Программируемая клеточная гибель в развитии

Как целенаправленная, регулируемая гибель специфических клеток формирует ткани, удаляет ненужные структуры и регулирует количество клеток в процессе развития.

Definition

Программируемая клеточная гибель в развитии — это генетически контролируемое, целенаправленное устранение специфических клеток — чаще всего путем апоптоза — которое формирует ткани и органы и регулирует количество клеток как нормальную часть построения организма.

Scope

Эта тема охватывает апоптоз и связанные с ним формы программируемой клеточной гибели как инструменты развития: формирование пальцев из зачатков конечностей, устранение избыточных нейронов, удаление личиночных и эмбриональных структур, а также согласование клеточных популяций друг с другом. В ней рассматривается основной механизм выполнения клеточной гибели и то, как он регулируется сигналами выживания и гибели.

Core questions

• Почему нормальное развитие требует гибели определенных клеток?
• Как клеточная гибель направляется к нужным клеткам в нужное время?
• Какой молекулярный механизм осуществляет программируемую клеточную гибель?
• Как сигналы выживания определяют, какие клетки живут, а какие умирают?

Key concepts

• Апоптоз как механизм развития
• Формирование структур (например, разделение пальцев)
• Гибель нейронов и трофическая поддержка
• Каспазо-опосредованный путь выполнения
• Баланс сигналов выживания и гибели

Mechanisms

Программируемая клеточная гибель осуществляется главным образом путем апоптоза, упорядоченного процесса, при котором клетка конденсируется, фрагментирует свою ДНК и распадается на окруженные мембраной тельца, которые удаляются без воспаления. Выполнение зависит от консервативного каскада протеаз (каспаз), контролируемого сигналами выживания и про- и анти-смертельными регуляторами. В процессе развития этот механизм удаляет межпальцевую ткань для разделения пальцев рук и ног, устраняет нейроны, которые не получают достаточной трофической поддержки от своих мишеней, и удаляет транзиторные эмбриональные и личиночные структуры. Регулируя баланс между выживанием и гибелью, эмбрион согласовывает клеточные популяции и уточняет форму органов.

Clinical relevance

Слишком малая или слишком большая клеточная гибель в развитии связана с врожденными пороками развития, такими как сросшиеся пальцы, и те же пути гибели играют центральную роль в развитии рака и дегенеративных заболеваний при их дисрегуляции. Эта статья носит образовательный характер и не содержит клинических рекомендаций.

History

Программируемая клеточная гибель была признана нормальным явлением развития задолго до того, как стала известна ее молекулярная основа; генетические исследования на нематоде позже выявили консервативный путь клеточной гибели, работа, которая помогла установить апоптоз как фундаментальный механизм развития.

Seminal works

• gilbert2016

Frequently asked questions

Почему здоровый эмбрион намеренно убивает свои собственные клетки?

Удаление специфических клеток помогает формировать структуры — например, разделять пальцы — и регулирует количество клеток, делая клеточную гибель существенной, конструктивной частью нормального развития.

Является ли клеточная гибель в развитии тем же самым, что и повреждение клеток?

Нет. Это упорядоченный, регулируемый процесс (апоптоз), который чисто удаляет клетки без воспаления, в отличие от неконтролируемой гибели, вызванной острым повреждением.