О дифференциации тканей

on 08 May 2008.

     Каким образом из клеток, содержащих один и тот же хромосомный набор, образуются ткани эпидермиса, сердца, печени, почек, легких? Возможно ли управлять этим процессом?
Дифференциация клеток является, по мнению автора, загадочным моментом в жизни организма.
     Итак, после оплодотворения клетки и нескольких делений, можно заметить некоторую разницу в клетках, то есть начинается дифференциация их. Некоторый фактор уже тогда начинает действовать. Концентрация этого фактора на начальной стадии невелика, поэтому и различия в клетках едва обнаружимы.
     Проходит время (а оно для организма есть число делений клеток) и различия становятся достоверны, разница в клетках значительна, как и функции, выполняемые ими.
   

 

То, что процесс дифференциации на начальной стадии во многом случаен, зависит от многих начальных факторов, не должно уводить от поиска этих факторов.
       На зародышевой стадии, такими факторами, по мнению автора, являются гравитация и продукты метаболизма клеток. Причем, то, что гравитация является таким фактором, подтверждается опытами в невесомости. По крайней мере, на дрозофилах, выращенных в условиях невесомости (сейчас принят термин - микрогравитация) подтверждается необходимость ускорений, иначе процент уродств и мутаций необычайно велик.
      Продукты метаболизма не могут не оказывать влияние на клетки. Клетки внутренних слоев, более подверженные этому влиянию, должны менять характер своего взаимодействия со средой. Они иначе не смогли бы выжить в условиях отравления их этими продуктами. Из этих клеток формируются внутренние органы, то есть группы клеток, очищающих среду, поставляющих питательные вещества к каждой клетке, отводящих продукты метаболизма.
     Дальнейший ход событий идет уже с разнодифференцированными клетками, расхождения между которыми возрастают с каждым очередным делением. Это уже устойчивое состояние, функции распределены, раздача ролей произошла. Это система с обратной положительной связью - клетки потому продифференцировали, что попали в подобающую среду, которую создают другие клетки, которые тоже находятся в среде, которую создали первые. Каждый клон усиливает действие другого, усиливает расхождение признаков.
      Поддержка гомеостаза есть важнейшая функция организма. Поддержка кислотного баланса, поддержка ионного состава, поддержка температуры - это необходимые факторы сохранения дифференциации, без их постоянства рассогласование организма, скорее всего, было бы неизбежным.
      Что происходит в ядрах этих клеток?
      Участки хромосом, на которых записаны несвойственные данной группе клеток белки (или выполнение несвойственных им функций) закрываются для считки. Расшиваются только те участки, которые отвечают специализации данного клона. Заказ на определенный белок может быть считан только с этого, открытого участка. Если заказан белок, которого нет на открытом участке, то заказ будет пропущен "мимо ушей", клетка не откликнется на него.
     Факторы дифференциации не есть что-то случайное, ударно действующее, разовый всплеск. Нет, это постоянное воздействие, длительное.
     За какое время можно добиться перерождения клеток, смену дифференциации?
Студитский А.Н. изолировал мышцы и кости у крыс с помощью полиэтилена и наблюдал раковое перерождение клеток. Отсутствие сигналов (факторов) от окружающих тканей вызывало разброд в деятельности хромосом, они начинали нести полную отсебятину, как актеры на сцене, забывшие текст. Клетки возвращались в какое-то дикое, нам неизвестное состояние, когда не несение функций превыше всего, а бесконтрольное размножение. Происходило это по прошествии нескольких недель. (Студитский А.Н. Загадки формообразования., Знание, М., 1977, с. 60).
       Можно предположить, что изменение факторов специализации (травмы, поступление химических реагентов, болезни и т. д.) может инициировать временную переориентацию клетки, перерождение ее в другой вид по требованию факторов (точнее, открытие других, несоответствующих занимаемому клеткой положению, участков хромосом), а затем, когда факторы возвращаются в норму, клетка оказывается со сбитой программой, чужеродной в своем же органе. Подобный фактор, предпочтительно, не должен быть одномоментным. Он должен воздействовать, по крайней мере, в течение нескольких делений клетки.
      Тот факт, что в некоторых опухолях находят следы деятельности таких "сбитых с толку" клеток, как будто подтверждает гипотезу автора (1). В таких опухолях можно найти самые разнообразные дифференцировки: от зубов, до волос.
