Лекция - Стволовые клетки и их использование
Подождите немного. Документ загружается.
.
Закономерности
дифференцировки
соматических клеток
Примерно через четверо суток после оплодотворения,
когда проходит несколько циклов клеточного деления,
тотипотентные клетки начинают специализироваться с
образованием сферической структуры, называемой
бластоцистой
. У бластоцисты есть наружный слой и
внутренняя полость, где образуется внутренняя клеточная
масса. Из наружного слоя развивается плацента и другие
поддерживающие структуры, необходимые для
формирования плода, а из внутренней клеточной массы –
практически все органы и ткани самого плода. Клетки
внутренней клеточной массы
плюрипотентны
– их наличие
является необходимым, но не достаточным условием
формирования плода. Если их имплантировать в матку
женщины, то беременность не наступит.
.
Закономерности
дифференцировки
соматических клеток
Плюрипотентные клетки подвергаются дальнейшей
специализации с образованием стволовых клеток, которые дают
начало еще более специализированным клеткам, обладающими
специфическими функциями. Так, из кроветворных
(гемопоэтических) стволовых клеток развиваются эритроциты,
лейкоциты и тромбоциты, а из стволовых клеток кожи – различные
типы клеток этой ткани.
О стволовых клетках говорят, что
они
полипотентны
. Полипотен-
тные стволовые клетки
присутствуют не только у эмбриона,
но и в организме новорожденного и
взрослого человека. Так,
гемопоэтические стволовые
клетки, находящиеся в основном в
костном мозге, а также в небольшом
количестве циркулирующие в
крови, ответственны за постоянное
образование новых клеток крови
взамен разрушенных, и этот
процесс продолжается всю жизнь.
.
Закономерности
дифференцировки
соматических клеток
Клеточный клон
- группа клеток, происходящая от
одной родоначальной клетки-предшественницы.
Представление о клоне возникло в иммунологии. При
попадании в организм Аг одна иммунокомпетентная
клетка усиленно размножается, и образуется
большое количество одинаковых клеток (клон),
способных синтезировать AT к этому Аг. Согласно
клональной теории развития, структуры зародыша
формируются из ограниченного количества клонов.
Наконец, опухоли также развиваются как клоны,
происходящие от одной трансформированной клетки.
.
Дифферон
Дифферон
(гистогенетический ряд) - совокупность
клеточных форм, составляющих ту или иную линию
дифференцировки. В диффероне последовательно
различают: стволовые клетки, клетки-предшественницы,
зрелые клетки, достигшие состояния окончательной
(терминальной) дифференцировки.
Стволовые клетки
- самоподдерживающаяся популяция
клеток, способных дифференцироваться в нескольких
направлениях и формировать различные клеточные типы.
Стволовые клетки обладают высокими пролиферативными
потенциями, но, как правило, делятся редко.
Клетки-предшественницы.
По мере дифференцировки их
пролиферативные потенции постепенно уменьшаются.
Выделяют наиболее раннюю стадию клеток-
предшественниц - коммитированные, или полустволовые,
клетки.
Зрелые клетки.
Ими заканчивается гистогенетический ряд.
Способность к пролиферации полностью исчезает.
.
Дифферон
Знание основ кинетики клеточных популяций
необходимо для понимания теории регенерации, т.е.
восстановления структуры биологического объекта после
ее разрушения. Соответственно уровням организации
живого различают клеточную (или внутриклеточную),
тканевую, органную регенерацию.
Различают регенерацию физиологическую, которая
совершается постоянно в здоровом организме, и
репаративную — вследствие повреждения. У разных
тканей возможности регенерации неодинаковы.
В ряде тканей гибель клеток генетически
запрограммирована и совершается постоянно (в
многослойном ороговевающем эпителии кожи, в
однослойном каемчатом эпителии тонкой кишки, в
крови). За счет непрерывного размножения, в первую
очередь полустволовых клеток-предшественников,
количество клеток в популяции пополняется и
постоянно находится в состоянии равновесия.
.
Дифферон
Наряду с запрограммированной физиологической гибелью
клеток во всех тканях происходит и
незапрограммированная — от случайных причин:
травмирования, интоксикаций, воздействий радиационного
фона. Хотя в ряде тканей запрограммированной гибели нет,
но в течение всей жизни в них сохраняются стволовые и
полу-стволовые клетки. В ответ на случайную гибель
возникает их размножение и популяция восстанавливается.
У взрослого человека в тканях, где стволовых клеток не
остается, регенерация на тканевом уровне невозможна, она
происходит лишь на клеточном уровне.
.
Компьютерная
видеомикроскопия живых
клеток
Основываясь на опытах с культурами раковых
(иммортализированных) клеток, биологи долгое время были
уверены, что в оптимальных условиях бесконечно долго
могут делиться и нормальные клетки животных и человека
как в культуре, так и в организме.
Однако в начале 1960-х гг.
Леонард Хайфлик
установил, что
в клеточных культурах нормальные диплоидные
(соматические клетки) человека способны делиться лишь
ограниченное число раз. Предельное число делений
(«лимит Хайфлика») сильно зависит от возраста
индивидуума, которому эти клетки изначально
принадлежали. Так клетки новорожденных делились в
культуре 80-90 раз,а 70-летнего человека – только 20-30 раз.
Достигнув «лимита Хайфлика», клетки переходят в
состояние одряхления – сенесенса (от англ. – s
enescence
),
которое характеризуется резким изменением
метаболизма, прежде всего нарушением репликации
ДНК. Вслед за этим состоянием обычно следует
гибель клеток.
Схема дифференцировки фибробластов (по Байройтеру)
МФ – митотический фибробласт, ПМФ – постмитотический фибробласт
Компьютерная
видеомикроскопия живых
клеток
Компьютерная
видеомикроскопия живых
клеток
ГЕНЕТИЧЕСКИ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ
ИЗМЕНЕНИЯ ФЕНОТИПА
КЛЕТОК МЛЕКОПИТАЮЩИХ В СТАРЕЮЩИХ И
ИММОРТАЛИЗИРОВАННЫХ КЛЕТОЧНЫХ
ПОПУЛЯЦИЯХ
Шейко Ярослав Иванович
Научный руководитель:
канд. биол. наук
Квитко Олег Викторович
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
03.00.15 – генетика