Κυτταρικός πολλαπλασιασμός- αύξηση του αριθμού των κυττάρων μέσω της μίτωσης,
που οδηγεί σε ανάπτυξη ιστού, σε αντίθεση με άλλη μέθοδο αύξησής του
μάζες (για παράδειγμα, οίδημα). Δεν υπάρχει πολλαπλασιασμός στα νευρικά κύτταρα.
Στο σώμα των ενηλίκων, οι αναπτυξιακές διαδικασίες που σχετίζονται με
με κυτταρική διαίρεση και εξειδίκευση. Αυτές οι διαδικασίες μπορεί να είναι είτε φυσιολογικές
φυσιολογική φυσιολογική, και αποσκοπεί στην αποκατάσταση της
οργανισμό λόγω παραβίασης της ακεραιότητάς του.
Η σημασία του πολλαπλασιασμού στην ιατρική καθορίζεται από την ικανότητα των κυττάρων
ρεύμα διαφορετικών ιστών προς διαίρεση. Η διαδικασία επούλωσης συνδέεται με την κυτταρική διαίρεση
επούλωση τραυμάτων και αποκατάσταση ιστών μετά από χειρουργικές επεμβάσεις.
Ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων βασίζεται στην αναγέννηση (ανάκτηση)
χαμένα μέρη. Το πρόβλημα της αναγέννησης με ενδιαφέρει-
φάρμακα, για επανορθωτική χειρουργική. Υπάρχουν φυσιολογικές,
επανορθωτική και παθολογική αναγέννηση.
Φυσιολογικός- φυσική αποκατάσταση κυττάρων και ιστών σε
οντογένεση. Για παράδειγμα, η αλλαγή των ερυθρών αιμοσφαιρίων, των επιθηλιακών κυττάρων του δέρματος.
Επανορθωτικός- αποκατάσταση μετά από βλάβη ή θάνατο της κόλλας
ρεύμα και υφάσματα.
Παθολογικός- πολλαπλασιασμός ιστών που δεν είναι πανομοιότυποι με τους υγιείς ιστούς.
Yum. Για παράδειγμα, η ανάπτυξη ουλώδους ιστού στο σημείο του εγκαύματος, χόνδρου στο
θέση κατάγματος, πολλαπλασιασμός κυττάρων συνδετικού ιστού στη θέση μας
τραχηλικός ιστός της καρδιάς, καρκινικός όγκος.
Πρόσφατα, συνηθίζεται να διαχωρίζονται κύτταρα ζωικού ιστού ανάλογα με τις ιδιότητές τους.
ικανότητα διαχωρισμού σε 3 ομάδες: ασταθής, σταθερή και στατική.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ ασταθήςπεριλαμβάνει κύτταρα που ανανεώνονται γρήγορα και εύκολα
στη διαδικασία της ζωτικής δραστηριότητας του σώματος (κύτταρα αίματος, επιθήλιο, βλέννα)
γαστρεντερική οδό, επιδερμίδα κ.λπ.).
ΠΡΟΣ ΤΗΝ σταθερόςπεριλαμβάνουν κύτταρα οργάνων όπως το ήπαρ, το πάγκρεας,
πόρων αδένα, σιελογόνων αδένων κ.λπ., που παρουσιάζουν περιορισμένη
νέα ικανότητα διχασμού.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ στατικόςπεριλαμβάνουν κύτταρα του μυοκαρδίου και του νευρικού ιστού, τα οποία
Κάποιοι, σύμφωνα με τους περισσότερους ερευνητές, δεν μοιράζονται.
Η μελέτη της κυτταρικής φυσιολογίας είναι σημαντική για την κατανόησή της
το γενετικό επίπεδο οργάνωσης των έμβιων όντων και μηχανισμοί αυτορρύθμισης
κύτταρα που διασφαλίζουν την ολοκληρωμένη λειτουργία ολόκληρου του οργανισμού.
Κεφάλαιο 6
ΓΕΝΕΣΙΟΛΟΓΙΑ ΠΩΣ Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ. ΚΑΝΟΝΙΚΟΤΗΤΕΣ
ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΑ ΣΗΜΑΔΙΑ
6.1 Θέμα, καθήκοντα και μέθοδοι γενετικής
Η κληρονομικότητα και η μεταβλητότητα είναι θεμελιώδεις ιδιότητες
ιδιότητες των έμβιων όντων, δεδομένου ότι είναι χαρακτηριστικά έμβιων όντων οποιουδήποτε επιπέδου οργάνωσης-
nization. Η επιστήμη που μελετά τα πρότυπα κληρονομικότητας και μεταβλητότητας
νέα, λέγεται γενεσιολογία.
Η γενετική ως επιστήμη μελετά την κληρονομικότητα και την κληρονομικότητα
μεταβλητότητα, δηλαδή, ασχολείται με Επόμενο προβλήματα:
1) αποθήκευση γενετικών πληροφοριών.
2) μεταφορά γενετικών πληροφοριών.
3) υλοποίηση γενετικής πληροφορίας (χρήση της σε συγκεκριμένα
συγκεκριμένα σημάδια ενός αναπτυσσόμενου οργανισμού υπό την επίδραση του εξωτερικού περιβάλλοντος).
4) αλλαγές στις γενετικές πληροφορίες (τύποι και αιτίες αλλαγών,
μηχανισμούς).
Το πρώτο στάδιο ανάπτυξης της γενετικής - 1900-1912. Από το 1900 - επανασχεδιασμένο
Κάλυψη των νόμων του G. Mendel από τους επιστήμονες H. De Vries, K. Correns, E. Cher-
σπόροι παπαρούνας Αναγνώριση των νόμων του G. Mendel.
Δεύτερο στάδιο 1912–1925 - δημιουργία της χρωμοσωμικής θεωρίας του T. Mor-
Γκάνα. Τρίτο στάδιο 1925–1940 - ανακάλυψη τεχνητής μεταλλαξιογένεσης και
γενετικές διαδικασίες εξέλιξης.
Τέταρτο στάδιο 1940–1953 - έρευνα για τον έλεγχο των γονιδίων
φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες.
Το πέμπτο στάδιο από το 1953 έως σήμερα - η ανάπτυξη των μοριακών
βιολογία.
Κάποιες πληροφορίες για την κληρονομικότητα των χαρακτηριστικών ήταν γνωστές
πριν από πολύ καιρό, αλλά η επιστημονική βάση για τη μετάδοση των χαρακτηριστικών ήταν πρώτη
που εκτίθεται από τον G. Mendel το 1865 στο έργο: «Πειράματα σε φυτά
υβρίδια». Αυτές ήταν προχωρημένες σκέψεις, αλλά οι σύγχρονοι δεν έδωσαν
τη σημασία της ανακάλυψής του. Η έννοια του «γονιδίου» δεν υπήρχε εκείνη την εποχή και ο G. Men-
Ο del μίλησε για τις «κληρονομικές κλίσεις» που περιέχονται στα αναπαραγωγικά κύτταρα
κα, αλλά η φύση τους ήταν άγνωστη.
Το 1900, ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο, οι H. De Vries, E. Chermak και K. Cor-
Ο Ρενς ανακάλυψε ξανά τους νόμους του Γκ. Μέντελ. Φέτος θεωρείται έτος γέννησης
ανάπτυξη της γενετικής ως επιστήμης. Το 1902, οι T. Boveri, E. Wilson και D. Setton έκαναν
Έκαναν μια υπόθεση για τη σύνδεση των κληρονομικών παραγόντων με τα χρωμοσώματα.
Το 1906, ο W. Betson εισήγαγε τον όρο «γενετική», και το 1909, ο V. Johansen -
"γονίδιο". Το 1911, ο T. Morgan και οι συνεργάτες του διατύπωσαν τις βασικές αρχές
Η χρωμοσωμική θεωρία της κληρονομικότητας Zheniya. Το απέδειξαν ότι τα γονίδια
που βρίσκονται σε ορισμένους χρωμοσωμικούς τόπους με γραμμική σειρά, σύμφωνα με
ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό.
Βασικές μέθοδοι γενετικής: υβριδολογικές, κυτταρολογικές και
μαθηματικός. Η γενετική χρησιμοποιεί ενεργά μεθόδους άλλων σχετικών
επιστήμες: χημεία, βιοχημεία, ανοσολογία, φυσική, μικροβιολογία κ.λπ.
Ενδοκρινική, παρακρινή και αυτοκρινή ρύθμιση. Κανονικά, τα κύτταρα διαιρούνται αποκλειστικά υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος (και εξωτερικών παραγόντων σε σχέση με το κύτταρο). Αυτή είναι η θεμελιώδης διαφορά τους από τα μετασχηματισμένα κύτταρα που διαιρούνται υπό την επίδραση ενδογενών ερεθισμάτων. Υπάρχουν δύο τύποι φυσιολογικής ρύθμισης - η ενδοκρινική και η παρακρινική. Η ενδοκρινική ρύθμιση πραγματοποιείται από εξειδικευμένα όργανα (ενδοκρινείς αδένες), συμπεριλαμβανομένης της υπόφυσης, των επινεφριδίων, του θυρεοειδούς, του παραθυρεοειδούς, του παγκρέατος και των γονάδων. Εκκρίνουν τα προϊόντα της δραστηριότητάς τους στο αίμα και έχουν γενικευμένη επίδραση σε ολόκληρο το σώμα.
Η παρακρινική ρύθμιση χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι στον ίδιο ιστό τα γειτονικά κύτταρα επηρεάζουν το ένα το άλλο μέσω δραστικών ουσιών που εκκρίνονται και διανέμονται με διάχυση. Αυτά τα μιτογόνα διεγερτικά (πολυπεπτιδικοί αυξητικοί παράγοντες) περιλαμβάνουν επιδερμικό αυξητικό παράγοντα, αυξητικό παράγοντα που προέρχεται από αιμοπετάλια, ιντερλευκίνη-2 (αυξητικός παράγοντας Τ-κυττάρων), αυξητικό παράγοντα νεύρων και πολλούς άλλους.
Η αυτοκρινή ρύθμιση, χαρακτηριστική των καρκινικών κυττάρων, διαφέρει από την παρακρινή ρύθμιση στο ότι το ίδιο κύτταρο είναι και η πηγή του αυξητικού παράγοντα και ο στόχος του. Το αποτέλεσμα είναι μια συνεχής, αυτοσυντηρούμενη μιτογόνος «διέγερση» του κυττάρου, που οδηγεί σε μη ρυθμισμένη αναπαραγωγή. Σε αυτή την περίπτωση, το κύτταρο δεν χρειάζεται εξωτερικά μιτογόνα ερεθίσματα και γίνεται εντελώς αυτόνομο.
Η μιτογονική μεταφορά σήματος είναι μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων. Ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου και το συγκεκριμένο μιτογόνο ερέθισμα, εφαρμόζεται ένα από τα πολλά μονοπάτια σηματοδότησης. Ο λεγόμενος καταρράκτης κινάσης MAP περιγράφεται παρακάτω ως «πρωτότυπο».
Οι αυξητικοί παράγοντες (ρυθμιστές πολλαπλασιασμού) εκκρίνονται από ορισμένα κύτταρα και δρουν με παρακρινικό τρόπο σε άλλα. Αυτές είναι μικρές πρωτεΐνες. Η πολυπεπτιδική αλυσίδα του EGF (επιδερμικός αυξητικός παράγοντας) αποτελείται, για παράδειγμα, από 53 αμινοξέα. Υπάρχουν πολλές οικογένειες αυξητικών παραγόντων, καθένας από τους οποίους ενώνεται με δομικές και λειτουργικές ομοιότητες. Μερικά από αυτά διεγείρουν τον πολλαπλασιασμό (για παράδειγμα, EGF και PDGF, αυξητικός παράγοντας που προέρχεται από αιμοπετάλια, αυξητικός παράγοντας που προέρχεται από αιμοπετάλια), ενώ άλλα (TGF-p, TNF, ιντερφερόνες) τον καταστέλλουν.
Οι υποδοχείς βρίσκονται στην επιφάνεια του κυττάρου. Κάθε κύτταρο έχει το δικό του ρεπερτόριο υποδοχέων και, κατά συνέπεια, το δικό του ειδικό σύνολο αποκρίσεων. Μια πολύ σημαντική λειτουργική οικογένεια σχηματίζεται από τους λεγόμενους υποδοχείς κινάσης τυροσίνης (TCRs), οι οποίοι έχουν ενζυματική (πρωτεϊνική κινάση) δράση. Αποτελούνται από διάφορους τομείς (δομικά και λειτουργικά μπλοκ): εξωκυτταρική (αλληλεπίδραση με τον συνδέτη - σε αυτή την περίπτωση, αυξητικός παράγοντας), διαμεμβρανική και υπομεμβράνη, η οποία έχει δραστηριότητα κινάσης πρωτεΐνης τυροσίνης. Ανάλογα με τη δομή, τα TCR χωρίζονται σε διάφορες υποκατηγορίες.
Όταν συνδέονται με αυξητικούς παράγοντες (για παράδειγμα, EGF), τα μόρια των υποδοχέων διμερίζονται, οι ενδοκυτταρικές περιοχές τους πλησιάζουν πιο κοντά και επάγουν τη διαμοριακή αυτοφωσφορυλίωση της τυροσίνης. Αυτή η διαμεμβρανική μεταφορά σήματος είναι η αρχή ενός κύματος «διέγερσης», το οποίο στη συνέχεια εξαπλώνεται με τη μορφή ενός καταρράκτη αντιδράσεων φωσφορυλίωσης μέσα στο κύτταρο και τελικά φτάνει στη χρωμοσωμική συσκευή του πυρήνα. Τα TCR έχουν δραστηριότητα κινάσης τυροσίνης, αλλά καθώς το σήμα μετακινείται στο κύτταρο, ο τύπος της φωσφορυλίωσης αλλάζει σε σερίνη/θρεονίνη.
