Аномалии и пороки развития при нарушении механизмов онтогенеза

Генетическая регуляция развития.

Межклеточные взаимодействия на разных этапах онтогенеза.

Основные клеточные процессы в онтогенезе.

Киров-2012

Доктор мед. наук профессор А.А. Косых

Зав. кафедрой медбиологии и генетики

Механизмы онтогенеза

Лекция

Кафедра биологии

Кировская государственная медицинская академия

Благодарю за внимание

• План лекции:

• 1. Основные клеточные процессы в онтогенезе:

• Пролиферация

• Миграция клеток

• Сортировка клеток

• Дифференцировка

• Детерминация

• Апоптоз

• Пролиферация – деление клеток играет важнейшую роль в процессах роста и развития, в процессах регенерации и онкогенеза.

• Благодаря пролиферации организм из одноклеточного (зигота) превращается в многоклеточный, обеспечиваются рост и морфогенез организма, процессы обновления тканей и регенерации, но и опухолевого роста.

• Скорость деления клеток зависит от стадии онтогенеза. Деление клеток регулируется тканево-специфическими факторами - стимуляторами (гормоны) и ингибиторами (кейлоны).

• Совокупность клеток, являющихся потомками одной клетки называют клоном.

• Число клеточных циклов в процессе онтогенеза генетически предопределено.

• Нарушение процессов пролиферации может привести к недоразвитию или чрезмерному развитию отдельных органов и частей организма - уродствам.

Миграция клеток, начиная со стадии гаструлы, продолжается на протяжении всего морфогенеза.

• Клетки мигрируют одиночно или группами (мезенхимные), пластами (эпителий).

• Движения клеток в период гаструляции у лягушки

• Примеры миграции

• Миграция мезенхимных клеток нервных валиков, которые при смыкании нервной трубки выходят из них и мигрируют в разных направлениях:

• в эктодерму, образуя пигментные клетки кожи - меланоциты;

• двигаясь в центральном направлении, образуют нейроны спинальных ганглиев, ганглиев симпатической и парасимпатической нервной системы, клетки шванновских оболочек нервов, мозговой слой надпочечников;

• мигрируя в сторону лица, они превращаются в хрящевые, мышечные, соединительнотканные клетки, образуя висцеральный скелет, мышцы кожи, языка, нижней челюсти, входят в состав аденогипофиза, паращитовидных желез и мякоти зуба.

• Другим примером миграции клеток является миграция первичных половых клеток из желточной энтодермы в зачатки половых желез.

• Способы клеточной миграции:

Миграция клеток подвержена генетическому контролю и осуществляется благодаря:

• дистантным взаимодействиям;

• контактным взаимодействиям между соседними клетками.

Дистантные взаимодействия по типу:

• хемотаксиса (сперматозоиды в сторону яйцеклетки, лимфобласты из костного мозга в эмбриональный тимус);

• контактное ориентирование клеток со структурированным субстратом (фибробласты двигаются вдоль соединительнотканных волокон).

Контактные взаимодействия между соседними клетками:

• контактное ингибирование движения (мезенхимные клетки, например, лейкоциты, способны к амебоидным движениям; ламеллоподии одного фибробласта с мембраной другого).

• Нарушение процессов миграции клеток приводит к врожденным порокам развития - недоразвитию органа (гипоплазии) или гетеротопии, т.е. развитию органа или ткани в другом месте (гетеротопия почки, семенников).

Сортировка клеток начинается в процессе гаструляции (образуются зародышевые листки).

Условия сортировки:

• степень подвижности клеток,

• особенности их мембран.

• Клетки будущей эктодермы слипаются друг с другом и образуют сплошной слой над мезодермой и энтодермой.

• Клетки мезодермы имеют свойство впячиваться в любой, находящийся поблизости комок клеток.

• Клетки энтодермы относительно неподвижны.

• Агрегацию клеток зародышевого листка объясняют способностью к избирательному слипанию (адгезии) клеток одного типа между собой на основе их антигенных свойств или различий в поверхностном заряде их мембран.

• Нарушение процессов сортировки и избирательного слипания клеток может быть причиной злокачественных опухолей.

• Дифференцировкой называется процесс развития специализи-рованных клеточных типов из одного оплодотворенного яйца .

• Детерминация - это определение пути дифференцировки той или иной клетки.

Детерминация клетки может быть:

• генетически запрограммирована,

• может определяться воздействием соседних клеток,

• гормонов или различных внешних факторов, а также подвергаться их влиянию.

Детерминация может быть:

• окончательная (стабильная),

• изменяться в ходе эмбриогенеза (лабильная детерминация).

• Апоптоз - запрограммированная избирательная гибель клеток – естественный, эволюционно обусловленный и генетически контролируемый механизм морфогенеза.

• Апоптоз способствует достижению характерных для определенного вида черт его морфо-физиологической организации:

• редукция провизорных органов (желточного мешка, плаценты, амниона и др.);

• редукция вольфовых протоков у особей женского пола, мюллеровых протоков у мужских особей;

• редукция хвостовых позвонков (у эмбрионов человека закладывается 9-10 хвостовых позвонков, затем остается 4-5);

• формирование конечностей у птиц и млекопитающих.

• Генетический контроль апоптоза осуществляется геном p53.

• Белок, контролируемый этим геном, обладает способностью при определенных условиях блокировать клеточное деление и запускать механизм апоптоза.

• Мутации в этом гене приводят к развитию опухоли, которые встречаются у 55 - 70% раковых больных.

• Гибель клеток контролируется также на уровне клеточных взаимодействий. Нарушение этих взаимодействий может привести к развитию пороков: полидактилия, синдактилия, наличие хвоста, шерсти и т.д.

• 2. Межклеточные взаимодействия:

• Цитоплазматическая сегрегация,

• Эмбриональная индукция,

• Компетенция,

• Дифференциальная экспрессия генов,

• Тотипотентность,

• Канализация развития.

Детерминация может осуществляться двумя разными способами:

• цитоплазматическая сегрегация детерминирующих молекул в период дробления, в результате чего качественно различные области цитоплазмы зиготы попадают в разные дочерние клетки;

• эмбриональная индукция, начиная с периода гаструляции.

Дата добавления: 2013-12-12