Онтогенез. 1основные концепции в биологии индиведуального развития. Этапы, периоды и стадии онтогенеза
 Скачать 1.62 Mb.
|
|
Тканевая несовместимость — комплекс иммунных реакций организма к трансплантируемым чужеродным клеткам, тканям или органам. Тканевая несовместимость возникла в процессе эволюции как развитие защитной реакции организма от бактерий и других чужеродных биологических агентов. В основе тканевой несовместимости лежат явления иммунитета (см.). Тканевая несовместимость наблюдается при различных видах пересадки органов и тканей (см.). В случае гетеро- или ксенотрансплантации (пересадки органа от другого вида животного) основной причиной несовместимости являются видовые различия организмов донора и реципиента. При гомо- или аллотрансплантации (пересадке органов от животного того же вида или от человека человеку) тканевая несовместимость обусловлена индивидуальными особенностями специфичности белков, полисахаридов и липидов клетки. 45.Теории канцерогенеза. Стадийность образования химического канцерогенеза. полиэтиологическая теория, предполагающая возможность развития опухоли под влиянием различных опухолеродных факторов. вирусная теория, так как есть представление, что при повреждениях кожи и т.д. В целом, миграция обеспечивает доставку клеточного материала в нужную область организма. Следует отметить, что перемещаться могут как отдельные клетки, так и целые клеточные пласты. Последний вариант характерен для эпителиальных клеток, которые тесно прилегают друг к другу боковыми стенками и подстилаются базальной мембраной .Отростчатые или веретеновидные клетки, погруженные в межклеточное вещество — мезенхимные клетки — более подвижны, не образуют между собой стойких контактов, вследствие этого они мигрируют одиночно или группами .Как мезенхима, так и эпителии могут быть образованы из любого из трех зародышевых листков. Особая форма движения отдельных клеток наблюдается на ранних стадиях развития у некоторых зародышей. Например, у птиц первичные половые клетки мигрируют из стенки желточного мешка в кровяное русло и таким образом переносятся в гонады.Взаимосвязь мигрирующих клеток с компонентами внеклеточного матрикса осуществляется особым видом клеточных рецепторов — белками-интегринами 20.Сортировка и адгезия клеток в онтогенезе.Кадгерины, их субклассы и роль в эмбриогенезе, взаимодействие молекул кадгеринов с цитоскелетом эмбриональных клеток. Механизм сортировки и слипания (адгезии) клеток лежит в основе выделения и объединения клеток одного типа среди всех прочих. В процессе развития клетки «узнают» друг друга и сортируются в зависимости от свойств, т.е. образуют скопления и пласты избирательно, только с определенными клетками. Этот механизм крайне важен при формировании зародышевых листков в ходе гаструляции, образовании структур в органогенезе, осуществлении регенеративных процессов и иммунных реакций в постнатальном развитии. Начало изучению сортировки и адгезии клеток положили эксперименты Таунса и Гольтфретера. Диссоциированные (разделенные) с помощью ферментов клетки зародыша амфибии на стадии гаструлы тщательно перемешивали и помещали в культуральную среду. Сначала клетки представляли собой беспорядочную смесь, затем клетки эктодермы, мезодермы и энтодермы разделялись (сегрегировали), собирались в отдельные группы, каждая из которых занимала свою определенную область. Локализация заново образованных зародышевых листков иногда даже соответствовала их положению в зародыше — эктодерма по периферии агрегата, энтодерма внутри, а мезодерма между ними К молекулам адгезии относят 4 семейства белков: кадгерины, селектины, интегрины и семейство иммуноглобулинов. На этапах раннего эмбрионального развития основная роль в обеспечении механизма избирательной сортировки и адгезии клеток принадлежит кадгеринам Большинство кадгеринов представляют собой единожды пересекающие плазматическую мембрану гликопротеины, состоящие из 700-750 аминокислот. Внутриклеточные домены кадгеринов связаны с цитоплазматическими белками катенинами, а те, в свою очередь, - с цитоскелетом клетки - актиновыми филаментами. Кадге-рины являются Са 2 +- зависимыми, т.