Молекулярные механизмы эпителиально-мезенхимального перехода

Для описания механизмов ЭМП можно выделить несколько ключевых моментов:

1. Подавление экспрессии гена Е-кадгерина (E-cadherin (CDH1)) участвующего в образовании плотных контактов между эпителиоцитами.

2. Увеличение экспрессии генов ответственных за мезенхимальный фенотип эпителиоцитов, таких как виментин (Vimentin), гладко-мышечный актин, фибронектин (Fibronectin).

3. Усиление клеточной подвижности вследствие активации сигнальных путей приводящих к реорганизации цитоскелета.

4. Повышение экспрессии генов, кодирующих матриксные металлопротеиназы (MMP), которые участвуют в деградации внеклеточного матрикса и базальной мембраны.

Растворимые факторы роста (на схеме), цитокины, молекулы внеклеточного матрикса активируют сигнальные пути ведущие к реализации программы ЭМП. Эти пути активируют ряд транскрипционных факторов ( Snail, Twist, Slug, ZEB1, ZEB2, Lef-1 и др.), которые связываются с промоторами генов ответственных за ЭМП.

Промоторы генов, кодирующих белки плотных контактов (Tight Junction)(TJ)) - E-cadherin, occludin, claudin-1, транскрипционно ингибируются этими транскрипционными факторами, а соответственно промоторы генов компонентов цитоскелета, например Vimentin, а также генов белков внеклеточного матрикса Fibronectin, в свою очередь, наоборот активируются.

35. Характеристика регулятивного типа развития.

Дробление, при котором судьба бластомеров жестко предопределена, называется детерминированным, или мозаичным. Если судьба бластомеров может меняться, дробление называется регулятивным, или недетерминированным.

Понять, является дробление детерминированным или нет, помогают опыты по удалению, изоляции и пересадке бластомеров.

Опыт с изоляцией бластомеров. Г. Дриш отделял друг от друга бластомеры морского ежа энергичным встряхиванием (или позже помещением их в бескальциевую морскую воду). К удивлению Дриша, каждый из бластомеров двуклеточного зародыша развивался в полную личинку. Точно также, если Дриш разделял бластомеры 4 и 8-клеточных зародышей, то некоторые из клеток образовывали целые личинки, называемые плутеусами. Вместо самодифференцировки в будущую часть зародыша каждый бластомер мог регулировать свое развитие и давать начало целому организму. Это явление было названо регуляционным развитием.

Регуляционное развитие было продемонстрировано Дришем и в других опытах. У морских ежей плоскости двух первых делений дробления являются меридиональными, тогда как третье деление проходит по экватору яйца, разделяя зародыш на четыре верхние и четыре нижние клетки. Дриш (1893) изменял направление третьего деления, слегка сжимая ранний зародыш между двумя стеклянными пластинками; в результате третье деление также проходило в меридиональной плоскости, как и первые два. Если затем давление ослабляли, то четвертое деление дробления было экваториальным. Эта процедура вызывала перегруппировку ядер, так что ядро, которое в норме должно было оказаться в области, предназначенной формировать энтодерму, теперь попадало в область презумптивной эктодермы. Ядра, которые должны были образовывать дорсальные структуры, обнаруживались в вентральных клетках. Если бы в данном случае происходила сегрегация ядерных детерминантов, то у развившегося из этих клеток зародыша все структуры должны были располагаться в причудливом беспорядке. Однако Дриш получил из этих зародышей нормальных личинок.

Результаты этих опытов оказались очень важными для эмбриологии.

Во-первых. Дриш показал, что «проспективная потенция» изолированного бластомера (т.е. тот тип клеток, который мог из него произойти) шире, чем его «проспективная судьба» (т.е. те типы клеток, которые должны формироваться из этого бластомера при неизменном ходе его развития).

 Во-вторых. Дриш пришел к выводу, что зародыш морского ежа представляет собой «гармоничную эквипотенциальную систему». Система эта гармонична потому, что все ее потенциально независимые части функционируют вместе, формируя единый организм.

В-третьих, судьба ядра зависела исключительно от его положения в зародыше.

Дриш (1894) выдвинул гипотезу о серии событий, продвигающих развитие вперед посредством взаимодействия ядра и цитоплазмы:

«Поскольку каждая клетка содержит ядро, она на протяжении онтогенеза несет в себе всю сумму зачатков; поскольку она содержит специфическоецитоплазматическое клеточное тело, это позволяет ей реагировать только на специфические воздействия... Когда в какой-либо клетке активируется ядерный материал, цитоплазма этой клетки, которая влияла на ядро, сама в свою очередь оказывается под влиянием ядра и изменяется; таким образом, устанавливается основа для нового элементарного процесса, который является не только результатом, но также и причиной изменений».

Эта удивительно современная концепция ядерноплазменного взаимодействия и равноценности ядер оказалась не по силам Дришу. Рассматривать зародыш как физическую машину было уже невозможно, ведь зародыш можно было разделить на части, каждая из которых была способна воссоздать целый организм. Другими словами. Дриш пришел к убеждению, что развитие не может быть объяснено физическими силами. И чтобы объяснить, каким образом происходит развитие, он был вынужден призвать на помощь жизненную силу – энтелехию («внутреннюю силу, направляющую к цели»). В сущности, зародыш должен быть наполненным внутренним духом и мудростью, чтобы осуществить свои цели, несмотря на препятствия, которые ставят на его пути эмбриологи. Неспособный объяснить свои результаты с позиций физики его времени. Дриш отказался от изучения физиологии развития, стал профессором философии и продолжал провозглашать витализм вплоть до своей смерти в 1941 г.

