitotičku aktivnost, naglo povećava. Uklanjanje nadbubrežnih žlijezda dovodi do isključivanja efekta inhibicije mitoza (A.K. Ryabukha, 1955, 1958). Brojne studije posvećene su proučavanju složenih odnosa između mitotičke i fiziološke aktivnosti organizma (S. Ya. Zalkind, 1952; I. A. Alov, 1964).

Sve veći interes za problem mitotičkih ciklusa i široka upotreba autoradiografije doveli su do toga da je trenutno velika većina radova posvećena proučavanju obrazaca mitotičkog ciklusa, analizi obrazaca prelaska iz jednog perioda u drugi. , te utjecaj različitih endogenih i egzogenih faktora na mitozu. Ovo je nesumnjivo jedan od najperspektivnijih pravaca u proučavanju problema ćelijske proliferacije (O. I. Epifanova, 1973).

Citologija nasljeđa

U prvoj polovini 20. veka. U vezi sa procvatom genetike, intenzivno su se razvijali citološki problemi koji se odnose na nasljeđe. Tako je nastala nova oblast citologije - kariologija.

Pionir karioloških istraživanja bio je ruski botaničar

S. G. Navashin. Navašin se s pravom može nazvati tvorcem citogenetike, nije slučajno što se prvi period u razvoju ove nauke često naziva "ruskim" ili "navašinskim". Već u klasičnim radovima o biljnoj embriologiji, posebno o citologiji oplodnje (1898), usmjerio je pažnju na morfologiju hromozoma u stanicama nekih ljiljana, posebno konjskog zumbula (Galtonia candicans). Godine 1916. Navašin je objavio rad u kojem je dao detaljan opis hromozomskog seta ove biljke. Uspio je pronaći na hromozomu (u centru ili na njegovom polu) posebnu neobojenu regiju (koju je nazvao "hromatski prekid"), sada nazvanu centromera ili kinetohor, u čijem je području hromozom vezan za vreteno. Centromere igraju izuzetno važnu ulogu u procesu cijepanja hromozoma i njihove divergencije do polova ćelije koja se dijeli. Navašin je prvi pokazao da struktura hromozoma nije nimalo nepromenljiva, već je podložna promenama u filogenezi i pod određenim posebnim uslovima postojanja (na primer, u ćelijama semena tokom dugotrajnog skladištenja). Koristeći niz biljnih objekata (Crepis, Vicia, Muscari, itd.), Navashinovi studenti su pokazali da se kariolotska analiza može koristiti za filogenetske zaključke. Nešto kasnije počela su kariološka istraživanja na životinjskim i ljudskim stanicama. Navašin je takođe učestvovao u ovim radovima. Nakon njegove smrti, 1936. godine, objavljen je rad o smanjenju (smanjenju) hromatina tokom razvoja jajašca konja, koji je potvrdio zaključke T. Boveri (1910).

Detaljan kariološki rad izvršio je 20-30-ih godina sovjetski citolog P. I. Živago. On i njegovi saradnici proučavali su kariotip domaćih ptica (kokoši, ćurke; 1924, 1928), sitne goveda (1930) i ljudi (1932). Živago ne samo da je identificirao brojne kariotipove, već je počeo istraživati ​​i pitanje konstantnosti broja hromozoma unutar jednog organizma. Na osnovu literarnih podataka (o Diptera) i proučavanja brojnih objekata (emus, nauda, ​​ljudi), Živago (1934) je došao do zaključka da se u pojedinačnim ćelijama i celim tkivima (posebno u embriona). On je tim razlikama pridavao veliki značaj, jer one dovode do promjena u genomu, a samim tim i u nasljednim svojstvima organizma. Takođe je sugerisao da prisustvo ćelija sa različitim brojem hromozoma može imati adaptivni značaj, jer povećava moguće varijante kariotipova za kasniju selekciju. Ovu tačku gledišta, izraženu prije više od 30 godina, trenutno dijele mnogi istraživači.

Veliku ulogu u razvoju ovog pravca odigrala je knjiga K. Belara "Citološke osnove nasljeđa" (1928, ruski prijevod 1934). Odjeljku posvećenom povezanosti hromozoma sa nasljeđem prethode sama citološka poglavlja koja sadrže podatke o građi jezgra i citoplazme, diobi stanica, oplodnji i sazrijevanju zametnih stanica i partenogenezi. Struktura hromozoma ne samo kod viših kralježnjaka, već i kod beskičmenjaka, protozoa i biljaka je detaljno i uporedno ispitana. Sadrži vrijedne podatke o individualnosti i varijabilnosti hromozoma, razmjeni fragmenata tokom crossing overa, smanjenju hromatina i patologiji mitoze. Belarova knjiga je dugo ostala najbolja monografija o citologiji nasljeđa.