      И вот что поразительно. Соматическая клетка, оторванная от своей родной ткани, помещенная в питательную среду теряет специализацию, начинает бесконтрольно делиться, как яйцеклетка после оплодотворения или активации. Следовательно, расшиватели хромосом, скатываются к началу, к тому моменту, откуда начиналась считка. Факторы дифференциации долго и нудно загоняли расшиватели на те места в хромосомах, которые соответствовали специализации клетки, заставляли клетку производить белки и ферменты, которые определялись ее ролью в организме. И длилось это годами. А вот скатиться обратно, к онтогенезу, к зародышевому состоянию, эта клетка может очень быстро, по нашим понятиям, мгновенно. То, что при травмах и ранениях, например, мышц, клетки, оторванные от своих собратьев теряют дифференцировку можно считать доказанным фактом (Полежаев Л.В. Регенерация, М., Знание, 1977). Наилучшим "бульоном", вскрывающим клетку с ее начала, является, по убеждению автора, набор веществ, находящихся в зрелой яйцеклетке.
     Некоторые клетки, скорее всего, из близкорасположенных тканей (мышца-эпидермис, например, сосуд-сердце, сосуд-печень и т. д.), очевидно, имеют очень близко расположенные участки на хромосоме, то есть они могут трансформироваться одна в другую очень быстро и легко, между ними в некоторых местах разница едва ощутима или даже вообще неопределима.
     Поиск таких "трансформатов" может принести большие неожиданности. Клетки очень дифференцированных органов и тканей несут на себе (на оболочке мембраны) такие антигены, что пересадка их даже в условиях одного и того же организма вызывает реакцию отторжения. Клетки кожи не удастся пересадить на место сердечного клапана. Не удастся, если не вызвать подвижку расшивателей в хромосомах!
    В самом деле, если клетки одного органа оказываются "трансформатами" для другого, то возможна их взаимная пересадка. Орган задолго до пересадки начинают подвергать воздействию соответствующего фактора, который будет менять его специализацию. То есть внутри (или снаружи) организма производится формирование органа (или ткани), а пересадка производится только в последний момент.     Если из мышцы или кожи донора сформовать трансплантат для ремонта его же сердечного клапана, желудка, кишки или другого органа, то, безусловно, реакция отторжения будет уменьшена до минимума.
     На этом пути могут быть еще более неожиданные находки.
     Известно, что несовместимость тканей является основным препятствием при пересадках.         Современные средства (иммунодепрессанты) позволяют значительно понизить риск отторжения, но человек оказывается рабом пересаженного органа: он вынужден ежедневно подавлять иммунные реакции своего организма, применять соответствующие лекарства.
     Представляется возможным путем длительного воздействия создать в доноре орган, не несущий антигенных для реципиента свойств. Путь, очевидно, должен пролегать через те же воздействия. В отличие от формования, орган должен подвергаться воздействию фактора, специфичного для этого органа, вот только фактор этот должен быть не донора, а реципиента. Воздействие фактора реципиента проиндуцирует в органе донора такую подвижку расшивателей, открывающих хромосомы для считки, которая заставит клетки производить белки (и другие вещества) максимально соответствующие таковым у реципиента.
    Переливание крови - это действие, аналогичное пересадке органов. Иммунные реакции неизбежны. Рассматривая кровь как среду, содержащую специфичные для каждого организма факторы, можно предположить, что предварительное переливание крови (или ее компонентов) между донором, поставляющим орган, и реципиентом может значительно уменьшить риск отторжения, подготовит организм к пересадке. И по некоторым данным это именно так (3,с.194).
    Подтверждением подобной возможности автор считает и следующий факт. В работах Э. Мак-Ларена, Б. Минтца, Г. Пирса, Т. Стюорта, Е. Бредли (2, с. 157) получены результаты, демонстрирующие, что опухолевые клетки способны полностью утратить признаки злокачественного роста, способны включаться на правах полноценного компонента в жизнедеятельность, будучи даже просто пересажены в иную часть организма. В этой другой части оказываются и несколько другими факторы воздействия, которые возвращают клетки на путь истинный.
      Мы привыкли говорить о мутациях организма как целого, между тем в процессе жизнедеятельности организма мутациям подвергаются, прежде всего, отдельные клетки его. Воздействие внешних факторов (травмы, ожоги, воздействие химических реагентов, нарушение обмена веществ) бьет, прежде всего, по отдельным клеткам. Если эти изменения не затрагивают генеративные клетки (половые), то они не передаются потомству. В самом деле, травмирование или даже ампутация какого либо органа не передается по наследству. Но для самого организма отнюдь не безразлично, что некоторые его клетки претерпевают мутации и перестают в должной мере нести свои функции. Это может означать, что меняются вырабатываемые подобными клетками вещества, а это, как утверждает автор, несколько меняет специализацию прилегающих клеток, то есть сдвигает в них расшиватели хромосом, поэтому они также начинают вырабатывать несколько измененные продукты... Эти продукты воздействуют на мутировавшие клетки... И пошло - поехало...
