1. Rastové faktory(makrofágy, lymfocyty, fibroblasty, krvné doštičky atď.) - stimulácia proliferácie a obmedzenie apoptózy.
2. Keylons- glykoproteínové tkanivovo špecifické inhibítory rastu.
3. Fibronektín chemoatraktant fibroblastov.
4. Laminin- hlavný adhezívny proteín bazálnych membrán.
5. Sindekan-integrálny proteoglykán bunkových membrán, viaže kolagén, fibronektín a trombospondín.
6. Trombospondin- glykoproteín, tvorí komplexy so syndekánom, kolagénom a heparínom, hrá podstatnú úlohu pri skladaní kostného tkaniva.
Tvorba a realizácia účinkov biologicky aktívnych látok (BAS) je jednou z kľúčových väzieb zápalu. BAS zabezpečujú pravidelný charakter vývoja zápalu, formovanie jeho celkových a lokálnych prejavov, ako aj následky zápalu. Preto sa biologicky aktívne látky často označujú ako "Zápalové mediátory".
Zápalové mediátory- Sú to lokálne chemické signály vytvorené, uvoľnené alebo aktivované v ohnisku zápalu, pôsobiace a zničené aj v ohnisku. Zápalové mediátory (mediátory) sú biologicky aktívne látky zodpovedné za vznik alebo udržiavanie určitých zápalových javov, napríklad zvýšená vaskulárna permeabilita, emigrácia atď.
Ide o tie isté látky, ktoré v podmienkach normálnej vitálnej činnosti tela, ktoré sa tvoria v rôznych orgánoch a tkanivách vo fyziologických koncentráciách, sú zodpovedné za reguláciu funkcií na bunkovej, tkanivovej úrovni. V prípade zápalu, ktorý sa lokálne uvoľňuje (v dôsledku aktivácie buniek a tekutých médií) vo veľkých množstvách, získavajú novú kvalitu - mediátory zápalu. Takmer všetky mediátory sú tiež modulátory zápalu, to znamená, že sú schopné zvýšiť alebo oslabiť závažnosť zápalových javov. Je to spôsobené zložitosťou ich vplyvu a ich interakciou s bunkami produkujúcimi tieto látky a medzi nimi navzájom. V súlade s tým môže byť účinok mediátora aditívny (aditívny), potenciačný (synergický) a zoslabujúci (antagonistický) a interakcia mediátorov je možná na úrovni ich syntézy, sekrécie alebo účinkov.
Mediátorová väzba je hlavná v patogenéze zápalu. Koordinuje interakciu mnohých buniek – efektorov zápalu, zmenu bunkových fáz v ohnisku zápalu. V súlade s tým si patogenézu zápalu možno predstaviť ako reťazec viacerých medzibunkových interakcií regulovaných mediátormi-modulátormi zápalu.
Zápalové mediátory určujú vývoj a reguláciu alteračných procesov (vrátane zmien metabolizmu, fyzikálno-chemických parametrov, štruktúry a funkcie), rozvoj cievnych reakcií, exsudáciu tekutín a emigráciu krviniek, fagocytózu, proliferáciu a reparačné procesy v ohnisku zápalu.
Väčšina mediátorov vykonáva svoje biologické funkcie špecifickým pôsobením na receptory cieľových buniek. Niektoré z nich však majú priamu enzymatickú alebo toxickú aktivitu (napríklad lyzozomálne hydrolázy a aktívne kyslíkové radikály). Funkcie každého mediátora sú regulované príslušnými inhibítormi.
Zdrojom zápalových mediátorov môže byť krvná plazma a bunky podieľajúce sa na zápale. V súlade s tým sa rozlišujú 2 veľké skupiny zápalových mediátorov: humorálne a bunkové. Humorné
mediátory sú zastúpené najmä polypeptidmi, ktoré neustále cirkulujú v krvi v neaktívnom stave a sú syntetizované hlavne v pečeni. Títo mediátori tvoria tzv "Strážny polysystém krvnej plazmy". Bunkové mediátory môžu byť syntetizované de novo (napríklad metabolity kyseliny arachidónovej) alebo uvoľnené z bunkových zásob (napríklad histamín). Zdrojmi bunkových mediátorov v ohnisku zápalu sú najmä makrofágy, neutrofily a bazofily.
Z humorálnych mediátorov zápalu sú najdôležitejšie deriváty komplementu. Spomedzi takmer 20 rôznych proteínov vytvorených počas aktivácie komplementu sú jeho fragmenty C5a, C3a, C3b a komplex C5b-C9 priamo spojené so zápalom. Okrem toho C5a a v menšej miere C3a sú mediátory akútneho zápalu. C3b opsonizuje patogénne činidlo a v súlade s tým podporuje imunitnú adhéziu a fagocytózu. Komplex C5b-C9 je zodpovedný za lýzu mikroorganizmov a patologicky zmenených buniek. Zdrojom komplementu je krvná plazma a v menšej miere intersticiálna tekutina. Zvýšená dodávka plazmatického komplementu do tkaniva je jedným z dôležitých spôsobov použitia exsudácie. C5a, vznikajúce z neho v plazme a tkanivovom moku vplyvom karboxypeptidázy N, C5a des Arg a C3a zvyšujú permeabilitu postkapilárnych venul. Súčasne C5a a C3a, ktoré sú anafylatoxíny (t.j. uvoľňovače histamínu zo žírnych buniek), zvyšujú permeabilitu priamo aj nepriamo prostredníctvom histamínu. Účinok C5a des Arg nie je spojený s histamínom, ale je závislý od neutrofilov, t.j. permeabilita faktory uvoľňované z polymorfonukleárnych granulocytov – lyzozomálne enzýmy a neenzymatické katiónové proteíny, aktívne metabolity kyslíka. Okrem toho C5a a C5a des Arg priťahujú neutrofily. Naproti tomu C3a nemá prakticky žiadne chemotaktické vlastnosti. Aktívne zložky komplementu uvoľňujú nielen histamín a produkty granulocytov, ale aj interaeukín-1, prostaglandíny, leukotriény, faktor, ktorý aktivuje krvné doštičky, a synergicky interagujú s prostaglandínmi a látkou P.
Kinin- vazoaktívne peptidy vznikajúce z kininogénov (alfa2-globulínov) vplyvom kalikreínov v plazme (nonapeptid bradykinín) a v tkanivovej tekutine (dekapeptid lysilbradykinín, alebo kallidin). Spúšťacím faktorom aktivácie kalikreín-kinínového systému je aktivácia Hagemanovho faktora (faktor XII zrážania krvi) pri poškodení tkaniva, ktorý premieňa prekalikreíny na kalikreíny.
Kiníny sprostredkovávajú expanziu arteriol a zvýšenie venulovej permeability kontrakciou endotelových buniek. Sťahujú hladkú svalovinu žíl a zvyšujú intrakapilárny a venózny tlak. Kiníny inhibujú emigráciu neutrofilov, modulujú distribúciu makrofágov, stimulujú migráciu a mitogenézu T-lymfocytov a sekréciu lymfokínov. Zvyšujú tiež proliferáciu fibroblastov a syntézu kolagénu, a preto môžu byť dôležité pri reparačných javoch a v patogenéze chronického zápalu.
Jedným z najvýznamnejších účinkov kinínov je aktivácia reflexov dráždením zakončení zmyslových nervov a tým sprostredkovanie zápalovej bolesti. Kiníny spôsobujú alebo zvyšujú uvoľňovanie histamínu zo žírnych buniek, syntézu prostaglandínov mnohými typmi buniek, preto niektoré z ich hlavných účinkov – vazodilatácia, kontrakcia hladkého svalstva, bolesť – sú spojené s uvoľňovaním iných mediátorov, najmä prostaglandínov.
