Реферати українською » Биология и химия » Соціальна поведінка нормальних клітин та антисоціальна поведінка пухлинних клітин


Реферат Соціальна поведінка нормальних клітин та антисоціальна поведінка пухлинних клітин

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Маркович Васильєв, доктора медичних наук

ЗАПРОВАДЖЕННЯ. МИКРОСРЕДА КЛІТИНИ

Поведінка клітини в організмі визначається середовищем, безпосередньо оточуючої цю клітину. Така мікросередовище складається з компонентів трьох типів: а) сусідніх клітин; б) внеклеточных поверхонь, із якими контактує клітина, наприклад, поверхонь колагенових волокон та інших волокон, виділених клітиною (з так званого внеклеточного матриксу), й у) рідкої середовища: тканинної рідини, крові й лімфи. У спрощених умовах культури клітини також оточені трехкомпонентной микросредой: рідким компонентом тут є живильне середовище, серед внеклеточных поверхонь поруч із волокнами матриксу є внутрішня поверхню культурального судини - підкладка культури. Усі поведінка нормальної клітини визначається сигналами, одержуваними з микросреды.

У статті [5] ми розібрали деякі механізми регуляції ділення клітин і загибелі клітин молекулами рідкого компонента микросреды - чинниками розвитку і гормонами. У статті ми розглянемо реакції клітини інших компонента микросреды - на контакти з внеклеточным матриксом і поверхнею інших клітин. Складність цих взаємодій у цьому, що вони двусторонни: за хорошого контакту між клітинами, зрозуміло, змінюються обидві клітини; за хорошого контакту з матриксом змінюється як клітина, а й матрикс. Через війну безлічі таких взаємодій групи клітин облаштовують ту територію, де вони живуть, будують тканини і органи. Ця діяльність клітин аналогічна діяльності людей, облаштовують свою локальну територію: дім" і ділянку навколо вдома. У цьому і і клітини спільно окреслюють межі між територіями сусідів, будують свої місця чи заселяють вдома, побудовані іншими, і навіть організують через відкликання ближніми і далекими будинками.

Вивченню механізмів контактних реакцій, які ведуть побудові тканин (морфогенетических реакцій), вельми допомагає порівняння поведінки нормальних і пухлинних клітин. Як ми знаємо, у пухлинних клітин реакцію зовнішні сигнали порушуються внаслідок мутацій певних генів: протоонкогенов і антионкогенов. Розглянемо порушення здатність до морфогенетическим реакцій, що у результаті цих мутацій.

КЛІТИНИ ОБУСТРАИВАЮТ ТЕРИТОРІЮ КУЛЬТУРИ

Найпростіший варіант облаштування території групою клітин - організація багатоклітинної структури, як і тканини, з ізольованих клітин епітелію чи сполучної тканини ( фібробластів), висаджених в культуру, де клітини прикріплюються на дно (підкладці) судини, заповненого рідкої сприятливим середовищем. Однією із поважних реакцій, які виникають за такої авторитетної організації, є вироблення і виділення спеціальних білків внеклеточного матриксу. Ці білки прикріплюються на дно судини, і навіть полимеризуются навколо клітини в особливі нитки, наприклад коллагеновые волокна. Фібробласти у культурі, як й у організмі, утворюють пухку мережу таких волокон, оточуючих клітини зусебіч. Эпителиоциты утворюють більш густу грати з особливих колагенових волокон - так звану базальну мембрану між клітиною і підкладкою.

Клітина, яка торкнулася підкладки з сорбированными молекулами білків матриксу чи волокон матриксу, зроблених нею самої чи іншими клітинами, починає відразу реагувати цей контакт, змінюючи форму і перебудовуючи цитоскелет (рис. 1). Ми вже розбирали механізми таких реакцій у роки статтях [4]. Повторимо коротко суть що відбуваються у своїй процесів. Центральної реакцією тут є освіту рухливих відростків - псевдоподий, наповнених всередині актиновыми филаментами. Поверхня псевдоподий утворює потім спеціальні структури - фокальні адгезії, де скупчення белков-рецепторов прикріплюють мембрану цієї клітини до білків матриксу і крізь них до підкладці. З внутрішнього боку мембрани молекули тієї ж рецепторів поєднано з аналітичними актиновыми филаментами цитоскелета. Скорочення цих натягнутих і прикріплених до матриксу філаментів можуть викликати підтягування всієї клітини до фокальної адгезії. Багаторазове повторення цих реакцій - основа рухів клітини по підкладці.