       Но принципиально возможно и обратное, положительное воздействие! У молодой мыши удаляли яичники и на их место подсаживали яичники старой мыши. И эти старые яичники начинали работать как молодые. Когда постареет и эта мышь, ее (не ее!) яичники опять пересаживают молодой, они опять омолаживаются. И так, пока не надоест экспериментатору. Через десятки лет можно получить потомство с помощью этих яичников, когда о первой мыши-доноре исчезнут записи в лабораторных журналах.
      Практическая медицина уже знает случаи одновременной пересадки сердца, легких и печени. В этих случаях резко снижается потребность в иммунодепрессантах (2, с. 237).
Подобные факты являются мощным аргументом в пользу того, что старение не есть накопление мутаций или каких-либо необратимых изменений. Многие изменения обратимы!
      Вообще, по мнению автора, мы часто называем мутациями то, что ими не является. Питание, воздействие внешней среды (химическое, физическое) может заставить сместиться расшиватели и, таким образом, заставить производить клетку несвойственные ей вещества или выполнять не отведенные ей функции (или вызвать незначительные изменения веществ и функций). Но это отнюдь не означает, что она мутировала, хотя внешний вид подобной клетки (или организма) будет как раз и говорить о подобном.
   На первом этапе (в онтогенезе) факторами дифференциации выступают гравитация и продукты метаболизма клеток. Затем клетки начинают продуцировать специфические для каждого клона вещества, которые поддерживают и усиливают дифференцировку.
     Автор говорил о расшивателях хромосом. По заключению многих специалистов подобные расшиватели находятся в пуффах, вздутиях участков хромосом (Е. Шрего, Г. Вебер). Эти места соответствуют местам активации синтеза белков. Так вот, есть ряд веществ, которые могут индуцировать возникновение пуффов. Например, подобной способностью обладает экдизон - соединение из группы стероидов. У растений подобную функцию выполняет гормон гиббереллин.
   Мембрана клетки отображается на хромосомах. На мембране есть точки (участки) отвечающие строго определенному участку на определенной хромосоме. Только так можно объяснить то, что незначительное воздействие с определенной стороны на клетку вызывает строго определенную реакцию клеточного хромосомного аппарата. Воздействие того же агента на другую точку мембраны вызывает другую реакцию, не идентичную первой. Это поразительно, но, похоже, это именно так. Например, клетка печени имеет порядка 250 тыс. рецепторов к инсулину и 100 тыс. рецепторов к противоположно действующему гормону - глюкагону. И это, не считая многочисленных рецепторов другого назначения! (Говалло В.И. Рак и иммунитет, Киев, "Здоров*я", 1987, с.30).
     Представим себе, например, что в некотором месте клетки произошло повреждение мембраны. Это простимулирует синтез веществ для ремонта. Значит, на определенном участке хромосомы произошла активация, а так как клетка имеет пространственную дифференцировку (то есть вещества или структуры на разных участках мембраны отличаются), то активироваться должны соответствующие именно поврежденному участку гены, а не какие-нибудь другие. Затем синтезированные вещества должны быть доставлены к месту ремонта. Следовательно, связь участок на мембране - участок на хромосоме- участок на мембране существует.
      Установлено, что гормон экдизон воздействует на гены опосредованно: он лишь изменяет условия проницаемости мембран для ионов натрия и калия. (Х. Крегер), а уже изменение ионного баланса в клетке стимулирует активацию того участка хроматина, около которого произошло изменение параметров ионной среды (2, с.153). Автор же утверждает, что активация происходит на том участке хромосомы, на котором отображен поврежденный участок мембраны, а не на том, возле которого происходило изменение среды. Хромосомы спрятаны в ядре, защищены от воздействий среды. Среда может воздействовать на хромосомы только опосредовано, через какие-то агенты цитоплазмы.
      Изменение свойств мембран представляется важнейшим фактором для дифференцировки и жизнедеятельности клеток. Совсем не безразлично, оказывается, и на какой именно участок мембраны оказано воздействие.
     В организме есть места, не попадающие под действие очищающих факторов, места, где отсутствует активный обмен. И именно в этих местах наблюдается деградация тканей, ускоренное старение, заболевания.