Aktivácia Hagemanovho faktora spúšťa nielen proces tvorby kinínov, ale aj zrážanie krvi a fibrinolýzu. V tomto prípade sa tvoria také mediátory, ako sú fibrinopeptidy a produkty degradácie fibrínu, čo sú silné hematrakty. Okrem toho je pri patologických aj ochranných javoch zápalu nevyhnutná fibrinolýza a tvorba krvných zrazenín v cievach ohniska.
Z bunkových mediátorov sú primárne zaujímavé eikosanoidy pretože s najväčšou pravdepodobnosťou sú centrálnym mediátorom zápalovej odpovede. Svedčí o tom dlhodobé udržiavanie produkcie eikosanoidov v ohnisku, ich úzka súvislosť s kľúčovým dejom zápalového procesu – infiltráciou leukocytov, silným protizápalovým účinkom inhibítorov ich syntézy.
Hlavnú úlohu pri tvorbe eikosanoidov v ohnisku zápalu zohrávajú leukocyty, najmä monocyty a makrofágy, aj keď ich po stimulácii tvoria takmer všetky typy jadrových buniek. Prevládajúcimi eikozanoidmi v ohnisku zápalu sú takmer vždy prostaglandín (PG) E2, leukotrién (LT) B4 a kyselina 5-hydroxyeikozatetraénová (5-HETE). Tvorí sa aj tromboxán (Tx) A2, PGF2alfa, PGD2, prostacyklín (PG12), LTS4, LTD4, LTE4 a ďalšie GETE, aj keď v menšom množstve.
Hlavné účinky eikosanoidov pri zápale sú na leukocyty. PG, TCS a najmä LT sú silné hematrakty, a preto hrajú dôležitú úlohu v mechanizmoch samoudržiavania infiltrácie leukocytmi. PG samotné nezvyšujú vaskulárnu permeabilitu, ale ako silné vazodilatátory zvyšujú hyperémiu a následne exsudáciu. LTV4, JITD4, LTE4 zvyšujú vaskulárnu permeabilitu priamou kontrakciou endotelových buniek a LTV4 - ako mediátor závislý od neutrofilov. PH a LT sú dôležité pri vzniku zápalovej bolesti. Súčasne PGE2 bez priamej bolestivej aktivity zvyšuje citlivosť receptorov zakončení aferentných bolestivých nervov na bradykinín a histamín. PGE2 je silné antipyretické činidlo a zápalová horúčka môže byť čiastočne spôsobená jeho uvoľňovaním. PG hrajú kľúčovú úlohu pri modulácii zápalového procesu, vykonávajú obojsmernú reguláciu exsudácie, emigrácie a degranulácie leukocytov, fagocytózy. Napríklad PGE je schopný zosilniť rozvoj edému spôsobeného histamínom alebo bradykinínom, zatiaľ čo PGF2alfa môže naopak oslabiť. Podobný vzťah medzi PGE a PGF2alfa platí aj pre emigráciu leukocytov.
Pre RT je charakteristický obzvlášť široký rozsah interakcií s inými zápalovými mediátormi. Synergicky interagujú vo vzťahu k bronchospazmu s histamínom, acetylcholínom, PG a TCS, stimulujú uvoľňovanie PG a TCS. Modulačná funkcia eikozanoidov sa uskutočňuje prostredníctvom zmien pomeru cyklických nukleotidov v bunkách.
Zdroje histamín sú bazofily a žírne bunky. Serotonín(neurotransmiter) u ľudí sa okrem malého množstva v mastocytoch nachádza aj v krvných doštičkách a enterochromafínových bunkách. Vďaka jeho rýchlemu uvoľňovaniu počas degranulácie žírnych buniek , schopnosť meniť lúmen mikrociev a spôsobiť priamu kontrakciu endotelových buniek venúl, histamín a serotonín sú považované za hlavné mediátory počiatočných porúch mikrocirkulácie v ohnisku akútneho zápalu a bezprostrednej fázy zvýšenia vaskulárnej permeability. Histamín hrá dualistickú úlohu v krvných cievach aj v bunkách. Cez H2 receptory rozširuje arterioly a cez H1 receptory zužuje venuly a tým zvyšuje intrakapilárny tlak. Prostredníctvom Hi-receptorov histamín stimuluje a prostredníctvom H1-receptorov inhibuje emigráciu a degranuláciu leukocytov. Pri normálnom priebehu zápalu pôsobí histamín predovšetkým cez H1 receptory na neutrofiloch, čím obmedzuje ich funkčnú aktivitu, a cez H1 receptory na monocyty, pričom ich stimuluje. Spolu s prozápalovými cievnymi účinkami má teda protizápalové bunkové účinky. Serotonín tiež stimuluje monocyty v mieste zápalu. Histamín vykonáva obojsmernú reguláciu proliferácie, diferenciácie a funkčnej aktivity fibroblastov, a preto môže byť dôležitý pri reparačných javoch. Modulačné účinky histamínu sú tiež sprostredkované cyklickými nukleotidmi.
Pokiaľ ide o interakcie biogénnych amínov v ohnisku zápalu, je známe, že histamín prostredníctvom Hi-receptorov môže spustiť alebo zvýšiť syntézu prostaglandínov a prostredníctvom H-receptorov inhibovať. Biogénne amíny interagujú navzájom aj s bradykinínom, nukleotidmi a nukleozidmi, substanciou P pri zvyšovaní vaskulárnej permeability. Vazodilatačný účinok histamínu sa zvyšuje v kombinácii s acetylcholínom, serotonínom, bradykinínom.
Hlavný zdroj lyzozomálne enzýmy v ohnisku zápalu sú fagocyty - granulocyty a monocyty-makrofágy. Napriek veľkému významu fagocytózy v patogenéze zápalu sú fagocyty predovšetkým mobilnými nosičmi mediátorových modulátorov vylučovaných extracelulárne. Uvoľňovanie lyzozomálneho obsahu sa uskutočňuje počas ich chemotaktickej stimulácie, migrácie, fagocytózy, poškodenia, smrti. Hlavnými zložkami lyzozómov u ľudí sú neutrálne proteinázy – elastáza, katepsín G a kolagenázy obsiahnuté v primárnych, azurofilných, neutrofilných granulách. V procesoch antimikrobiálnej ochrany vrátane zápalu patria proteinázy k faktorom „druhého rádu“ po mechanizmoch závislých od kyslíka (myeloperoxidáza – peroxid vodíka) a nezávislých od kyslíka, akými sú laktoferín a lyzozým. Zabezpečujú najmä lýzu už usmrtených mikroorganizmov. Hlavnými účinkami proteináz sú sprostredkovanie a modulácia zápalových javov vrátane poškodenia vlastných tkanív. Mediátorové a modulačné účinky proteináz sa uskutočňujú vo vzťahu k vaskulárnej permeabilite, emigrácii, fagocytóze.
K zvýšeniu vaskulárnej permeability pod vplyvom lyzozomálnych enzýmov dochádza v dôsledku lýzy subendotelovej matrice, stenčovania a fragmentácie endotelových buniek a je sprevádzané krvácaním a trombózou. Lysozomálne enzýmy, ktoré tvoria alebo štiepia najdôležitejšie chemotaktické látky, sú modulátormi infiltrácie leukocytov. V prvom rade ide o zložky komplementového systému a kalikreín-kinínu.
