Transdiferenciācija ietver metamorfozi. Konkrēta dīgļlapa diferencētās šūnas tiek pārveidotas cita dīgļlapa šūnās, izmantojot tādus procesus kā histona deacetilēšana un metilēšana. Transdiferencēšanās procesu trūkumu pamatā ir daudzas slimības, piemēram, Bareta estrofags.
Kas ir transdiferenciācija?
Transdiferencēšanās spējas zinātnieki galvenokārt saista ar cilvēka cilmes šūnām. Embrionālā attīstība notiek, pamatojoties uz trim atšķirīgiem dīgļu slāņiem. Diferencēšana ir solis embriju šūnu attīstībā. Šūnas pārveidojas specializētā formā, izmantojot diferenciācijas procesus. Pirmā visvareno embriju šūnu diferenciācija atbilst dīgļlapu attīstībai, kas ir specifiski audiem un tāpēc vairs nav visvareni. Transdiferenciācija ir īpašs gadījums vai pat diferenciācijas maiņa. Process atbilst metamorfozei. Šajā procesā viena dīgļlapa šūnas tiek pārveidotas par citas dīgļlapas šūnām. Lielākā daļa transdiferenciācijas nenotiek tieši, bet atbilst dediferenciācijai, kurai savukārt katrā gadījumā seko diferenciācija pretējos virzienos. Transdiferencēšanās spējas zinātnieki galvenokārt saista ar cilvēka cilmes šūnām. Ar katru transdiferenciāciju tiek pilnībā mainīta attiecīgā gēns ekspresija notiek molekulāri bioloģiskajā līmenī. Katra transdiferenciācija prasa aktivitātes maiņu tūkstošos vieninieku gēns segmenti. Saistībā ar dažām slimībām notiek patoloģiski transdiferencēšanās procesi. Tomēr būtībā transdiferenciācijai nav jābūt patoloģiskai vērtībai.
Funkcija un uzdevums
Transdiferenciācijas laikā gēns šūnas ekspresija pilnīgi mainās molekulārā ģenētiskā līmenī. Tas ietekmē replikāciju. Transdiferencētajā šūnā tiek atkārtotas pilnīgi atšķirīgas gēna sekcijas, nekā sākotnēji paredzēts. Šī iemesla dēļ olbaltumvielu sintēze galu galā atšķiras no sākotnēji plānotā. Transdiferenciāciju pavada iepriekš aktīvo gēnu apklusināšana. Šī apklusināšana lielā mērā notiek, izmantojot histona deacetilēšanas vai metilēšanas procesus atsevišķos DNS segmentos. Pilnīgai transdiferencēšanās norisei ir jāmaina neskaitāmu gēnu sadaļu aktivitāte. Transdiferencētās šūnas gēnu ekspresija būtiskajās daļās parasti neatbilst sākotnējam gēnu ekspresijas modelim. Histonu deacetilēšanas process kalpo ne tikai noteiktu gēnu segmentu apklusināšanai, bet arī maina DNS saistīšanās spējas. Histona dezacetilēšanas process koncentrējas uz histonu, no kura struktūras tiek noņemta acetilgrupa. Tas histonam piešķir daudz lielāku afinitāti pret DNS fosfāts grupas. Tas vienlaikus rada zemāku saistīšanās spēju starp transkripcijas faktoriem un DNS. Transkripcijas faktori pozitīvi vai negatīvi ietekmē transkripciju un tādējādi ir vai nu aktivatori, vai represori. Samazinātas transkripcijas faktoru saistīšanās spējas izraisa atsevišķu gēnu ekspresiju inhibīciju, kas atrodas attiecīgajā DNS punktā. Metilēšanas process galu galā arī seko DNS inaktivācijas principam. Vienīgā atšķirība ir tā, ka metilēšanas procesos galvenā uzmanība tiek pievērsta nevis histonam, bet gan metilgrupām. Šīs metilgrupas saistās ar noteiktu DNS daļu un tādā veidā inaktivē atsevišķas DNS sekcijas. Šūnu diferenciācijas laikā to gēnu ekspresija ievērojami mainās, un daudzi gēni procesu laikā pat tiek izslēgti. Pilnīga transdiferenciācija vienlaikus balstās uz tūkstošiem gēnu augstu izpausmi un prasa vienlaikus regulēt tūkstošiem citu gēnu ekspresiju. Tikai šādā veidā ir taisnība proteīni galu galā pieejams šūnas transformācijai. Piemēram, muskuļu šūnai ir nepieciešami principiāli atšķirīgi proteīni nekā a aknas šūna. Vai nu transdiferenciācija notiek tieši, vai pa apvedceļu. Šis apvedceļš atbilst dediferenciācijai, kurai seko vēlāka diferenciācija citos virzienos.
Slimības un kaites
Transdiferenciācija var būt pamatā daudzām dažādām slimībām, padarot to klīniski nozīmīgu. Piemēram, tā dēvētais Bareta barības vads ir saistīts ar transdiferencēšanās procesiem. Šīs slimības pamatā ir šūnu pārveidošanās epitēlijs, kas patoloģisko procesu laikā tiek transdiferencēti no mucīnu ražojošām zarnu šūnām. Šajā kontekstā ir runāt zarnu metaplāzija, kas saistīta ar fakultatīvu deģenerācijas risku un var veicināt, piemēram, adenokarcinomu attīstību. Kopumā Bareta sindromu raksturo kā hroniskas iekaisīgas izmaiņas distālajā barības vadā, kā rezultātā veidojas peptiskas čūlas, kas var rasties refluksa slimība. Sindromā transformācija plakanšūnu epitēlijs notiek distālajā barības vadā. Cita slimība, kuras pamatā ir transdiferenciācija, atbilst leikoplakija. Mutes dobuma gļotādas šūnas kā daļa no šīs parādības transdiferencējas pirmsvēža šūnās, kas var veicināt plakanšūnu karcinoma. Leikoplakija ir hiperkeratozes gļotādas kas bieži vien ir displastiski. Papildus mutes dobums, šīs leikoplakijas galvenokārt rodas uz lūpām un dzimumorgānu rajonā. Leikoplakija parasti ir hronisks ādas kairinājums āda vai gļotādas. Šis kairinājums sabiezē ragveida slāni skartajā zonā. Sarkanīgi gļotādas tādējādi kļūst bālgans, kā kapilārs kuģi vairs nevar sastādīt zem biezuma epitēlijs. Cēloņsakarība var būt mehāniska, bioloģiska, fiziska vai ķīmiska. Pie bioloģiskajiem stimuliem pieder hroniskas vīrusu infekcijas. Ķīmiskos cēloniskos stimulus parasti izraisa smēķēšana vai košļājamā tabaka. Mehāniskie cēloņsakarības stimuli var būt nepiemēroti protēzes.
