differentiering

De differentiering inom biologi markerar övergången från ett dåligt differentierat till ett mycket differentierat tillstånd. Denna process är särskilt viktig under utvecklingen av den befruktade äggcellen till en komplett organisme. Störningar i differentieringsprocessen kan leda till allvarliga sjukdomar som cancer eller missbildningar.

Vad är differentieringen?

Biologisk differentiering handlar om specialiseringen av odifferentierade stamceller till differentierade kroppsceller. Dessa processer spelar en särskilt viktig roll under embryogenes och efterföljande tillväxt. Differentieringsprocesser är också viktiga för att upprätthålla kroppsfunktioner i vuxna organismer.

Ursprungligen har odifferentierade stamceller fortfarande förmågan att förvandlas till alla andra kroppsceller. I processen uppstår specialiserade kroppsceller genom flera differentieringsprocesser, som bildar de olika organen och slutligen förlorar förmågan att dela sig.

Det finns flera typer av stamceller. Så de så kallade totipotenta stamcellerna kan fortfarande förvandla sig till en komplett organisme. De pluripotenta stamcellerna kan i sin tur differentiera sig till alla kroppsceller. Det är emellertid inte längre möjligt för dem att utvecklas till enskilda organismer. Multipotenta stamceller har redan utvecklat en viss differentiering till en viss cellinje. Men de kan fortfarande differentieras till alla andra celler i denna cellinje.

Funktion & uppgift

Biologisk differentiering är en av de viktigaste processerna i utvecklingen av växt-, djur- eller mänskliga organismer. Under denna process utvecklas bland annat Kroppsceller som i allt högre grad differentieras från en befruktad äggcell i flera steg.

Den befruktade äggcellen är den första totipotenta stamcellen som initialt utsätts för celldelning i fyra lika stora celler. Var och en av dessa fyra celler kan utvecklas till en helt genetiskt identisk organisme. När fyracellsteget nås, bildas blastocysten, som består av pluripotenta embryonala stamceller. Dessa pluripotenta stamceller kan utvecklas till de tre bakterieskikten ektoderm, endoderm och mesoderm via nästa differentieringssteg och således representerar utgångspunkten för alla andra kroppsceller.

I motsats till de totipotenta stamcellerna har dessa emellertid redan förlorat förmågan att utvecklas till genetiskt identiska oberoende organismer.

Ytterligare cellinjer kommer ut från de tre cotyledonerna, som initialt består av multipotenta stamceller. De multipotenta stamcellerna kan utvecklas till alla celltyper i respektive cellinje. Dessa celler har inte längre förmågan att omvandla sig till alla andra kroppsceller, eftersom de redan har nått en högre grad av differentiering än de pluripotenta stamcellerna.

I djur- och mänskliga organismer är processen för differentiering associerad med en bestämning. Bestämning beskriver upprättandet av en specialisering som en gång har gjorts, varigenom vidareutvecklingen av cellinjerna överförs epigenetiskt. Naturligtvis kommer celler som redan har differentierats differentieras ytterligare in i cellerna i motsvarande cellinje som en del av deras bestämning.

Även om hela den genetiska informationen för varje enskild cell är identisk, kallas den upp på olika sätt beroende på celltyp genom genuttryck. Detta innebär bland annat att i en levercell, till exempel, avkodas endast den genetiska informationen för leverfunktion, medan all annan information förblir oläst.

Differentiering påverkas av olika externa eller interna faktorer. Hormoner och tillväxtfaktorer spelar en viktig roll. Cellkontakterna till angränsande celler bestämmer också differentieringsriktningen.

Under vissa förhållanden kan en transdetermination ske. Cellbestämningen ändras. Detta spelar särskilt en roll i sårläkning. Om cellerna redan är differentierade, förlorar de sin differentiering i dessa fall och differentierar igen. Om denna process störs kan dock cancer uppstå.

Differentiering är avgörande för att organismen ska kunna fungera som ett enhetligt biologiskt system.

Sjukdomar och sjukdomar

I samband med celldifferentiering kan emellertid störningar uppstå, vilket kan leda till organdeformationer under embryogenes. Det finns några genetiskt bestämda sjukdomar med ett stort urval av organdysplasi. Förutom missbildningar av de inre organen är det yttre utseendet ofta oärligt.

Det finns emellertid också icke-genetiska orsaker till missbildningar av organ. Ett exempel är renal agenes i frånvaro av fostervatten. Eftersom det mänskliga embryot endast kan utvecklas i fostervatten leder bristen på utrymme här till felaktig organdifferentiering, varigenom andra organ och vävnader också påverkas.

Läkemedel kan också störa differentieringsprocessen under embryogenes. Ett välkänt exempel är det lugnande Contergan, vilket ledde till skador på fostrets tillväxtutveckling under tidig graviditet. Detta blev offentligt 1961 med den så kallade Contergansandal.

Det kan dock också hända att celler som redan är differentierade differentierar och sedan multiplicerar på ett okontrollerat sätt. Detta är situationen med cancer. Ju mer avancerad skillnad mellan cellerna, desto mer malig tumör. Som redan nämnts är skillnadsfördelning nödvändigt i vissa fall när det finns ett större behov av celltillväxt. Detta är fallet med sårläkning, bland annat. I dessa processer följs emellertid dedifferentiering av differentiering av cellerna. Om differentiering då misslyckas, utvecklas dock cancer.

Somatiska mutationer i cellerna kan också påverka gener som påverkar differentiering. Därför ökar sannolikheten för att utveckla cancer under livets gång.