Od momentu poczęcia ciało przechodzi wiele zmian. Rozwijając się z zaledwie jednej komórki zawierającej materiał dziedziczny rodziców, rośnie w wyniku reprodukcji i różnicowania komórek. Jest to ciągły proces podtrzymywania życia organizmu wielokomórkowego, który opiera się na wielu interakcjach międzykomórkowych. Na każdym etapie życia specjalizacja komórek zmienia się i staje się coraz bardziej zawężona.
Komórki i tkanki
Grupa komórek o tych samych cechach morfofizjologicznych, znajdujących się w tym samym miejscu i rozwiązujących te same zadania, nazywana jest tkanką. Organy składają się z tkanek, a organizmy z układów narządów. Aby jednak przejść z komórki zarodkowej do organizmu, konieczne jest pokonanie wielu etapów różnicowania komórek. Proces ten polega na przygotowaniu komórek do pełnienia przypisanych im funkcji, w wyniku którego na wysokich poziomachrozwoju, tracą zdolność dzielenia się.
Regeneracja
Potrzeba długotrwałego różnicowania tłumaczy niemożność prawdziwej regeneracji wysoce specyficznych tkanek i narządów, których komórki są na wysokim poziomie rozwoju. W tych narządach uszkodzenia mechaniczne są przywracane przez połączenie obszarów mieszkalnych z tkanką łączną. Oznacza to, że całkowite odzyskanie komórek, które były w tym miejscu wcześniej, jeśli były wysoce zróżnicowane, nigdy nie nastąpi.
Jako przykład należy przytoczyć powstawanie blizn, gdy uszkodzone są mięśnie, w tym w sercu. Ponadto w wyniku uszkodzenia mózgu lub nerwów nie dochodzi do regeneracji neuronów. Po uszkodzeniu silnie zróżnicowanej tkanki organizm zmuszony jest pogodzić się z utratą swoich funkcji. I dopiero wykorzystanie komórek macierzystych, które nie przeszły jeszcze etapu transformacji pod wpływem lokalnych cytokin i warunków przebywania, daje nadzieję na prawdziwą regenerację. Ale na razie jest to technologia przyszłości.
Wzrost ciała
Różnicowanie komórek w ciele zachodzi etapami, w zależności od mediatorów i sygnałów, które otrzymują od regulatora. Bez czynnika zewnętrznego transformacja jest niemożliwa w kierunku, w którym jest to konieczne dla rozwoju. A gdy zostanie odebrany, proces ma ściśle określony charakter ukierunkowany, gdzie na każdym etapie istnieje system monitorowania i przesiewania nieudanych populacji cytologicznych.
Ponieważ proces wzrostu od zarodka do dojrzałościorganizm jest zaprogramowany w ścisłej sekwencji różnicowania komórek. Ta kolejność musi być ściśle przestrzegana i dopóki nie nastąpi jeden ważny etap, nie powinien nastąpić kolejny etap rozdziału i specyfikacji cytologicznej. W przeciwnym razie rozwój i wzrost będą początkowo przebiegać z błędem, co prowadzi do powstawania wad rozwojowych lub anomalii rozwojowych.
Ewolucja wielokomórkowości
W dorosłym organizmie ten mechanizm leży u podstaw tworzenia komórek nowotworowych. Trudno sobie wyobrazić, jak ogromna liczba etapów musi się wzajemnie zastępować w jak najściślejszej kolejności, aby prawidłowo różnicować się komórki i tkanki. To niesamowity mechanizm działania organizmu wielokomórkowego. Jest to także wyraźna demonstracja tezy, że ontogeneza to krótkie powtórzenie filogenezy. Oznacza to, że różnicowanie komórek zachodzi w kolejności, w której ewoluowała ewolucja.
Różnicowanie hematopoetyczne
Różnicowanie komórek krwi jest wyraźnym przykładem zaawansowania tego procesu w wysoko rozwiniętym organizmie. U ludzi pochodzi ze wspólnego prekursora zwanego krwiotwórczymi komórkami macierzystymi. Jest pluripotencjalny, to znaczy, że pod wpływem różnych rodzajów cytokin można z niego utworzyć dowolną komórkę krwi. Co ważniejsze, jest to również produkt długiego rozwoju i przygotowań do stania się prekursorem hematopoezy. Przeszła etap różnicowania komórek macierzystych, przygotowując się tylko dojeden cel - stać się początkiem zarazków krwiotwórczych. Nie powstanie z niego żadna inna tkanka, co odróżnia ją od niezróżnicowanych komórek macierzystych.
