Bepaling

De Bepaling is een stap in celdifferentiatie en draagt ​​zo bij aan de specialisatie van weefsels. Het proces zet een ontwikkelingsprogramma op voor volgende cellen en ontneemt almachtige cellen het vermogen om verschillende celtypen te genereren. Hoe meer een weefsel gespecialiseerd is, hoe minder het regeneratieve vermogen ervan.

Wat is de bepaling?

Ontwikkelingsbiologie volgt de ontwikkeling van cellen en weefsels in een meer gespecialiseerde staat. Tijdens deze ontwikkeling veranderen de individuele cellen van een weefsel vele malen totdat ze specialisatie hebben bereikt. Verandering kan in verschillende richtingen plaatsvinden en is onomkeerbaar.

Differentiatie en celdeling geven een meercellig levend wezen zijn vorm. Het geheel van dit vormingsproces wordt morfogenese genoemd. De bevruchte eicel is het startpunt van morfogenese. In de loop van de differentiatieprocessen wordt het een complexe structuur van verschillende celtypen en weefseltypen.

De zygote heeft totipotentie. Het is daarom in staat om alle celtypen in het organisme te ontwikkelen. Celdeling creëert individuele dochtercellen uit de zygote. Deze dochtercellen zijn gespecialiseerd in bepaalde rollen, afhankelijk van hun afkomst. Deze celdelingsstap gaat hand in hand met wat bekend staat als bepaling. De richting van specialisatie wordt epigenetisch overgedragen op alle volgende celgeneraties. De bepaling bepaalt dus het ontwikkelingsprogramma van volgende cellen.

Functie en taak

Bepaling is een stap richting differentiatie en geeft organismen vorm door bij te dragen aan de specialisatie van cellen en weefsels. Deze specialisatie vindt plaats tijdens de embryogenese om de hechtingspatronen van cellen en weefsels te bepalen. De bepaling wordt vermoedelijk gerealiseerd door de activering van de respectieve set genen.

Ontwikkelingsbiologie maakt onderscheid tussen stabiele en onstabiele vastberadenheid. Een vastberaden cel handhaaft altijd zijn ontwikkelingsprogramma. Dit geldt ook als het migreert van de oorspronkelijke locatie naar een andere locatie in het organisme of daar wordt getransplanteerd. De potentie van een bepaalde cellijn wordt steeds verder beperkt door bepaling. De pluripotente stamcellen van het embryo kunnen elk celtype produceren. Multipotente lichaamsstamcellen kunnen niet meer alle, maar alleen celtypen van een weefsel produceren. Aan het einde van de bepaling zijn er onomkeerbaar gedifferentieerde en functionele lichaamscellen, die vaak niet meer kunnen delen en slechts een beperkte levensduur hebben.

Bepaling kan in verschillende richtingen plaatsvinden. Dit betekent dat cellen de bepaling onder bepaalde omstandigheden kunnen wijzigen. Dit proces wordt ook wel transdetermination genoemd. De cellen verliezen hun differentiatie, dus dedifferentiatie. Na de dedifferentiatie kunnen ze mogelijk weer differentiëren. De nieuwe differentiatie wordt dan transdifferentiatie genoemd. Deze verschijnselen zijn betrokken bij wondgenezing en de ontwikkeling van kanker.

Planten verschillen van dieren in determinatie en differentiatie. Ze hebben meristeemcellen die gespecialiseerd zijn in het delen en creëren van nieuwe weefsels. Anders dan bij dieren zijn gedifferentieerde cellen in planten echter vaak niet of slechts in beperkte mate geprogrammeerd. Dit betekent dat de meeste plantencellen het vermogen behouden om te delen en verschillende celtypen te genereren.

Ziekten en aandoeningen

Hoe meer gedifferentieerd een bepaald weefsel is, hoe slechter het zal herstellen van schade en verwondingen. Totale regeneratie kan alleen plaatsvinden in weefsels die in staat zijn tot celdeling. Het vermogen van een beschadigd weefsel om te regenereren hangt af van de mate van specialisatie.

Regeneratie kan volledig, onvolledig of helemaal niet plaatsvinden. Met toenemende differentiatie neemt het vermogen om te regenereren af. In het zenuwweefsel en in de weefsels van het hart komen bijvoorbeeld myocardcellen en zenuwcellen met een bijzonder hoge specialisatie voor. Deze cellen kunnen niet meer delen. Na schade aan het hart of het centrale zenuwstelsel vindt alleen genezing van het defect plaats.

Daarentegen zijn bloedcellen en epitheelcellen minder gedifferentieerd. Ze worden permanent opnieuw gevormd uit slecht gedifferentieerde cellen. Om betere genezingsresultaten te bereiken, vertrouwt de moderne geneeskunde op zogenaamde stamceltherapie. Deze therapiemethode omvat alle medische therapieprocedures waarbij stamcellen als centraal onderdeel van de behandeling worden gebruikt. De oudste en bekendste stamceltherapie is leukemiebehandeling.

Stamcellen kunnen worden geïsoleerd uit zowel embryonaal als volwassen weefsel. Embryonale stamcellen zijn nog steeds almachtig en kunnen daarom differentiëren naar alle weefsels. Embryonale stamcellen produceren snel grote aantallen cellen die in elk beschadigd weefsel kunnen worden ingebracht. De hoge mate van deling van embryonale stamcellen houdt echter verband met het risico op tumorziekten. Zo speelt het onderzoek naar de bepaling ook een grotere rol voor de weefselgroei in de context van een tumorziekte.

Bepaling is ook relevant voor het overwegen van verschillende misvormingen of mutaties. Als de voor bepaling beschikbare cellen niet alle ontwikkelingsprogramma's bestrijken, kunnen in het ergste geval de cellen van een bepaald type weefsel zich niet ontwikkelen. Bepalingsfouten kunnen daardoor ernstige gevolgen hebben. Door de mogelijkheid van transdetermination kunnen determinatiefouten echter tot op zekere hoogte worden gecorrigeerd. Als er geen correctie is of als de correctie onjuist is, kunnen bepaalde weefsels overontwikkeld zijn, terwijl andere onderontwikkeld zijn.