Πρωτεΐνες Ras. Ένα από τα πιο σημαντικά είναι η οδός σηματοδότησης που περιλαμβάνει πρωτεΐνες Ras (αυτή είναι μια υποοικογένεια των αποκαλούμενων πρωτεϊνών G που σχηματίζουν σύμπλοκα με νουκλεοτίδια γουανυλίου· η Ras-GTP είναι η ενεργή μορφή, η Ras-GDP είναι η ανενεργή μορφή). Αυτό το μονοπάτι, ένα από τα κύρια στη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης σε ανώτερους ευκαρυώτες, είναι τόσο συντηρημένο που τα συστατικά του μπορούν να αντικαταστήσουν τα αντίστοιχα ομόλογα στα κύτταρα της Drosophila, της ζύμης και των νηματωδών. Μεσολαβεί πολυάριθμα περιβαλλοντικά σήματα και φαίνεται να λειτουργεί σε κάθε κύτταρο του σώματος. Το Ras παίζει το ρόλο ενός είδους περιστροφικής πύλης από το οποίο πρέπει να περάσει σχεδόν κάθε σήμα που εισέρχεται στο κελί. Ο κρίσιμος ρόλος αυτής της πρωτεΐνης στη ρύθμιση της κυτταρικής διαίρεσης είναι γνωστός από τα μέσα της δεκαετίας του 1980, όταν ανακαλύφθηκε μια ενεργοποιημένη μορφή του αντίστοιχου γονιδίου (ογκογόνο Ras) σε πολλούς ανθρώπινους όγκους. Η ενεργοποίηση ογκογονιδίων (τα ογκογονίδια είναι γονίδια που προκαλούν μη ρυθμισμένη κυτταρική διαίρεση) είναι ένα από τα κύρια γεγονότα καρκινογένεσης. Πρόκειται για βλάβη σε ένα φυσιολογικό γονίδιο που εμπλέκεται στη ρύθμιση της κυτταρικής αναπαραγωγής (πρωτο-ογκογονίδιο - ένα φυσιολογικό κυτταρικό γονίδιο ικανό να προκαλέσει ανάπτυξη όγκου εάν διαταραχθεί η δομή του), το οποίο το κάνει μόνιμα να λειτουργεί (ενεργό) και, ως εκ τούτου, να προκαλεί εξίσου συνεχή (μη ρυθμισμένη) κυτταρική διαίρεση. Δεδομένου ότι πολλά κυτταρικά γονίδια (πρωτο-ογκογονίδια) εμπλέκονται στη ρύθμιση της κυτταρικής αναπαραγωγής, η βλάβη της οποίας μπορεί δυνητικά να προκαλέσει ανάπτυξη όγκου, υπάρχουν αντίστοιχα πολλά (αρκετές δεκάδες, και πιθανώς εκατοντάδες) ογκογονίδια.
Σε μια συγκεκριμένη κατάσταση της οδού σηματοδότησης με τη μεσολάβηση Ras (για παράδειγμα, κατά την αλληλεπίδραση του EGF με τον υποδοχέα), ο διμερισμός του τελευταίου οδηγεί σε αυτοφωσφορυλίωση ενός από τα υπολείμματα τυροσίνης στην υπομεμβρανική του περιοχή. Ως αποτέλεσμα, καθίσταται δυνατή η αυτοσυναρμολόγηση («στρατολόγηση» στο σύμπλεγμα) ενός αριθμού πρωτεϊνών που βρίσκονται κατάντη στη οδό σηματοδότησης (πρωτεΐνη προσαρμογέα Grb2, πρωτεΐνη Sos1). Αυτό το πολυπρωτεϊνικό σύμπλεγμα εντοπίζεται στην πλασματική μεμβράνη.
Καταρράκτης κινάσης MAP. Οι κινάσες MAP (ενεργοποιημένες με μιτογόνο πρωτεϊνικές κινάσες) είναι πρωτεϊνικές κινάσες σερίνης/θρεονίνης που ενεργοποιούνται ως αποτέλεσμα μιτογόνου διέγερσης του κυττάρου. Ο καταρράκτης κινάσης προκύπτει ως συνέπεια της διαδοχικής ενεργοποίησης ενός ενζύμου από ένα άλλο, το οποίο είναι «υψηλότερο» στη οδό σηματοδότησης. Ως συνέπεια της διέγερσης της πρωτεΐνης Ras και του σχηματισμού ενός συμπλέγματος υπομεμβράνης, αυξάνεται η δραστηριότητα δύο κυτταροπλασματικών κινασών MAP σερίνης/θρεονίνης (επίσης γνωστές ως ERK1 και ERK2, εξωκυτταρικές πρωτεϊνικές κινάσες ρυθμιζόμενες με σήμα 1 και 2), οι οποίες κινούνται από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα του κυττάρου, όπου φωσφορυλιώνουν βασικούς μεταγραφικούς παράγοντες είναι πρωτεΐνες που ρυθμίζουν τη δραστηριότητα διαφόρων γονιδίων.
Ενεργοποίηση μεταγραφής. Μια ομάδα γονιδίων που καθορίζουν την είσοδο ενός κυττάρου στη φάση S ενεργοποιείται από τον μεταγραφικό παράγοντα AP-1 - ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών Jun και Fos (τα γονίδια που τα κωδικοποιούν - c-Jun και c-Fos, είναι μεταξύ των πρωτοτύπων -ογκογονίδια· c - από κύτταρο, υποδηλώνει την κυτταρική τους προέλευση σε αντίθεση με τα ιικά ογκογονίδια v-Jun και v-Fos). Αυτοί οι μεταγραφικοί παράγοντες μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια ποικιλία ομο- και ετεροδιμερών που συνδέονται με ορισμένες περιοχές του DNA και διεγείρουν τη σύνθεση RNA σε γονίδια που γειτνιάζουν με αυτές τις περιοχές. Οι κινάσες MAP αυξάνουν τη δραστηριότητα του AP-1 με δύο τρόπους:
έμμεσα, ενεργοποιώντας γονίδια που κωδικοποιούν αυτούς τους μεταγραφικούς παράγοντες, αυξάνοντας έτσι το περιεχόμενό τους στο κύτταρο.
απευθείας, φωσφορυλιώνοντας τα υπολείμματα σερίνης και θρεονίνης που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή τους.
Ως αποτέλεσμα της γονιδιακής ενεργοποίησης, παράγονται πρωτεΐνες απαραίτητες για τη σύνθεση του DNA και την επακόλουθη μίτωση. Μερικές από τις νεοσχηματιζόμενες πρωτεΐνες (Fos, Jun, Myc), γνωστές ως πρωτεΐνες άμεσης απόκρισης, εκτελούν ρυθμιστικές λειτουργίες. Με τη σύνδεση σε συγκεκριμένα τμήματα του DNA, ενεργοποιούν γειτονικά γονίδια. Μια άλλη ομάδα αποτελείται από ένζυμα όπως κινάση θυμιδίνης, ριβονουκλεοτιδική αναγωγάση, διυδροφολική αναγωγάση, θυμιδυλική συνθάση, αποκαρβοξυλάση ορνιθίνης, πολυμεράσες DNA, τοποϊσομεράσες και ένζυμα που σχετίζονται άμεσα με τη σύνθεση του DNA. Επιπλέον, η συνολική πρωτεϊνοσύνθεση ενισχύεται, αφού με κάθε κύκλο διπλασιασμού αναπαράγονται όλες οι κυτταρικές δομές.
Υλοποίηση του μιτογόνου σήματος. Το αποτέλεσμα της μεταφοράς του μιτογόνου σήματος είναι η εφαρμογή ενός πολύπλοκου προγράμματος κυτταρικής διαίρεσης.
Κυτταρικός κύκλος. Τα κύτταρα μπορεί να βρίσκονται σε μία από τις τρεις καταστάσεις - στον κύκλο διαίρεσης, στο στάδιο ηρεμίας με δυνατότητα επιστροφής στον κύκλο και, τέλος, στο στάδιο της τερματικής διαφοροποίησης, στο οποίο η ικανότητα διαίρεσης χάνεται εντελώς. Μόνο εκείνα τα κύτταρα που έχουν διατηρήσει την ικανότητα να διαιρούνται μπορούν να σχηματίσουν όγκους.
Ο κύκλος διπλασιασμού των διαφορετικών ανθρώπινων κυττάρων κυμαίνεται από 18 ώρες (κύτταρα μυελού των οστών) έως 450 ώρες (κύτταρα κρύπτης παχέος εντέρου), κατά μέσο όρο 24 ώρες. Μίτωση (Μ) και σύνθεση DNA (φάση S), μεταξύ των οποίων υπάρχουν 2 ενδιάμεσες φάσεις ( κενό) περίοδος - G1 και G2, η πιο αξιοσημείωτη. Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης (η περίοδος μεταξύ δύο διαιρέσεων), το κύτταρο αναπτύσσεται και προετοιμάζεται για μίτωση. Κατά τη φάση G1, υπάρχει μια στιγμή (το λεγόμενο σημείο περιορισμού R) κατά την οποία γίνεται η επιλογή μεταξύ της εισαγωγής στον επόμενο κύκλο διαίρεσης ή της εισαγωγής στο στάδιο ανάπαυσης G0. Η είσοδος ενός κυττάρου στον κύκλο διαίρεσης είναι μια πιθανολογική διαδικασία, που καθορίζεται από έναν συνδυασμό μιας σειράς συνθηκών (εσωτερικών και εξωτερικών). Ωστόσο, μόλις γίνει η επιλογή, τα επόμενα βήματα ολοκληρώνονται αυτόματα. Αν και ένα κύτταρο μπορεί να μπλοκαριστεί σε ένα ή άλλο στάδιο του κύκλου διαίρεσης, συνήθως οφείλεται σε ορισμένες ειδικές περιστάσεις.
Ιδιαίτερα σημαντικές στον κύκλο είναι οι στιγμές που το κύτταρο εισέρχεται στη φάση σύνθεσης DNA (όριο φάσης G/S) και μίτωσης (όριο φάσης G2/M), όπου υπάρχουν μοναδικά «σημεία ελέγχου» που ελέγχουν την ακεραιότητα του DNA στο πρώτη περίπτωση ( η ετοιμότητά του για αναπαραγωγή) και στη δεύτερη - η πληρότητα της αναπαραγωγής. Κύτταρα με κατεστραμμένο ή υπο-αναδιπλασιασμένο DNA μπλοκάρονται στα όρια των αντίστοιχων φάσεων, γεγονός που αποτρέπει την πιθανότητα μετάδοσης ελαττωμάτων στη δομή του στους απογόνους με τη μορφή μεταλλάξεων, διαγραφών και άλλων διαταραχών. Ένα συγκεκριμένο σύστημα επιτήρησης, που προφανώς υπάρχει στο κύτταρο, προκαλεί ένα σύστημα επιδιόρθωσης DNA, μετά το οποίο η πρόοδος του κυττάρου στον κύκλο μπορεί να συνεχιστεί. Μια εναλλακτική λύση για την επιδιόρθωση είναι η απόπτωση, η οποία εξαλείφει ριζικά τον κίνδυνο να εμφανιστεί ένας κλώνος ελαττωματικών (δυνητικά όγκου) κυττάρων στο σώμα. Η συγκεκριμένη επιλογή εξαρτάται από πολλές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των επιμέρους χαρακτηριστικών του κυττάρου.
Η διαδικασία αντιγραφής του DNA είναι πολύπλοκη και χρονοβόρα (διαρκεί αρκετές ώρες), αφού όλο το γενετικό υλικό του κυττάρου πρέπει να αναπαραχθεί με απόλυτη ακρίβεια. Εάν εμφανιστούν οποιεσδήποτε ανωμαλίες σε αυτό, το κύτταρο μπλοκάρεται στην προσέγγιση της μίτωσης (στο όριο της φάσης G2/M) και μπορεί επίσης να υποστεί απόπτωση. Η προστατευτική σημασία των σημείων ελέγχου είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί, καθώς τα λειτουργικά τους ελαττώματα καταλήγουν τελικά σε μετασχηματισμό όγκου του κυττάρου και εξέλιξη ενός ήδη σχηματισμένου όγκου.
Κυκλικές αντιδράσεις. Υπάρχουν δύο οικογένειες πρωτεϊνών που «οδηγούν» τον κυτταρικό κύκλο - οι εξαρτώμενες από την κυκλίνη (cycNp) πρωτεϊνικές κινάσες σερίνης/θρεονίνης (Cdk, εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες) και οι ίδιες οι κυκλίνες. Οι κυκλίνες ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των Cdks και ως εκ τούτου την ικανότητά τους να τροποποιούν τις δομές-στόχους που εμπλέκονται άμεσα στη μεταμόρφωση του κύκλου. Με τη συμμετοχή τους, πραγματοποιούνται τόσο σημαντικά στάδια του κύκλου όπως η αποσύνθεση της πυρηνικής μεμβράνης, η συμπύκνωση χρωματίνης, ο σχηματισμός ατράκτου και πολλά άλλα. Τα Cdk είναι ενεργά μόνο σε σύμπλοκο με μία από τις κυκλίνες. Από αυτή την άποψη, η συναρμολόγηση και η ενεργοποίηση πολυάριθμων συμπλεγμάτων Cdkcyclin, καθώς και η διάστασή τους, αποτελούν βασικές στιγμές του κυτταρικού κύκλου.
Όπως υποδηλώνει το όνομά τους, οι κυκλίνες συντίθενται και αποικοδομούνται σε αυστηρά καθορισμένα σημεία του κύκλου, διαφορετικά για διαφορετικές κυκλίνες. Υπάρχουν τρεις κύριες κατηγορίες αυτών: iLcyclins, απαραίτητες για τη διέλευση του GyS, S-κυκλίνες - για τη διέλευση από τη φάση S και G2 (ή μιτωτικές) - κυκλίνες για είσοδο στη μίτωση. Στα κύτταρα θηλαστικών υπάρχουν επίσης αρκετές οικογένειες Cdk που εμπλέκονται σε διαφορετικές ρυθμιστικές επιδράσεις. Η απομάκρυνση μιας συγκεκριμένης κυκλίνης από το ενδοκυτταρικό περιβάλλον αυστηρά σε μια συγκεκριμένη στιγμή είναι εξίσου σημαντική με την εμφάνισή της (η αποβολή των κυκλινών από το ενδοκυτταρικό περιβάλλον επιτυγχάνεται τόσο με την αποικοδόμησή τους όσο και με ένα μπλοκ σύνθεσης), για παράδειγμα στη μίτωση (στο το όριο της μετα- και της αναφάσης) ως αποτέλεσμα της πρωτεόλυσης, μια από τις κυκλίνες αποικοδομείται γρήγορα. εάν αυτό δεν συμβεί, τότε η μίτωση δεν μπορεί να ολοκληρωθεί και δεν συμβαίνει η διαίρεση των θυγατρικών κυττάρων.
Η προώθηση στη φάση S απαιτεί ενεργοποίηση των κινασών Cdk2, Cdk4 και Cdk6, οι οποίες αλληλεπιδρούν με τις κυκλίνες α-φάσης (ιδιαίτερα την κυκλίνη D). Το σύμπλεγμα του Cdc2 με την πρώτη κυκλίνη iLphase επάγει τη μεταγραφή του γονιδίου για την επόμενη κυκλίνη κ.λπ., μετακινώντας τα κύτταρα περαιτέρω κατά μήκος του κύκλου. Η Cdc2-κυκλίνη D αντικαθίσταται αρχικά από την Cdc2-κυκλίνη Ε, η οποία με τη σειρά της αντικαθίσταται από την Cdc2-κυκλίνη Α, η οποία ενεργοποιεί τη συσκευή σύνθεσης DNA. Όταν το κύτταρο εισέρχεται στη φάση S, οι iLcyclins αποικοδομούνται και επανεμφανίζονται μόνο στη φάση G1 του επόμενου κύκλου.