Początkowa hematopoeza
Na pierwszym etapie dwie populacje rozwijają się z komórki macierzystej pod wpływem dwóch fundamentalnie różnych czynników. Pod wpływem trombopoetyny i czynnika stymulującego tworzenie kolonii (CSF) powstaje duża grupa komórkowa prekursorów mielopoezy. Z tej grupy rozwiną się wszystkie monocyty, ziarniste leukocyty, płytki krwi i erytrocyty. Samo utworzenie prymitywnej komórki prekursorowej jest początkowym etapem podziału hematopoezy na dwa strumienie. Pierwszy strumień to mielopoeza, a drugi to leukopoeza.
Podczas tego, z tej samej pluripotencjalnej komórki prekursorowej, ale już pod wpływem interleukiny, powstaje populacja komórek leukopoezy. Będzie rozwijać limfocyty T i B z komórkami NK. Podział na dwa strumienie jest przykładem początkowego różnicowania komórek. Oznacza to, że przed powstaniem funkcjonujących komórek krwi minie kilka etapów, na każdym z których zmieni się fenotyp i zestaw receptorów. Wiele z nich zmieni lokalizacje, w których na rozdział i specyfikację cytologiczną będą miały wpływ cytokiny i antygeny z przeciwciałami.
Mielopoeza
Główną dzielącą się komórką, która daje początek wszystkim mielocytom, jest zarodek mieloidalny. Jego rozwój przebiega w dwóch kierunkach: pierwszy to tworzenie się prekursora wspólnego z płytkami krwi i erytrocytami, a drugi totworzenie protoleukocytów, z których wyjdą monocyt i granulocyt. Pierwszym strumieniem różnicowania komórek jest proces ich rozwoju pod wpływem czynnika stymulującego tworzenie kolonii, trombopoetyny i interleukiny typu 3.
Prekursory leukocytów i monocytów powstają pod wpływem czynnika stymulującego tworzenie kolonii krwiotwórczych. Ze wspólnego prekursora płytek krwi i erytrocytów, odpowiednio pod wpływem trombopoetyny i erytropoetyny, rozwijają się pośrednie formy komórek. Spośród nich, poprzez tzw. starzenie się i dodatkowy rozwój, powstaną dorosłe komórki erytrocytów i płytek krwi.
Warto zauważyć, że płytki krwi to raczej fragmenty komórek, które je poprzedzały, ponieważ na etapie różnicowania utraciły niepotrzebne organelle i jądro. W erytrocytach jądro również zostało wyeliminowane, a cytoplazma wypełniona hemoglobiną. Leukocyty, jako komórki rozwijające się w drugim strumieniu mielopoezy, posiadają jądro, chociaż ich stopień zróżnicowania jest również bardzo wysoki.
Leukopoeza
Różnicowanie komórek limfocytarnych to proces tworzenia limfocytów i komórek NK ze wspólnego prekursora limfopoezy. Odbywa się głównie pod wpływem interleukin i jest również początkowo podzielony na dwa strumienie - B-limfopoezę i T-limfopoezę. Ten etap kontrolowanego rozwoju daje początek dwóm populacjom komórek unipotencjalnych, które mają tylko stać się formą pośrednią do tworzenia jednej linii limfocytów.
Prekursor zabójców T i limfocytów T powstaje ze strefy wzrostu T, a z prekursora limfocytów B, wpływ interleukiny-4 tworzy strefę zarodkową limfocytów B. T-zabójcy powstają pod wpływem interleukiny-15, czynnika ekspresji odpowiednich receptorów - klastrów różnicowania (CD). Na ich podstawie cała populacja limfocytów zostanie podzielona na grupy w zależności od rodzaju ich antygenu CD. W związku z tym komórki odpornościowe będą pełnić różne funkcje.
