Известно, что одни клетки непрерывно делятся, например стволовые клетки костного мозга , клетки зернистого слоя эпидермиса, эпителиальные клетки слизистой кишечника; другие, включая гладкомышечные, могут не делиться в течение нескольких лет, а некоторые клетки, например нейроны и поперечнополосатые мышечные волокна, вообще не способны делиться (если не считать внутриутробный период).

В некоторых тканях дефицит клеточной массы устраняется за счет быстрого деления оставшихся клеток. Так, у некоторых животных после хирургического удаления 7/8 печени ее масса восстанавливается почти до исходного уровня за счет деления клеток оставшейся 1/8 части. Таким свойством обладают многие железистые клетки и большинство клеток костного мозга, подкожной клетчатки, кишечного эпителия и других тканей, за исключением высокодифференцированных мышечных и нервных клеток.

Пока мало известно, каким образом в организме поддерживается необходимое число клеток разных типов . Тем не менее, экспериментальные данные говорят о существовании трех механизмов регуляции клеточного роста.

Во-первых, деление многих видов клеток находится под контролем факторов роста, вырабатываемых другими клетками. Некоторые из этих факторов поступают к клеткам из крови, другие - из близлежащих тканей. Так, эпителиальные клетки некоторых желез, например поджелудочной, не могут делиться без фактора роста, вырабатываемого подлежащей соединительной тканью.

Во-вторых, большинство нормальных клеток перестают делиться при недостатке места для новых клеток. Это можно наблюдать в клеточных культурах, в которых клетки делятся, пока не начнут контактировать друг с другом, затем они прекращают деление.

В-третьих, многие тканевые культуры перестают расти , если в культуральную жидкость попадает даже небольшое количество вырабатываемых ими веществ. Все эти механизмы контроля клеточного роста можно рассматривать как варианты механизма отрицательной обратной связи.

Регуляция размера клеток . Размер клетки зависит в основном от количества функционирующей ДНК. Так, при отсутствии репликации ДНК клетка растет, пока не достигнет определенного объема, после этого ее рост прекращается. Если с помощью колхицина заблокировать процесс образования веретена деления, то можно остановить митоз, хотя репликация ДНК при этом будет продолжаться. Это приведет к тому, что количество ДНК в ядре значительно превысит норму, и объем клетки увеличится. Предполагается, что избыточный рост клеток в данном случае обусловлен повышенной продукцией РНК и белка.

Дифференциация клеток в тканях

Одной из характеристик роста и деления клеток является их дифференцировка, под которой понимают изменение их физических и функциональных свойств в ходе эмбриогенеза с целью образования специализированных органов и тканей организма. Рассмотрим интересный эксперимент, помогающий объяснить этот процесс.

Если из яйцеклетки лягушки с помощью специальной методики вынуть ядро и вместо него поместить ядро клетки слизистой кишечника, то из такой яйцеклетки может вырасти нормальная лягушка. Этот эксперимент показывает, что даже такие высокодифференцированные клетки, как клетки слизистой кишечника, содержат всю необходимую генетическую информацию для развития нормального организма лягушки.

Из эксперимента ясно, что дифференцировка идет не за счет потери генов, а благодаря селективной репрессии оперонов. Действительно, на электронных микрофотографиях можно увидеть, что некоторые сегменты ДНК, «упакованные» вокруг гистонов, конденсированы настолько сильно, что уже не могут быть расплетены и использованы в качестве матрицы для транскрипции РНК. Этому явлению можно дать такое объяснение: на определенной стадии дифференцировки клеточный геном начинает синтезировать белки-регуляторы, которые необратимо репрессируют определенные группы генов, поэтому эти гены навсегда остаются инактивированными. Как бы то ни было, зрелые клетки человеческого организма способны синтезировать всего 8000-10000 разных белков, хотя если бы функционировали все гены, эта цифра составила бы около 30000.

Эксперименты на эмбрионах показывают, что некоторые клетки способны осуществлять контроль над дифференцировкой соседних клеток. Так, хордомезодерму называют первичным организатором эмбриона, поскольку вокруг нее начинают дифференцироваться все остальные ткани эмбриона. Превращаясь в ходе дифференцировки в сегментированную, состоящую из сомитов дорсальную мезодерму, хордомезодерма становится индуктором для окружающих тканей, запускающим формирование из них практически всех органов.

