Language
Country/Area
No result found
Сила индукции: почему клетки эмбриона изменяют друг друга?
На самых ранних стадиях жизни бесчисленное множество клеток выполняют сложные и загадочные операции внутри эмбриона. Этот процесс называется формированием нервной трубки (нейруляцией). Все начинается с того, что хорда побуждает эктодерму формировать толстую нервную пластинку, которая на более поздней стадии трансформируется в нервную трубку, а затем в спинной и головной мозг, составляющие центральную нервную систему. Эта серия изменений не происходит случайным образом, а обусловлена индукцией и передачей сигнала между клетками.
«Процесс закрытия нервной трубки значительно различается у многих видов. За этим процессом стоят сложные механизмы и регуляции».
Процесс индукции нейронов восходит к началу 1800-х годов, когда ученые начали изучать, как клетки влияют друг на друга. В ходе исследований того года серия экспериментов продемонстрировала концепцию индукции, которая до сих пор имеет место в современной биологии развития. В частности, работа Ганса Шпемана и его ученицы Хильды Мангольд, которые использовали эктодермальную ткань новорожденных эмбрионов лягушек для экспериментов по трансплантации, продемонстрировала, что определенные ткани могут индуцировать трансформацию окружающих клеток в нервную ткань.
По мере развития исследований ученые обнаружили, что многие, казалось бы, не связанные между собой факторы, такие как pH и некоторые химические вещества, также могут служить факторами индукции, доказывая, что механизм индукции гораздо сложнее, чем предполагалось изначально. Этот процесс включает взаимодействие генов и сигнальных молекул, а также многие факторы роста, такие как костные морфогенетические белки (КМБ), также играют важную роль. Подобные исследования показывают, как клетки взаимодействуют друг с другом посредством множества сигнальных путей для корректировки своей формы и функций.
«Изменения формы клеток, такие как процесс апикального сужения, имеют решающее значение для формирования нервной трубки».
Дальнейшее наблюдение за клетками нервной пластинки показало, что их структура значительно изменилась после индукции, превратившись в высокие столбчатые клетки. Под микроскопом эти клетки можно четко отличить от окружающих эпителиальных клеток. Это изменение формы происходит в основном за счет скоординированного действия микротрубочек и актина внутри клетки, заставляя клетку расширяться наружу и формировать форму тупого конуса. Этот процесс называется «апикальным сужением». При складчатости нервной пластинки образуются нервные бороздки и нервные валики. Эти складки в конечном итоге сливаются по средней линии, образуя нервную трубку.
Однако процесс закрытия нервной трубки не завершается одномоментно, а начинается с дорсальной стороны и распространяется на обе стороны, сопровождаясь образованием множественных точек закрытия. Успех этого процесса зависит от регуляции молекул клеточной адгезии и образования медиальной точки шарнира в нервной пластинке из-за давления извне на эпителий, заставляющего две стороны нервных складок сближаться. Загадка в том, почему иногда возникают дефекты нервной трубки?
«Дефекты нервной трубки являются одними из самых распространенных врожденных дефектов, и это, несомненно, привлекло много внимания и исследований».
Формирование клеток нервного гребня также имеет решающее значение в этом процессе. Эти клетки отделяются от края нервной трубки и мигрируют дальше в разные части эмбриона, где они развиваются в различные типы клеток, включая нейроны и пигментные клетки периферической нервной системы. Это говорит о том, что индукция от клетки к клетке не только влияет на формирование структуры, но и определяет разнообразие типов клеток.
Однако процесс закрытия нервной трубки до конца не изучен. Механизм закрытия различается у разных видов. У млекопитающих закрытие нервной трубки обычно осуществляется путем внутренней координации нескольких точек замыкания, которые контактируют друг с другом. Однако у птиц он обычно начинается из одной точки в среднем мозге и движется вперед и назад. Эти различия усложняют наше понимание формирования нервной трубки и создают новые задачи для будущих исследований.
По мере углубления исследований постепенно углубляется и наше понимание формирования нервной трубки, что способствовало распознаванию и исследованию различных типов дефектов нервной трубки, все из которых направлены на лучшее понимание тайны происхождения жизни. Столкнувшись с таким великолепным и сложным жизненным процессом, мы не можем не задаться вопросом: насколько глубока и обширна сила индукции между клетками?