     Даже чисто гастрономически любой человек отличит мясо старого животного от мяса молодого - оно всегда жестче. Уголовники делают на себе красочные наколки, которые не исчезают десятки лет. Следовательно, некоторые вещества не могут! быть выведены из организма! Остается некоторый костяк, основание, пусть даже частично регенерирующий, но восстанавливающий практически все свои свойства после регенерации. И этот костяк будет определять специализацию клетки очень жестко, очень быстро, во много раз быстрее, чем это происходило при росте организма, при его развитии.
     Так же как металл, опущенный в раствор собственной соли, обменивается атомами с раствором, так и этот костяк может частично обменивать некоторые свои соединения на аналогичные из окружающей среды. Но ни металл, ни соединения костяка не меняют от этого своей сущности.
     Еще никто не доказал, что клетка обязана производить продукты, которые обязательно должны быть выведены из организма (утилизированы). Непременно должны быть вещества, которые никак не выводятся, не растворяются, не утилизируются из межклеточной среды. Тогда неизбежен вывод, что накопление подобных веществ будет менять дифференцировку клеток, изменять их реакции, вызывать старение и заболевания.
     Тучные люди живут меньше - это есть статистика. Неумение организма утилизировать даже жиры ведет к деградации, к ускоренному старению, к уменьшению продолжительности жизни. Однако процессу старения подвержены все без исключения. То есть накопление нерастворимых веществ свойственно всем, это и фактор дифференцировки и, по всей видимости, необходимость живого организма..
      Кроме того продукты метаболизма клетки могут реагировать с межклеточной средой, образуя подобные "жесткие" соединения. Следовое количество таких веществ должно быть обнаружено в непосредственной близости от мембран клеток (или на них самих). Причем у разнодифференцированных клеток скопление подобных веществ будет происходить у разных участков мембраны. Накопляясь у мембран, они закрывают доступ к ним активных сред организма.       Следовательно, некоторые участки на хромосомах будут закрыты для считки полностью или частично, поэтому и производство белков и других соединений, необходимых для организма, будет производится неполное, некачественное, неадекватное нормальному состоянию. Это старение.
       Все подобные вещества влияют на специализацию клеток, на открытие тех или иных участков на хромосомах. Это было необходимым и положительным фактором в начале дифференцировки, и это становится отрицательным фактором при перенасыщении организма такими веществами.
      Какие еще есть факторы дифференцировки?
      Китайские императоры выращивали в сосудах круглых, кубических или других форм рабов. Пеленание ног у девочек в Японии, чтобы они не росли, было обычной процедурой - это был признак красоты. У древних майя сдавливание головы дощечками и выращивание таким образом плоскоголовых было признаком элиты (и психических заболеваний, что теперь доказано). Наложение упругих элементов на зубы и десны есть принятая у стоматологов процедура выпрямления зубов. То есть давление на ткани есть мощный фактор воздействия, изменяющий подчас не только внешний вид, но и внутренние реакции организма.
      К мощным факторам воздействия можно отнести и температуру. Практически при всех заболеваниях, ранениях или ушибах организм откликается общим или местным повышением температуры. Это резко ускоряет процессы в клетках, заставляет интенсифицировать обмен и, (предположительно!) производить некоторые вещества, непроизводимые клеткой в нормальном состоянии. Исследования по местному длительному воздействию теплом на отдельные органы, на части органов, на системы организма (например, на кровь) многообещающи.
       Окружающие клетку ее же продукты производства, давление, температура, внутренние среды организма - вот, по мнению автора, основные факторы дифференциации клеток.
Научившись трансформировать клетки, открывать заданные участки на хромосомах для считки, можно будет не только восстанавливать поврежденные или утраченные органы, но и возвращать молодость.
     Есть факторы, которые определяют специализацию (дифференцировку) клеток и их биологический возраст. Эти факторы открывают хромосомы для считки на строго определенных участках. Факторы эти находятся в цитоплазме клеток. Они активизируются внешними сигналами – веществами, контактирующими с рецепторами клетки на мембране. Чтобы повлиять на дифференцировку, необходимо изменить межклеточную среду.

Список использованной литературы.
1. Солнцев А. М., Колесов В. С. Доброкачественные опухоли лица, челюстей и органов полости рта. Киев, "Здоровья"", 1985.
2. Попов Е. Б. За семью замками наследственности., М., Агропромиздат, 1991.
3. Уилсон Д. Тело и антитело. "Мир", Москва, 1974, с. 194.