Postepeno, intenzivnim razvojem genetike, citologija nasljeđa se pretvorila u citogenetiku, čija je povijest ukratko prikazana uz povijest genetike (vidi poglavlja 13 i 24). U drugoj polovini 20. veka. Pojavilo se nekoliko potpuno novih, vrlo obećavajućih područja istraživanja.

Prije svega treba spomenuti citoekologiju, koja proučava ulogu ćelijskog nivoa organizacije u adaptaciji organizma na uslove okoline. U SSSR-u je ovaj pravac, usko povezan sa biohemijom ćelije, a posebno sa proučavanjem svojstava ćelijskih proteina, široko razvijen u radovima V. Ya. Aleksandrova i B. P. Ushakova.

U proteklih 10-20 godina, velika pažnja je privučena proučavanju opće fiziologije ćelije i, posebno, obrazaca sinteze i potrošnje supstanci, kako onih uključenih u glavne životne procese, tako i onih koje su njene specifični proizvodi (tajne). Isti niz pitanja uključuje proučavanje procesa restauracije u ćeliji, odnosno fiziološke regeneracije, koja osigurava obnovu uništenih ili izgubljenih ćelijskih struktura i supstanci i odvija se na molekularnom nivou.

Problemi determinacije, diferencijacije i dediferencijacije ćelija dobili su veliki značaj u citologiji. Oni igraju važnu ulogu u embrionalnim ćelijama i različitim kategorijama ćelija koje se uzgajaju izvan tela (A. De-Rijk, J. Knight, 1967; S. Ya. Zalkind, G. B. Yurovskaya, 1970).

Citopatologija je činila jedinstveni dio citologije – oblast koja se graniči sa opštom patologijom i koja je značajno napredovala u posljednjim decenijama 20. stoljeća. Termin “citopatologija” koristi se za označavanje grane biologije u kojoj se proučavanje općih patoloških procesa odvija na ćelijskom nivou, te kao sistem znanja o patološkim promjenama u pojedinoj ćeliji. Što se tiče prvog smjera, nakon klasičnih radova R. Virchowa, više puta su se pokušavali svesti suština patološkog procesa na promjene mikroskopskih i submikroskopskih struktura. Mnogi primjeri takve upotrebe citološke analize za razumijevanje patoloških procesa u tijelu sadržani su u radovima R. Camerona (1956, 1959).

Drugi pravac se može smatrati čisto citološkim. Ima za cilj proučavanje patologije same ćelije i njenih organela, odnosno morfoloških, biohemijskih i fizioloških odstupanja od norme uočenih tokom različitih patoloških procesa koji se dešavaju u ćeliji, bez obzira na njihov uticaj na stanje tkiva, organa ili čitave ćelije. organizam. Razvoj ovog pravca povezan je prvenstveno sa gomilanjem podataka o promjenama u stanicama koje nastaju kao posljedica njihovog prirodnog starenja, kao i raznim naglim citopatološkim promjenama uočenim pod uticajem određenih nepovoljnih faktora (fizičkih, hemijskih, bioloških) spoljašnje okruženje. Posebno značajan razvoj postignut je u proučavanju patoloških promena pod uticajem štetnih efekata na ćeliju u eksperimentu i proučavanju mehanizma delovanja ovih faktora. Ove studije su široko razvijene, prvenstveno u radiobiologiji, gdje je sveobuhvatno proučavanje ćelijskog odgovora na efekte energije zračenja moguće ne samo na ćelijskom ili subćelijskom, već i na molekularnom nivou.

Stimulatori ćelijskog metabolizma i stimulatori regeneracije: ekstrakt placente, ekstrakt plodove vode, pantenol, ekstrakt ljekovitih pijavica, mlijeko lososa, morski plankton, polen, koštana srž, embrionalne ćelije, matični mliječ pčela (apilak), DNK, RNK, rast faktori, preparati organa timus, pupčana vrpca, koštana srž, ulje morske krkavine, fiestrogeni itd.

