Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
меньшей мере одну "бессмертную" стволовую клетку, потомки которой будут
находиться в этой единице и в отдаленном будущем. Стрелками показано
происхождение одних клеток от других. Стволовая клетка в каждой клеточной
генерации представлена здесь в центральном положении. Другие базальные
клетки могут изначально обладать иными химическими свойствами, которые
предопределяют их уход из базального слоя и дифференцировку; в другом
варианте базальные клетки будут эквивалентны бессмертным стволовым
клеткам по своим свойствам, но их потомство может выталкиваться из
базального слоя и слущиваться с кожи, и в этом смысле такие базальные
клетки будут смертными.
(рис. 17-22), в ней последовательно экспрессируются различные выборки из
всего комплекта гомологичных кератиновых генов. В ходе этого процесса
начинают синтезироваться другие характерные белки, такие как инволюкрин,
и это тоже входит в координированную программу терминальной
дифференцировки клеток.
17.4.4. Возможно, что "бессмертие" стволовой клетки сохраняется
благодаря контакту с базальной мембраной [20J
Если каждая пролиферативная единица эпидермиса поддерживается
неопределенно долго за счет размножения ее базальных клеток, то среди них
должна быть хотя бы одна клетка, потомство которой не вымирает полностью
до конца жизни животного. Мы будем называть такую клетку бессмертной
стволовой клеткой (рис. 17-23). В принципе деление бессмертной стволовой
клетки могло бы давать две первоначально одинаковые дочерние клетки, чья
дальнейшая судьба зависела бы уже от последующих условий их жизни. В
противоположном крайнем случае деление стволовой клетки могло бы всегда
быть асимметричным, так что одна и только одна из дочерних клеток
наследовала бы свойства, необходимые для бессмертия; в другой же клетке
что-то изменялось бы уже в момент ее образования, и это заставляло бы ее
дифференцироваться и обрекало в конце концов на гибель. В таком случае
число бессмертных стволовых клеток никогда не могло бы увеличиться, а это
противоречит фактам. Если участок эпидермиса разрушен, непрерывность
ткани восстанавливают окружающие здоровые эпидермальные клетки, которые
мигрируют и размножаются, чтобы закрыть брешь. При этом образуются новые
пролиферативные единицы, и их центральные базальные клетки неизбежно
должны были возникнуть в результате таких делений, когда из одной
бессмертной клетки получаются две.
Таким образом, при делении стволовой клетки судьба дочерних клеток должна
хотя бы отчасти зависеть от внешних факторов. Одним из таких факторов мог
бы быть контакт с базальной мембраной, разрыв которого приводил бы к
запуску терминальной дифференцировки. Эксперименты на тканевых культурах
в какой-то мере подтверждают это предположение: эпидермальные клетки
продолжают щлиться, если они растут в контакте с подходящим субстратом
(например, со слоем фибробластов), но сразу начинают дифференцироваться
при росте в суспензии Однако такого рода регуляция внешними факторами не
позволяет объяснить все. Другие данные указывают скорее на обратное
направление причинно-следственной связи, т. е. на го, что изменения,
ведущие к терминальной дифференцировке, приводят к откреплению клеток от
базальной мембраны, а не наоборот. Согласно этой гипотезе, лишь немногие
из базальных клеток способны быть стволовыми. Поверхность этих стволовых
клеток имеет особые свойства, которые позволяют им прикрепляться к
базальной мембране. Эти клетки запрограммированы на то, чтобы давать
определенную долю потомства, "обреченную" на дифференцировку, в которую
входит и потеря способности к прикреплению. В особых условиях тканевой
репарации отношение дифференцирующихся клеток-потомков к пролиферирующим
может быть изменено под действием местных ростовых факторов гак, чтобы
образовались дополнительные клетки для покрытия раны. Данные в пользу
этой гипотезы были получены в экспериментах, в которых кератиноциты
выращивали in vitro в условиях недостатка кальция; это удерживало их в
состоянии монослоя, так что все клетки были базальными. Тем не менее
некоторые клетки в этих условиях вступали на путь терминальной
174
дифференцировки, на что указывал синтез инволюкрина; эти
дифференцирующиеся клетки выходили из базального слоя, как только
повышалась концентрация Са2+ в среде (разд. 14.3.4).
17.4.5. Пролиферация базальных клеток регулируется в соответствии с
толщиной эпидермиса [21]
Чем бы ни определялся выбор межд> сохранением статуса стволовой клетки и
переходом на гибельный путь терминальной дифференцировки, должны
действовать другие факторы, которые регулировали бы скорость образования
новых эпидермальных клеток Например, если наружные слои эпидермиса
соскоблить, то базальные клетки начинают делиться быстрее. Через
некоторое время это приводит к восстановлению нормальной толщины
эпидермиса, и пролиферация в базальном слое снова снижается до обычного
уровня. Все происходит так, как будто удаление наружных