Клітини реагують на контакти з поверхнею інший клітини. Цей сигнал викликає реакцію: зупинку освіти псевдоподий у бік інший клітини (контактне гальмування рухів [4] й освіту адгезионных структур другого типу (міжклітинних адгезий).

Отже, комплекс морфогенетических реакцій у культурі включає секрецію білків матриксу, освіту й скорочення псевдоподий, освіту адгезий між мембраною псевдоподий і матриксом і мембранами сусідніх клітин, і навіть контактне гальмування рухів. Через війну багаторазового повторення таких реакцій клітини організуються в багатоклітинні системи, дуже близькі тих тканини, що ті ж клітини (эпителиоциты і фибробласты) будують у організмі.

Рис. 1. Топографія поверхні нормальних і трансформованих фібробластів у культурі. Сканирующие електронні мікрофотографії Ю.О. Ровенського: а - нормальний мишачий фибробласт в рідкої середовищі. Сферическая клітина з численними пузырчатыми выпячиваниями лежить на поверхні. Увел. 3800; б - нормальний мишачий фибробласт, прикрепившийся до плескатому дну судини. Клітина розпласталася на підкладці, поверхню стала гладкою. Попереду - уплощенная ламелла із низкою пласких псевдоподий; ззаду - вузьке тіло клітини. Увел. 1600; в - трансформований мишачий фибробласт, прикрепившийся до плескатому дну судини. Клітина погано розпласталася на підкладці, і його поверхню стала цілком пласкою. І на цій поверхні видно численні короткі ворсинки, але в кінцях відростків - фестончатые псевдоподии. Увел. 800

Эпителиоциты з'єднуються друг з одним в пласт з клітин, щільно спаяних адгезиями друг з одним і сидячих на базальної мембрані, - організація, дуже схожа на одношаровий епітелій в організмі.

Фібробласти набувають у культурі витягнуту форму, освіту якої залежить від цитоскелетной системи микротрубочек [4]. Межклеточные адгезії у фібробластів на відміну епітеліоцитів слабкі, вони охоче рвуться під час руху, і котрі контактують клітини відокремлюються друг від друга. Тому фибробласты у культурі утворюють систему з паралельно розташованих видовжених клітин, між якими розташовується густа мережу волокон матриксу. У організмі з'єднувальні тканини та дві родинні їм хрящові і кісткові тканини побудовано з такого самого типу - з клітин, відділених друг від друга межклеточным матриксом різного складу (рис. 2). Таку систему можна порівняти з селом, де кожен індивідуум чи група індивідуумів відділений друг від друга великими присадибними ділянками (структурами матриксу). Эпителий більше на колектив, де індивідууми тісніше пов'язані один з одним, наприклад на марширующую військову частина.

Рис. 2. Схема відносин між клітинами (ясно-коричневий колір) і волокнами матриксу (синій колір) за нормальної сполучної і епітеліальної тканини

