eristamine tähistab bioloogias üleminekut halvasti diferentseerunud olekust kõrgelt diferentseerunud olekust. See protsess on eriti oluline viljastatud munaraku kujunemisel terviklikuks organismiks. Diferentseerumisprotsessi häired võivad põhjustada selliseid tõsiseid haigusi nagu vähk või väärarengud.
Mis on eristamine?
Bioloogiline diferentseerimine seisneb diferentseerumata tüvirakkude spetsialiseerumises diferentseerunud keharakkudeks. Need protsessid mängivad embrüogeneesi ja järgneva kasvu ajal eriti olulist rolli. Diferentseerumisprotsessid on olulised ka täiskasvanud organismide kehafunktsioonide säilitamiseks.
Esialgu on diferentseerimata tüvirakkudel endiselt võimalus muunduda kõigiks teisteks keharakkudeks. Selle käigus tekivad spetsialiseerunud keharakud mitmete diferentseerumisprotsesside kaudu, mis moodustavad mitmesugused elundid ja kaotavad lõpuks võime jaguneda.
Tüvirakke on mitut tüüpi. Niinimetatud totipotentsed tüvirakud on endiselt võimelised muundama end terviklikuks organismiks. Pluripotentsed tüvirakud võivad omakorda diferentseeruda kõigiks keharakkudeks. Kuid enam pole neil võimalik areneda üksikuteks organismideks. Multipotentsed tüvirakud on juba arendanud teatud diferentseerumise teatud rakuliiniks. Kuid nad võivad siiski diferentseeruda selle rakuliini kõigi teiste rakkude vahel.
Funktsioon ja ülesanne
Bioloogiline eristamine on taime-, looma- või inimorganismide arengus üks olulisemaid protsesse. keharakud, mis eristuvad viljastatud munarakust järjest enam mitmes etapis.
Viljastatud munarakk on esimene totipotentne tüvirakk, mille rakud jagunevad algselt neljaks võrdseks rakuks. Kõik need neli rakku võivad areneda täiesti geneetiliselt identseks organismiks. Kui neljarakuline staadium on saavutatud, moodustub blastotsüst, mis koosneb pluripotentsetest embrüonaalsetest tüvirakkudest. Need pluripotentsed tüvirakud võivad diferentseerumise järgmise etapi kaudu areneda kolmeks idukihiks ektodermiks, endodermiks ja mesodermiks ning kujutada seega kõigi teiste keharakkude lähtepunkti.
Vastupidiselt totipotentsetele tüvirakkudele on need juba kaotanud võime areneda geneetiliselt identseteks sõltumatuteks organismideks.
Kolmest idulehest, mis koosnevad algselt mitmepotentsiaalsetest tüvirakkudest, eralduvad veel rakuliinid. Multipotentsed tüvirakud on võimelised arenema vastava rakuliini kõigisse rakutüüpidesse. Neil rakkudel pole enam võimalust muunduda kõigiks teisteks keharakkudeks, kuna nad on juba saavutanud suurema diferentseerituse kui pluripotentsed tüvirakud.
Loomade ja inimeste organismides on eristumisprotsess seotud määramisega. Määramine kirjeldab spetsialiseerumise kehtestamist, mille käigus rakuliinide edasine areng antakse edasi epigeneetiliste vahenditega. Muidugi, juba diferentseeritud rakud diferentseeruvad nende määramise käigus veelgi vastava rakuliini rakkudeks.
Ehkki iga üksiku raku kogu geneetiline teave on identne, kutsutakse seda geeniekspressiooni kaudu sõltuvalt rakutüübist erinevalt. See tähendab muu hulgas seda, et näiteks maksarakkudes dekodeeritakse ainult maksafunktsiooni geneetiline teave, kogu muu teave jääb lugemata.
Diferentseerumist mõjutavad erinevad välised või sisemised tegurid. Hormoonid ja kasvufaktorid mängivad olulist rolli. Rakkude kontaktid naaberrakkudega määravad ka diferentseerumise suuna.
Teatud tingimustel võib ümbermääratlus toimuda. Lahtri määramist muudetakse. See on eriti oluline haavade paranemisel. Kui rakud on siis juba diferentseerunud, kaotavad nad sellistel juhtudel diferentseerituse ja diferentseeruvad uuesti. Kui see protsess on häiritud, võib tekkida vähk.
Diferentseerumine on oluline, et organism toimiks ühtse bioloogilise süsteemina.
Haigused ja tervisehäired
Rakkude diferentseerumise kontekstis võivad tekkida häired, mis võivad embrüogeneesi ajal põhjustada organite väärarenguid. Leidub mitmesuguseid elundite düsplaasiaga geneetilisi haigusi. Lisaks siseorganite väärarengutele on välisilme sageli ebaharmooniline.
Kuid elundite väärarengutel on ka mittegeneetilisi põhjuseid. Üks näide on neerude agenees amnionivedeliku puudumisel. Kuna inimese embrüo saab areneda ainult amnionivedeliku sees, põhjustab ruumipuudus elundite valesti diferentseerumist, mis mõjutab ka teisi organeid ja kudesid.
Samuti võivad ravimid embrüogeneesi ajal diferentseerumisprotsessi häirida. Tuntud näide on sedatiivne Contergan, mis viis raseduse varajases staadiumis loote kasvu arengu kahjustamiseni. See sai avalikuks 1961. aastal koos nn Contergansandaliga.
Kuid võib ka juhtuda, et juba diferentseerunud rakud eristuvad ja paljunevad seejärel kontrollimata viisil. See on olukord vähiga. Mida rohkem rakud on diferentseerunud, seda pahaloomulisem on kasvaja. Nagu juba mainitud, on diferentseerumine vajalik mõnel juhul, kui rakkude kasvu järele on suurem vajadus. See kehtib muu hulgas haavade paranemise kohta. Nendes protsessides järgneb diferentseerumisele rakkude diferentseerumine. Kui diferentseerimine siis ebaõnnestub, areneb vähk.
Rakkude somaatilised mutatsioonid võivad mõjutada ka diferentseerumist mõjutavaid geene. Seetõttu suureneb elu jooksul vähi tekkimise tõenäosus.