Faktori rasta su proteini i glikoproteini koji imaju mitogeno djelovanje (stimuliraju diobu) na različite stanice. Faktori rasta su nazvani prema tipu ćelije za koju je prvo pokazano mitogeno djelovanje, ali imaju širi spektar djelovanja i nisu ograničeni na jednu grupu stanica. Faktor rasta keratinocita stimulira diobu keratinocita. Pojavljuje se kada je koža ranjena. Epidermalni faktor rasta - stimuliše regeneraciju. Suzbija diferencijaciju i apoptozu, osigurava reepitelizaciju rana. Može izazvati rast tumora. Heparin-vezujući faktor rasta ima antiproliferativni učinak na keratinocite. Faktor rasta nervnih ćelija stimuliše deobu keratinocita. Trenutno su faktori rasta koji mogu aktivirati diobu ljudskih ćelija izolirani iz sirutke, životinjske amnionske tekućine, placente, ljudskog embrionalnog tkiva, gonada beskičmenjaka i sperme sisara. Faktori rasta se koriste za aktiviranje mitoza u starijoj koži, ubrzanje epidermalne obnove i regeneracije kože.

Koje supstance stimulišu obnavljanje ćelija?

• vitamini,
• mikroelementi,
• amino kiseline,
• enzimi,

To mogu biti: vit. A, E, C, F, cink, magnezijum, selen, sumpor, silicijum, vit. grupa B, biotin, glutation, proteaza, papain itd.

Supstance koje povećavaju turgor i elastičnost kože, elastični stimulansi (sumpor, vitamin C, hondroitin sulfat, hijaluronska kiselina, kolagen, silicijum, glukozamini, retinoidi i retinoična kiselina, fibronektin, fitoestrogeni, ćelijska kozmetika itd.).

Retinoidi

Retinoidi su prirodna ili sintetička jedinjenja koja pokazuju efekat sličan retinolu (vit. A). Učinak retinoida na kožu: piling, posvjetljivanje, povećanje čvrstoće i elastičnosti, zaglađivanje bora, smanjenje upala, zacjeljivanje rana, nuspojava - iritacija. Retinoidi uzrokuju istovremeno zadebljanje epiderme i ljuštenje stratum corneuma, ubrzavajući promet keratinocita. Grupe retinoida:

• Nearomatični retinoidi - retinaldehid, tretinoin, izotretinoin, trans-retinol b - glukuronid, fentretinid, estri retinoične kiseline (retinil acetat, retinil palmitat).
• Monoaromatični retinoidi - etretinat, trans-acitretin, motretinid.
• Poliaromatični retinoidi - adapalen, tazaroten, tamibaroten, arotenoid metilsulfon.

U eksternim lekovima i kozmetičkim proizvodima za korekciju starenja koriste se retinol, retinol palmitat, retinaldehid, tretinoin, estri retinoične kiseline, izotretinoin, za korekciju fotostarenja - tretinoin, izotretinoin, arotinoid metilsulfonat, fenretinid za korekciju, tretinoin, izotretinoin, motretinid, adapalen.

Podjela ćelije igra važnu ulogu u procesima ontogeneze. Prvo, zahvaljujući diobi iz zigote, koja odgovara jednoćelijskoj fazi razvoja, nastaje višećelijski organizam. Drugo, proliferacija ćelija koja se javlja nakon faze cijepanja osigurava rast organizma. Treće, selektivna reprodukcija ćelija igra značajnu ulogu u osiguravanju morfogenetskih procesa. U postnatalnom periodu individualnog razvoja, zahvaljujući deobi ćelija, obnavljaju se mnoga tkiva tokom života organizma, kao i obnavljanje izgubljenih organa i zarastanje rana.

Zigote, blastomere i sve somatske ćelije u telu, sa izuzetkom zametnih ćelija, dele se mitozom tokom sazrevanja gametogeneze. Podjela ćelije kao takva je jedna od faza ćelijskog ciklusa. Učestalost uzastopnih dioba u nizu ćelijskih generacija ovisi o trajanju interfaze (G 1 + S + G 2 periodi). Zauzvrat, interfaza ima različito trajanje ovisno o fazi razvoja embrija, lokalizaciji i funkciji stanica.

Dakle, u periodu fragmentacije embriogeneze ćelije se dijele brže nego u drugim, kasnijim periodima. Tokom gastrulacije i organogeneze, ćelije se selektivno dijele u određenim područjima embrija. Primijećeno je da tamo gdje je visoka stopa diobe ćelija dolazi do kvalitativnih promjena u strukturi embrionalnog brazda, tj. organogenetski procesi su praćeni aktivnom reprodukcijom ćelija. Pokazalo se da rastezanje ćelija tokom njihovog kretanja stimuliše deobu ćelija. U potpuno formiranom organizmu, neke ćelije, kao što su neuroni, uopšte se ne dele, dok se aktivna ćelijska proliferacija nastavlja u hematopoetskom i epitelnom tkivu. Ćelije nekih organa odraslog organizma gotovo se nikada ne dijele u normalnim uvjetima (jetra, bubrezi), ali ako postoji stimulans u vidu hormonskih ili intersticijskih faktora, neke od njih mogu početi da se dijele.