Checkpoints (Αγγλικά). Οποιοσδήποτε στρεσογόνος παράγοντας (για παράδειγμα, έλλειψη θρεπτικών συστατικών, υποξία, ειδικά βλάβη του DNA) εμποδίζει την κίνηση κατά τη διάρκεια του κύκλου σε ένα από τα δύο σημεία ελέγχου που αναφέρονται παραπάνω. Κατά τη διάρκεια αυτών των στάσεων, ενεργοποιούνται μηχανισμοί επιτήρησης που μπορούν:
ανίχνευση βλάβης στο DNA.
μεταδίδουν ένα σήμα προβλήματος που εμποδίζει τη σύνθεση του DNA ή
μίτωσις;
ενεργοποιούν τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA.
Αυτό διασφαλίζει τη σταθερότητα του γονιδιώματος. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ο μηχανισμός ελέγχου G/S μπλοκάρει την αντιγραφή του DNA και ενεργοποιεί διαδικασίες επιδιόρθωσης (ή επάγει απόπτωση), ενώ ο μηχανισμός ελέγχου G2/M αναστέλλει τη μίτωση μέχρι να ολοκληρωθεί η αντιγραφή. Τα ελαττώματα σε αυτούς τους μηχανισμούς μπορεί να οδηγήσουν στην εμφάνιση θυγατρικών κυττάρων με ένα κατεστραμμένο γονιδίωμα.
Ο μηχανισμός του σημείου ελέγχου περιλαμβάνει σύμπλοκα Cdk-κυκλίνης και έναν αριθμό πρόσθετων πρωτεϊνών - Rb, p53 και άλλες. Ο συνδυασμός τους σχηματίζει ένα σύστημα «φρένων» που εμποδίζουν τη διαίρεση του κυττάρου απουσία επαρκών ερεθισμάτων. Τα γονίδια που κωδικοποιούν αυτές τις πρωτεΐνες ονομάζονται κατασταλτικά γονίδια. Η ιδιαίτερη σημασία αυτού του συστήματος έγκειται στο γεγονός ότι ο καρκινικός μετασχηματισμός ενός κυττάρου είναι δυνατός μόνο μετά την αδρανοποίησή του. Σε ένα σωματικό κύτταρο, υπάρχουν δύο αλληλόμορφα για κάθε γονίδιο, συμπεριλαμβανομένων των γονιδίων καταστολής, και, ως εκ τούτου, δύο ανεξάρτητα συμβάντα είναι απαραίτητα για την αδρανοποίησή τους (για παράδειγμα, διαγραφή του ενός αλληλόμορφου και μετάλλαξη του άλλου). Γι' αυτό το λόγο οι «σποραδικοί» όγκοι εμφανίζονται σχετικά σπάνια (η πιθανότητα να συμβούν πολλές ανεξάρτητες μεταλλάξεις σε ένα κύτταρο και να επηρεάσουν τον ίδιο τόπο και των δύο χρωμοσωμάτων είναι σχετικά μικρή) και οι «οικογενείς» όγκοι είναι εξαιρετικά συχνοί (στο « καρκινικές» οικογένειες ένα από τα δύο κληρονομικά αλληλόμορφα ενός συγκεκριμένου κατασταλτικού γονιδίου είναι αρχικά ελαττωματικά). Στην τελευταία περίπτωση, το σύστημα «φρένων» σε όλα τα κύτταρα ενός δεδομένου οργανισμού παρέχεται από ένα μόνο φυσιολογικό αλληλόμορφο, το οποίο μειώνει απότομα την αξιοπιστία του και αυξάνει τον κίνδυνο ανάπτυξης όγκου. Αυτό ακριβώς συμβαίνει στο κληρονομικό αμφιβληστροειδοβλάστωμα (διαγραφή ενός αλληλόμορφου Rb) και σε άλλα κληρονομικά σύνδρομα (διαγραφή ή βλάβη ενός αλληλόμορφου p53 ή άλλων κατασταλτικών γονιδίων).
Σε κύτταρα με ελαττωματική ή απούσα πρωτεΐνη καταστολέα p53, το σημείο ελέγχου GyS είναι ελαττωματικό. Αυτό εκδηλώνεται στο γεγονός ότι η βλάβη του DNA που προκαλείται από ιονίζουσα ακτινοβολία ή οποιαδήποτε άλλη μέθοδο δεν οδηγεί σε διακοπή των κυττάρων στο όριο της φάσης G 1/S ή σε καπόπτωση. Ως αποτέλεσμα, κύτταρα με πολλαπλές ανωμαλίες δομής DNA συσσωρεύονται στον πληθυσμό. Η γονιδιωματική αστάθεια εμφανίζεται και αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που συμβάλλει στην εμφάνιση νέων κυτταρικών κλώνων. Η φυσική τους επιλογή αποτελεί τη βάση της εξέλιξης του όγκου - τη συνεχή «μετακίνηση» του όγκου προς την αύξηση της αυτονομίας και της κακοήθειας.
Η απόπτωση (ή προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος) είναι ένα ευρέως διαδεδομένο βιολογικό φαινόμενο κυτταρικής «αυτοκτονίας», που προκαλείται είτε από μια ποικιλία εξωτερικών ερεθισμάτων είτε από ανεπίλυτες «εσωτερικές» συγκρούσεις (για παράδειγμα, αδυναμία επιδιόρθωσης βλάβης του DNA). Ο ρόλος της απόπτωσης είναι μεγάλος όχι μόνο στις διαδικασίες σχηματισμού κατά την εμβρυογένεση (σχηματισμός οργάνων, αντικατάσταση ορισμένων ιστών από άλλους, απορρόφηση προσωρινών οργάνων κ.λπ.), αλλά και στη διατήρηση της ομοιόστασης των ιστών στον ενήλικο οργανισμό.
Στη ρύθμιση της ομοιόστασης των ιστών, ο κυτταρικός θάνατος εκτελεί μια λειτουργία συμπληρωματική της μίτωσης. Στα καρκινικά κύτταρα, το πρόγραμμα κυτταρικού θανάτου μπλοκάρεται στις περισσότερες περιπτώσεις, γεγονός που συμβάλλει σημαντικά στην αύξηση της μάζας του όγκου.
Μηχανισμοί απόπτωσης. Θεμελιώδους σημασίας είναι το γεγονός ότι οι μηχανισμοί της απόπτωσης είναι εξαιρετικά συντηρητικοί και διατηρούν τα βασικά τους πρότυπα σε οργανισμούς που είναι πολύ μακρινοί εξελικτικά. Αυτή η περίσταση κατέστησε δυνατή την αναγνώριση γονιδίων σε θηλαστικά (ιδίως στον άνθρωπο) που είναι ομόλογα με τα γονίδια απόπτωσης στο νηματώδη, έναν οργανισμό στον οποίο ανακαλύφθηκε και μελετήθηκε για πρώτη φορά το γενετικό σύστημα που ελέγχει αυτή τη διαδικασία.
Ως αποτέλεσμα, γονίδια της οικογένειας Bc1-2 ταυτοποιήθηκαν στα θηλαστικά. Ο ρόλος του ίδιου του Bcl-2 και ορισμένων από τα ομόλογά του είναι αντι-αποπτωτικός (προλαμβάνει τον κυτταρικό θάνατο), ενώ άλλα μέλη της οικογένειας, όπως ο Bax, είναι προ-αποπτωτικά. Οι πρωτεΐνες Bax και Bc1-2 είναι ικανές να σχηματίζουν σύμπλοκα μεταξύ τους. Ανάλογα με τη σχετική ενδοκυτταρική περιεκτικότητα σε προ- και αντι-αποπτωτικές πρωτεΐνες, αποφασίζεται η τύχη ενός δεδομένου κυττάρου. Ο μηχανισμός δράσης των πρωτεϊνών της οικογένειας Bc1-2 δεν είναι απολύτως σαφής.
Μεγάλης λειτουργικής σημασίας είναι ο μηχανισμός της απόπτωσης που προκαλείται μέσω ειδικών υποδοχέων CD95 (μια διαμεμβρανική πρωτεΐνη υποδοχέα 45 kDa που, όταν δεσμεύεται σε ένα συγκεκριμένο συνδέτη ή αντισώματα, μεταδίδει σήμα για απόπτωση) και TNF-R (υποδοχέας παράγοντα νέκρωσης όγκου, νέκρωση όγκου υποδοχέας παράγοντα). Αυτοί οι υποδοχείς, ενωμένοι από την ομοιότητα των εξωκυτταρικών περιοχών, αποτελούν μέρος μιας μεγάλης οικογένειας. Οι συνδέτες (μόρια που αλληλεπιδρούν ειδικά με τους υποδοχείς TNF-R και CD95) είναι οι TNF και CD95-L, αντίστοιχα, που είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες, αλλά μπορούν επίσης να λειτουργήσουν σε διαλυτή, «ελεύθερη» μορφή. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον από ογκολογική άποψη, ο TNF είναι μια κυτοκίνη που παράγεται από πολλά κύτταρα (μακροφάγα, μονοκύτταρα, λεμφοειδή κύτταρα, ινοβλάστες) ως απόκριση σε φλεγμονή, μόλυνση και άλλους στρεσογόνους παράγοντες. Προκαλεί ένα ευρύ φάσμα ενίοτε αντίθετων αντιδράσεων, όπως πυρετό, σοκ, νέκρωση όγκου, ανορεξία. καθώς και ανοσορυθμιστικές αλλαγές, κυτταρική αναπαραγωγή, διαφοροποίηση και απόπτωση. Σε αυτή την περίπτωση, η απόπτωση πραγματοποιείται με τη συμμετοχή μιας συγκεκριμένης πρωτεάσης κυστεΐνης ICE, η οποία καταστρέφει πολλές ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες-στόχους. Η υπερέκφραση του ICE στο κύτταρο προκαλεί απόπτωση. size=5 face="Times New Roman">
1. Αυξητικοί παράγοντες(μακροφάγα, λεμφοκύτταρα, ινοβλάστες, αιμοπετάλια κ.λπ.) – διέγερση του πολλαπλασιασμού και περιορισμός της απόπτωσης.
2. Keylons- γλυκοπρωτεϊνικοί αναστολείς ανάπτυξης ειδικών για τον ιστό.
3. Φιμπρονεκτίνη-χημειοελκτικό ινοβλαστών.
4. Λαμινίνη- η κύρια συγκολλητική πρωτεΐνη των βασικών μεμβρανών.
5. Syndekan-μια αναπόσπαστη πρωτεογλυκάνη των κυτταρικών μεμβρανών, δεσμεύει το κολλαγόνο, τη φιμπρονεκτίνη και τη θρομβοσποντίνη.
6. Θρομποσπονδίνη– μια γλυκοπρωτεΐνη, σχηματίζει σύμπλοκα με syndecan, κολλαγόνο και ηπαρίνη, παίζει σημαντικό ρόλο στη συναρμολόγηση του οστικού ιστού.
Ο σχηματισμός και η εφαρμογή των επιδράσεων των βιολογικά δραστικών ουσιών (BAS) είναι ένας από τους βασικούς κρίκους στη φλεγμονή. Το BAS διασφαλίζει τη φυσική ανάπτυξη της φλεγμονής, τον σχηματισμό των γενικών και τοπικών εκδηλώσεών της, καθώς και την έκβαση της φλεγμονής. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το BAS αναφέρεται συχνά ως «φλεγμονώδεις μεσολαβητές».
Φλεγμονώδεις μεσολαβητές- αυτά είναι τοπικά χημικά σήματα που σχηματίζονται, απελευθερώνονται ή ενεργοποιούνται στο σημείο της φλεγμονής, δρώντας και καταστρέφονται επίσης εντός του σημείου. Οι φλεγμονώδεις μεσολαβητές νοούνται ως βιολογικά δραστικές ουσίες υπεύθυνες για την εμφάνιση ή τη διατήρηση ορισμένων φλεγμονωδών φαινομένων, για παράδειγμα, αυξημένη αγγειακή διαπερατότητα, μετανάστευση κ.λπ.
Πρόκειται για τις ίδιες ουσίες που, υπό συνθήκες φυσιολογικής λειτουργίας του σώματος, σχηματίζονται σε διάφορα όργανα και ιστούς σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις και είναι υπεύθυνες για τη ρύθμιση των λειτουργιών σε κυτταρικό και ιστικό επίπεδο. Κατά τη διάρκεια της φλεγμονής, απελευθερώνοντας τοπικά (λόγω ενεργοποίησης κυττάρων και υγρών μέσων) σε μεγάλες ποσότητες, αποκτούν μια νέα ποιότητα - μεσολαβητές φλεγμονής. Σχεδόν όλοι οι μεσολαβητές είναι επίσης ρυθμιστές της φλεγμονής, δηλαδή είναι ικανοί να αυξάνουν ή να μειώνουν τη σοβαρότητα των φλεγμονωδών φαινομένων. Αυτό οφείλεται στην πολυπλοκότητα της επιρροής τους και της αλληλεπίδρασής τους τόσο με τα κύτταρα που παράγουν αυτές τις ουσίες όσο και μεταξύ τους. Αντίστοιχα, η επίδραση ενός μεσολαβητή μπορεί να είναι προσθετική (προσθετική), ενισχυτική (συνεργιστική) και εξασθενητική (ανταγωνιστική) και η αλληλεπίδραση των μεσολαβητών είναι δυνατή στο επίπεδο της σύνθεσης, της έκκρισης ή των αποτελεσμάτων τους.
Ο μεσολαβητικός σύνδεσμος είναι ο κύριος στην παθογένεση της φλεγμονής. Συντονίζει την αλληλεπίδραση πολλών κυττάρων - τελεστές φλεγμονής, την αλλαγή των κυτταρικών φάσεων στο σημείο της φλεγμονής. Αντίστοιχα, η παθογένεση της φλεγμονής μπορεί να φανταστεί ως μια αλυσίδα πολλαπλών διακυτταρικών αλληλεπιδράσεων που ρυθμίζονται από μεσολαβητές-ρυθμιστές της φλεγμονής.
Οι φλεγμονώδεις μεσολαβητές καθορίζουν την ανάπτυξη και τη ρύθμιση των διαδικασιών αλλοίωσης (συμπεριλαμβανομένων των αλλαγών στο μεταβολισμό, των φυσικοχημικών παραμέτρων, της δομής και της λειτουργίας), την ανάπτυξη αγγειακών αντιδράσεων, την έκκριση υγρού και τη μετανάστευση των αιμοσφαιρίων, τη φαγοκυττάρωση, τον πολλαπλασιασμό και τις επανορθωτικές διεργασίες στο σημείο της φλεγμονής.
Οι περισσότεροι μεσολαβητές εκτελούν τις βιολογικές τους λειτουργίες επηρεάζοντας ειδικά τους υποδοχείς των κυττάρων-στόχων. Ωστόσο, ορισμένα από αυτά έχουν άμεση ενζυματική ή τοξική δράση (π.χ. λυσοσωμικές υδρολάσες και αντιδραστικές ρίζες οξυγόνου). Οι λειτουργίες κάθε μεσολαβητή ρυθμίζονται από αντίστοιχους αναστολείς.