е. опосредуют клеточную адгезию только в присутствии ионов кальция. В отсутствие кальция кадгерины претерпевают значительную конформационную перестройку и в результате быстро разрушаются ферментами. Субклассы кадгеринов вирусы играют роль в возникновении всех опухолей, а различные канцерогенные агенты имеют лишь содействующее значение. По мнению некоторых вирусологов (Жданов В.М.), онкогенное действие могут оказывать вирусы-сапрофиты или вирусы, вызывающие инфекционные заболевания (вирусы герпеса, аденовирусы и пр.). теория тканевого механизма канцерогенеза. Она основана на нарушении тканевого гомеостаза в результате длительной хронической пролиферации, вызывающей нарушение дифференцировки клеток. Канцерогены антропогенного происхождения появились тогда, когда люди научились пользоваться огнем (около 500 тыс. лет назад). По-видимому, первыми искусственными канцерогенами были продукты пиролиза белков. Накопление канцерогенов в биосфере возрастало параллельно интенсификации промышленного производства. Процесс ускорился в последние десятилетия ХХ века. 1.Происхождение канцерогенов. 2.Химическая структура. 3.Участие в различных стадиях развития рака . 4.Степень доказанности канцерогенной активности вещества. 46.Генетика старения. Зависимость старения от генотипа. Коэффициент наследуемости. Старение представляет собой всеобъемлющий процесс, охватывающий все уровни структурной организации особи — от макромолекулярного до организменного. Этим, а также тем, что главным биологическим результатом старения является прогрессивное повышение вероятности смерти, объясняется использование в исследованиях по генетике старения такого обобщающего показателя, как продолжительность жизни в пострепродуктивном периоде, наследуемость которого, собственно, и изучается. Во-первых, максимальная продолжительность жизни ведет себя как видовой признак. Во-вторых, величины продолжительности жизни у однояйцевых близнецов более близки (конкордантны), чем у разнояйцовых. В-третьих, описаны наследственные болезни с ранним проявлением признаков старости и одновременно резким сокращением продолжительности жизни. Например, при синдроме Хатчинсона — Гилфорда (инфантильная прогерия, или постарение в детском возрасте) уже на первом году жизни отмечаются задержка роста, раннее облысение, морщины, атеросклероз. Половой зрелости такие субъекты, как правило, не достигают, и смерть наступает в возрасте до 30 лет. В-четвертых, в лабораторных условиях путем близкородственных скрещиваний получены инбредные линии плодовой мухи и мыши, существенно различающиеся по средней и максимальной продолжительности жизни. Гибриды 1-го поколения от скрещивания родителей из разных короткоживущих линий живут дольше родителей, что расценивают как явление гетерозиса. В-пятых, замечено, что среди плодовых мух особи, гомозиготные по аллелю зачаточных крыльев, имеют Е-кадгерины (увоморулин)(Морула, эпителиальные клетки) N-кадгерины(Нейроэктодерма, мезодерма, зрелые нервная и мышечная ткани, сердце, легкое, хрусталик) Р-кадгерины(Трофобласт, плацента, сердце, легкое, кишечник) R-кадгерины(Зрительный нерв, нейроглия, кость) M-кадгерины(Миобласты, сформированные мышцы) VE-кадгерины (Эндотелиальные клетки) Кадгерин-6(Почки) Кадгерин-11(Мезодерма) 21.Межклеточные взаимодействия, эксперемент В.Ру, варианты межклеточных взаимодействий. Межклеточные взаимодействия являются одним из механизмов, обеспечивающих интегрированность развития особи. Этот механизм действует на протяжении всего онтогенеза, но особую значимость имеет на ранних этапах эмбриогенеза, а именно, в период дробления. Так, уже на 2-клеточной стадии зародыш представляет собой не совокупность отдельных клеток, а единый организм.Вильгельм Ру разрушал одну из клеток зародыша лягушки на стадии 2 бластомеров раскаленной иглой. В ходе дальнейшего развития из оставшегося неповрежденными бластомера формировалась только половина зародыша - полунейрула с полным набором структур правой или левой стороны. Однако на стадии дробления клетки большинства хордовых тотипотентны. если повторить описанный эксперимент и сразу отделить убитый бла- стомер от неповрежденного, то из последнего сформируется абсолютно полноценный организм. Аномальное развитие зародыша в опыте В. Ру наблюдалось вследствие контакта бластомеров. Неповрежденный бла-стомер, благодаря наличию межклеточных влияний, «определял» себя только как часть целого организма и развивался в соответствии с полученной информацией. При отделении