Proučavanjem lokacije ćelija koje se dijele u tkivima, otkriveno je da su one grupirane u gnijezda. Sama dioba stanica ne daje embrionalnom rudimentu određen oblik i često su te stanice raspoređene nasumično, ali kao rezultat njihove naknadne preraspodjele i migracije, rudiment poprima oblik. Na primjer, u rudimentu mozga, dioba stanica koncentrirana je isključivo u sloju zida koji se nalazi uz šupljinu neurocela. Ćelije se zatim pomiču iz zone proliferacije prema vanjskoj strani sloja i formiraju niz izbočina, takozvanih moždanih vezikula. Dakle, dioba stanica u embriogenezi je selektivna i pravilna. O tome svjedoči i otkriće 60-ih godina dnevne periodičnosti broja ćelija koje se dijele u obnavljajućim tkivima.

Trenutno je poznat niz supstanci koje, na primjer, potiču stanice na podjelu fitohemaglutinin, neki hormoni, kao i kompleks supstanci koje se oslobađaju prilikom oštećenja tkiva. Specifično za tkivo inhibitorićelijska dioba - Keylons. Njihovo djelovanje je da potiskuju ili usporavaju stopu diobe stanica u tkivima koje ih proizvode. Na primjer, epidermalni keloni djeluju samo na epidermu. Budući da su specifični za tkivo, kajlonima nedostaje specifičnost vrste. Dakle, epidermalni bakalar kajlon djeluje i na epidermu sisara.

Poslednjih godina ustanovljeno je da mnoge embrionalne strukture formiraju ćelije koje potiču iz malog broja ili čak iz jedne ćelije. Zove se zbirka ćelija koje su potomci jedne roditeljske ćelije klon Pokazalo se, na primjer, da se velika područja centralnog nervnog sistema formiraju iz određenih ćelija ranog embriona. Još nije jasno kada će se tačno izvršiti selekcija ćelije predaka koji je mehanizam ove selekcije. Važna posledica ove selekcije je da mnoge ćelije ranog embriona nisu predodređene da učestvuju u daljem razvoju. Eksperimenti na miševima pokazuju da se organizam razvija iz samo tri ćelije unutrašnje ćelijske mase u fazi kada se blastocista sastoji od 64 ćelije, a sama unutrašnja ćelijska masa sadrži približno 15 ćelija. Klonske stanice mogu uzrokovati mozaicizam, kada se velike grupe stanica razlikuju po broju hromozoma ili alelnom sastavu.

Očigledno, broj ciklusa ćelijskih dioba tokom ontogeneze je genetski predodređen. Istovremeno, poznata je mutacija koja mijenja veličinu organizma zbog jedne dodatne diobe ćelije. Ovo je gt (džinovska) mutacija opisana u Drosophila melanogaster. Nasljeđuje se na spolno vezan recesivan način. Kod gt mutanata, razvoj se odvija normalno tokom embrionalnog perioda. Međutim, u trenutku kada normalne jedinke pupiraju i započnu metamorfozu, gt jedinke nastavljaju ostati u stanju larve još 2-5 dana. Za to vrijeme prolaze kroz jednu, a možda i dvije dodatne podjele u imaginalnim diskovima, čiji broj ćelija određuje veličinu buduće odrasle osobe. Mutanti tada formiraju lutku duplo veću od normalne. Nakon metamorfoze donekle produženog stadija kukuljice, rađa se morfološki normalan odrasli primjerak dvostruko veći.

Brojne mutacije su opisane kod miševa koje uzrokuju smanjenje proliferativne aktivnosti i naknadne fenotipske efekte. To uključuje, na primjer, mutaciju ili (očnu retardaciju), koja zahvaća mrežnicu oka počevši od 10. dana embrionalnog razvoja i dovodi do mikroftalmije (smanjenje veličine očnih jabučica), i tgia mutaciju, koja utiče na centralnog nervnog sistema od 5-6 dana nakon rođenja i dovodi do usporavanja rasta i atrofije nekih unutrašnjih organa.

Stoga je dioba stanica izuzetno važan proces u ontogenetskom razvoju. Javlja se različitim intenzitetom u različito vrijeme i na različitim mjestima, klonske je prirode i podliježe genetskoj kontroli. Sve to karakterizira diobu stanica kao najsloženiju funkciju cijelog organizma, podložna regulatornim utjecajima na različitim nivoima: genetskom, tkivnom, ontogenetskom.