В качестве другого примера индукции можно привести развитие хрусталика. Когда глазной пузырек соприкасается с головной эктодермой, она начинает утолщаться, постепенно превращаясь в хрусталиковую плакоду, а та, в свою очередь, образует впячивание, из которого в результате и формируется хрусталик. Таким образом, развитие эмбриона в значительной степени обусловлено индукцией, суть которой заключается в том, что одна часть эмбриона вызывает дифференцировку другой, а та - дифференцировку остальных частей.
Итак, хотя дифференцировка клеток в целом все еще остается для нас загадкой, многие регуляторные механизмы, которые лежат в ее основе, нам уже известны.

Оптимальным этапом для изучения хромосом является стадия метафазы, когда хромосомы достигают максимальной конденсации и располагаются в одной плоскости, что позволяет их идентифицировать с высокой точностью. Для изучения кариотипа требуется выполнение нескольких условий:

Стимуляция клеточных делений для получения максимального количества делящихся клеток,

- блокирование клеточного деления в метафазе;

- гипотонизацш клеток и приготовление препарата хромосом для дальнейшего исследования под микроскопом.

Для изучения хромосом можно использовать клетки из активно пролиферирующих тканей (клетки костного мозга, стенок семенников, опухолей) или клеточные культуры, которые получают путём культивирования в контролируемых условиях на специальных питательных средах клеток, выделенных из организма (клетки периферической крови*, лимфоциты Т, клетки красного костного мозга, фибробласты разного происхождения, клетки хориона, опухолевые клетки)

* Техника получения хромосомных препаратов из лимфоцитов периферической крови, культивируемых в изолированных условиях является наиболее простым методом и состоит из следующих этапов:

Забор венозной крови в асептических условиях;

Добавление гепарина для предотвращения свертывания крови;

Перенос материала во флаконы со специальной питательной средой;

Стимуляция клеточных делений добавлением фитогемагглютинина;

Инкубация культуры в течение 72 часов при температуре 37 0 С.

Блокирование клеточного деления на стадии метафазы достигается введением в среду колхицина или колцемида – веществ - цитостатиков, разрушающих веретено деления. Получение препаратов для микроскопического анализа включает следующие этапы:

- гипотонизацю клеток, которая достигается добавлением гипотонического раствора хлорида калия; это приводит к набуханию клетки, разрыву ядерной оболочки и дисперсии хромосом;

- фиксацию клеток для остановки жизнедеятельности клетки с сохранением структуры хромосом; для этого используются специальные фиксаторы, например, смесь этилового спирта и уксусной кислоты;

- окрашивание препарата по Гимзе или использование других способов окрашивания;

- анализ под микроскопом с целью выявления численных нарушений (гомогенных или в мозаике) и структурных аберраций;

- фотографирование и вырезание хромосом;

- идентификацию хромосом и составление кариограммы (идиограммы).

Этапы кариотипирования Дифференциальная окраска хромосом

В настоящее время наряду с рутинными методами изучения кариотипа используются методы дифференциальной окраски, позволяющие выявить в хроматидах чередование окрашенных и неокрашенных полос. Они называются бэндами и имеют специфическое и точное распределение, обусловленное особенностями внутренней организации хромосомы

Методы дифференциальной окраски были разработаны в начале 70-х годов ХХ-го века и стали важной вехой в развитии цитогенетики человека. Они имеют широкое практическое применение, т.к.:

Чередование полос не носит случайный характер, а отражает внутреннюю структуру хромосом, например распределение эухроматиновых и гетерохроматиновых участков, богатых AT или GC последовательностями ДНК, участков хроматина с разной концентрацией гистонов и негистонов;

Распределение бэндов идентично для всех клеток одного организма и всех организмов данного вида, что используется для точной идентификации вида;

Метод позволяет точно идентифицировать гомологичные хромосомы, которые являются одинаковыми с генетической точки зрения и имеют сходное распределение бэндов;

Метод обеспечивает точную идентификацию каждой хромосомы, т.к. разные хромосомы имеют разное распределение бэндов;

Дифференциальная окраска позволяет выявить многие структурные нарушения хромосом (делеции, инверсии), которые с трудом обнаруживаются методами простой окраски.

В зависимости от способа предобработки хромосом и техники окрашивания различают несколько методов дифференциальной окраски (G,Q,R,T,C). Используя их, можно получить чередование окрашенных и неокрашенных полос - бэндов, стабильных и специфичных для каждой хромосомы.