этого бластомера сигналов к нему от погибшей клетки не поступало, и он давал начало полноценной особи. Таким образом, уже начиная со стадии 2 бластомеров, каждый из них развивается как часть единого организма в соответствии с сигналами, полученными от своего окружения. Межклеточные взаимодействия - основной механизм дифференцировки клеток зародышей, характеризующихся регуляционным типом развития. воздействовать друг на друга клетки могут следующими способами. Во-первых, формируя межклеточные контакты, во-вторых, за счет диффузии веществ от одной клетки к другой, в-третьих, в результате контакта между клеткой и матриксом, сформированным другими клетками. При этом могут наблюдаться обмен молекулами, изменение. в межклеточной среде концентрации ионов, выделение продуктов жизнедеятельности, электрические и механические взаимодействия. 22.Эмбриональная индукция, первичная, «индукция по умолчанию» , гетеромная, гономная. Феномен эмбриональной индукции Шпемана и Мангольда. эмбриональная индукция - взаимодействие элементов развивающегося зародыша, при котором воздействие одного из них направляет (индуцирует) развитие другого. Элемент, оказывающий воздействие, назван индуктором. Способность воспринимать индукционное воздействие и отвечать на него определяется как компетенция, а элемент организма, меньшую продолжительность жизни, чем мухи дикого типа (плейотропия) Коэффициента наследуемости отражает вклад (долю) генетических факторов в развитие болезни при совместном действии генотипических и средовых факторов. Мультифакториальные болезни характеризуются коэффициентом наследуемости. 47. Старость, старение как биологические явления. Внешние и внутренние признаки старения. Зависимость проявления старения от условий и образа жизни. Старость — закономерно наступающий период возрастного развития, заключительный этап онтогенеза. Старение — неизбежный биологический разрушительный процесс, приводящий к постепенному снижению адаптационных возможностей организма; характеризуется развитием так называемой возрастной патологии и увеличением вероятности смерти. 45- 59 лет - средний возраст, 60-74 - пожилой возраст, 75 и далее - старый возраст, свыше 90 лет - долгожители. Наука о старости и старении – геронтология Внешние признаки старения: Рост.Сокращение длины тела при старении связано прежде всего с уплощением межпозвонковых дисков и увеличением сутулости, то есть, развитием старческого кифоза – изгиба грудной части позвоночника. Масса тела. Масса также снижается от периода зрелости в пожилом и старческом возрасте и особенно у долгожителей. Возрастное уменьшение массы тела у мужчин выражено больше, чем у женщин, кроме долгожителей, где различия, впрочем, незначительны. Кожа. Возрастные изменения кожи начинаются обычно после 40 лет. Они особенно сказываются на структуре верхнего (эпидермального) слоя, который утончается и уплощается. К 80 годам его толщина на 25% меньше, чем в 30 лет. Температура кожи снижается, особенно у долгожителей. Это объясняется общим понижением обменных процессов, но отчасти связано и с ухудшением кровоснабжения и изменениями в потовых железах. Из-за уменьшения их числа ослабляется выделительная функция кожи. Значительные изменения претерпевает и волосяной покров. Начиная уже с 30 лет, уменьшается количество волос, они седеют, так как клетки волосяных луковиц теряют способность образовывать пигмент. Хотя рост волос снижается, у пожилых женщин нередко появляются волосы на лице. 48. Концепция старения Вейсмана «Старение как эволюционное свойство» .Учение И.П.Павлова и его взгляд на старение. Первый, кто указал на эволюционную ценность старения, был Вейсман. Согласно Вейсману, старение — полезное свойство вида, способный реагировать на индукционное воздействие изменением своего развития, назван компетентной тканью. В результате компетентная ткань становится детерминированной (предопределенной) к специфическому типу развития. Далее детерминированное состояние реализуется в процессе дифференцировки Феномен эмбриональной индукции был открыт немецким эмбриологом Г. Шпеманом и его ученицей Г. Мангольд в 1921 г. Для того чтобы проследить за судьбой клеток при трансплантации, были использованы два вида тритонов, отличающихся по окраске эмбриональных тканей: гребенчатый тритон, клетки которого не содержат