Lysozomálne enzýmy môžu v závislosti od koncentrácie samy o sebe zvyšovať alebo inhibovať migráciu neutrofilov. Vo vzťahu k fagocytóze majú aj neutrálne proteinázy množstvo účinkov. Najmä elastáza môže tvoriť C3b opsonín; C3b je tiež dôležitý pre adhéziu častíc k povrchu neutrofilov. V dôsledku toho si neutrofil poskytuje mechanizmus na zosilnenie fagocytózy. Ako katepsín G, tak aj elastáza zvyšujú afinitu Fc receptora neutrofilnej membrány k imunoglobulínovým komplexom, a teda zvyšujú účinnosť absorpcie častíc.
V dôsledku schopnosti lyzozomálnych enzýmov aktivovať komplementový systém, kalikreín-kinín, koaguláciu a fibrinolýzu, uvoľňovať cytokíny a lymfokíny, zápal sa vyvíja a dlhodobo sa udržiava.
Najdôležitejšia vlastnosť neenzymatické katiónové proteíny, obsiahnuté v azurofilných aj špecifických granulách neutrofilov, sú ich vysokou mikrobicídnou aktivitou. V tomto smere sú v synergickej interakcii so systémom myeloperoxidáza - peroxid vodíka. Katiónové proteíny sú adsorbované na negatívne nabitej membráne bakteriálnej bunky elektrostatickou interakciou. V dôsledku toho dochádza k narušeniu permeability a štruktúry membrány a k odumieraniu mikroorganizmu, čo je predpokladom jeho následnej účinnej lýzy lyzozomálnymi proteinázami. Uvoľnené extracelulárne katiónové proteíny sprostredkovávajú zvýšenie vaskulárnej permeability (hlavne indukciou degranulácie žírnych buniek a uvoľňovania histamínu), adhézie a emigrácie leukocytov.
Hlavný zdroj cytokíny(monokíny) pri zápale sú stimulované monocyty a makrofágy. Okrem toho sú tieto polypeptidy produkované neutrofilmi, lymfocytmi, endotelovými a inými bunkami. Najlepšie študovanými cytokínmi sú interleukín-1 (IL-1) a tumor nekrotizujúci faktor (TNF). Cytokíny zvyšujú vaskulárnu permeabilitu (nezávislou od nitrofilov), adhéziu a emigráciu leukocytov. Spolu s prozápalovými vlastnosťami môžu cytokíny hrať úlohu aj v priamej obrane tela, stimulujúc neutrofily a monocyty, aby zabíjali, absorbovali a trávili invázne mikroorganizmy, ako aj podporujú fagocytózu opsonizáciou patogénneho agens.
Stimuláciou čistenia rán, bunkovej proliferácie a diferenciácie cytokíny posilňujú reparačné procesy. Spolu s tým môžu sprostredkovať deštrukciu tkaniva (degradáciu matrice chrupavky a resorpciu kosti), a tak zohrávajú úlohu v patogenéze ochorení spojivového tkaniva, najmä reumatoidnej artritídy.
Pôsobenie cytokínov spôsobuje aj množstvo metabolických efektov, ktoré sú základom celkových prejavov zápalu – horúčka, ospalosť, anorexia, metabolické zmeny, stimulácia hepatocytov k zvýšenej syntéze bielkovín akútnej fázy, aktivácia krvného systému atď.
Cytokíny interagujú navzájom, s prostaglandínmi, neuropeptidmi a inými mediátormi.
Zahŕňa tiež množstvo zápalových mediátorov lymfokíny- polypeptidy produkované stimulovanými lymfocytmi. Najviac študovanými lymfokínmi, ktoré modulujú zápalovú odpoveď, sú faktor inhibujúci makrofágy, faktor aktivujúci makrofágy, interleukín-2. Lymfokíny koordinujú interakciu neutrofilov, makrofágov a lymfocytov, čím regulujú zápalovú odpoveď vo všeobecnosti.
Aktívne metabolity kyslíka, v prvom rade, voľné radikály - superoxidový aniónový radikál, hydroxylový radikál HO, perhydroxyl majú v dôsledku prítomnosti jedného alebo viacerých nepárových elektrónov na svojej vonkajšej dráhe zvýšenú reaktivitu s inými molekulami a tým aj výrazný deštruktívny potenciál, čo je dôležité v patogenéze zápalu. Zdrojom voľných radikálov, ako aj iných mediátorov a modulátorov zápalu odvodených od kyslíka - peroxid vodíka (H 2 0 2), singletový kyslík (f0 2), chlórnan (HOC1) sú: respiračná explózia fagocytov pri ich stimulácii, arachidonová kyslá kaskáda v procese tvorby eikosanoidov, enzymatické procesy v endoplazmatickom retikule a peroxyzómoch, mitochondriách, cytosóle, ako aj samooxidácia malých molekúl ako sú hydrochinóny, leukoflavíny, katecholamíny atď.
Úloha aktívnych metabolitov kyslíka pri zápale spočíva na jednej strane vo zvyšovaní baktericídnej schopnosti fagocytov a na druhej strane v ich mediátorových a modulačných funkciách. Sprostredkovateľská úloha metabolitov aktívneho kyslíka je spôsobená ich schopnosťou spôsobiť peroxidáciu lipidov, oxidáciu proteínov, sacharidov a poškodenie nukleových kyselín. Tieto molekulárne zmeny sú základom javov spôsobených aktívnymi metabolitmi kyslíka, ktoré sú charakteristické pre zápal – zvýšenie vaskulárnej permeability (v dôsledku poškodenia endotelových buniek), stimulácia fagocytov.
Úloha modulátora , metabolity aktívneho kyslíka môžu byť jednak pri zosilnení zápalových javov (vyvolaním uvoľňovania enzýmov a interakciou s nimi pri poškodení tkaniva; nielen spustením, ale aj moduláciou kaskády kyseliny arachidónovej), ako aj protizápalovými účinkami (v dôsledku inaktivácia lyzozomálnych hydroláz a iných mediátorov zápalu).
Aktívne metabolity kyslíka sú dôležité pri udržiavaní chronického zápalu.
Zápalové mediátory a modulátory tiež zahŕňajú neuropeptidy- látky uvoľňované C-vláknami v dôsledku aktivácie zápalovým činidlom polymodálnych nociceptorov, ktoré hrajú dôležitú úlohu pri vzniku axónových reflexov v koncových vetvách primárnych aferentných (senzorických) neurónov. Najviac skúmaná je látka P, peptid viazaný na gény kalcitonínu, neurokinín A. Neuropeptidy zvyšujú vaskulárnu permeabilitu a táto schopnosť je do značnej miery sprostredkovaná mediátormi pochádzajúcimi zo žírnych buniek. Medzi nemyelinizovanými nervami a žírnymi bunkami sú membránové kontakty, ktoré zabezpečujú komunikáciu medzi centrálnym nervovým systémom a ohniskom zápalu.
Neuropeptidy synergicky interagujú na zvýšenie vaskulárnej permeability ako medzi sebou, tak aj s histamínom, bradykinínom, C5a, faktorom, ktorý aktivuje krvné doštičky, leukotriénom B4; antagonisticky s ATP a adenozínom. Majú tiež zosilňujúci účinok na získavanie a cytotoxickú funkciu neutrofilov, zvyšujú adhéziu neutrofilov k endotelu venuly. Neuropeptidy navyše zvyšujú citlivosť nociceptorov na pôsobenie rôznych mediátorov, najmä prostaglandínu E2 a prostacyklínu, čím sa podieľajú na rekonštrukcii zápalovej bolesti.