КОНТАКТНЫЕ РЕАКЦИИ РЕГУЛИРУЮТ РАЗМНОЖЕНИЕ І ЗАГИБЕЛЬ КЛЕТОК

Реакції з матриксом і підкладкою як призводять до побудові тканин, а й беруть участь у регуляції внутрішньоклітинних процесів, і розмноження клітин (рис. 3). Найбільш наочно все бачимо з дослідів, котрі демонструють залежність розмноження нормальних фібробластів від своїх прикріплення на дно культури та волокнам матриксу у цьому дні (підкладці). Коли ми проводимо звичайну культуру, то завись (суспензія) відділених друг від друга клітин додається в сприятливе середовище культурального судини, наприклад чашки Петрі. Під упливом сили тяжкості клітини суспензії опускаються на дно судини, прикріплюються до цього дну і потім починають розмножуватися, тобто входять у митотический цикл [5]. Прикрепление клітин до підкладці можна запобігти, якщо додати у середу в'язке речовина (агар чи метилцеллюлозу), заважає клітинам осідати на дно. Клітини залишаються виваженими у тому "студне", розмножуватися вони починають. Досить, проте, розмістити у в'язку середу дуже маленькі скляні палички, щоб клітини, не котрі сіли на дно, але прикрепившиеся до поверхням таких висячих паличок, негайно вступив у митотический цикл і утворили кілька днів колонії клітин навколо кожної палички. Вочевидь, митотический цикл тут индуцируется прикріпленням клітини до підкладці чи подібна до ній поверхні палички.

Рис. 3. Регуляція розмноження клітин на культурі. Жидкая середовище синя, стінки і дно судини чорні. У неразмножающихся клітин ядра не вирізняються, у клітин на митотическом циклі червоні: а, б - нормальні клітини: а - залежність розмноження клітини від підкладки: вступив у цикл лише клітина, прикрепившаяся до дна судини (підкладці), але з клітини, зважені в рідкої середовищі, б - залежність розмноження від густоти населення культури. Серед клітин, прикріплених до підкладці, розмножуються лише ті, що межують з вільною поверхнею цієї підкладки, але з клітини, оточені зусебіч сусідами; в, р - пухлинні клітини розмножуються без підкладки в рідкої середовищі (у і на підкладці незалежно від кількості сусідів

На відміну від контактів із підкладкою контакти коїться з іншими клітинами, очевидно, призводять до гальмування розмноження (рис. 3). Справді, коли час розмноження клітин культура стає густий і її дні іншого незайнятих клітинами місць, то ці клітини перестають ділитися, тобто виходять із митотического циклу в так звану фазу спокою Go [5]. Якщо зробити рану (видалити бритвою із глибини судини невелику ділянку густий культури), то контактне гальмування край рани зникає і клітини починають мігрувати в рану на вільну підкладку. Невдовзі такі мигрировавшие клітини починають в рани активно розмножуватися і діляться до того часу, доки заросте вся рана, тобто вільна підкладка. Ці досліди свідчать, що розмноження залежить від місцевої "густоти" населення культури. Хоча де вони доводять суворо, що став саме прямі контакти клетка-клетка гальмують розмноження, таку можливість видається дуже імовірною.

Контроль розмноження з іншими клітинами і підкладкою у культурі аналогічний процесам, які у організмі, Наведемо один приклад. Уявіть собі подряпину, нарушившую цілісність епітелію шкіри. Клітини епітелію краєм подряпини починають мігрувати на поверхню вільного матриксу і розмножуються до того часу, доки поверхню буде цілком закрита.

В усіх випадках регулюється місцеве співвідношення клітин та територій, де вони перебувають. Нормальна клітина розмножується тільки тоді ми, коли в неї є вільна "Майдан житла". Завдяки цим регуляциям підтримується і відновлюється після ушкоджень правильна тканинна структура (загоєння ран!).

