odlíšenie v biológii znamená prechod zo slabo diferencovaného na vysoko diferencovaný stav. Tento proces je zvlášť dôležitý počas vývoja oplodnenej vaječnej bunky na kompletný organizmus. Poruchy v procese diferenciácie môžu viesť k závažným chorobám, ako je rakovina alebo malformácie.
Čo je diferenciácia?
Biologická diferenciácia je o špecializácii nediferencovaných kmeňových buniek na diferencované telesné bunky. Tieto procesy zohrávajú obzvlášť dôležitú úlohu počas embryogenézy a následného rastu. Diferenciačné procesy sú dôležité aj na udržanie telesných funkcií dospelých organizmov.
Na začiatku majú nediferencované kmeňové bunky stále schopnosť transformovať sa na všetky ostatné bunky tela. V tomto procese vznikajú špecializované telesné bunky prostredníctvom niekoľkých diferenciačných procesov, ktoré tvoria rôzne orgány a nakoniec strácajú schopnosť deliť sa.
Existuje niekoľko typov kmeňových buniek. Tzv. Totipotentné kmeňové bunky sa stále dokážu transformovať na kompletný organizmus. Pluripotentné kmeňové bunky sa zase môžu diferencovať na všetky bunky tela. Už však nie je možné vyvíjať sa na jednotlivé organizmy. Multipotentné kmeňové bunky už vyvinuli určitú diferenciáciu na určitú bunkovú líniu. Stále sa však môžu diferencovať na všetky ostatné bunky tejto bunkovej línie.
Funkcia a úloha
Biologická diferenciácia je jedným z najdôležitejších procesov vo vývoji rastlinných, živočíšnych alebo ľudských organizmov. telové bunky, ktoré sa čoraz viac odlišujú od oplodnenej vaječnej bunky v niekoľkých krokoch.
Hnojená vaječná bunka je prvou totipotentnou kmeňovou bunkou, ktorá sa spočiatku delí na štyri rovnaké bunky. Každá z týchto štyroch buniek sa môže vyvinúť na úplne geneticky identický organizmus. Po dosiahnutí štádia štyroch buniek sa vytvorí blastocysta, ktorá pozostáva z pluripotentných embryonálnych kmeňových buniek. Tieto pluripotentné kmeňové bunky sa môžu vyvíjať do troch zárodočných vrstiev ektodermu, endodermu a mezodermu prostredníctvom ďalšieho stupňa diferenciácie, a teda predstavujú východiskový bod pre všetky ostatné bunky tela.
Na rozdiel od totipotentných kmeňových buniek však už stratili schopnosť vyvinúť sa na geneticky identické nezávislé organizmy.
Ďalšie bunkové línie sa objavujú z troch kotyledónov, ktoré spočiatku pozostávajú z multipotentných kmeňových buniek. Multipotentné kmeňové bunky sú schopné sa vyvinúť do všetkých typov buniek príslušnej bunkovej línie. Tieto bunky už nie sú schopné transformovať sa na všetky ostatné bunky tela, pretože už dosiahli vyššiu mieru diferenciácie ako pluripotentné kmeňové bunky.
V živočíšnych a ľudských organizmoch je proces diferenciácie spojený s určením. Stanovenie opisuje vytvorenie špecializácie, keď sa už raz uskutoční, pričom ďalší vývoj bunkových línií sa prenáša epigenetickými prostriedkami. Bunky, ktoré už boli vopred diferencované, sa budú samozrejme samozrejme ďalej diferencovať na bunky zodpovedajúcej bunkovej línie ako súčasť ich určenia.
Aj keď je celá genetická informácia každej jednotlivej bunky identická, vyvoláva sa odlišne v závislosti od typu bunky prostredníctvom génovej expresie. To okrem iného znamená, že v pečeňových bunkách je napríklad dekódovaná iba genetická informácia pre funkciu pečene, zatiaľ čo všetky ostatné informácie zostávajú neprečítané.
Diferenciácia je ovplyvnená rôznymi vonkajšími alebo vnútornými faktormi. Hormóny a rastové faktory zohrávajú dôležitú úlohu. Bunkové kontakty so susednými bunkami tiež určujú smer diferenciácie.
K transdeterminácii môže dôjsť za určitých podmienok. Stanovenie buniek sa zmení. Toto je obzvlášť dôležité pri hojení rán. Ak sú bunky už diferencované, strácajú v týchto prípadoch diferenciáciu a znova sa diferencujú. Ak je však tento proces narušený, môže dôjsť k rakovine.
Diferenciácia je nevyhnutná pre to, aby organizmus vôbec fungoval ako jednotný biologický systém.
Choroby a choroby
V súvislosti s diferenciáciou buniek sa však môžu vyskytnúť poruchy, ktoré môžu viesť k malformáciám orgánov počas embryogenézy. Existujú genetické choroby s rôznymi orgánovými dyspláziami. Okrem malformácií vnútorných orgánov je vonkajší vzhľad často nepríjemný.
Existujú však aj genetické príčiny malformácií orgánov. Jedným príkladom je renálna agenéza v neprítomnosti plodovej vody. Pretože sa ľudské embryo môže vyvíjať iba v plodovej vode, nedostatok miesta tu vedie k chybnej diferenciácii orgánov, čím sú postihnuté aj iné orgány a tkanivá.
Lieky môžu tiež narušiť proces diferenciácie počas embryogenézy. Známym príkladom je sedatívny Contergan, ktorý počas skorého tehotenstva viedol k poškodeniu rastu plodu. Toto sa stalo verejným v roku 1961 pomocou tzv. Contergansandalu.
Môže sa však stať, že bunky, ktoré sú už diferencované, sa dediferencovajú a potom sa nekontrolovateľne množia. Toto je situácia s rakovinou. Čím viac sa bunky diferencovali, tým malígnejšie boli nádory. Ako už bolo uvedené, v niektorých prípadoch, keď existuje väčšia potreba rastu buniek, je nevyhnutná dediferenciacia. To je okrem iného aj pri hojení rán. V týchto procesoch však po dediferenciácii nasleduje diferenciácia buniek. Ak však diferenciácia zlyhá, rakovina sa vyvíja.
Somatické mutácie v bunkách môžu tiež ovplyvniť gény, ktoré ovplyvňujú diferenciáciu. Pravdepodobnosť rozvoja rakoviny sa preto v priebehu života zvyšuje.