Okrem vyššie uvedených látok sem patria aj mediátory zápalu acetylcholív a katecholamíny, uvoľnené pri excitácii cholínu a adrenergných štruktúr. Acetylcholín spôsobuje vazodilatáciu a hrá úlohu v axón-reflexnom mechanizme arteriálnej hyperémie počas zápalu. Norepinefrín a adrenalín inhibujú rast vaskulárnej permeability a pôsobia predovšetkým ako modulátory zápalu.
. Kapitola II
Reprodukcia buniek. Problémy bunkovej proliferácie v medicíne.
2.1. Životný cyklus bunky.
Bunková teória hovorí, že bunky vznikajú z buniek delením pôvodných. Táto poloha vylučuje tvorbu buniek z nebunkovej hmoty. Bunkovému deleniu predchádza reduplikácia ich chromozomálneho aparátu, syntéza DNA v eukaryotických aj prokaryotických organizmoch.
Životnosť bunky od delenia po delenie sa nazýva bunka alebo životný cyklus. Jeho hodnota sa značne líši: pre baktérie je to 20-30 minút, pre topánku 1-2 krát denne, pre amébu asi 1,5 dňa. Mnohobunkové bunky majú tiež rôznu schopnosť deliť sa. V ranej embryogenéze sa často delia a v dospelom organizme väčšinou túto schopnosť strácajú, keďže sa stanú špecializovanými. Ale aj v organizme, ktorý dosiahol plný vývoj, sa mnohé bunky musia rozdeliť, aby nahradili opotrebované bunky, ktoré sa neustále odlupujú, a nakoniec sú potrebné nové bunky na hojenie rán.
V dôsledku toho v niektorých populáciách buniek musí k deleniu dochádzať počas celého života. S ohľadom na to možno všetky bunky rozdeliť do troch kategórií:
1. Keď sa dieťa narodí, nervové bunky dosiahnu vysoko špecializovaný stav, stratia schopnosť reprodukcie.V procese ontogenézy ich počet neustále klesá. Táto okolnosť má aj jednu dobrú stránku; ak by sa nervové bunky delili, tak by boli narušené vyššie nervové funkcie (pamäť, myslenie).
2. Ďalšia kategória buniek je tiež vysoko špecializovaná, ale pre ich neustálu deskvamáciu sú nahradené novými a túto funkciu plnia bunky rovnakej línie, ale ešte nešpecializované a nestratili schopnosť deliť sa. Tieto bunky sa nazývajú obnovujúce bunky. Príkladom sú neustále sa obnovujúce bunky črevného epitelu, krvotvorné bunky. Dokonca aj kostné bunky sú schopné tvoriť sa z nešpecializovaných (možno to pozorovať pri reparačnej regenerácii zlomenín kostí). Populácie nešpecializovaných buniek, ktoré si zachovávajú schopnosť deliť sa, sa zvyčajne nazývajú kmeňové bunky.
3. Tretia kategória buniek je výnimkou, keď vysoko špecializované bunky môžu za určitých podmienok vstúpiť do mitotického cyklu. Ide o bunky s dlhou životnosťou, kde po úplnom ukončení rastu dochádza k deleniu buniek len zriedka. Príkladom sú hepatocyty. Ak sa však pokusnému zvieraťu odoberú 2/3 pečene, potom sa za menej ako dva týždne obnoví pôvodná veľkosť. Rovnaké sú bunky žliaz, ktoré produkujú hormóny: za normálnych podmienok je len niekoľko z nich schopných reprodukcie a za zmenených podmienok sa väčšina z nich môže začať deliť.
Bunkový cyklus znamená opakované opakovanie po sebe nasledujúcich dejov, ktoré trvajú určitý čas. Cyklické procesy sú zvyčajne znázornené graficky vo forme kruhov.
Bunkový cyklus je rozdelený na dve časti: mitózu a interval medzi koncom jednej mitózy a začiatkom ďalšej - interfázy. Autorádiografická metóda umožnila zistiť, že počas interfázy bunka vykonáva nielen svoje špecializované funkcie, ale aj syntetizuje DNA. Toto obdobie medzifázy sa nazývalo syntetické (S). Začína asi 8 hodín po mitóze a končí po 7-8 hodinách. Interval medzi S-periódou a mitózou sa po synteticky nazýval presyntetický (G1 - 4 hodiny), pred samotnou mitózou - postsyntetický (G2). prebieha asi hodinu.
V bunkovom cykle sa teda rozlišujú štyri štádiá; mitóza, G1-perióda, S-perióda, G2-perióda.
Stanovenie faktu zdvojenia v interfáze DNA znamená, že bunka počas svojej doby nemôže vykonávať špecializované funkcie, je zaneprázdnená výstavbou bunkových štruktúr, syntézou stavebných materiálov, ktoré zabezpečujú rast dcérskych buniek, akumuláciou energia vynaložená počas samotnej mitózy, syntézy špecifických enzýmov na replikáciu DNA ... Preto interfázové bunky, aby mohli vykonávať svoje funkcie vopred určené genetickým programom (stať sa vysoko špecializovanými), musia dočasne alebo natrvalo opustiť cyklus počas obdobia G0, alebo zostať v rozšírenej G1 (žiadne významné rozdiely v stave buniek Boli zaznamenané periódy G0 a G1, pretože to buniek za cyklus). Zvlášť je potrebné poznamenať, že v zrelých mnohobunkových organizmoch je známe, že väčšina buniek je v období G0.
Ako už bolo spomenuté, k nárastu počtu buniek dochádza len vďaka deleniu pôvodnej bunky, ktorému predchádza fáza presnej reprodukcie genetického materiálu, molekúl DNA, chromozómov.
Mitotické delenie zahŕňa nové stavy buniek: interfázové, dekondenzované a už reduplikované chromozómy sa transformujú do kompaktnej formy mitotických chromozómov, vzniká achromatínový mitotický aparát, ktorý sa podieľa na prenose chromozómov, chromozómy sa rozchádzajú na opačné póly a dochádza k cytokinéze. Proces nepriameho delenia sa zvyčajne delí na tieto hlavné fázy: profáza, metafáza, anafáza a telofáza. Delenie je podmienené, keďže mitóza je kontinuálny proces a k fázovej zmene dochádza postupne. Jedinou fázou, ktorá má skutočný začiatok, je anafáza, v ktorej
začína divergencia chromozómov. Trvanie jednotlivých fáz je rôzne (priemerne profáza a telofáza - 30-40", anafáza a metafáza - 7-15"). Na začiatku mitózy obsahuje ľudská bunka 46 chromozómov, z ktorých každý pozostáva z 2 rovnakých polovíc - chromatidov (chromatidy sa tiež nazývajú S-chromozóm a chromozóm pozostávajúci z 2 chromatidov - d-chromozóm).
Jedným z najpozoruhodnejších javov pozorovaných pri mitóze je tvorba štiepneho vretienka. Zabezpečuje zoradenie d-chromozómov v jednej rovine, v strede bunky, a pohyb S-chromozómov k pólom. Deliace vreteno tvoria centrioly bunkového centra. Mikrotubuly sa tvoria v cytoplazme z proteínu tubulín.
V G1-období obsahuje každá bunka dva centrioly, v čase prechodu do G2-periódy sa v blízkosti každého centriolu vytvorí dcérsky centriol a celkovo sa vytvoria dva páry.
V profáze sa jeden pár centriolov začne pohybovať k jednému pólu, druhý k druhému.
Medzi pármi centriolov smerom k sebe sa začína vytvárať súbor interpolárnych a chromozomálnych mikrotubulov.
Na konci profázy sa rozpadne jadrový obal, jadierko zanikne, chromozómy (d) sa spiralizujú, deliace vretienko sa presunie do stredu bunky a d-chromozómy sa ocitnú v priestoroch medzi vretienkovými mikrotubulami.
Počas profázy prechádzajú chromozómy D kondenzačnou cestou od vláknitých k tyčovitým štruktúram. Skrátenie a zhrubnutie (d-chromozómy pokračujú istý čas v metafáze, v dôsledku čoho majú metofázové d-chromozómy dostatočnú hustotu. V chromozómoch je jasne viditeľná centroméra, ktorá ich rozdeľuje na rovnaké alebo nerovnaké ramená, ktoré pozostávajú z 2 susedných S - Na začiatku anafázy sa chromozómy S (chromatidy) začínajú presúvať z rovníkovej roviny k pólom. Anafáza sa začína rozštiepením centromerickej oblasti každého chromozómu, v dôsledku čoho sa dva chromozómy S každého chromozómu d. Preto každá dcérska bunka dostane identickú sadu chromozómov 46 S Po oddelení centroméry sa jedna polovica chromozómov 92 S začne presúvať k jednému pólu a druhá polovica k druhému.
Dodnes nebolo presne stanovené, pod vplyvom akých síl sa uskutočňuje pohyb chromozómov k pólom. Existuje niekoľko verzií:
1. V deliacom vretene sa nachádzajú filamenty obsahujúce aktín (ako aj iné svalové bielkoviny), je možné, že táto sila vzniká rovnakým spôsobom ako vo svalových bunkách.
2. Pohyb chromozómov je spôsobený kĺzaním chromozomálnych mikrotubulov pozdĺž súvislých (interpolárnych) mikrotubulov s opačnou polaritou (McItosh, 1969, Margolis, 1978).
3. Rýchlosť pohybu chromozómov je regulovaná kinetochorovými mikrotubulmi, aby sa zabezpečila riadna separácia chromatíd. S najväčšou pravdepodobnosťou spolupracujú všetky vyššie uvedené mechanizmy na realizáciu matematicky presnej distribúcie dedičnej substancie medzi dcérske bunky.
Ku koncu anafázy a začiatku telofázy v strede predĺženej bunky začína tvorba zúženia, tvorí takzvanú štiepnu ryhu, ktorá prehĺbením rozdelí bunku na dve dcérske bunky. Aktínové vlákna sa podieľajú na tvorbe brázdy. Ale ako sa brázdy prehlbujú, bunky sú prepojené zväzkom mikrotubulov, nazývaným stredové telo, zvyšok je nejaký čas prítomný v medzifáze. Paralelne s cytokinézou sú na každom póle chromozómy despiralizované v opačnom poradí od chromozomálnej po nukleozomálnu úroveň. Nakoniec, dedičná látka má formu hrudiek chromatínu, buď tesne zabalených alebo dekondenzovaných. Jadierko, jadrový obal obklopujúci chromatín a karyoplazmu, sa znovu vytvorí. Novovzniknuté dcérske bunky sú teda v dôsledku delenia mitotických buniek navzájom identické a sú kópiou materskej bunky, čo je dôležité pre následný rast, vývoj a diferenciáciu buniek a tkanív.
2.2. Mechanizmus regulácie mitotickej aktivity
Udržiavanie počtu buniek na určitej konštantnej úrovni poskytuje celkovú homeostázu. Napríklad počet erytrocytov a leukocytov v zdravom organizme je relatívne stabilný, napriek tomu, že tieto bunky odumierajú, neustále sa dopĺňajú. Preto musí byť rýchlosť tvorby nových buniek regulovaná tak, aby zodpovedala rýchlosti bunkovej smrti.
Pre udržanie homeostázy je potrebné, aby množstvo rôznych špecializovaných buniek v tele a funkcie, ktoré musia vykonávať, boli pod kontrolou rôznych regulačných mechanizmov, ktoré toto všetko udržujú v stabilnom stave.
V mnohých prípadoch bunky dostanú signál, že musia zvýšiť svoju funkčnú aktivitu, čo môže vyžadovať zvýšenie počtu buniek. Napríklad, ak obsah Ca v krvi klesne, potom bunky prištítnej žľazy zvýšia sekréciu hormónu, hladina vápnika dosiahne normálnu hodnotu. Ak však v strave zvieraťa chýba vápnik, dodatočná produkcia hormónu nezvýši obsah tohto prvku v krvi. V tomto prípade sa bunky štítnej žľazy začnú rýchlo deliť, takže ich počet sa zvýši. viesť k ďalšiemu zvýšeniu syntézy hormónu. Zníženie jednej alebo druhej funkcie teda môže viesť k zvýšeniu populácie buniek poskytujúcich tieto funkcie.
U ľudí vstupujúcich do vysočiny sa počet erytrocytov prudko zvyšuje (v nadmorskej výške menšej ako 02), aby sa telu zabezpečilo potrebné množstvo kyslíka. Renálne bunky reagujú na pokles kyslíka a zvyšujú sekréciu erytropoetínu, čo zvyšuje hematopoézu. Po vytvorení dostatočného počtu ďalších erytrocytov hypoxia zmizne a bunky, ktoré produkujú tento hormón, znížia jeho sekréciu na bežnú úroveň.
Plne diferencované bunky sa nedokážu deliť, no napriek tomu sa ich počet môže zvýšiť vďaka kmeňovým bunkám, z ktorých vznikli. Nervové bunky sa za žiadnych okolností nemôžu deliť, ale môžu zvýšiť svoju funkciu zvýšením svojich procesov a znásobením väzieb medzi nimi.
Treba poznamenať, že u dospelých zostáva pomer celkových veľkostí rôznych orgánov viac-menej konštantný. Pri umelom porušení existujúceho pomeru veľkosti orgánu má tendenciu k norme (odstránenie jednej obličky vedie k zvýšeniu druhej).
Jedným z konceptov vysvetľujúcich tento jav je, že proliferáciu buniek regulujú špeciálne látky – keylony. Predpokladá sa, že majú špecifickosť pre bunky rôznych typov, orgánové tkanivá. Predpokladá sa, že zníženie počtu keylonov stimuluje bunkovú proliferáciu, napríklad počas regenerácie. V súčasnosti tento problém starostlivo skúmajú rôzni špecialisti. Boli získané údaje, že keylony sú glykoproteíny s molekulovou hmotnosťou 30 000 - 50 000.
2.3. Nepravidelné typy bunkovej reprodukcie
Amitóza... Priame delenie alebo amitóza je opísané skôr ako mitotické delenie, ale je oveľa menej bežné. Amitóza je bunkové delenie, pri ktorom je jadro v interfázovom stave. V tomto prípade nedochádza ku kondenzácii chromozómov a tvorbe štiepneho vretienka. Formálne by amitóza mala viesť k vzniku dvoch buniek, ale najčastejšie vedie k rozdeleniu jadra a objaveniu sa dvoj- alebo viacjadrových buniek.
Amitotické delenie začína fragmentáciou jadier, po ktorej nasleduje rozdelenie jadra zúžením (alebo invagináciou). Môže dôjsť k viacnásobnému rozdeleniu jadra, spravidla nerovnakej veľkosti (pri patologických procesoch). Početné pozorovania ukázali, že amitóza sa takmer vždy nachádza v bunkách, ktoré umierajú, degenerujú a nie sú schopné v budúcnosti produkovať plnohodnotné prvky. Takže normálne k amitotickému deleniu dochádza v embryonálnych membránach zvierat, vo folikulárnych bunkách vaječníkov, v obrovských bunkách trofoblastov. Amitóza má pozitívnu hodnotu v procese regenerácie tkanív alebo orgánov (regeneračná amitóza). Amitóza v senescentných bunkách je sprevádzaná poruchami v biosyntetických procesoch, vrátane replikácie, opravy DNA a transkripcie a translácie. Menia sa fyzikálno-chemické vlastnosti proteínov chromatínu bunkových jadier, zloženie cytoplazmy, štruktúra a funkcie organel, čo má za následok funkčné poruchy na všetkých nasledujúcich úrovniach - bunkovej, tkanivovej, orgánovej a organizačnej. S rastom deštrukcie a zániku obnovy dochádza k prirodzenej bunkovej smrti. Často sa amitóza vyskytuje pri zápalových procesoch a malígnych novotvaroch (indukovaná amitóza).
Endomitóza. Keď sú bunky vystavené látkam, ktoré ničia mikrotubuly vretena, delenie sa zastaví a chromozómy budú pokračovať v cykle svojich premien: replikujú sa, čo povedie k postupnej tvorbe polyploidných buniek - 4 s. 8 s. atď. Tento transformačný proces sa inak nazýva endoreprodukcia. Schopnosť buniek k endomitóze sa využíva pri šľachtení rastlín na získanie buniek s viacnásobnou sadou chromozómov. Na tento účel sa používa kolchicín, vinblastín, ktorý ničí vlákna achromatínového vretena. Polyploidné bunky (a potom dospelé rastliny) sú veľké, vegetatívne orgány takýchto buniek sú veľké, s veľkou zásobou živín. U ľudí endoreprodukcia prebieha v niektorých hepatocytoch a kardiomyocytoch.
Ďalším, zriedkavejším výsledkom endomitózy sú polyténové bunky. Počas polyténie v S-perióde v dôsledku replikácie a nondisjunkcie chromozomálnych filamentov vzniká multivláknová, polyténová štruktúra. Od mitotických chromozómov sa líšia veľkou veľkosťou (200-krát dlhšou). Takéto bunky sa nachádzajú v slinných žľazách dvojkrídlovcov, v makrojadrách nálevníkov. Na polyténových chromozómoch sú viditeľné vydutiny, vačky (miesta transkripcie) - vyjadrenie génovej aktivity. Tieto chromozómy sú najdôležitejším objektom genetického výskumu.
2.4. Problémy bunkovej proliferácie v medicíne.
Je známe, že tkanivá s vysokou rýchlosťou bunkovej obnovy sú citlivejšie na účinky rôznych mutagénov ako tkanivá, v ktorých sa bunky obnovujú pomaly. Napríklad radiačné poškodenie sa však nemusí prejaviť okamžite a nemusí nutne slabnúť s hĺbkou, niekedy dokonca poškodí hlboko uložené tkanivá oveľa viac ako povrchové. Pri ožiarení buniek röntgenovými alebo gama lúčmi dochádza k hrubým narušeniam v životnom cykle buniek: mitotické chromozómy menia svoj tvar, dochádza k ich zlomom, po ktorých nasleduje nesprávne spojenie fragmentov, niekedy jednotlivé časti chromozómov úplne zmiznú. Môžu sa vyskytnúť anomálie vretena (nie dva póly v bunke, ale tri), čo povedie k nerovnomernému oddeleniu chromatidov. Niekedy je poškodenie bunky (veľké dávky žiarenia) také významné, že všetky pokusy bunky spustiť mitózu sú neúspešné a delenie sa zastaví.
Podobný účinok žiarenia sa čiastočne vysvetľuje jeho použitím v terapii nádorov. Účelom ožarovania nie je zabiť nádorové bunky v interfáze, ale prinútiť ich stratiť schopnosť mitózy, čo spomalí alebo zastaví rast nádoru. Žiarenie v dávkach, ktoré nie sú pre bunku smrteľné, môže spôsobiť mutácie, ktoré vedú k zvýšenej proliferácii zmenených buniek a podnietia zhubný rast, ako sa to často stávalo u tých, ktorí pracovali s röntgenovými lúčmi bez toho, aby vedeli o ich nebezpečenstvách.
Mnoho chemikálií, vrátane liekov, ovplyvňuje bunkovú proliferáciu. Napríklad alkaloid kolchicín (obsiahnutý v Colchicum corms) bol prvým liekom na zmiernenie bolesti kĺbov pri dne. Ukázalo sa, že má aj ďalší účinok – zastaviť delenie väzbou na bielkoviny s tubulínmi, z ktorých sa tvoria mikrotubuly. Kolchicín teda, podobne ako mnohé iné lieky, blokuje tvorbu štiepneho vretienka.
Na tomto základe sa alkaloidy ako vinblastín a vinkristín používajú na liečbu určitých typov malígnych novotvarov, ktoré vstupujú do arzenálu moderných chemoterapeutických protirakovinových liekov. Je potrebné poznamenať, že schopnosť látok ako kolchicín zastaviť mitózu sa používa ako metóda na následnú identifikáciu chromozómov v lekárskej genetike.
Veľký význam pre medicínu má schopnosť diferencovaných (a pohlavných) buniek zachovať si svoju proliferáciu, čo niekedy vedie k vzniku nádorov vo vaječníkoch, na ktorých reze sú viditeľné bunkové listy, tkanivá, orgány, ktoré sú "mišmaš". Odhalia sa odrezky kože, vlasové folikuly, vlasy, škaredé zuby, kúsky kostí, chrupaviek, nervového tkaniva, očné úlomky atď., čo si vyžaduje urgentný chirurgický zákrok.
2.5. Patológia bunkovej reprodukcie
Anomálie mitotického cyklu.. Mitotický rytmus, zvyčajne adekvátny potrebe obnovy starnutia, mŕtvych buniek, v podmienkach patológie môže byť zmenený. Spomalenie rytmu pozorujeme pri starnúcich alebo málo vaskularizovaných tkanivách, zvýšenie rytmu v tkanivách s rôznymi typmi zápalov, hormonálnymi vplyvmi, pri nádoroch atď.
Bunka je základnou jednotkou všetkých živých vecí. Mimo bunky nie je život. K reprodukcii buniek dochádza až delením pôvodnej bunky, ktorému predchádza rozmnoženie jej genetického materiálu. Bunkové delenie sa aktivuje v dôsledku vystavenia vonkajším alebo vnútorným faktorom. Proces bunkového delenia od okamihu jeho aktivácie sa nazýva proliferácia. Inými slovami, proliferácia je množenie buniek, t.j. zvýšenie počtu buniek (v kultúre alebo tkanive), ku ktorému dochádza mitotickými deleniami. Životnosť bunky ako takej, od delenia po delenie, sa zvyčajne nazýva bunkový cyklus.
ÚVOD 3
KAPITOLA I. Proliferácia 4
Bunkový cyklus 5
Regulácia bunkového cyklu 6
Exogénne regulátory proliferácie 7
Endogénne regulátory proliferácie 7
Regulačné cesty CDK 8
Regulácia G1 fáza 10
Regulácia S fázy 11
Regulácia G2, fáza 12
Regulácia mitózy 12
Poškodenie DNA 13
1.10.1 Spôsoby opravy zlomov dvojvláknovej DNA 13
1.10.2 Bunková odpoveď na poškodenie DNA a jej regulácia 14
1.11. Regenerácia tkaniva 15
1.11.1 Formy regenerácie 16
1.11.2. Regulácia regenerácie tkaniva 17
KAPITOLA II. APOPTÓZA 18
2.1. Charakteristické znaky apoptózy 19
2.2. Mechanizmus apoptózy 19
2.3. Úloha apoptózy pri ochrane pred rakovinou 20
2.4. Regulácia apoptózy 21
REFERENCIE 24
Práca obsahuje 1 súbor
Ruská štátna pedagogická univerzita pomenovaná po A.I. Herzenovi
Biologická fakulta
KURZOVÁ PRÁCA
Bunková proliferácia
SPb 2010
OBSAH
ÚVOD 3
KAPITOLA I. Proliferácia 4
- Bunkový cyklus 5
- Regulácia bunkového cyklu 6
- Exogénne regulátory proliferácie 7
- Endogénne regulátory proliferácie 7
- Regulačné dráhy CDK 8
- Regulácia fázy G1 10
- Regulácia fázy S 11
- Regulácia fázy G2 12
- Regulácia mitózy 12
- poškodenie DNA 13
1.10.1 Spôsoby opravy zlomov dvojvláknovej DNA 13
1.10.2 Bunková odpoveď na poškodenie DNA a jej regulácia 14
1.11. Regenerácia tkaniva 15
1.11.1 Formy regenerácie 16
1.11.2. Regulácia regenerácie tkaniva 17
KAPITOLA II. APOPTÓZA 18
2.1. Charakteristické znaky apoptózy 19
2.2. Mechanizmus apoptózy 19
2.3. Úloha apoptózy pri ochrane pred rakovinou 20
2.4. Regulácia apoptózy
21
BIBLIOGRAFIA 24
Úvod
Bunka je základnou jednotkou všetkých živých vecí. Mimo bunky nie je život. K reprodukcii buniek dochádza až delením pôvodnej bunky, ktorému predchádza rozmnoženie jej genetického materiálu. Bunkové delenie sa aktivuje v dôsledku vystavenia vonkajším alebo vnútorným faktorom. Proces delenia buniek od okamihu jej aktivácie sa nazývašírenie. Inými slovami, šírenie Je množenie buniek, t.j. zvýšenie počtu buniek (v kultúre alebo tkanive), ku ktorému dochádza mitotickými deleniami. Životnosť bunky ako takej, od delenia po delenie, sa zvyčajne nazývabunkový cyklus.
V tele dospelého človeka majú bunky rôznych tkanív a orgánov nerovnakú schopnosť delenia. Okrem toho so starnutím klesá intenzita bunkovej proliferácie (t.j. interval medzi mitóza ). Existujú populácie buniek, ktoré úplne stratili schopnosť deliť sa. Spravidla ide o bunky, ktoré sú v terminálnom štádiu.diferenciácianapr zrelý neuróny, granulované krvné leukocyty, kardiomyocyty ... V tomto smere je imunitný systém výnimkou.B- a T-bunky pamäte, ktorý je v konečnom štádiu diferenciácie, keď sa v tele objaví určitý podnet vo forme predtým zažitého antigén sa môžu začať množiť. Telo má neustále obnovujúce sa tkanivá - rôzne typy epitelu, krvotvorné tkanivá. V takýchto tkanivách je zásoba buniek, ktoré sa neustále delia a nahrádzajú vyčerpané alebo umierajúce typy buniek (napr.bunky črevnej krypty, bunky bazálnej vrstvy integumentárneho epitelu, krvotvorné bunky kostná dreň ). V tele sú aj bunky, ktoré sa za normálnych podmienok nemnožia, ale túto vlastnosť za určitých podmienok, najmä ak je to potrebné, znovu nadobudnú. regenerácia tkanív a orgánov.
Proces bunkovej proliferácie je prísne regulovaný samotnou bunkou (regulácia bunkového cyklu, zastavenie alebo spomalenie syntézy autokrinné rastové faktory a ich receptory) a jeho mikroprostredie (nedostatok stimulujúcich kontaktov so susednými bunkami a matricou, zastavenie sekrécie a/alebo syntézy parakrinný rastové faktory). Porušenie regulácie proliferácie vedie k neobmedzenému deleniu buniek, čo následne iniciuje rozvoj onkologického procesu v tele.
Proliferácia
Hlavnú funkciu spojenú so spustením proliferácie preberáplazmatická membránabunky. Práve na jej povrchu dochádza k udalostiam, ktoré sú spojené s prechodom pokojových buniek do aktivovaného stavu, ktorý predchádza deleniu. Plazmatická membrána buniek vďaka receptorovým molekulám, ktoré sa v nej nachádzajú, vníma rôzne extracelulárne mitogénne signály a zabezpečuje transport potrebných látok do bunky, ktoré sa podieľajú na iniciácii proliferačnej odpovede. Mitogénne signály môžu byť kontakty medzi bunkami, medzi bunkou a matricou, ako aj interakcia buniek s rôznymi zlúčeninami, ktoré stimulujú ich vstup do bunkový cyklus , ktoré sa nazývajú rastové faktory. Bunka, ktorá dostala mitogénny signál na proliferáciu, začína proces delenia.
Bunkový cyklus
Celý bunkový cyklus pozostáva zo 4 stupňov: presyntetický (G1),
syntetická (S), postsyntetická (G2) a vlastná mitóza (M).
Okrem toho existuje takzvaná charakteristika periódy G0
stav zvyšku bunky. V období G1 majú bunky diploidný
Obsah DNA na jadro. Počas tohto obdobia začína rast buniek,
hlavne v dôsledku hromadenia bunkových bielkovín, čo je spôsobené
zvýšenie množstva RNA na bunku. Okrem toho sa začínajú prípravy na syntézu DNA. V ďalšom S-období dochádza k zdvojnásobeniu počtu DNA a podľa toho sa počet chromozómov zdvojnásobí. Postsyntetická G2 fáza sa tiež nazýva premitotická. V tejto fáze dochádza k aktívnej syntéze mRNA (messenger RNA). Po tomto štádiu nasleduje skutočné delenie buniek na dve časti alebo mitóza.
Rozdelenie všetkých eukaryotických buniekspojené s kondenzáciou zdvojených (replikované) chromozómy. V dôsledku rozdelenia tieto chromozómov prenesené do dcérskych buniek. Tento typ delenia eukaryotických buniek - mitóza (z gréckeho mitos - vlákna) - je jediným úplným spôsobom, ako zvýšiť počet buniek. Proces mitotického delenia je rozdelený do niekoľkých etáp: profáza, prometafáza, metafáza, anafáza, telofáza.
Regulácia bunkového cyklu
Účelom regulačných mechanizmov bunkového cyklu nie je regulovať prechod bunkového cyklu ako takého, ale v konečnom dôsledku zabezpečiť neomylnosť distribúcie dedičného materiálu v procese rozmnožovania buniek. Regulácia reprodukcie buniek je založená na zmene stavov aktívnej proliferácie aproliferatívna dormancia... Regulačné faktory, ktoré riadia množenie buniek, možno rozdeliť zhruba do dvoch skupín: extracelulárne (alebo exogénne) alebo intracelulárne (alebo endogénne).Exogénne faktorysú v mikroprostredí bunky a interagujú s povrchom bunky. Odkazujú na faktory, ktoré sú syntetizované samotnou bunkou a pôsobia v nej
endogénne faktory... Toto rozdelenie je dosť svojvoľné, pretože niektoré faktory, ktoré sú endogénne vo vzťahu k bunke, ktorá ich produkuje, ho môžu opustiť a pôsobiť ako exogénne regulátory na iné bunky. Ak regulačné faktory interagujú s rovnakými bunkami, ktoré ich produkujú, potom sa tento typ kontroly nazýva autokrinná kontrola. Pod parakrinnou kontrolou sa syntéza regulátorov uskutočňuje inými bunkami.