Το πλάσμα του αίματος και τα φλεγμονώδη κύτταρα μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγές φλεγμονωδών μεσολαβητών. Σύμφωνα με αυτό, διακρίνονται 2 μεγάλες ομάδες φλεγμονωδών μεσολαβητών: χυμική και κυτταρική. Χιούμορ
Οι μεσολαβητές αντιπροσωπεύονται κυρίως από πολυπεπτίδια που κυκλοφορούν συνεχώς στο αίμα σε ανενεργή κατάσταση και συντίθενται κυρίως στο ήπαρ. Αυτοί οι μεσολαβητές συνθέτουν τα λεγόμενα "πολυσύστημα φρουρού πλάσματος αίματος." Κυτταρικοί μεσολαβητέςμπορεί να συντίθεται de novo (π.χ. μεταβολίτες αραχιδονικού οξέος) ή να απελευθερώνεται από κυτταρικά αποθέματα (π.χ. ισταμίνη). Οι πηγές των κυτταρικών μεσολαβητών στο σημείο της φλεγμονής είναι κυρίως τα μακροφάγα, τα ουδετερόφιλα και τα βασεόφιλα.
Από τους χυμικούς μεσολαβητές της φλεγμονής, οι πιο σημαντικοί είναι συμπληρωματικά παράγωγα.Μεταξύ των σχεδόν 20 διαφορετικών πρωτεϊνών που σχηματίζονται κατά την ενεργοποίηση του συμπληρώματος, τα θραύσματά του C5a, C3a, C3b και το σύμπλεγμα C5b-C9 σχετίζονται άμεσα με τη φλεγμονή. Ταυτόχρονα, το C5a και, σε μικρότερο βαθμό, το C3a είναι μεσολαβητές της οξείας φλεγμονής. Το C3b οψωνοποιεί τον παθογόνο παράγοντα και συνεπώς προάγει την ανοσοπροσκόλληση και τη φαγοκυττάρωση. Το σύμπλεγμα C5b-C9 είναι υπεύθυνο για τη λύση μικροοργανισμών και παθολογικά αλλοιωμένων κυττάρων. Η πηγή του συμπληρώματος είναι το πλάσμα του αίματος και, σε μικρότερο βαθμό, το υγρό των ιστών. Η ενισχυμένη παροχή συμπληρώματος πλάσματος στον ιστό είναι ένας από τους σημαντικούς σκοπούς της εξίδρωσης. Το C5a, που σχηματίζεται από αυτό στο πλάσμα και το υγρό των ιστών υπό την επίδραση της καρβοξυπεπτιδάσης N, C5a des Arg και C3a αυξάνουν τη διαπερατότητα των μετατριχοειδών φλεβιδίων. Ταυτόχρονα, τα C5a και C3a, όντας αναφυλατοξίνες (δηλαδή απελευθερωτές ισταμίνης από μαστοκύτταρα), αυξάνουν τη διαπερατότητα τόσο άμεσα όσο και έμμεσα μέσω της ισταμίνης.Η επίδραση του C5a des Arg δεν σχετίζεται με την ισταμίνη, αλλά είναι εξαρτώμενη από ουδετερόφιλα, π.χ. , πραγματοποιείται λόγω παραγόντων διαπερατότητας που απελευθερώνονται από πολυμορφοπύρηνα κοκκιοκύτταρα - λυσοσωματικά ένζυμα και μη ενζυματικές κατιονικές πρωτεΐνες, ενεργούς μεταβολίτες οξυγόνου. Επιπλέον, τα C5a και C5a des Arg προσελκύουν ουδετερόφιλα. Αντίθετα, το C3a ουσιαστικά δεν έχει χημειοτακτικές ιδιότητες. Τα ενεργά συστατικά του συμπληρώματος απελευθερώνουν όχι μόνο προϊόντα ισταμίνης και κοκκιοκυττάρων, αλλά και ιντερυαυκίνη-1, προσταγλανδίνες, λευκοτριένια, παράγοντα ενεργοποίησης αιμοπεταλίων και αλληλεπιδρούν συνεργικά με τις προσταγλανδίνες και την ουσία P.
Κινίνες- αγγειοδραστικά πεπτίδια που σχηματίζονται από κινινογόνα (άλφα2-σφαιρίνες) υπό την επίδραση καλλικρεϊνών στο πλάσμα (μη πεπτιδική βραδυκινίνη) και στο υγρό των ιστών (δεκαπεπτίδιο λυσυλβραδυκινίνη ή καλλιδίνη). Ο παράγοντας ενεργοποίησης για την ενεργοποίηση του συστήματος καλλικρεΐνης-κινίνης είναι η ενεργοποίηση του παράγοντα Hageman (παράγοντας πήξης αίματος XII) κατά τη διάρκεια της βλάβης των ιστών, ο οποίος μετατρέπει τις προκαλλικρεΐνες σε καλλικρεΐνες.
Οι κινίνες μεσολαβούν στην αρτηριακή διαστολή και στην αυξημένη φλεβική διαπερατότητα συσπώνοντας τα ενδοθηλιακά κύτταρα. Συσπούν τον λείο μυ των φλεβών και αυξάνουν την ενδοτριχοειδή και τη φλεβική πίεση. Οι κινίνες αναστέλλουν τη μετανάστευση των ουδετερόφιλων, ρυθμίζουν την κατανομή των μακροφάγων, διεγείρουν τη μετανάστευση και τη μιτογένεση των Τ λεμφοκυττάρων και την έκκριση λεμφοκινών. Ενισχύουν επίσης τον πολλαπλασιασμό των ινοβλαστών και τη σύνθεση κολλαγόνου και, ως εκ τούτου, μπορεί να είναι σημαντικά σε επανορθωτικά φαινόμενα και στην παθογένεση της χρόνιας φλεγμονής.
Μία από τις πιο σημαντικές επιδράσεις των κινινών είναι η ενεργοποίηση των αντανακλαστικών ερεθίζοντας τις αισθητήριες νευρικές απολήξεις και, κατά συνέπεια, μεσολαβώντας στον φλεγμονώδη πόνο. Οι κινίνες προκαλούν ή ενισχύουν την απελευθέρωση ισταμίνης από τα μαστοκύτταρα και τη σύνθεση προσταγλανδινών από πολλούς τύπους κυττάρων, επομένως ορισμένες από τις κύριες επιδράσεις τους - αγγειοδιαστολή, σύσπαση λείων μυών, πόνος - σχετίζονται με την απελευθέρωση άλλων μεσολαβητών, ιδιαίτερα προσταγλανδινών.
Η ενεργοποίηση του παράγοντα Hageman πυροδοτεί όχι μόνο τη διαδικασία σχηματισμού κινίνης, αλλά και την πήξη του αίματος και την ινωδόλυση. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζονται μεσολαβητές όπως ινωδοπεπτίδια και προϊόντα αποικοδόμησης ινώδους, τα οποία είναι ισχυρά αιματοελαστικά. Επιπλέον, η ινωδόλυση και ο σχηματισμός θρόμβων αίματος στα αγγεία της βλάβης είναι απαραίτητα τόσο στα παθολογικά όσο και στα προστατευτικά φαινόμενα της φλεγμονής.
Από τους κυτταρικούς μεσολαβητές, το πρωταρχικό ενδιαφέρον είναι εικοσανοειδήαφού πιθανότατα αποτελούν τον κεντρικό μεσολαβητή της φλεγμονώδους αντίδρασης. Αυτό υποστηρίζεται από τη μακροχρόνια διατήρηση της παραγωγής εικοσανοειδών στη βλάβη, τη στενή τους σχέση με το βασικό συμβάν της φλεγμονώδους διαδικασίας - τη διήθηση λευκοκυττάρων, και την ισχυρή αντιφλεγμονώδη δράση των αναστολέων της σύνθεσής τους.
Ο κύριος ρόλος στην παραγωγή εικοσανοειδών στο σημείο της φλεγμονής παίζουν τα λευκοκύτταρα, ιδιαίτερα τα μονοκύτταρα και τα μακροφάγα, αν και σχηματίζονται από σχεδόν όλους τους τύπους πυρηνικών κυττάρων κατά τη διέγερση των τελευταίων. Τα κυρίαρχα εικοσανοειδή στο σημείο της φλεγμονής είναι σχεδόν πάντα η προσταγλανδίνη (PG) E2, το λευκοτριένιο (LT) B4 και το 5-υδροξυεικοσατετραενοϊκό οξύ (5-HETE). Σχηματίζονται επίσης θρομβοξάνη (Tx) A2, PGF2alpha, PGD2, προστακυκλίνη (PG12), LTC4, LTD4, LTE4 και άλλα GETE, αν και σε μικρότερες ποσότητες.
Οι κύριες επιδράσεις των εικοσανοειδών στη φλεγμονή είναι οι επιδράσεις τους στα λευκοκύτταρα. Το PG, το Tx και ιδιαίτερα το LT είναι ισχυρά αιματολυτικά και επομένως παίζουν σημαντικό ρόλο στους μηχανισμούς αυτοσυντήρησης της διήθησης λευκοκυττάρων. Τα ίδια τα PG δεν αυξάνουν την αγγειακή διαπερατότητα, αλλά, όντας ισχυρά αγγειοδιασταλτικά, αυξάνουν την υπεραιμία και, κατά συνέπεια, την εξίδρωση. Τα LTS4, JITD4, LTE4 αυξάνουν την αγγειακή διαπερατότητα μέσω άμεσης συστολής των ενδοθηλιακών κυττάρων και το LTV4 δρα ως μεσολαβητής που εξαρτάται από τα ουδετερόφιλα. Τα PG και LT είναι σημαντικά στη γένεση του φλεγμονώδους πόνου. Ταυτόχρονα, η PGE2, χωρίς να έχει άμεση δραστηριότητα πόνου, αυξάνει την ευαισθησία των υποδοχέων των απολήξεων των προσαγωγών νεύρων πόνου στη βραδυκινίνη και την ισταμίνη. Το PGE2 είναι ένας ισχυρός αντιπυρετικός παράγοντας και ο πυρετός κατά τη διάρκεια της φλεγμονής μπορεί να οφείλεται εν μέρει στην απελευθέρωσή του. Τα PG παίζουν βασικό ρόλο στη ρύθμιση της φλεγμονώδους διαδικασίας, στην αμφίδρομη ρύθμιση της εξίδρωσης, στη μετανάστευση και στην αποκοκκίωση των λευκοκυττάρων και στη φαγοκυττάρωση. Για παράδειγμα, η PGE μπορεί να ενισχύσει την ανάπτυξη οιδήματος που προκαλείται από ισταμίνη ή βραδυκινίνη και το PGF2alpha, αντίθετα, μπορεί να το εξασθενήσει. Μια παρόμοια σχέση μεταξύ PGE και PGF2alpha ισχύει επίσης για τη μετανάστευση λευκοκυττάρων.
Ένα ιδιαίτερα ευρύ φάσμα αλληλεπιδράσεων με άλλους φλεγμονώδεις μεσολαβητές είναι χαρακτηριστικό της RT. Αλληλεπιδρούν συνεργιστικά σε σχέση με τον βρογχόσπασμο με ισταμίνη, ακετυλοχολίνη, PG και Tx και διεγείρουν την απελευθέρωση PG και Tx. Η ρυθμιστική λειτουργία των εικοσανοειδών πραγματοποιείται μέσω αλλαγών στην αναλογία των κυκλικών νουκλεοτιδίων στα κύτταρα.
Πηγές ισταμίνηείναι βασεόφιλα και μαστοκύτταρα. Σεροτονίνη(νευροδιαβιβαστής) στον άνθρωπο, εκτός από μικρή ποσότητα στα μαστοκύτταρα, βρίσκεται και στα αιμοπετάλια και στα κύτταρα της εντεροχρωμαφίνης. Λόγω της ταχείας απελευθέρωσης κατά την αποκοκκίωση των μαστοκυττάρων , Η ικανότητα αλλαγής του αυλού των μικροαγγείων και πρόκλησης άμεσης συστολής των ενδοθηλιακών κυττάρων των φλεβιδίων, η ισταμίνη και η σεροτονίνη θεωρούνται οι κύριοι μεσολαβητές των αρχικών διαταραχών της μικροκυκλοφορίας στο επίκεντρο της οξείας φλεγμονής και στην άμεση φάση της αυξημένης αγγειακής διαπερατότητας. Η ισταμίνη παίζει διπλό ρόλο τόσο στα αιμοφόρα αγγεία όσο και στα κύτταρα. Μέσω των υποδοχέων Η2 διαστέλλει τα αρτηρίδια και μέσω των υποδοχέων Η1 συστέλλει τα φλεβίδια και έτσι αυξάνει την ενδοτριχοειδή πίεση. Μέσω των υποδοχέων Hi, η ισταμίνη διεγείρει και μέσω των υποδοχέων Hg, αναστέλλει τη μετανάστευση και την αποκοκκίωση των λευκοκυττάρων. Στη φυσιολογική πορεία της φλεγμονής, η ισταμίνη δρα κυρίως μέσω των υποδοχέων Hg στα ουδετερόφιλα, περιορίζοντας τη λειτουργική τους δραστηριότητα, και μέσω των υποδοχέων Hi στα μονοκύτταρα, διεγείροντάς τα. Έτσι, εκτός από τις προφλεγμονώδεις αγγειακές επιδράσεις, έχει και αντιφλεγμονώδη κυτταρική δράση. Η σεροτονίνη διεγείρει επίσης τα μονοκύτταρα στο σημείο της φλεγμονής. Η ισταμίνη εκτελεί αμφίδρομη ρύθμιση του πολλαπλασιασμού, της διαφοροποίησης και της λειτουργικής δραστηριότητας των ινοβλαστών και, ως εκ τούτου, μπορεί να είναι σημαντική σε επανορθωτικά φαινόμενα. Τα ρυθμιστικά αποτελέσματα της ισταμίνης διαμεσολαβούνται επίσης από κυκλικά νουκλεοτίδια.
Όσον αφορά τις αλληλεπιδράσεις των βιογονικών αμινών στο σημείο της φλεγμονής, είναι γνωστό ότι η ισταμίνη, μέσω των υποδοχέων Hi, μπορεί να πυροδοτήσει ή να ενισχύσει τη σύνθεση προσταγλανδινών και μέσω των υποδοχέων Na να την αναστέλλει. Οι βιογενείς αμίνες αλληλεπιδρούν τόσο μεταξύ τους όσο και με τη βραδυκινίνη, τα νουκλεοτίδια και τους νουκλεοσίτες και την ουσία P για να αυξήσουν την αγγειακή διαπερατότητα. Η αγγειοδιασταλτική δράση της ισταμίνης ενισχύεται σε συνδυασμό με ακετυλοχολίνη, σεροτονίνη και βραδυκινίνη.
Κύρια πηγή λυσοσωμικά ένζυμαστο επίκεντρο της φλεγμονής βρίσκονται τα φαγοκύτταρα - κοκκιοκύτταρα και τα μονοκύτταρα-μακροφάγα. Παρά τη μεγάλη σημασία της φαγοκυττάρωσης στην παθογένεση της φλεγμονής, τα φαγοκύτταρα είναι κυρίως κινητοί φορείς εξωκυτταρικά εκκρινόμενων μεσολαβητών-ρυθμιστών. Η απελευθέρωση των λυσοσωμικών περιεχομένων πραγματοποιείται κατά τη χημειοτακτική τους διέγερση, τη μετανάστευση, τη φαγοκυττάρωση, τη βλάβη, τον θάνατο. Τα κύρια συστατικά των ανθρώπινων λυσοσωμάτων είναι οι ουδέτερες πρωτεάσες ελαστάση, η καθεψίνη G και οι κολλαγενάσες που περιέχονται σε πρωτογενείς, αζουρόφιλους, κόκκους ουδετερόφιλων. Στις διαδικασίες αντιμικροβιακής προστασίας, συμπεριλαμβανομένης της φλεγμονής, οι πρωτεϊνάσες ανήκουν στους παράγοντες «δεύτερης τάξης» μετά από οξυγονοεξαρτώμενους (μυελοϋπεροξειδάση - υπεροξείδιο του υδρογόνου) και ανεξάρτητους από οξυγόνο μηχανισμούς όπως η λακτοφερίνη και η λυσοζύμη. Παρέχουν κυρίως λύση ήδη νεκρών μικροοργανισμών. Οι κύριες επιδράσεις των πρωτεϊνασών είναι η μεσολάβηση και η ρύθμιση φλεγμονωδών φαινομένων, συμπεριλαμβανομένης της βλάβης στους ίδιους τους ιστούς. Τα μεσολαβητικά και ρυθμιστικά αποτελέσματα των πρωτεϊνασών πραγματοποιούνται σε σχέση με την αγγειακή διαπερατότητα, τη μετανάστευση, τη φαγοκυττάρωση.
Αύξηση της αγγειακής διαπερατότητας υπό την επίδραση των λυσοσωμικών ενζύμων συμβαίνει λόγω λύσης της υποενδοθηλιακής μήτρας, λέπτυνσης και κατακερματισμού των ενδοθηλιακών κυττάρων και συνοδεύεται από αιμορραγία και θρόμβωση. Σχηματίζοντας ή διασπώντας τις πιο σημαντικές χημειοτακτικές ουσίες, τα λυσοσωμικά ένζυμα είναι ρυθμιστές της διήθησης λευκοκυττάρων. Πρώτα απ 'όλα, αυτό αφορά τα συστατικά του συστήματος συμπληρώματος και την καλλικρεΐνη-κινίνη.
Τα λυσοσωμικά ένζυμα, ανάλογα με τη συγκέντρωσή τους, μπορούν να ενισχύσουν ή να αναστείλουν τη μετανάστευση των ουδετερόφιλων. Σε σχέση με τη φαγοκυττάρωση, οι ουδέτερες πρωτεϊνάσες έχουν επίσης μια σειρά επιδράσεων. Συγκεκριμένα, η ελαστάση μπορεί να σχηματίσει οψονίνη C3b. Το C3b είναι επίσης σημαντικό για την προσκόλληση των σωματιδίων στην επιφάνεια των ουδετερόφιλων. Κατά συνέπεια, το ίδιο το ουδετερόφιλο παρέχει έναν μηχανισμό για την ενίσχυση της φαγοκυττάρωσης. Τόσο η καθεψίνη G όσο και η ελαστάση αυξάνουν τη συγγένεια του υποδοχέα Fc της μεμβράνης των ουδετερόφιλων για σύμπλοκα ανοσοσφαιρίνης και, κατά συνέπεια, ενισχύουν την αποτελεσματικότητα της πρόσληψης σωματιδίων.
Χάρη επίσης στην ικανότητα των λυσοσωμικών ενζύμων να ενεργοποιούν το σύστημα του συμπληρώματος, την καλλικρεΐνη-κινίνη, την πήξη και την ινωδόλυση και να απελευθερώνουν κυτοκίνες και λεμφοκίνες, η φλεγμονή αναπτύσσεται και είναι αυτοσυντηρούμενη για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Το πιο σημαντικό ακίνητο μη ενζυματικές κατιονικές πρωτεΐνες,που περιέχονται τόσο σε αζουρόφιλους όσο και σε συγκεκριμένους κόκκους ουδετερόφιλων, είναι οι υψηλές μικροβιοκτόνες ιδιότητές τους. Από αυτή την άποψη, βρίσκονται σε συνεργιστική αλληλεπίδραση με το σύστημα μυελοϋπεροξειδάσης - υπεροξειδίου του υδρογόνου. Οι κατιονικές πρωτεΐνες προσροφούνται στην αρνητικά φορτισμένη βακτηριακή κυτταρική μεμβράνη μέσω ηλεκτροστατικής αλληλεπίδρασης. Ως αποτέλεσμα, διαταράσσεται η διαπερατότητα και η δομή της μεμβράνης και επέρχεται ο θάνατος του μικροοργανισμού, που αποτελεί προϋπόθεση για την επακόλουθη αποτελεσματική λύση από τις λυσοσωμικές πρωτεϊνάσες. Οι εξωκυτταρικά απελευθερωμένες κατιονικές πρωτεΐνες μεσολαβούν στην αυξημένη αγγειακή διαπερατότητα (κυρίως προκαλώντας αποκοκκίωση μαστοκυττάρων και απελευθέρωση ισταμίνης), προσκόλληση και μετανάστευση λευκοκυττάρων.
Κύρια πηγή κυτοκίνες(μονοκίνες) κατά τη διάρκεια της φλεγμονής διεγείρονται τα μονοκύτταρα και τα μακροφάγα. Επιπλέον, αυτά τα πολυπεπτίδια παράγονται από ουδετερόφιλα, λεμφοκύτταρα, ενδοθηλιακά και άλλα κύτταρα. Οι κυτοκίνες που μελετήθηκαν περισσότερο είναι η ιντερλευκίνη-1 (IL-1) και ο παράγοντας νέκρωσης όγκου (TNF). Οι κυτοκίνες αυξάνουν την αγγειακή διαπερατότητα (με τρόπο που εξαρτάται από τα ουδετερόφιλα), την προσκόλληση και τη μετανάστευση των λευκοκυττάρων. Μαζί με τις προφλεγμονώδεις ιδιότητες, οι κυτοκίνες μπορεί επίσης να είναι σημαντικές στην άμεση άμυνα του σώματος, διεγείροντας τα ουδετερόφιλα και τα μονοκύτταρα να σκοτώσουν, να απορροφήσουν και να αφομοιώσουν τους εισβάλλοντες μικροοργανισμούς, καθώς και να ενισχύσουν τη φαγοκυττάρωση με οψωνισμό του παθογόνου παράγοντα.
Διεγείροντας τον καθαρισμό του τραύματος, τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των κυττάρων, οι κυτοκίνες ενισχύουν τις επανορθωτικές διαδικασίες. Μαζί με αυτό, μπορούν να μεσολαβήσουν στην καταστροφή των ιστών (αποδόμηση της μήτρας του χόνδρου και απορρόφηση των οστών) και έτσι να διαδραματίσουν ρόλο στην παθογένεση ασθενειών του συνδετικού ιστού, ιδιαίτερα της ρευματοειδούς αρθρίτιδας.
Η δράση των κυτοκινών προκαλεί επίσης μια σειρά μεταβολικών επιδράσεων που αποτελούν τη βάση των κοινών εκδηλώσεων φλεγμονής - πυρετός, υπνηλία, ανορεξία, μεταβολικές αλλαγές, διέγερση των ηπατοκυττάρων σε αυξημένη σύνθεση πρωτεϊνών οξείας φάσης, ενεργοποίηση του συστήματος αίματος κ.λπ.
Οι κυτοκίνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, με προσταγλανδίνες, νευροπεπτίδια και άλλους μεσολαβητές.
Οι φλεγμονώδεις μεσολαβητές περιλαμβάνουν επίσης έναν αριθμό λεμφοκίνες- πολυπεπτίδια που παράγονται από διεγερμένα λεμφοκύτταρα. Οι πιο μελετημένες από τις λεμφοκίνες που ρυθμίζουν τη φλεγμονώδη απόκριση είναι ο ανασταλτικός παράγοντας των μακροφάγων, ο παράγοντας ενεργοποίησης των μακροφάγων και η ιντερλευκίνη-2. Οι λεμφοκίνες συντονίζουν την αλληλεπίδραση των ουδετερόφιλων, των μακροφάγων και των λεμφοκυττάρων, ρυθμίζοντας έτσι τη φλεγμονώδη απόκριση στο σύνολό της.
Ενεργοί μεταβολίτες οξυγόνου,Πρώτα απ 'όλα, οι ελεύθερες ρίζες - ρίζα ανιόντος υπεροξειδίου, ρίζα υδροξυλίου HO, υπερυδροξυλίου, λόγω της παρουσίας ενός ή περισσότερων μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους τροχιά, έχουν αυξημένη αντιδραστικότητα με άλλα μόρια και, επομένως, σημαντικό καταστροφικό δυναμικό, το οποίο είναι σημαντικό για η παθογένεια της φλεγμονής. Η πηγή των ελεύθερων ριζών, καθώς και άλλων μεσολαβητών και ρυθμιστών της φλεγμονής που προέρχονται από οξυγόνο - υπεροξείδιο του υδρογόνου (H 2 0 2), απλό οξυγόνο (f0 2), υποχλωρίδιο (HOC1) είναι: η αναπνευστική έκρηξη των φαγοκυττάρων κατά τη διέγερσή τους, ο καταρράκτης του αραχιδονικού οξέος στη διαδικασία σχηματισμού εικοσανοειδών, ενζυματικές διεργασίες στο ενδοπλασματικό δίκτυο και υπεροξυσώματα, μιτοχόνδρια, κυτοσόλια, καθώς και αυτοοξείδωση μικρών μορίων όπως υδροκινόνες, λευκοφλαβίνες, κατεχολαμίνες κ.λπ.
Ο ρόλος των ενεργών μεταβολιτών οξυγόνου στη φλεγμονή είναι, αφενός, η αύξηση της βακτηριοκτόνου ικανότητας των φαγοκυττάρων και, αφετέρου, στις μεσολαβητικές και ρυθμιστικές τους λειτουργίες. Ο μεσολαβητικός ρόλος των ενεργών μεταβολιτών οξυγόνου οφείλεται στην ικανότητά τους να προκαλούν υπεροξείδωση λιπιδίων, οξείδωση πρωτεϊνών, υδατανθράκων και βλάβη στα νουκλεϊκά οξέα. Αυτές οι μοριακές αλλαγές αποτελούν τη βάση των φαινομένων που προκαλούνται από ενεργούς μεταβολίτες οξυγόνου που είναι χαρακτηριστικό της φλεγμονής - αυξημένη αγγειακή διαπερατότητα (λόγω βλάβης των ενδοθηλιακών κυττάρων), διέγερση των φαγοκυττάρων.
Ρυθμιστικός ρόλος , Οι ενεργοί μεταβολίτες του οξυγόνου μπορεί να συνίστανται τόσο στην ενίσχυση φλεγμονωδών φαινομένων (προκαλώντας την απελευθέρωση ενζύμων και αλληλεπιδρώντας μαζί τους στη βλάβη των ιστών, όχι μόνο στην έναρξη, αλλά και στη ρύθμιση του καταρράκτη του αραχιδονικού οξέος), όσο και σε αντιφλεγμονώδη αποτελέσματα (λόγω αδρανοποίησης του λυσοσωμικού υδρολάσες και άλλοι μεσολαβητές της φλεγμονής).
Οι αντιδραστικοί μεταβολίτες οξυγόνου παίζουν σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της χρόνιας φλεγμονής.
Οι μεσολαβητές και οι ρυθμιστές της φλεγμονής περιλαμβάνουν επίσης νευροπεπτίδια- ουσίες που απελευθερώνονται από τις ίνες C ως αποτέλεσμα της ενεργοποίησης από έναν φλεγμονώδη παράγοντα πολυτροπικών αλγοϋποδοχέων, οι οποίοι παίζουν σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση αντανακλαστικών νευραξόνων στους τερματικούς κλάδους των πρωτογενών προσαγωγών (ευαίσθητων) νευρώνων. Τα πιο μελετημένα είναι η ουσία P, το πεπτίδιο που σχετίζεται με το γονίδιο της καλσιτονίνης, η νευροκινίνη Α. Τα νευροπεπτίδια αυξάνουν την αγγειακή διαπερατότητα και αυτή η ικανότητα διαμεσολαβείται σε μεγάλο βαθμό από μεσολαβητές που προέρχονται από μαστοκύτταρα. Μεταξύ των μη μυελινωμένων νεύρων και των μαστοκυττάρων υπάρχουν μεμβρανικές επαφές που παρέχουν επικοινωνία μεταξύ του κεντρικού νευρικού συστήματος και του σημείου της φλεγμονής.
Τα νευροπεπτίδια αλληλεπιδρούν συνεργικά για να αυξήσουν την αγγειακή διαπερατότητα τόσο μεταξύ τους όσο και με ισταμίνη, βραδυκινίνη, C5a, παράγοντα ενεργοποίησης αιμοπεταλίων, λευκοτριένιο Β4. ανταγωνιστικά - με ATP και αδενοσίνη. Έχουν επίσης μια ενισχυτική επίδραση στη στρατολόγηση και την κυτταροτοξική λειτουργία των ουδετερόφιλων και ενισχύουν την προσκόλληση των ουδετερόφιλων στο ενδοθήλιο των φλεβιδίων. Επιπλέον, τα νευροπεπτίδια αυξάνουν την ευαισθησία των αλγοϋποδοχέων στη δράση διαφόρων μεσολαβητών, ιδιαίτερα της προσταγλανδίνης Ε2 και της προστακυκλίνης, συμμετέχοντας έτσι στην αναζωογόνηση του φλεγμονώδους πόνου.
Εκτός από τις παραπάνω ουσίες, οι φλεγμονώδεις μεσολαβητές περιλαμβάνουν επίσης ακετυλοχολιβή και κατεχολαμίνες,απελευθερώνεται κατά τη διέγερση της χολίνης και των αδρενεργικών δομών. Η ακετυλοχολίνη προκαλεί αγγειοδιαστολή και παίζει ρόλο στον αντανακλαστικό μηχανισμό της αρτηριακής υπεραιμίας κατά τη διάρκεια της φλεγμονής. Η νορεπινεφρίνη και η αδρεναλίνη αναστέλλουν την ανάπτυξη της αγγειακής διαπερατότητας, δρώντας κυρίως ως ρυθμιστές της φλεγμονής.
Ο V. Flemming διατύπωσε την ιδέα της μίτωσης ως μια κυκλική διαδικασία, το αποκορύφωμα της οποίας είναι η διάσπαση κάθε χρωμοσώματος σε δύο θυγατρικά χρωμοσώματα και η κατανομή τους σε δύο νεοσχηματισμένα κύτταρα. Στους μονοκύτταρους οργανισμούς, η διάρκεια ζωής ενός κυττάρου συμπίπτει με τη διάρκεια ζωής του οργανισμού. Στο σώμα των πολυκύτταρων ζώων και φυτών διακρίνονται δύο ομάδες κυττάρων: διαρκώς διαιρούμενα (πολλαπλασιαζόμενα) και ηρεμούντα (στατικά). Το σύνολο των πολλαπλασιαζόμενων κυττάρων σχηματίζει μια δεξαμενή πολλαπλασιασμού.
Σε ομάδες πολλαπλασιαζόμενων κυττάρων, το διάστημα μεταξύ της ολοκλήρωσης της μίτωσης στο γονικό κύτταρο και της ολοκλήρωσης της μίτωσης στο θυγατρικό του κύτταρο ονομάζεται κυτταρικός κύκλος. Ο κυτταρικός κύκλος ελέγχεται από ορισμένα γονίδια. Ο πλήρης κυτταρικός κύκλος περιλαμβάνει τη μεσόφαση και τη μίτωση. Με τη σειρά της, η ίδια η μίτωση περιλαμβάνει την καρυοκίνηση (πυρηνική διαίρεση) και την κυτταροκίνηση (κυτταροπλασματική διαίρεση).
Ο κυτταρικός κύκλος αποτελείται από τη μεσοφάση (η περίοδος εκτός της διαίρεσης) και την ίδια την κυτταρική διαίρεση.
Εάν το κελί πρόκειται ποτέ να διαιρεθεί, τότε η ενδιάμεση φάση θα αποτελείται από 3 περιόδους. Αμέσως μετά την έξοδο από τη μίτωση, το κύτταρο εισέρχεται στην προσυνθετική ή G1 περίοδο, μετά περνά στη συνθετική ή S περίοδο και μετά στην μετασυνθετική ή G2 περίοδο. Η ενδιάμεση φάση τελειώνει με την περίοδο G2 και μετά από αυτήν το κύτταρο εισέρχεται στην επόμενη μίτωση.
Εάν το κύτταρο δεν σχεδιάζει να διαιρεθεί ξανά, τότε φαίνεται να βγαίνει από τον κυτταρικό κύκλο και να εισέρχεται σε μια περίοδο ανάπαυσης, ή περίοδο G0. Εάν ένα κελί στην περίοδο G0 θέλει να διαιρεθεί ξανά, τότε φεύγει από την περίοδο G0 και εισέρχεται στην περίοδο G1. Έτσι, εάν ένα κύτταρο βρίσκεται στην περίοδο G1, τότε σίγουρα θα διαιρεθεί αργά ή γρήγορα, για να μην αναφέρουμε τις περιόδους S και G2, όταν το κύτταρο θα εισέλθει σίγουρα σε μίτωση στο εγγύς μέλλον.
Η περίοδος G1 μπορεί να διαρκέσει από 2–4 ώρες έως αρκετές εβδομάδες ή και μήνες. Η διάρκεια της περιόδου S κυμαίνεται από 6 έως 8 ώρες και η περίοδος G2 - από αρκετές ώρες έως μισή ώρα. Η διάρκεια της μίτωσης είναι από 40 έως 90 λεπτά. Επιπλέον, η συντομότερη φάση της μίτωσης μπορεί να θεωρηθεί ανάφαση. Χρειάζονται μόνο λίγα λεπτά.
Η περίοδος G1 χαρακτηρίζεται από υψηλή συνθετική δραστηριότητα, κατά την οποία το κύτταρο πρέπει να αυξήσει τον όγκο του στο μέγεθος του μητρικού κυττάρου, άρα και τον αριθμό των οργανιδίων και των διαφόρων ουσιών. Δεν είναι ξεκάθαρο γιατί, αλλά πριν ένα κύτταρο εισέλθει στην επόμενη μίτωση, πρέπει να έχει μέγεθος ίσο με το μητρικό κύτταρο. Και μέχρι να συμβεί αυτό, το κελί συνεχίζει να παραμένει στην περίοδο G1. Προφανώς, η μόνη εξαίρεση σε αυτό είναι η διάσπαση, στην οποία τα βλαστομερή διαιρούνται χωρίς να φτάσουν το μέγεθος των αρχικών κυττάρων.
Στο τέλος της περιόδου G1, συνηθίζεται να διακρίνεται μια ειδική στιγμή που ονομάζεται σημείο R (σημείο περιορισμού, σημείο R), μετά το οποίο το κελί εισέρχεται απαραίτητα στην περίοδο S μέσα σε αρκετές ώρες (συνήθως 1–2). Η χρονική περίοδος μεταξύ του σημείου R και της αρχής της περιόδου S μπορεί να θεωρηθεί ως προπαρασκευαστική για τη μετάβαση στην περίοδο S.
Η πιο σημαντική διαδικασία που συμβαίνει στην περίοδο S είναι ο διπλασιασμός ή ο αναδιπλασιασμός του DNA. Όλες οι άλλες αντιδράσεις που συμβαίνουν αυτή τη στιγμή στοχεύουν στη διασφάλιση της σύνθεσης DNA - η σύνθεση πρωτεϊνών ιστόνης, η σύνθεση ενζύμων που ρυθμίζουν και διασφαλίζουν τη σύνθεση νουκλεοτιδίων και το σχηματισμό νέων κλώνων DNA.
Η ουσία της περιόδου G2 δεν είναι εντελώς σαφής προς το παρόν, αλλά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου εμφανίζεται ο σχηματισμός ουσιών που είναι απαραίτητες για τη διαδικασία της μίτωσης (πρωτεΐνες μικροσωληνίσκου ατράκτου, ATP).
Η διέλευση ενός κυττάρου από όλες τις περιόδους του κυτταρικού κύκλου ελέγχεται αυστηρά από ειδικά ρυθμιστικά μόρια που παρέχουν:
1) πέρασμα ενός κυττάρου σε μια ορισμένη περίοδο του κυτταρικού κύκλου
2) μετάβαση από τη μια περίοδο στην άλλη.
Επιπλέον, η διέλευση από κάθε περίοδο, καθώς και η μετάβαση από τη μια περίοδο στην άλλη, ελέγχεται από διάφορες ουσίες. Ένας από τους συμμετέχοντες στο ρυθμιστικό σύστημα είναι οι εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες πρωτεΐνης (cdc). Ρυθμίζουν τη δραστηριότητα των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για τη διέλευση ενός κυττάρου μέσω μιας ή άλλης περιόδου του κυτταρικού κύκλου. Υπάρχουν πολλές ποικιλίες τους και όλες είναι συνεχώς παρούσες στο κύτταρο, ανεξάρτητα από την περίοδο του κυτταρικού κύκλου. Αλλά για να λειτουργήσουν οι εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες πρωτεΐνης, απαιτούνται ειδικοί ενεργοποιητές. Είναι κυκλίνες. Οι κυκλίνες δεν υπάρχουν συνεχώς στα κύτταρα, αλλά εμφανίζονται και εξαφανίζονται. Αυτό οφείλεται στη σύνθεση και την ταχεία καταστροφή τους. Υπάρχουν πολλοί τύποι κυκλινών γνωστών. Η σύνθεση κάθε κυκλίνης λαμβάνει χώρα σε μια αυστηρά καθορισμένη περίοδο του κυτταρικού κύκλου. Σε μια περίοδο σχηματίζονται κάποιες κυκλίνες και σε μια άλλη άλλες. Έτσι, το σύστημα «κυκλίνες - εξαρτώμενες από κυκλίνες πρωτεϊνικές κινάσες» ελέγχει την κίνηση του κυττάρου μέσω του κυτταρικού κύκλου.
Ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου
Με βάση το πολλαπλασιαστικό τους δυναμικό, διακρίνονται τρεις ομάδες κυττάρων:
1. Στατικά ή μη πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα - δεν πολλαπλασιάζονται υπό κανονικές φυσιολογικές συνθήκες. Η χρωματίνη είναι τόσο συμπυκνωμένη που αποκλείεται η μεταγραφική δραστηριότητα του πυρήνα (τμηματοποιημένα λευκοκύτταρα, μαστοκύτταρα, ερυθροκύτταρα). Στα στατικά κύτταρα περιλαμβάνονται επίσης μυοκύτταρα και νευρώνες στους οποίους αποσυμπυκνώνεται η χρωματίνη, η οποία σχετίζεται με την εκτέλεση συγκεκριμένων λειτουργιών απουσία πολλαπλασιασμού.
2. Αναπτυσσόμενα ή αργά πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα με χαμηλή μιτωτική δραστηριότητα (λεμφοκύτταρα, χονδροκύτταρα, ηπατοκύτταρα).
3. Ανανέωση πληθυσμών κυττάρων, στους οποίους ένα υψηλό επίπεδο πολλαπλασιασμού αντισταθμίζεται από τον κυτταρικό θάνατο. Σε αυτούς τους πληθυσμούς, το μεγαλύτερο μέρος των κυττάρων υφίσταται τελική (τελική) διαφοροποίηση και πεθαίνει (αιματοποιητικό σύστημα). Τα βλαστοκύτταρα διατηρούν το πολλαπλασιαστικό τους δυναμικό καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους.
Μια ειδική ομάδα διαρκώς πολλαπλασιαζόμενων κυττάρων είναι τα καρκινικά κύτταρα. Αυτά είναι για πάντα νέα, απαθανατισμένα («αθάνατα») κύτταρα.
Υπάρχει ενδογενής (εσωτερική) και εξωγενής (εξωτερική) ρύθμιση του πολλαπλασιασμού. Οι παράγοντες που αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό ονομάζονται αναστολείς πολλαπλασιασμού. Οι παράγοντες που αυξάνουν την πιθανότητα πολλαπλασιασμού ονομάζονται διεγέρτες πολλαπλασιασμού ή μιτογόνα. Μιτογόνα μπορεί να είναι ορισμένα πεπτίδια.
1Τα πειραματικά μας αποτελέσματα και τα δημοσιευμένα δεδομένα υποδεικνύουν ότι η ρύθμιση των διαδικασιών πολλαπλασιασμού, διαφοροποίησης και απόπτωσης μπορεί να συμβεί σε κύτταρα νευροβλαστώματος υπό την επίδραση υποθανατηφόρων συγκεντρώσεων ενός ευρέος φάσματος ουσιών, συμπεριλαμβανομένων αλλαγών στην ιοντική σύνθεση του μέσου καλλιέργειας. Ο κυτταρικός κύκλος και η κυτταρική διαφοροποίηση ελέγχονται από κυκλίνες και εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες. Ωστόσο, οι μοριακοί μηχανισμοί στους οποίους βασίζεται η διαφοροποίηση εξακολουθούν να είναι ελάχιστα κατανοητοί. Έχει προταθεί ένα απλό μοντέλο ενζυμικής ρύθμισης με κέντρα δέσμευσης για οργανικά υποστρώματα και ανόργανα ιόντα. Η δραστηριότητα ενός τέτοιου ενζύμου εξαρτάται όχι μόνο από την παρουσία του υποστρώματος, αλλά και από τις ενδοκυτταρικές δραστηριότητες ανόργανων ιόντων. Η ιοντική σύνθεση του κυτταροπλάσματος μπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια διάφορα ενζυμικά συστήματα του κυττάρου.
κυτταρικής καλλιέργειας
νευροβλάστωμα
πολλαπλασιασμός
ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΤΗΤΑ-διάκριση
ανόργανα ιόντα
1. Aslanidi K.B., Bulgakov V.V., Zamyatnin A.A. (Jr.), Mayevsky E.I., Chailakhyan L.M. Μοντέλο μεταβολικής ρύθμισης ηλεκτρογένεσης μεμβράνης σε ζωικό κύτταρο. // ΝΤΑΝ. – 1998. – Τ.360, Αρ. 6. – Σ. 823–828.
2. Aslanidi K.B., Myakisheva S.N., Ivanitsky G.R. Ιονική ρύθμιση του πολλαπλασιασμού κυττάρων νευροβλαστώματος ποντικού NIE-115 in vitro // DAN - 2008. - T. 423, No. 2. - P. 1 - 3.
3. Aslanidi K.B., Myakisheva S.N. Η επίδραση των περιβαλλοντικών συστατικών στον χρόνο διαφοροποίησης και τη διάρκεια ζωής των κυττάρων νευροβλαστώματος ποντικού NIE-115. //Biological membranes – 2011. – T. 28, No. 3. – P. 181–190.
4. Myakisheva S.N., Kostenko M.A., Drinyaev V.A., Mosin V.A. Πολλαπλασιασμός και μορφολογική διαφοροποίηση κυττάρων νευροβλαστώματος σε καλλιέργεια υπό την επίδραση αβερμεκτινών // Μορφολογία. – 2001. – Τ.120, Αρ. 6. – Σελ.24–26.
5. Myakisheva S.N., Krestinina O.V. Μελέτη της επίδρασης της μελατονίνης στον πολλαπλασιασμό και την επαγωγή της διαφοροποίησης των κυττάρων νευροβλαστώματος ποντικού N1E-115 // Σύγχρονα προβλήματα επιστήμης και εκπαίδευσης. – 2014. – Νο. 6.
6. Myakisheva S.N., Krestinina O.V., Aslanidi K.B. Η μελατονίνη αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό και επάγει τη διαφοροποίηση των κυττάρων του νευροβλαστώματος. //Συλλεγμένα άρθρα: Πρακτικά Διεθνούς Επιστημονικού Συνεδρίου SCVRT2013–14. Μόσχα-Protvino – 2013–2014. – σελ. 153–156.
7. Tiras K.P., Petrova O.N., Myakisheva S.N., Popova S.S., Aslanidi K.B. Η επίδραση των ασθενών μαγνητικών πεδίων στις διάφορες φάσεις της επιπεδικής αναγέννησης. // Biophysics – 2015. – T.60, No. 1. – Σελ. 158 – 163.
8. Aslanidi K.B., Boitzova L.J., Chailakhyan L.M., Kublik L.N., Marachova I.I., Potapova T.V., Vinogradova T.A. Ενεργειακή συνεργασία μέσω διαπερατών από ιόντα συνδέσμων σε μικτές κυτταρικές καλλιέργειες. // FEBS Letters – 1991. – Vol.283, No. 2. – Σελ.295–297.
9. Aslanidi K.B., Panfilov A.V. Το μοντέλο Boyle-Conway που περιλαμβάνει την επίδραση μιας ηλεκτρογονικής αντλίας για μη διεγέρσιμα κύτταρα // Mathematical Biosciences - 1986. - Vol.79. – Σελ.45–54.
10. Bell J.L., Malyukova Α., Kavallaris Μ., Marshall G.M., Cheung B.B. Το TRIM16 αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων νευροβλαστώματος μέσω της ρύθμισης του κυτταρικού κύκλου και του δυναμικού πυρηνικού εντοπισμού. // Cell Cycle – 2013. – Mar 15;12(6):889–98. doi: 10.4161/cc.23825. Epub 2013 19 Φεβρουαρίου.
11. Cheung W.M., Chu P.W., Kwong Y.L. Επιδράσεις του τριοξειδίου του αρσενικού στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, την απόπτωση και τη διαφοροποίηση των ανθρώπινων κυττάρων νευροβλαστώματος // Cancer Lett. – 2007. – Φεβ 8;246(1–2):122–8. Epub 2006 29 Μαρτίου.
12. Chu J., Tu Y., Chen J., Tan D., Liu X., Pi R. Effects of melatonin and its analogues on neural stem cells // Mol Cell Endocrinol - 2016. - Jan 15;420:169 –79. doi: 10.1016/j.mce.2015.10.012. Epub 2015 21 Οκτωβρίου.
13. Duffy DJ, Krstic A, Schwarzl T, Halasz M, Iljin K, Fey D, Haley B, Whilde J, Haapa-Paananen S, Fey V, Fischer M, Westermann F, Henrich KO, Bannert S, Higgins DG, Kolch W. Η σηματοδότηση Wnt είναι μια αμφίδρομη ευπάθεια των καρκινικών κυττάρων // Oncotarget – 2016. –Aug 11. doi: 10.18632/oncotarget.11203. .
14. Dziegiel P., Pula B., Kobierzycki C., Stasiolek M., Podhorska-Okolow M. Metallothioneins in Normal and Cancer Cells // Adv Anat Embryol Cell Biol – 2016; – 218:1–117. doi: 10.1007/978–3–319–27472–0_1.
15. Gohara D.W., Di Cera Ε. Molecular Mechanisms of Enzyme Activation by Monovalent Cions. // J Biol Chem – 2016. – Σεπ. 30;291(40):20840–20848. Epub 2016 26 Ιουλίου.
16. Hiyoshi H, Abdelhady S, Segerström L, Sveinbjörnsson B, Nuriya M, Lundgren TK, Desfrere L. Quiescence και γH2AX στο νευροβλάστωμα ρυθμίζονται από την ouabain/Na,K-ATPase. // Br J Cancer. - 2012. - 22 Μαΐου; 106(11):1807–15. doi: 10.1038/bjc.2012.159. Epub 2012 24 Απριλίου.
17. Ikram F., Ackermann S., Kahlert Y., Volland R., Roels F., Engesser A., Hertwig F., Kocak H., Hero B., Dreidax D., Henrich K.O., Berthold F. , Nürnberg P., Westermann F., Fischer Μ. Η πρωτεΐνη 2 βήτα που ενεργοποιεί τον παράγοντα μεταγραφής (TFAP2B) μεσολαβεί στη νοραδρενεργική νευρωνική διαφοροποίηση στο νευροβλάστωμα. // Mol Oncol – 2016. – Φεβ;10(2):344–59. doi: 10.1016/j.molonc.2015.10.020. Epub 2015 7 Νοεμβρίου.
18. Leung Y.M., Huang C.F., Chao C.C., Lu D.Y., Kuo C.S., Cheng T.H., Chang L.Y., Chou C.H. Τα κανάλια Κ+ που καλύπτονται από τάση διαδραματίζουν ρόλο στη νευρογένεση που διεγείρεται από cAMP σε κύτταρα N2A νευροβλαστώματος ποντικού // J Cell Physiol - 2011. - Apr;226(4):1090-8. doi: 10.1002/jcp.22430.
19. Luksch R., Castellani M.R., Collini P., De Bernardi B., Conte M., Gambini C., Gandola L., Garaventa A, Biasoni D, Podda M, Sementa AR, Gatta G, Tonini GP. Νευροβλάστωμα (Περιφερικοί νευροβλαστικοί όγκοι). // Crit Rev Oncol Hematol – 2016. – Νο. - 107:163-181. doi: 10.1016/j.critrevonc.2016.10.001. Epub 2016 6 Οκτωβρίου.
20. Morgan D.O. Αρχές ρύθμισης CDK. // Nature - 1995, Vol. 374. – Σελ. 131–134.
21. Narimanov A.A., Kublik L.N., Myakisheva S.N. Επίδραση του εκχυλίσματος κυάνωσης μπλε Polemonium Coeruleum L. στην ανάπτυξη μετασχηματισμένων κυττάρων in vitro. // Experimental Oncology –1996, Vol. 18. – Σελ. 287–289.
22. Naveen C.R., Gaikwad S., Agrawal-Rajput R. Berberine επάγει τη νευρωνική διαφοροποίηση μέσω της αναστολής του καρκινικού στελέχους και της επιθηλιακής-μεσεγχυματικής μετάβασης σε κύτταρα νευροβλαστώματος. // Phytomedicine – 2016, Jun 15. –23(7). – Σ. 736–44. doi: 10.1016/j.phymed.2016.03.013. Epub 2016 13 Απριλίου.
23. Russo M., Russo G.L., Daglia M., Kasi P.D., Ravi S., Nabavi S.F., Nabavi S.M. Κατανόηση της γενιστεΐνης στον καρκίνο: Τα «καλά» και τα «κακά» αποτελέσματα: Μια ανασκόπηση. // Food Chem – 2016, Απρ 1. – 196:589–600. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.09.085. Epub 2015 26 Σεπτεμβρίου.
24. Santamaria D., Ortega S. Cyclins and CDKS στην ανάπτυξη και τον καρκίνο: μαθήματα από γενετικά τροποποιημένα ποντίκια. // Front Biosci – 2006, Jan 1. – 11. – P. 1164–88.
25. Yuan Y., Jiang C.Y., Xu H., Sun Y., Hu F.F., Bian J.C., Liu X.Z., Gu J.H., Liu Z.P. Η επαγόμενη από κάδμιο απόπτωση σε καλλιέργεια πρωτογενών νευρώνων του εγκεφαλικού φλοιού αρουραίου μεσολαβείται από μια οδό σηματοδότησης ασβεστίου. // PLoS One – 2013, 31 Μαΐου. – 8(5):e64330. doi: 10.1371/journal.pone.0064330. Εκτύπωση 2013.
Το νευροβλάστωμα είναι ο πιο κοινός συμπαγής όγκος της παιδικής ηλικίας και το νευροβλάστωμα ευθύνεται για έως και το 15% όλων των θανάτων από καρκίνο της παιδικής ηλικίας. Το νευροβλάστωμα είναι ένας όγκος που προκύπτει από ανώριμα κύτταρα του εμβρυϊκού συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων, τα κύτταρα νευροβλαστώματος μπορούν να πολλαπλασιαστούν, να διαφοροποιηθούν ή να αποδιαφοροποιηθούν και επίσης να πεθάνουν μέσω των μηχανισμών της νέκρωσης ή της απόπτωσης. Υπάρχουν επίσης περιφερικοί τύποι νευροβλαστώματος που εμφανίζονται στα επινεφρίδια ή στα οπισθοπεριτοναϊκά γάγγλια, στα οστά και στο μυελό των οστών.
Τα κύτταρα νευροβλαστώματος αποτελούν ένα κλασικό πειραματικό μοντέλο για τη μελέτη των μηχανισμών πολλαπλασιασμού, διαφοροποίησης και απόπτωσης. Σύμφωνα με το PubMed, τουλάχιστον 2 κριτικές για το νευροβλάστωμα δημοσιεύονται εβδομαδιαίως και ο συνολικός αριθμός δημοσιεύσεων πλησιάζει τις 37.000, αυξάνοντας ετησίως κατά σχεδόν 1.500.
Η συσχέτιση μεταξύ ιστολογικών και γενετικών χαρακτηριστικών στα κύτταρα νευροβλαστώματος έχει σημειωθεί από πολλούς ερευνητές και κλινικούς γιατρούς. Η ανάπτυξη και η παθογένεση του εμβρυϊκού νευρικού συστήματος σχετίζεται κυρίως με το μονοπάτι σηματοδότησης Wnt. Στα κύτταρα νευροβλαστώματος, η αναστολή της σηματοδότησης Wnt μπλοκάρει τον πολλαπλασιασμό και προάγει τη διαφοροποίηση, και η υπερενεργοποίηση της σηματοδότησης Wnt κατευθύνει τα καρκινικά κύτταρα προς την απόπτωση. Έχουμε δείξει προηγουμένως ότι τα κύτταρα N1E-115 νευροβλαστώματος ποντικού παρουσιάζουν ευαισθησία σε ένα ευρύ φάσμα βιολογικά δραστικών ουσιών, καθώς και στην ιοντική σύνθεση του μέσου καλλιέργειας. Ωστόσο, παραμένει το ερώτημα ποιες μεταβολικές οδοί είναι κοινές τόσο για πολλές βιολογικά δραστικές ουσίες όσο και για ανόργανα ιόντα που αποτελούν συστατικά των μέσων καλλιέργειας.
Ο σκοπός της εργασίαςείναι η αναζήτηση στόχων που συνδυάζουν την επίδραση διαφορετικών εξωγενών βιολογικά δραστικών ουσιών και ανόργανων ιόντων.
Μορφολογία κυττάρων νευροβλαστώματος ποντικού N1E -115
Κύτταρα νευροβλαστώματος καλλιεργήθηκαν στους 37°C σε μέσο DMEM (Sigma, ΗΠΑ) συμπληρωμένο με 10% εμβρυϊκό ορό (Fetal Bovine Serum, Flow Laboratories, UK). Η πυκνότητα εμβολιασμού σε πλαστικές φιάλες (50 ml) ήταν 104 κύτταρα ανά cm2 με μέσο όγκο 5 ml. Μία ημέρα μετά το συνηθισμένο πέρασμα, το μέσο άλλαξε σε κανονικό μέσο DMEM χωρίς ορό. Οι κυτταρικές μελέτες πραγματοποιήθηκαν με τη μέθοδο της in vivo παρατήρησης χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο.
Ρύζι. 1. Τυπική μορφολογία πολλαπλασιαζόμενων (Α), διαφοροποιημένων (Β) και νεκρών (C) κυττάρων νευροβλαστώματος
Κύτταρα προσκολλημένα στην επιφάνεια, στρογγυλά ή ωοειδή, με ή χωρίς σύντομες διεργασίες, ταυτοποιήθηκαν ως πολλαπλασιαζόμενα (Εικ. 1Α). Το κριτήριο για τη διαφοροποίηση των κυττάρων ήταν η αύξηση του μεγέθους και η εμφάνιση μακρών διεργασιών που μοιάζουν με άξονα (Εικ. 1Β). Τα νεκρά κύτταρα ορίστηκαν ως στρογγυλεμένα ή παραμορφωμένα κύτταρα με μια κατακερματισμένη δομή του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος, συνήθως μη προσκολλημένα στην επιφάνεια (Εικ. 1C).
Επίδραση φαρμακολογικών φαρμάκων σε κύτταρα νευροβλαστώματος
Προηγουμένως, μελετήθηκαν οι διαδικασίες πολλαπλασιασμού και μορφολογικής διαφοροποίησης των κυττάρων νευροβλαστώματος υπό την επίδραση της αβερσεκτίνης C, του διμεθυλοσουλφοξειδίου (DMSO) και της φορσκολίνης. Το ποσοστό των διαφοροποιημένων κυττάρων λόγω της χρήσης αυτών των ουσιών σε υποθανατηφόρες συγκεντρώσεις έφτασε το 50% μετά από πέντε ημέρες καλλιέργειας. Η επίδραση της μελατονίνης στα κύτταρα νευροβλαστώματος εξαρτιόταν από τη συγκέντρωση στην περιοχή από 10-8 M έως 10-3 M και οδήγησε σε αναστολή του πολλαπλασιασμού και επαγωγή διαφοροποίησης. Ορισμένα φυτικά παρασκευάσματα αναστέλλουν επίσης τον πολλαπλασιασμό και προκαλούν διαφοροποίηση. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα στα κύτταρα νευροβλαστώματος παρήχθη από ένα φυτικό παρασκεύασμα που ελήφθη από το μπλε της κυάνωσης Polemonium coeruleum L. .
Τα παρουσιαζόμενα πειραματικά δεδομένα υποδεικνύουν ότι οι περιγραφόμενες μορφολογικές αλλαγές παρατηρήθηκαν κατά τη χρήση υποθανατηφόρων συγκεντρώσεων μιας μεγάλης ποικιλίας ουσιών που ενεργοποιούν ή αναστέλλουν διάφορες οδούς σηματοδότησης, ειδικότερα τη σηματοδότηση Wnt ή τη οδό σηματοδότησης MAPK/ERK. Σημειώστε ότι η μορφολογία των πολλαπλασιαζόμενων, διαφοροποιημένων ή νεκρών κυττάρων είναι πρακτικά ανεξάρτητη από τη φύση του δρώντος παράγοντα. Επιπλέον, θα φανεί παρακάτω ότι η διαδικασία της διαφοροποίησης συνοδεύεται από μια τακτική αλλαγή στην ιοντική σύνθεση του ενδοκυτταρικού μέσου.
Επίδραση ανόργανων ιόντων σε κύτταρα νευροβλαστώματος
Στα πειράματά μας, η διαφοροποίηση των κυττάρων νευροβλαστώματος NIE-115 έλαβε χώρα μόνο σε μέσα χωρίς ορό. Αποκαλύφθηκαν εξαρτήσεις του ρυθμού διαφοροποίησης των κυττάρων από την οσμωτικότητα του μέσου, τη συγκέντρωση των ιόντων Na+, τις τιμές pH και την περιεκτικότητα σε αμινοξέα και υδατάνθρακες στο μέσο καλλιέργειας. Αποδείχθηκε ότι η ταχεία διαφοροποίηση οδηγεί σε γρήγορο κυτταρικό θάνατο και η μέγιστη διάρκεια ζωής των διαφοροποιημένων κυττάρων παρέχεται από μέσα στα οποία ο χρόνος διαφοροποίησης ήταν συγκρίσιμος με τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Στο πλαίσιο του θεωρητικού μας μοντέλου, η διαφοροποίηση των κυττάρων νευροβλαστώματος συνέβη σε πολύ συγκεκριμένες τιμές των ενδοκυτταρικών δραστηριοτήτων των ανόργανων ιόντων Na+, K+, Ca2+ και pH. Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι ορισμένα φαρμακολογικά φάρμακα που επηρεάζουν άμεσα την κατανομή των ανόργανων ιόντων μεταξύ του κυττάρου και του περιβάλλοντος, ιδίως η ενδογενής καρδιακή γλυκοσίδη ouabain, που δρα στη Na+/K+ - ATPase, προκαλεί αναστρέψιμη ανακοπή του κυτταρικού κύκλου στο S. -G2 σε φάση ανθρώπινου κακοήθους νευροβλαστώματος και αύξηση της περιεκτικότητας σε Na+ στο κυτταρόπλασμα, που ενεργοποιεί το άνοιγμα των καναλιών Ca2+ και την είσοδο του Ca2+ στο κύτταρο. Σημειώστε ότι ήδη από την πρώτη ώρα της επώασης των καλλιεργημένων κυττάρων με ουαμπαϊνη, η αναστολή της Na+/K+ - ATPase οδήγησε σε σχεδόν πλήρη αποπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης πλάσματος. Υπάρχουν δύο τύποι διαύλων Κ+ με πύλη τάσης στα κύτταρα νευροβλαστώματος N2A, τα οποία αναστέλλονται από την 4-αμινοπυριδίνη και το τετρααιθυλαμμώνιο. Η αναστολή των ροών καλίου σε αυτά τα κανάλια εμποδίζει τη διαφοροποίηση, ειδικότερα τη νευρογένεση που προκαλείται από το ενδοκυτταρικό cAMP.
