Diferencijacija u biologiji karakterizira preobrazbu iz slabo diferenciranog u visoko diferencirano stanje. Ovaj proces ima posebnu važnost tijekom razvoja oplođenog jajašca u cjelovit organizam. Poremećaji u procesu diferencijacije mogu dovesti ozbiljnim bolestima kao što su Raka ili malformacije.
Što je diferencijacija?
Biološka diferencijacija odnosi se na specijalizaciju nediferenciranih matičnih stanica u diferencirane somatske stanice. Biološka diferencijacija odnosi se na specijalizaciju nediferenciranih matičnih stanica u diferencirane somatske stanice. Ti procesi igraju istaknutu ulogu, posebno tijekom embriogeneze i kasnijeg rasta. Međutim, procesi diferencijacije i dalje su važni za održavanje tjelesnih funkcija u odraslim organizmima. U početku nediferencirane matične stanice još uvijek imaju sposobnost transformacije u sve ostale tjelesne stanice. U tom procesu nekoliko procesa diferencijacije dovodi do specijaliziranih tjelesnih stanica koje tvore različite organe i na kraju gube sposobnost dijeljenja. Postoji nekoliko vrsta matičnih stanica. Na primjer, takozvane totipotentne matične stanice još uvijek mogu transformirati svaku u cjelovit organizam. Zauzvrat se pluripotentne matične stanice još uvijek mogu diferencirati u sve tjelesne stanice. Međutim, više im nije moguće razviti se u pojedinačne organizme. Multipotentne matične stanice već su postigle određenu diferencijaciju u određenu staničnu liniju. Međutim, oni se i dalje mogu razlikovati u svim ostalim stanicama te stanične loze.
Funkcija i zadatak
Biološka diferencijacija predstavlja jedan od najvažnijih procesa u razvoju biljnih, životinjskih ili ljudskih organizama. Tijekom ovog procesa, između ostalog, iz oplođene jajne stanice u nekoliko se koraka razvijaju sve visoko diferencirane somatske stanice. Oplođena jajna stanica prva je totipotentna matična stanica koja u početku prolazi staničnu diobu u četiri identične stanice. Svaka od ove četiri stanice može se razviti u cjelovit genetski identičan organizam. Kad se postigne stadij od četiri stanice, dolazi do stvaranja blastociste koja se sastoji od pluripotentnih embrionalnih matičnih stanica. Te se pluripotentne matične stanice mogu razviti kroz sljedeću fazu diferencijacije u tri sloja klice ektoderm, entoderm i mezoderm i na taj način predstavljaju polazište za sve daljnje tjelesne stanice. Međutim, za razliku od totipotentnih matičnih stanica, one su već izgubile sposobnost razvoja u genetski identične neovisne organizme. Tri kotiledona stvaraju daljnje stanične linije, koje se u početku sastoje od multipotentnih matičnih stanica. U ovom procesu multipotentne matične stanice mogu se razviti u sve tipove stanica odgovarajuće stanične loze. Te stanice više nemaju sposobnost transformacije u sve ostale somatske stanice, jer su već postigle viši stupanj diferencijacije od pluripotentnih matičnih stanica. U životinjskim i ljudskim organizmima postupak diferencijacije povezan je s određivanjem. Određivanje se odnosi na specifikaciju specijalizacije nakon što je poduzeta, s daljnjim razvojem staničnih linija koje se prenose epigenetskim putem. Naravno, stanice koje su već prethodno diferencirane nastavit će se diferencirati u stanice odgovarajuće stanične loze kao dio njihovog određivanja. Iako su ukupne genetske informacije svake stanice identične, oni ih različito pozivaju gen izraz ovisno o tipu stanice. To između ostalog znači da u a jetra na primjer, dekodiraju se samo genetski podaci o funkciji jetre, dok svi ostali podaci ostaju nepročitani. Na diferencijaciju utječu različiti vanjski ili unutarnji čimbenici. Hormoni a čimbenici rasta, na primjer, igraju važnu ulogu. Kontakti stanica sa susjednim stanicama također određuju smjer diferencijacije. Pod određenim uvjetima može se dogoditi transdeterminacija. U ovom se slučaju mijenja određivanje stanice. To igra posebnu ulogu u zarastanje rana. U tim slučajevima, ako su stanice već diferencirane, gube diferencijaciju i ponovno se diferenciraju. Međutim, ako je ovaj proces poremećen, Raka može se dogoditi.Diferencijacija je bitna da bi organizam uopće mogao funkcionirati kao jedinstveni biološki sustav.
Bolesti i poremećaji
Međutim, tijekom diferencijacije stanica mogu se potencijalno pojaviti poremećaji dovesti na malformacije organa tijekom embriogeneze. Stoga ih ima genetske bolesti s multiplim displazijama organa. Pored malformacija unutarnji organi, vanjski izgled često je neharmoničan. Međutim, postoje i negenetski uzroci malformacija organa. Jedan od primjera je bubrežna ageneza u odsutnosti amnionska tekućina. Od ljudskog zametak može se razviti samo unutar amnionska tekućina, ovdje dolazi do neispravne diferencijacije organa zbog nedostatka prostora, a zahvaćeni su i drugi organi i tkiva. Droge također može poremetiti proces diferencijacije tijekom embriogeneze. Poznati primjer je sredstvo za smirenje talidomid, koje je nanijelo štetu razvoju rasta fetus za vrijeme rana trudnoća. To je postalo javno 1961. godine takozvanim skandalom s talidomidom. Međutim, može se dogoditi i da se već diferencirane stanice diferenciraju, a zatim nekontrolirano množe. Ova je situacija prisutna u Raka. Što je naprednija de-diferencijacija stanica, to je tumor maligniji. Kao što je ranije spomenuto, de-diferencijacija je neophodna u nekim slučajevima kada postoji veća potreba za rastom stanica. To je slučaj, među ostalim, u zarastanje rana. Međutim, u tim procesima, nakon diferencijacije slijedi opet diferencijacija stanica. Međutim, ako se diferencijacija tada ne dogodi, razvija se rak. Somatske mutacije u stanicama također mogu utjecati na gene koji utječu na diferencijaciju. Stoga, kako starimo, vjerojatnost za razvoj raka raste.