36

1. Хемотаксис
-Движение сперматозойда к яицеклетке.
-опухоль секретирует факторы, вызывающие ангиогенез
-миграция предшественников лимфоцитов из ККМ в тимус эмбриона
2. Гептотаксис
-миграция клеток протока пронефроса у хвостатых амфибий
3. Гальванотаксис
-рост нервов в направлении к (-) полюсу
-фибробласты к (-) полюсу у зародыша
4. Контактное ориентирование
-рост нервных волокон
-миграция мезенхимных клеток из туловища в плавник у рыб.

 

37. Характеристика мозаичного типа развития.

Дробление, при котором судьба бластомеров жестко предопределена, называется детерминированным, или мозаичным.

Каждый бластомер делится строго определенным образом и дает определенный набор клеток-потомков. При удалении бластомера все его потомки отсутствуют, а на других клетках это никак не отражается: они образуются в тех же местах и в те же сроки, что и в норме. Определение будущей судьбы клеток называется детерминацией.

Еще в 1886 мсье Шабри (Chabry, 1887) начал изучать тератогенез на более доступном зародыше оболочников. Это был удачный выбор, потому что зародыши оболочников быстро превращаются в личинку с относительно небольшим числом клеточных типов. Шабри собирался вызывать специфические нарушения, отделяя скальпелем определенные бластомеры дробящегося зародыша оболочников. Он обнаружил, что каждый бластомер ответствен за образование специфического набора тканей личинки. Если удалить какие-либо бластомеры, то у личинки будут отсутствовать как раз те структуры, которые в норме из них формируются. Кроме того, он обнаружил, что если изолировать определенные группы клеток зародыша, то из них формируются характерные структуры без связи с другими клетками. Следовательно, каждая из клеток у оболочников развивается, по-видимому, автономно. Такой способ развития часто называют мозаичным, потому что зародыш представляет собой как бы мозаику самодифференцирующихся частей.

Ру опубликовал результаты серии опытов, в которых он брал 2- и 4-клеточных зародышей лягушки и разрушал некоторые из клеток каждого зародыша горячей иглой. Из гипотезы Вейсмана следовало, что в этом случае образуется либо правая, либо левая половина зародыша. Ру и в самом деле получал половинные морулы, как то и предсказывал Вейсман. Развившиеся из них полунейрулы имели полный набор правой или левой стороны с одним нервным валиком, одной слуховой ямкой (плакодой) и т.д. На основе этих данных Ру пришел к выводу, что зародыш лягушки представляет собой мозаику самодифференцирующихся частей и очень вероятно, что каждая клетка получает свой набор детерминантов и соответственно этому дифференцируется.

Ру, поставив опыты определил, что клетки работает и развивается автономно, а Дриш, поставив свои опыты по разделению 2 бластомеров, показал, что из каждого может развиться полноценный организм. У Дриша так получилось, так как он использовал изолирование бластомеров в своем опыте, а Ру не убрал ту часть бластомера, которую иглой горячей повредил, и как сказал Балахонов: бластомер, который остался целый, " чувствовал", что есть вторая половина и развивался только по своему пути.

38. Инструктивные и разрешающие взаимодействия в развитии.
Ближние тканевые взаимодействия:
Разрешающие взаимодействия – один клеточный ансамбль «разрешает» другому дифференцироваться в определенном направлении (отвечающая ткань потенциално готова к эксперссии и нуждается только в определенных условиях: кому-то нужен плотный субстрат, кому-то рыхлый).
Инструктивные взаимодействия – тип отвечающей ткани меняется под инструкцией направляющей ткани-индуктора. Это обуславливает координированное развитие клеток (хорда индуцирует развитие нервной трубки; выпячивание среднего мозгового пузыря индуцирует формирование хрусталика, а тот в свою очередь индуцирует роговицу).
В отсутствие направляющей ткани отвечающая ткань будет дифференцироваться в другом направлении, будет инструктирована какой-нибудь другой близлежащей тканью. А если подложить например вторую хорду куда-нибудь сбоку, то там появится еще одна нервная трубка.

Если пересадить мезенхиму, постилающую участок эктодермы, из которого должны развиваться перья, в то место, из эктодермы которого развиваются когти, то там будут развиваться перья. Мезенхима - индуктор.

Если поменять зачатки эктодермы с мезодермой у лягушки и тритона, то у лягушки разовьется тритоний рот, а у тритона лягушачий. Инструкции, которые посылает мезодермальная ткань, пересиливают даже межотрядные влияния.

Модель французского флага:

Если взять кусок французского флага и пересадить в верхнюю часть американского(до того, как она дифференцируется), то на этом месте в американском флаге будет синий участок, т.к. для пересаженной ткани там будут условия высокой концентрации морфогена, в которых она становится синей.
Американский кусок во французском флаге будет синим с полосками, т.к. для него это условия низкой концентрации, и ему этого недостаточно для формирования звезд

39.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: