Регуляция деления и пролиферации клеток в тканях

Регуляция деления и пролиферации клеток в тканях

Регуляция клеточных популяций в тканях взрослых людей определяется скоростью клеточной пролиферации, дифференцировки и смерти клеток путем апоптоза, а увеличение числа клеток может быть следствием или повышенной пролиферации, или сниженной элиминации клеток.

Апоптоз — физиологический процесс, необходимый для поддержания тканевого гомеостаза, но он также может быть вызван различными патологическими стимулами. Дифференцированные клетки, неспособные к репликации, называют окончательно диффенцированными.

Влияние дифференцировки зависит от конкретной ткани: в некоторых тканях дифференцированные клетки не замещаются, а в других они погибают, но при этом постоянно заменяются новыми клетками, образующимися из стволовых клеток.

Клеточная пролиферация может происходить как в физиологических, так и в патологических условиях. Примерами физиологической пролиферации являются пролиферация клеток эндометрия под действием эстрогена в течение менструального цикла и репликация клеток щитовидной железы под действием тиреотропного гормона, что способствует ее увеличению во время беременности.

Физиологические стимулы могут стать избыточными, приводя к патологическим состояниям, например к узловой гиперплазии предстательной железы вследствие действия дигидротестостерона и узловому зобу из-за повышенного уровня тиреотропного гормона в плазме крови. Клеточная пролиферация в значительной степени регулируется сигнальными молекулами микроокружения (растворимыми или контактными), которые оказывают стимулирующее либо ингибирующее действие.
Избыток стимулов или недостаток ингибиторов приводит к росту клеток, а в случае злокачественных опухолей — к их неконтролируемому росту.

Клетки тканей организма делят на 3 группы в зависимости от их пролиферативной активности:
(1) постоянно делящиеся (лабильные);
(2) покоящиеся (стабильные);
(3) неделящиеся (перманентные).

Эту традиционную классификацию следует толковать с учетом последних открытий в области стволовых клеток и перепрограммирования клеточной пролиферации:

- постоянно делящиеся клетки обновляются в течение всей жизни, замещая мертвые. К тканям, содержащим такие клетки, относят поверхностный эпителий (например, многослойный плоский эпителий кожи, полости рта, влагалища и шейки матки), слизистую оболочку всех протоков экзокринных желез организма (слюнных желез, поджелудочной железы, желчных путей), цилиндрический эпителий ЖКТ и матки, переходный эпителий мочевыводящих путей, ткани костного мозга и других кроветворных органов.
В большинстве этих тканей зрелые клетки происходят из стволовых клеток взрослых, которые имеют огромный пролиферативный потенциал и потомки которых могут дифференцироваться в несколько типов клеток;

- покоящиеся клетки обычно имеют низкий уровень репликации, однако в ответ на стимул они могут начать быстро делиться и восстановить ткань. К этой категории относят паренхиматозные клетки печени, почек и поджелудочной железы, мезенхимальные клетки (например, фибробласты и клетки гладких мышц), эндотелиальные клетки сосудов, лимфоциты и другие лейкоциты.
Регенеративный потенциал покоящихся клеток наилучшим образом иллюстрирует регенерация печени после частичной гепатэктомии и после острого токсического повреждения. Фибробласты, эндотелиальные клетки, клетки гладких мышц, хондроциты и остеоциты являются покоящимися. Однако в ответ на повреждение все они способны к пролиферации. Особенно это касается фибробластов, иногда делящихся настолько интенсивно, что это приводит к формированию рубцов;

- неделящиеся клетки уже прошли клеточный цикл и неспособны к митотическому делению после рождения. К неделящимся клеткам относят нейроны, клетки гладких и скелетных мышц. Если погибают нейроны ЦНС, ткань замещается пролиферирующими клетками глии, элементами поддерживающей системы мозга. Однако последние исследования выявили, что возможен ограниченный нейрогенез.
Зрелые клетки скелетных мышц не делятся, но обладают регенеративным потенциалом за счет дифференцировки сателлитных клеток, связанных с листками эндомизия. Сердечная мышца, возможно, имеет регенеративный потенциал, но очень ограниченный, и обширное ее повреждение, например при инфаркте миокарда, заканчивается образованием рубца.

Поколения стволовых клеток и их дифференцировка.
Зигота, образованная путем слияния сперматозоида и яйцеклетки, делится, образуя бластоцисту.
Из внутренней клеточной массы бластоцисты развивается эмбрион.
Клетки внутренней клеточной массы, называемые эмбриональными стволовыми клетками, поддерживаемые в культуре, являются плюрипотентными,
т.е. могут дифференцироваться в различные клеточные линии. У эмбриона плюрипотентные стволовые клетки делятся, но пул этих клеток сохраняется.
При дифференцировке плюрипотентных клеток из них образуются клетки с более узким потенциалом развития и, наконец, стволовые клетки определенных клеточных линий.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Виды стволовых клеток и их характеристика"

Оглавление темы "Патофизиология":