Διαφοροποίηση

Στο Διαφοροποίηση λαμβάνει χώρα μια μεταμόρφωση. Τα διαφοροποιημένα κύτταρα μιας δεδομένης κοτυλήλης μετατρέπονται στα κύτταρα μιας άλλης κοτυλήλης μέσω διεργασιών όπως η αποακετυλίωση και η μεθυλίωση της ιστόνης. Οι λανθασμένες διεργασίες διαφοροποίησης βασίζονται σε πολλές ασθένειες, όπως ο οιστροφάγος του Barrett.

Τι είναι η διαφοροποίηση;

Η εμβρυϊκή ανάπτυξη λαμβάνει χώρα με βάση τρία διαφορετικά στρώματα μικροβίων. Η διαφοροποίηση είναι ένα βήμα στην ανάπτυξη εμβρυϊκών κυττάρων. Τα κύτταρα μετατρέπονται σε εξειδικευμένη μορφή μέσω διαδικασιών διαφοροποίησης. Η πρώτη διαφοροποίηση των παντοδύναμων εμβρυϊκών κυττάρων αντιστοιχεί στην ανάπτυξη των κοτυληδόνων, τα οποία είναι ειδικά για τον ιστό και συνεπώς δεν είναι πλέον παντοδύναμα.

Η διαφοροποίηση είναι μια ειδική περίπτωση ή ακόμα και μια αντιστροφή της διαφοροποίησης. Η διαδικασία αντιστοιχεί σε μια μεταμόρφωση. Τα κύτταρα ενός κοτυλήδονου μετατρέπονται στα κύτταρα ενός άλλου κοτυλήδονου. Οι περισσότερες διαφοροποιήσεις δεν πραγματοποιούνται άμεσα, αλλά αντιστοιχούν σε μια διαφοροποίηση, η οποία με τη σειρά της ακολουθείται από μια διαφοροποίηση στις αντίθετες κατευθύνσεις. Οι επιστήμονες συσχετίζουν κυρίως τη διαφοροποίηση με ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα.

Με κάθε μεταδιαφοροποίηση υπάρχει μια πλήρης αλλαγή στην αντίστοιχη γονιδιακή έκφραση στο μοριακό βιολογικό επίπεδο. Κάθε μεταδιαφοροποίηση απαιτεί αλλαγή δραστηριότητας σε χιλιάδες μεμονωμένα γονιδιακά τμήματα. Οι παθολογικές διεργασίες διαφοροποίησης λαμβάνουν χώρα σε σχέση με ορισμένες ασθένειες. Βασικά, η διαφοροποίηση δεν χρειάζεται να έχει παθολογική αξία.

Λειτουργία & εργασία

Στο πλαίσιο της διαφοροποίησης, η γονιδιακή έκφραση ενός κυττάρου αλλάζει εντελώς στο μοριακό γενετικό επίπεδο. Αυτό έχει επιπτώσεις στην αναπαραγωγή. Στο μεταδιαφοροποιημένο κύτταρο, αντιγράφονται εντελώς διαφορετικά τμήματα του γονιδίου από το αρχικά προβλεπόμενο. Για το λόγο αυτό, στο τέλος, μια εντελώς διαφορετική σύνθεση πρωτεϊνών από την αρχικά προγραμματισμένη.

Η διαφοροποίηση συνοδεύεται από την απενεργοποίηση προηγουμένως ενεργών γονιδίων. Αυτή η διακοπή πραγματοποιείται κυρίως μέσω διεργασιών στο πλαίσιο της αποακετυλίωσης της ιστόνης ή της μεθυλίωσης στα επιμέρους τμήματα DNA. Η πλήρης διαδικασία της διαφοροποίησης απαιτεί αλλαγή δραστηριότητας ενός αναρίθμητου αριθμού τμημάτων ενός γονιδίου.

Η γονιδιακή έκφραση του διαδιαφοροποιημένου κυττάρου κυρίως δεν αντιστοιχεί στο αρχικό σχέδιο της γονιδιακής έκφρασης σε βασικά μέρη. Η διαδικασία της αποακετυλίωσης ιστόνης όχι μόνο χρησιμεύει για τον τερματισμό ορισμένων γονιδιακών τμημάτων, αλλά επίσης αλλάζει την ικανότητα σύνδεσης του DNA. Η διαδικασία αποακετυλίωσης ιστόνης εστιάζεται στην ιστόνη, από τη δομή της οποίας αφαιρείται μια ομάδα ακετυλίου. Αυτό δίνει στην ιστόνη μια σημαντικά υψηλότερη συγγένεια για τις ομάδες φωσφορικού DNA. Ταυτόχρονα, υπάρχει μικρότερη ικανότητα δέσμευσης μεταξύ των παραγόντων μεταγραφής και του DNA.

Οι παράγοντες μεταγραφής επηρεάζουν τη μεταγραφή είτε θετικά είτε αρνητικά και είναι είτε ενεργοποιητές είτε καταστολείς. Η μειωμένη ικανότητα δέσμευσης των μεταγραφικών παραγόντων οδηγεί σε αναστολή των μεμονωμένων γονιδιακών εκφράσεων που βρίσκονται στο αντίστοιχο σημείο του DNA.