пигмента, и обычный тритон с пигментированными клетками. Участок дорзальной губы бластопора, содержащий материал хордомезодермы, зародыша гребенчатого тритона на стадии ранней гаструлы пересаживали в (под) боковую или брюшную эктодерму обыкновенного приблизительно той же стадии развития. У зародыша-реципиента в месте пересадки наблюдалось образование второго комплекса осевых органов (хорды, нервной трубки и сомитов). В некоторой доле случаев развитие завершалось формированием дополнительного зародыша. По распределению неокрашенных и пигментированных клеток было установлено, что почти вся нервная трубка и значительная часть мезодермы возникли из тканей реципиента, а пересаженная хордомезодерма образовала, как и следовало ожидать, хорду, часть мезодермы, а также небольшой участок нервной трубки. Описанное явление получило название первичной эмбриональной индукции. Клетки шпемановского организатора - хордомезодермы - секретируют в межклеточное пространство белки . Их функция состоит в том, чтобы связывать молекулы ВМР в межклеточном пространстве, препятствуя их взаимодействию с мембранными рецепторами клеток. В отсутствие ВМР клетки дорзальной эктодермы дифференцируются в нервную ткань . Таким образом, реализуется «индукция по умолчанию», поскольку данная дифференцировка не требует дополнительных стимулирующих воздействий, а нуждается лишь в блокировании ВМР, и именно его осуществляет шпемановский индуктор. Различают гетерономную и гомономную индукцию. К гетерономной относят случаи, при которых одна структура зародыша индуцирует формирование иной структуры (хордомезодерма индуцирует появление нервной трубки и всего зародыша в целом). Гомономная индукция заключается в том, что индуктор побуждает окружающий материал к развитию в том же направлении, что и он сам. 23.Программированная гибель клеток в онтогенезе , ее гинетический контроль. У многоклеточных организмов– генетически заложена программа гибели клеток. Формообразовательные процессы в онтогенезе, позитивная и негативная селекция Т- и В- лимфоцитов у животных, гиперчувствительный ответ растений на вторжение патогена, осенний листопад – лишь несколько примеров программируемой клеточной смерти (ПКС). ПКС способствует сохранению порядка и нормального функционирования биологической системы, очищая от невостребованных, больных, закончивших свой жизненный цикл или появившихся врезультате мутаций потенциально опасных клеток. обеспечивающее смерть организма, потерявшего способность размножаться, но способного конкурировать со своими потомками за пищу и пространство. Вильяме высказал мысль о том, что многие гены двойственны по своему действию: они оказывают значительное благоприятное действие на ранних этапах жизни и вредное — на поздних этапах, в пострепродуктивном периоде. Ввиду явной эволюционной ценности эти гены, обладающие благоприятным действием в молодости и вредным в старости, будут накапливаться у видов, передаваться потомкам. Гены же с обратным действием (вредным в молодости и благоприятным в старости) будут удаляться естественным отбором. Аккумуляция вредных генов в пострепродуктивном периоде и представляет собой процесс эволюционного возникновения старения. 49.Генетические теории старения: амеиканского ученого Хейфлика, английского Сциларда и теория Б.Медавара «накопление мутаций». Хейфлик обнаружил, что клетки делятся в среднем около 50 раз за все свое существование. Эта цифра получила название лимит Хейфлика. Хейфлик постулировал, что чем быстрее клетки делятся, тем быстрее наступает старение. А скорость деления в свою очередь зависит от пищевого рациона и физической активности животного. Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению. Тео́рия накопле́ния мута́ций —Эта теория рассматривает старение как побочный продукт естественного отбора . 50.Теория старения:Концепции И.И.Мечникова, А.А.Богомольца,Г.Маринеску. Мечников выдвинул аутоинтоксикационную теорию старения, согласно которой старение объяснялось отравлением организма токсинами, образующимися в кишечнике. Для сохранения молодости и увеличения продолжительности жизни И.И. Мечников предлагал вести разумный образ жизни и правильно питаться. Большая роль в рациональном питании отводилась кисломолочным продуктам. А.А. Богомолец считал, что старение определяется возрастными изменениями |