Exogénne regulátory proliferácie
V mnohobunkových organizmoch dochádza k regulácii proliferácie rôznych typov buniek pôsobením nie jedného rastového faktora, ale ich celku. Okrem toho niektorérastové faktorykeďže sú stimulantmi pre niektoré typy buniek, správajú sa vo vzťahu k iným ako inhibítory. klasickérastové faktoryreprezentovať polypeptidy s molekulovou hmotnosťou 7-70 kDa. K dnešnému dňu je známych viac ako sto takýchto rastových faktorov.
PDGF krvných doštičiek. PDGF sa uvoľňuje po deštrukcii cievnej steny a podieľa sa na procesoch tvorby trombu a hojenia rán. PDGF je silný rastový faktor pre odpočinok fibroblasty ... Spolu s PDGF, epidermálnym rastovým faktorom ( EGF ), ktorý je tiež schopný stimulovať proliferáciu fibroblastov. Ale okrem toho má stimulačný účinok aj na iné typy buniek, najmä na chondrocyty.
Veľkou skupinou rastových faktorov sú cytokíny (interleukíny, faktory nekrózy nádorov, faktory stimulujúce kolónieatď.). Všetky cytokíny sú polyfunkčné. Môžu zvyšovať aj inhibovať proliferatívne reakcie. Takže napríklad rôzne subpopulácie CD4+ T-lymfocytov, Th1 a Th2 , produkujúce odlišné spektrum cytokínov, sú vzájomnými antagonistami. To znamená, že Th1 cytokíny stimulujú proliferáciu buniek, ktoré ich produkujú, no zároveň potláčajú delenie Th2 buniek a naopak. Telo teda normálne udržiava stálu rovnováhu týchto dvoch typov T-lymfocytov. Interakcia rastových faktorov s ich receptormi na povrchu bunky vedie k spusteniu celej kaskády dejov vo vnútri bunky. V dôsledku toho sa aktivujú transkripčné faktory a exprimujú sa gény proliferatívnej odpovede, čo v konečnom dôsledku iniciuje replikáciu DNA a vstup bunky do mitózy.
Endogénne regulátory bunkového cyklu
V normálnych eukaryotických bunkách je prechod bunkového cyklu prísne regulovaný. Dôvodonkologické ochorenia je transformácia buniek, zvyčajne spojená s porušením regulačných mechanizmov bunkového cyklu. Jedným z hlavných dôsledkov defektov bunkového cyklu je genetická nestabilita, pretože bunky so zhoršenou kontrolou bunkového cyklu strácajú schopnosť správne duplikovať a distribuovať svoje bunky.genóm ... Genetická nestabilita vedie k získaniu nových vlastností, ktoré sú zodpovedné za progresiu nádoru.
Proliferačné procesy pri akútnom zápale začínajú čoskoro po pôsobení flogogénneho faktora na tkanivo a sú výraznejšie pozdĺž periférie zápalovej zóny. Jednou z podmienok optimálneho priebehu proliferácie je útlm procesov alterácie a exsudácie.
Proliferácia
Fagocyty tiež produkujú a uvoľňujú do medzibunkovej tekutiny množstvo biologicky aktívnych látok, ktoré regulujú vývoj buď imunity, alebo alergie, alebo stavu tolerancie. Zápal teda priamo súvisí s tvorbou imunity alebo imunopatologických reakcií v organizme.
Proliferácia - súčasť zápalového procesu a jeho konečného štádia - je charakterizovaná zvýšením počtu stromálnych a spravidla parenchymálnych buniek, ako aj tvorbou medzibunkovej látky v ohnisku zápalu. Tieto procesy sú zamerané na pri regenerácii zmenených a/alebo nahradení zničených tkanivových prvkov. V tomto štádiu zápalu sú nevyhnutné rôzne biologicky aktívne látky, najmä tie, ktoré stimulujú bunkovú proliferáciu (mitogény).
Formy a stupeň proliferácie orgánovo špecifických buniek sú rôzne a sú určené povahou bunkových populácií (pozri článok "Populácia buniek" v prílohe "Príručka").
V niektorých orgánoch a tkanivách (napríklad pečeň, koža, gastrointestinálny trakt, dýchacie cesty) majú bunky vysokú proliferačnú kapacitu, dostatočnú na odstránenie defektu v štruktúrach v ohnisku zápalu.
V iných orgánoch a tkanivách je táto schopnosť veľmi obmedzená (napríklad v tkanivách šliach, chrupavkách, väzivách, obličkách atď.).
V mnohých orgánoch a tkanivách nemajú parenchymálne bunky prakticky žiadnu proliferatívnu aktivitu (napríklad myocyty srdcového svalu, neuróny). V tomto ohľade na konci zápalového procesu v tkanivách myokardu a nervového systému v mieste ohniska zápalu proliferujú stromálne bunky, najmä fibroblasty, ktoré tvoria aj nebunkové štruktúry. V dôsledku toho sa vytvorí jazva spojivového tkaniva. Zároveň je známe, že parenchymálne bunky týchto tkanív sú vysoko schopné hypertrofie a hyperplázie subcelulárnych štruktúr.
Aktivácia proliferatívnych procesov koreluje s tvorbou biologicky aktívnych látok s protizápalovým účinkom (druh protizápalových mediátorov). Najúčinnejšie z nich sú:
Inhibítory hydroláz, najmä proteáz (napr. antitrypsín), -mikroglobulín, plazmín alebo faktory komplementu;
antioxidanty (napr. ceruloplazmín, haptoglobín, peroxidázy, SOD);
Polyamíny (napr. putrescín, spermín, kadaverín);
glukokortikoidy;
Heparín (potlačenie adhézie a agregácie leukocytov, aktivita kinínov, biogénne amíny, komplementové faktory).
Výmena tkanivových prvkov, ktoré zomreli a sú poškodené počas zápalu, sa zaznamená po ich zničení a eliminácii (tento proces sa nazýva čistenie rany).
Proliferačné reakcie stromálnych aj parenchymálnych buniek sú regulované rôznymi faktormi. Medzi najvýznamnejšie patria:
Mnohé mediátory zápalu (napríklad TNF, ktorý inhibuje proliferáciu; leukotriény, kiníny, biogénne amíny, ktoré stimulujú delenie buniek).
Špecifické metabolické produkty leukocytov (napríklad monokíny, lymfokíny, IL, rastové faktory), ako aj krvné doštičky, schopné aktivovať bunkovú proliferáciu.
Nízkomolekulárne peptidy uvoľňované pri deštrukcii tkaniva, polyamíny (putrescín, spermidín, spermín), ako aj produkty degradácie nukleových kyselín, ktoré aktivujú množenie buniek.
Hormóny (STH, inzulín, T 4, kortikoidy, glukagón), mnohé z nich sú schopné aktivovať aj potláčať proliferáciu v závislosti od koncentrácie, aktivity, synergických a antagonistických interakcií; napríklad glukokortikoidy v nízkych dávkach inhibujú a mineralokortikoidy - aktivujú regeneračné reakcie.
Procesy proliferácie ovplyvňuje množstvo ďalších faktorov, napríklad enzýmy (kolagenáza, hyaluronidáza), ióny, neurotransmitery a iné.