ПОРУШЕННЯ МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПРИ ОПУХОЛЕВЫХ ТРАНСФОРМАЦИЯХ

Досліди з культурами показали, що з пухлинних трансформаціях епітеліоцитів і фібробластів різко порушуються все морфогенетические реакцію контакти коїться з іншими клітинами і підкладкою. Такі трансформовані клітини виконують менше хатньої матриксу, гірше прикріплюються до матриксу, підкладці та інших клітинам. Порушуються також контактні регуляції розмноження. Наприклад, клітини, зважені в в'язкому середовищі, продовжують розмножуватися без прикріплення до підкладці. Ці клітини розмножуються й у густий культурі незалежно від кількості сусідів. Через війну тканинні системи епітелію і сполучної тканини у культурі й організмі гіршають організованими, а граничному разі такі взагалі утворюються, але розпадаються деякі клітини, і групи клітин. У організмі такі які відокремилися від тканини клітини зрушуються на сусідні території Франції і розмножуватися там. Наприклад, трансформовані клітини епітелію, відокремивши від пласта, починають мігрувати через дефектну базальну мембрану в навколишню сполучну тканину, та був проникати у просвіток судин, звідки вони струмом лімфи чи крові можуть переноситися інших органів. Такі крайні зміни здатність до морфогенетическим реакцій і побудові тканин зумовлюють найнебезпечніші властивості пухлинних клітин - спроможність до вростання в нормальні тканини (інвазія) і до утворення колоній за іншими органах (метастазирование). Зазначимо, що спроможність до інвазії і метастазуванню властива лише клітинам пухлин, найбільш різко зміненим генетично. Лікарі називають такі пухлини злоякісними (рис. 4). Клітини з менш зміненими морфогенетическими реакціями утворюють доброякісні пухлини, де існують різні порушення організації тканинних структур, але немає інвазії і метастазування. Аналіз геному показав, що різні клітини злоякісних пухлин людини мають цілу низку мутацій різних онкогенів і антионкогенов, тоді як клітини доброякісних пухлин зазвичай мають менше таких мутацій. Отже, ступінь порушення морфогенетических реакцій і протягом пухлини визначається кількістю мірою змін геному пухлинних клітин, однієї мутації у розвиток раку зазвичай недостатньо.

Рис. 4. Два пухлинних клона серед клітин нормального епітелію. Нормальні клітини ясно-коричневі. Клітини клона, утворить доброякісну пухлина - поліп (темно-коричневий колір), дають надлишкове зростання й творять випинання від поверхні пласта, але з пробираються у сполучну тканину під епітелієм. Навпаки, клітини злоякісного (ракового) клона (червоний колір) проникають під базальну мембрану в сполучну тканину

МЕХАНІЗМ РЕГУЛЯЦИИ КОНТАКТНЫХ РЕАКЦИЙ

У першій частині статті [5] ми розібрали основи молекулярних механізмів дії спеціальних сигнальних молекул з рідкої середовища, регулюючих розмноження клітин. Нагадаємо, такі молекули зв'язуються зі спеціальними рецепторами у зовнішній мембрани клітини і активують ці рецептори, інші ж, своєю чергою, активують ланцюг проміжних білків в цитоплазмі, що наприкінці кінців призводить до активації синтезу ядерних білків, необхідні подвоєння геному (ДНК) і підготовки розподілу. Онкогены пухлинних клітин - мутовані гени, які кодують білки різних етапів ланцюгів проведення сигналів. При пухлинних трансформаціях онкогены, викликають порушення реакцій на гуморальные чинники, індукують, як ми бачили, і порушення морфогенетических реакцій. Звідси випливає, що чимало етапи обох груп реакцій на сигнали контролюють одні й самі білки, зокрема спеціальні ферменти, присоединяющие фосфат білка (киназы, див. [5]). Конечными етапами ланцюгів активації морфогенетических реакцій стають, мабуть, якісь білки цитоскелета, наприклад, білки, связывающиеся з актиновыми филаментами [3] й викликають зміни складання та скорочення псевдоподий і безперервної освіти контактних адгезий. Справді, в деяких таких білків приєднання фосфату різко підвищено в трансформованих клітинах, проте ще неясно, яке значення змін кожної конкретної білка в порушеннях морфогенезу. Інший невирішене питання - які рецептори визначають контактну регуляцію розмноження нормальних клітин. Імовірне припущення у тому, що активація і гальмування розмноження залежить від тієї ж білків, які прикріплюють клітину до підкладці та інших клітинам, тобто не від белков-рецепторов мембрани адгезионных структур, об'єднуються з білками підкладки чи сусідніх клітин. Виявилося, що адгезионные структури з

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Нові надходження

Замовлення реферату

Реклама

Навігація