Η διαδικασία μεθυλίωσης ακολουθεί επίσης την αρχή της απενεργοποίησης του DNA. Η μόνη διαφορά είναι ότι οι διεργασίες μεθυλίωσης επικεντρώνονται σε ομάδες μεθυλίου και όχι σε ιστόνες. Αυτές οι ομάδες μεθυλίου συνδέονται με ένα συγκεκριμένο τμήμα του DNA και με αυτόν τον τρόπο απενεργοποιούν τις μεμονωμένες τομές DNA. Όταν τα κύτταρα διαφοροποιούνται, η έκφραση των γονιδίων τους αλλάζει σημαντικά και πολλά από τα γονίδια απενεργοποιούνται ακόμη και κατά τη διάρκεια των διεργασιών.

Η πλήρης διαφοροποίηση εξαρτάται από την υψηλή έκφραση χιλιάδων γονιδίων και ταυτόχρονα απαιτεί τη μείωση της έκφρασης χιλιάδων άλλων γονιδίων. Αυτός είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι σωστές πρωτεΐνες είναι τελικά διαθέσιμες για να μεταμορφωθεί το κύτταρο. Για παράδειγμα, ένα μυϊκό κύτταρο απαιτεί ριζικά διαφορετικές πρωτεΐνες από ένα ηπατικό κύτταρο.

Η διαφοροποίηση πραγματοποιείται είτε άμεσα είτε έμμεσα. Αυτή η παράκαμψη αντιστοιχεί σε μια διαφοροποίηση, η οποία ακολουθείται από μια επακόλουθη νέα διαφοροποίηση σε άλλες κατευθύνσεις.

Μπορείτε να βρείτε το φάρμακό σας εδώ

Ασθένειες και παθήσεις

Οι διαφοροποιήσεις μπορούν να βασίζονται σε πολλές διαφορετικές ασθένειες, γεγονός που τις καθιστά κλινικά σημαντικές. Ο λεγόμενος οισοφάγος Barrett, για παράδειγμα, σχετίζεται με τις διαδικασίες της διαφοροποίησης. Αυτή η ασθένεια βασίζεται σε μετατροπή κυττάρων του επιθηλίου, τα οποία μετεγκαθίστανται σε εντερικά κύτταρα που παράγουν βλεννίνη κατά τη διάρκεια των παθολογικών διεργασιών. Σε αυτό το πλαίσιο, γίνεται λόγος για εντερική μεταπλασία, η οποία σχετίζεται με έναν προαιρετικό κίνδυνο εκφυλισμού και, για παράδειγμα, μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη αδενοκαρκινωμάτων. Γενικά, το σύνδρομο Barrett περιγράφεται ως μια χρόνια φλεγμονώδης αλλαγή στον απώτερο οισοφάγο που έχει ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη πεπτικών ελκών, η οποία μπορεί να εμφανιστεί ως μέρος των επιπλοκών στην παλινδρόμηση. Στο σύνδρομο, η μετατροπή του πλακώδους επιθηλίου συμβαίνει στον απώτερο οισοφάγο.

Μια άλλη ασθένεια που βασίζεται σε μεταδιαφοροποιήσεις αντιστοιχεί στον σχηματισμό λευκοπλακίων. Ως μέρος αυτού του φαινομένου, τα στοματικά κύτταρα του βλεννογόνου μετουσιώνονται σε προκαρκινικές αλλοιώσεις που μπορούν να προωθήσουν το καρκίνωμα των πλακωδών κυττάρων. Η λευκοπλακία είναι υπερκεράτωση του βλεννογόνου που συχνά είναι δυσπλαστική ταυτόχρονα. Εκτός από τη στοματική κοιλότητα, αυτές οι λευκοπλάκες εμφανίζονται κυρίως στα χείλη και στην περιοχή των γεννητικών οργάνων. Η λευκοπλακία προηγείται συνήθως από χρόνιο ερεθισμό του δέρματος ή των βλεννογόνων. Αυτός ο ερεθισμός πυκνώνει το κεράτινο στρώμα στην πληγείσα περιοχή. Η κοκκινωπή βλεννογόνος μεμβράνη γίνεται τόσο λευκή ώστε τα τριχοειδή κάτω από το παχύ επιθήλιο να μην μπορούν πλέον να σχηματιστούν.

Το αιτιώδες ερέθισμα μπορεί να είναι μηχανικής, βιολογικής, φυσικής ή χημικής φύσης. Τα βιολογικά ερεθίσματα περιλαμβάνουν χρόνιες ιογενείς λοιμώξεις. Τα χημικά αιτιολογικά ερεθίσματα προκύπτουν κυρίως από το κάπνισμα ή το μάσημα του καπνού. Για παράδειγμα, μια οδοντοστοιχία με χαμηλή εφαρμογή, μπορεί να θεωρηθεί ως μηχανικά αιτιολογικό ερέθισμα.