Τα ιόντα καδμίου Cd2+ διαταράσσουν την ομοιόσταση του ελεύθερου ενδοκυτταρικού ασβεστίου Ca2+, το οποίο οδηγεί σε απόπτωση σε διάφορα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένης της πρωτογενούς καλλιέργειας νευρώνων ποντικού. Το Cd2+ αναστέλλει τη δραστηριότητα της Na + / K + - ATPase, Ca2 + - ATPase και Mg2 + - ATPase, διακόπτει τη μεταφορά Ca2 + στο ενδοπλασματικό δίκτυο, προκαλώντας αύξηση στο ενδοκυτταρικό Ca2 + και ενεργοποίηση της αποπτωτικής οδού σηματοδότησης στα μιτοχόνδρια. Το τριοξείδιο του αρσενικού As2O3 σε συγκέντρωση περίπου 0,5×10-6Μ προκαλεί επίσης δοσοεξαρτώμενη αναστολή του πολλαπλασιασμού και σε συγκεντρώσεις πάνω από 1,5×10-6Μ οδηγεί σε απόπτωση των κυττάρων νευροβλαστώματος. Είναι γνωστό ότι το αρσενικό As3+ εμπλέκεται σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής: οξειδωτική διάσπαση σύνθετων υδατανθράκων, ζύμωση, γλυκόλυση κ.λπ. Είναι πιθανό το As3+ να ανταγωνίζεται τα ιόντα Ca2+ για τις αντίστοιχες θέσεις δέσμευσης στα ένζυμα.
Όλες οι αλλαγές στις κύριες παραμέτρους της ομοιόστασης ιόντων-ωσμωτικής κατά τη διαφοροποίηση, που περιγράφηκαν στα παραπάνω ανεξάρτητα πειράματα, μπορούν να περιγραφούν στο πλαίσιο του απλούστερου μοντέλου που λαμβάνει υπόψη την ενεργή μεταφορά ιόντων Na+ και K+.
Συμπλοκοποίηση ενζύμων με ιόντα
Η ρύθμιση της λειτουργικής δραστηριότητας μέσω του σχηματισμού συμπλόκου με μεταλλικά ιόντα παίζει βασικό ρόλο σε πολλές ενζυμικές αντιδράσεις. Έως και το 40% όλων των πρωτεϊνών που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα είναι μεταλλοπρωτεΐνες. Τα μέταλλα παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της δομής των πρωτεϊνών. Πολλά ένζυμα περιέχουν πολλαπλά μέταλλα στις ενεργές θέσεις τους που βρίσκονται σε διαφορετικές θέσεις στην πρωτεϊνική αλυσίδα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η αντικατάσταση ενός μετάλλου με ένα άλλο μπορεί να αναστείλει την ενζυματική δραστηριότητα και να προκαλέσει δηλητηρίαση και θάνατο του οργανισμού. Οι περισσότερες πρωτεΐνες σχετίζονται με δισθενή μέταλλα: το Fe2+ εμπλέκεται σε κύκλους οξειδοαναγωγής, το Zn2+ - σε καταλυτικές αντιδράσεις, το Ca2+ καθορίζει τη σταθερότητα της δομής του ενζύμου και παίζει βασικό ρόλο στο ενδοκυτταρικό σύστημα σηματοδότησης. Υπάρχει μια οικογένεια μεταλλοπρωτεϊνών χαμηλού μοριακού βάρους που δεσμεύουν τον Zn2+ και συμμετέχουν στις πιο σημαντικές φυσιολογικές διεργασίες σε όλα τα έμβια όντα, ιδιαίτερα στις διαδικασίες καρκινογένεσης. Για τη λειτουργία των βιολογικών μακρομορίων είναι επίσης απαραίτητα μονοσθενή ιόντα της ομάδας ΙΑ: Na + και K +.
Η δέσμευση ενός μονοσθενούς κατιόντος στο αλλοστερικό του κέντρο συνεπάγεται την ενεργοποίηση του ενζύμου και τη μετατροπή αυτού του γεγονότος σε αλλαγή στην καταλυτική δραστηριότητα. Τα ιόντα νατρίου και καλίου είναι απαραίτητα για τη λειτουργία πολλών ενζύμων, συμπεριλαμβανομένων των κινασών, συνοδών, φωσφατάσης, αλδολάσης, ανασυνδυασών, αφυδρογονασών και ριβοκινάσης, αποκαρβοξυλάσης διαλκυλοκαργλυκίνης, συνθάσης τρυπτοφάνης, θρομβίνης και Na/K-ATPase. Οι επιδράσεις των ιόντων Na+ ή K+ για όλα τα ένζυμα που μελετήθηκαν είναι πολλαπλών κατευθύνσεων.
Σχέση μεταξύ ενζυματικής δραστηριότητας και τοπικής συγκέντρωσης ιόντων μέσα στο κύτταρο
Πριν από περισσότερα από 20 χρόνια, αποδείχθηκε ότι οι ηλεκτροφυσιολογικές μετατοπίσεις συσχετίζονται με αλλαγές στις συνθετικές διαδικασίες. Τόσο ο κυτταρικός κύκλος όσο και η διαδικασία διαφοροποίησης ελέγχονται από τις κυκλίνες και τις εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες Cdks. Η παραβίαση της δραστηριότητας των κυκλινών και των εξαρτώμενων από κυκλίνη κινασών οδηγεί στην ανάπτυξη όγκων. Ανάλογα με τη δόση ορισμένων φαρμάκων, ενεργοποιούνται διαφορετικοί μοριακοί μηχανισμοί στα κύτταρα, με αποτέλεσμα να αυξηθεί ο πολλαπλασιασμός ή να επέλθει κυτταρική διαφοροποίηση, οδηγώντας σε απόπτωση.
Η σύνδεση της ενζυματικής δραστηριότητας με την ιοντοωσμωτική ομοιόσταση του κυττάρου εκδηλώνεται ξεκάθαρα σε ένα θεωρητικό μοντέλο που λαμβάνει υπόψη τη ροή των υποστρωμάτων και των μεταβολικών προϊόντων μέσω της πλασματικής μεμβράνης υπό διάφορα λειτουργικά φορτία, όπως η σύνθεση νουκλεϊκών οξέων, η πρωτεϊνική σύνθεση, τα λιπίδια. σύνθεση ή κινητική δραστηριότητα που απαιτεί μεγάλη κατανάλωση ATP. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται χρησιμοποιώντας αυτό το μοντέλο μπορούν να εξηγήσουν τις πειραματικά παρατηρούμενες αλλαγές στη διαπερατότητα ιόντων της κυτταρικής μεμβράνης, το δυναμικό της μεμβράνης και τις ενδοκυτταρικές δραστηριότητες ανόργανων ιόντων κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου και κατά τη διάρκεια της διαφοροποίησης. Σημειώστε ότι η παρουσία δοσοεξαρτώμενων επιδράσεων που καταγράφηκαν κατά τη δράση πολλών ουσιών στις διαδικασίες πολλαπλασιασμού, διαφοροποίησης και κυτταρικού θανάτου υποδηλώνει έναν πιθανό μηχανισμό αλληλεπίδρασης τόσο των βιολογικά δραστικών ουσιών όσο και των ανόργανων ιόντων με το ένζυμο, που είναι ο πρωταρχικός στόχος. Τέτοιοι στόχοι, οι οποίοι συνδυάζουν την επίδραση ανόργανων κατιόντων και οργανικών υποστρωμάτων, μπορεί να είναι, ειδικότερα, εξαρτώμενες από κυκλίνη κινάσες ή κυκλίνες.
Η εξίσωση Michaelis-Menten για ένα ένζυμο που έχει κέντρα δέσμευσης τόσο για ένα οργανικό υπόστρωμα όσο και για τα ανόργανα ιόντα είναι:
όπου P είναι ο ρυθμός της ενζυμικής αντίδρασης. - ενδοκυτταρική δραστηριότητα ενός οργανικού υποστρώματος ή ενός συγκεκριμένου ανόργανου ιόντος. - ενδοκυτταρική δραστηριότητα ενός οργανικού υποστρώματος ή ενός ειδικού ανόργανου ιόντος που αναστέλλει αυτό το κέντρο, kmi και kii - φαινομενικές σταθερές συσχέτισης ενός οργανικού υποστρώματος ή ενός συγκεκριμένου ανόργανου ιόντος και των αναστολέων τους. Μια παρόμοια έκφραση για τον ρυθμό μιας ενζυματικής αντίδρασης χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως για να περιγράψει τη λειτουργία της Na+/K+ - ATPάσης της πλασματικής μεμβράνης όταν αλλάζει η ιοντική σύνθεση του εξωτερικού περιβάλλοντος και έδειξε καλή συμφωνία με τα αποτελέσματα μιας σειράς ανεξάρτητων ηλεκτροφυσιολογικών πειράματα. Η παραπάνω εξίσωση σημαίνει ότι ο ρυθμός της ενζυμικής αντίδρασης P προσδιορίζεται από το γινόμενο των πιθανοτήτων πλήρωσης και των n θέσεων δέσμευσης ενζύμου. Σε αυτή την περίπτωση, η δραστηριότητα του ενζύμου εξαρτάται από τις ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις πολλών ιόντων και ο ρόλος της ιοντο-ωσμωτικής ομοιόστασης είναι να διατηρεί τις ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις ιόντων σε επίπεδο που επιτρέπει τη λεπτή ρύθμιση της εναλλαγής διαφόρων ενζυματικών συστημάτων. Σε αυτή την περίπτωση, ο περιοριστικός παράγοντας για τη δράση του ενζύμου μπορεί να είναι η ενδοκυτταρική συγκέντρωση οποιουδήποτε ιόντος εάν οι ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις άλλων ιόντων είναι βέλτιστες, δηλ. οι πιθανότητες πλήρωσης των αντίστοιχων θέσεων δέσμευσης είναι κοντά στην ενότητα.
συμπέρασμα
Συνολικά, τα παρουσιαζόμενα δεδομένα υποδεικνύουν ότι η μορφογένεση του νευροβλαστώματος in vitro μπορεί να ελεγχθεί από διάφορες επιδράσεις, τόσο από βιολογικά δραστικές ουσίες όσο και από την ιοντική σύνθεση του μέσου καλλιέργειας. Όλα τα βιολογικά αποτελέσματα που συζητήθηκαν παραπάνω και αποκτήθηκαν σε ανεξάρτητα πειράματα μπορούν εύκολα να ερμηνευθούν στο πλαίσιο ενός μοντέλου για τη ρύθμιση της ενζυματικής δραστηριότητας, το οποίο προϋποθέτει την εκτέλεση μιας μόνο δράσης ενώ ταυτόχρονα γεμίζει όλες τις θέσεις δέσμευσης για υποστρώματα και ανόργανα ιόντα.
Πράγματι, δύο στρατηγικές για την ανάπτυξη κυττάρων νευροβλαστώματος μπορούν να εφαρμοστούν υπό συνθήκες καλλιέργειας. Μια στρατηγική είναι η διαφοροποίηση και η γήρανση, και τελικά ο ατομικός θάνατος (αποπτωτικός ή νεκρωτικός). Ένα άλλο μπορεί να είναι ο αυξημένος πολλαπλασιασμός και ακόμη και η αποδιαφοροποίηση. Το πρώτο σενάριο αναπτύσσεται σε μέσα χωρίς ορό και εντείνεται όταν εκτίθεται σε εξωγενείς ή ενδογενείς επιβλαβείς παράγοντες, ιδιαίτερα όταν εκτίθεται σε υποθανατηφόρες συγκεντρώσεις μεγάλης ποικιλίας ουσιών ή ορισμένες αλλαγές στην ιοντική σύνθεση του μέσου καλλιέργειας. Στο επίπεδο του σώματος, όταν επιτυγχάνεται ένα ορισμένο όριο των αντισταθμιστικών δυνατοτήτων των κυττάρων, διαταράσσεται η ιστική και λειτουργική ομοιόσταση σε ζωτικά όργανα, γεγονός που οδηγεί σε γήρανση και επακόλουθο θάνατο ολόκληρου του οργανισμού. Υπό συνθήκες καλλιέργειας, η παρουσία ορού, ιδιαίτερα η παρουσία βιολογικά δραστικών ουσιών, προάγει τη διαδικασία πολλαπλασιασμού. Σε επίπεδο σώματος, ο αυξημένος πολλαπλασιασμός των βλαστοκυττάρων οδηγεί στην ανάπτυξη ενός κλώνου νεοπλασματικών κυττάρων, στην ανάπτυξη του όγκου και στον επακόλουθο θάνατο του σώματος. Και οι δύο στρατηγικές που συζητήθηκαν είναι διαδικασίες πολλαπλών σταδίων, ορισμένα βήματα των οποίων είναι καλά χαρακτηρισμένα, ενώ άλλα απαιτούν πρόσθετη έρευνα. Συγκεκριμένα, η παρουσία ενός βασικού ενζύμου που έχει θέσεις δέσμευσης για οργανικό υπόστρωμα και ανόργανα ιόντα μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας ασθενή μαγνητικά πεδία συντονισμένα σε συντονισμό με ορισμένα ανόργανα ιόντα, όπως Na+, K+, Ca2+.
Βιβλιογραφικός σύνδεσμος
Myakisheva S.N., Krestinina O.V., Aslanidi K.B. ΠΙΘΑΝΟΙ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΡΥΘΜΙΣΗΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΩΝ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣ, ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΚΑΙ ΑΠΟΠΤΩΣΗΣ ΣΕ ΚΥΤΤΑΡΑ ΝΕΥΡΟΒΑΣΤΟΜΑΤΟΣ // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2016. – Αρ. 12-8. – Σ. 1451-1455;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11060 (ημερομηνία πρόσβασης: 25/12/2019). Φέρνουμε στην προσοχή σας περιοδικά που εκδίδονται από τον εκδοτικό οίκο "Ακαδημία Φυσικών Επιστημών"