Determinazione

Il Determinazione è un passo nella differenziazione cellulare e contribuisce così alla specializzazione dei tessuti. Il processo stabilisce un programma di sviluppo per le cellule successive e priva le cellule onnipotenti della capacità di generare diversi tipi di cellule. Più un tessuto è specializzato, minore è la sua capacità rigenerativa.

Qual è la determinazione?

La biologia dello sviluppo segue lo sviluppo di cellule e tessuti in uno stato più specializzato. Durante questo sviluppo, le singole cellule di un tessuto cambiano molte volte fino a quando non hanno raggiunto la specializzazione. Il cambiamento può avvenire in direzioni diverse ed è irreversibile.

La differenziazione e la divisione cellulare danno forma a un essere vivente multicellulare. La totalità di questo processo di modellamento è chiamata morfogenesi. La cellula uovo fecondata è il punto di partenza della morfogenesi. Nel corso dei processi di differenziazione, diventa una struttura complessa di diversi tipi di cellule e tipi di tessuto.

Lo zigote ha totipotenza. È quindi in grado di sviluppare tutti i tipi di cellule dell'organismo. La divisione cellulare crea singole cellule figlie dallo zigote. Queste cellule figlie sono specializzate in determinati ruoli a seconda dei loro genitori. Questa fase di divisione cellulare va di pari passo con la cosiddetta determinazione. La direzione della specializzazione viene trasferita epigeneticamente a tutte le successive generazioni di cellule. La determinazione determina quindi il programma di sviluppo delle cellule successive.

Funzione e compito

La determinazione è un passo verso la differenziazione e dà forma agli organismi contribuendo alla specializzazione di cellule e tessuti. Questa specializzazione avviene durante l'embriogenesi al fine di determinare i modelli di attaccamento di cellule e tessuti. Presumibilmente, la determinazione viene realizzata tramite l'attivazione del rispettivo set di geni.

La biologia dello sviluppo distingue tra determinazione stabile e instabile. Una determinata cellula mantiene sempre il suo programma di sviluppo. Questo vale anche se migra dalla posizione originale a un'altra posizione nell'organismo o viene trapiantato lì. La potenza di una particolare linea cellulare è ulteriormente limitata dalla determinazione. Le cellule staminali pluripotenti dell'embrione possono produrre qualsiasi tipo di cellula. Le cellule staminali del corpo multipotente non possono più produrre tutti ma solo i tipi di cellule di un tessuto. Alla fine della determinazione ci sono cellule del corpo irreversibilmente differenziate e funzionali, che spesso non hanno più la capacità di dividersi e hanno solo una durata di vita limitata.

La determinazione può avvenire in diverse direzioni. Ciò significa che le cellule possono modificare la determinazione in determinate circostanze. Questo processo è noto anche come transdeterminazione. Le cellule perdono la loro differenziazione, quindi si dedifferenziano. Dopo la dedifferenziazione, potrebbero essere in grado di differenziarsi di nuovo. La nuova differenziazione viene quindi definita transdifferenziazione. Questi fenomeni sono coinvolti nella guarigione delle ferite e nello sviluppo del cancro.

Le piante differiscono dagli animali in termini di determinazione e differenziazione. Hanno cellule meristematiche specializzate nella divisione e nella creazione di nuovi tessuti. A differenza degli animali, tuttavia, le cellule differenziate nelle piante spesso non sono determinate o programmate solo in misura limitata. La maggior parte delle cellule vegetali mantiene quindi la capacità di dividersi e generare diversi tipi di cellule.

Malattie e disturbi

Più un determinato tessuto è differenziato, peggiore sarà il recupero da danni e lesioni. La rigenerazione totale può avvenire solo nei tessuti capaci di divisione cellulare. La capacità di rigenerazione di un tessuto danneggiato dipende dal grado di specializzazione.

La rigenerazione può avvenire completamente, in modo incompleto o per niente. Con l'aumento della differenziazione, la capacità di rigenerarsi diminuisce. Nel tessuto nervoso e nei tessuti del cuore, ad esempio, si trovano cellule miocardiche e cellule nervose con specializzazione particolarmente elevata. Queste cellule non possono più dividersi. I danni al cuore o al sistema nervoso centrale guariscono quindi solo il difetto.

Al contrario, le cellule del sangue e le cellule epiteliali sono meno differenziate. Sono permanentemente riformati da cellule scarsamente differenziate. Per ottenere migliori risultati di guarigione, la medicina moderna si affida alla cosiddetta terapia con cellule staminali. Questo metodo di terapia include tutte le procedure di terapia medica che utilizzano le cellule staminali come componente centrale del trattamento. La terapia con cellule staminali più antica e conosciuta è il trattamento della leucemia.

Le cellule staminali possono essere isolate sia dal tessuto embrionale che da quello adulto. Le cellule staminali embrionali sono ancora onnipotenti e possono quindi differenziarsi in tutti i tessuti. Le cellule staminali embrionali producono rapidamente un gran numero di cellule che possono essere inserite in qualsiasi tessuto danneggiato. Tuttavia, l'elevato tasso di divisione delle cellule staminali embrionali è associato al rischio di malattie tumorali. Pertanto, la ricerca della determinazione gioca anche un ruolo maggiore per la crescita dei tessuti nel contesto di una malattia tumorale.

La determinazione è rilevante anche per considerare diverse malformazioni o mutazioni. Se le cellule disponibili per la determinazione non coprono tutti i programmi di sviluppo, nel peggiore dei casi le cellule di un certo tipo di tessuto non possono svilupparsi. Gli errori nella determinazione possono avere gravi conseguenze. Tuttavia, attraverso la possibilità di transdeterminazione, gli errori di determinazione possono essere corretti in una certa misura. Se non vi è alcuna correzione o se la correzione non è corretta, alcuni tessuti potrebbero essere eccessivamente sviluppati mentre altri sono sottosviluppati.