Характеристика различных методов дифференциальной окраски хромосом

Против моей болезни — псориаза, но все так же по несколько раз в году появляются красные пятна. Потом они проходят, после двух-трех недель. Через какое-то время все повторяется снова. Расскажите подробнее об этой болезни и о том, как от нее избавиться", — просит читательница MedPulse. Что ответит врач-дерматолог?

Врач-дерматолог, к. м.н., Алексей Левин

С чего начинается псориаз?

Псориаз — хроническое, незаразное заболевание кожи, известное еще в допетровской Руси, где этот дерматоз именовали "розами дьявола". Но не столько из-за высокой опасности для жизни (даже зуд здесь появляется не у всех пациентов, а серьезные осложнения — менее чем в 10% случае), сколько из-за необычайно коварного и упорного характера этого недуга. Кожные "розы" могут вдруг исчезнуть, затем дремать годами и вдруг распуститься вновь. И до сих пор псориаз остается одним из самых загадочных недугов.

Например, уже давно предположили, что это — аутоиммунное заболевание. Но недавно американские ученые открыли два гена, ответственные за деление эпидермальных клеток. Мутации в этих генах, по мнению исследователей, и нарушают порядок клеточного деления, приводя к образованию бляшек. Вот вам еще одна возможная причина — генетическая. Но разве не может быть и другая — инфекционно-вирусная? Шведские ученые выделели ретровирус, которые они считают специфическим возбудителем псориаза. Словом, первопричина болезни пока неизвестна.

В группе наибольшего риска — мнительные, тревожные люди с повышенной эмоциональностью, которые и до начала псориаза в ответ на стресс "срывались" на какие -то заболевания. Поэтому, если говорить о профилактике недуга, то посоветовал бы таким людям проще относится к жизненным проблемам.
В северных странах этот дерматоз встречается в два раза чаще, чем в южных. Такую зависимость связывают с количеством солнечного света. Поэтому еще один совет, как уберечься от псориаза — не переусердствовать в защите от солнечных лучей. Существуют гигиенические правила здорового и безопасного естественного загара. Следуйте им, но и не прячьтесь от солнца как Снегурочка!

Стена высокая, но хилая

При псориазе клетки верхнего эпидермального слоя кожи делятся в 30 быстрее чем в норме. Но созревать не успевают, из-за чего между ними не устанавливается прочных связей. В итоге кожа при псориазе напоминает наспех построенную кирпичную стену, высокую, да непрочную.

Внешне эта "стенка" выглядит как серебристо-белые бляшки. Если их потереть, они соскабливаются легко, как капли стеариновой свечи. Это называют симптомом стеаринового пятна. При дальнейшем поскабливании выделяются точечные капельки крови (симптом кровяной росы). Он обусловлен тем, что эпидермис был соскоблен до поверхностных сосудов кожи. В более глубоких слоях при псориазе происходит воспаление и расширяются сосуды кожи. Этим обусловлен розовый или красный цвет бляшек.

Обычный (бляшечный) псориаз, которому и посвящена наша статья, встречается в большинстве (85%) случаев. Другие формы, вместе взятые, составляют около 15%. Эти разновидности не похожи на обычный псориаз, и в их лечении есть много особенностей. Но у любых видов этого недуга самое частое осложнение — псориатический артрит. Если его не лечить, больной становится инвалидом. Помните об этом, и не реже, чем раз в год покажитесь артрологу или ортопеду.

Впервые услышав диагноз "псориаз", многие люди испытывают потрясение и чувство обреченности. Что ж, их можно понять… Ведь полностью выкорчевать "розы дьявола" медицина еще не умеет. И такие больные везде становятся объектом встревоженных взглядов, поскольку заболевания очевидно для окружающих из-за явных внешних проявлений.

Моим пациентам я даю специальные советы по адаптации к болезни:
— узнайте о ней как можно больше, больше общайтесь с другими больными псориазом,
— не стесняйтесь рассказывать людям о своем заболевании, всегда начиная с того, что оно незаразно,
— найдите врача, с которым у вас установился хороший психологический контакт, лечитесь только у него, и относитесь критично к обещаниям других докторов, а тем более знахарей, полностью избавить вас от псориаза,
— не таитесь от друзей и семьи, успокойте их, объяснив, что псориаз, если его тщательно лечить, не опасен для жизни,

— если Вы не справляетесь с переживаниями по поводу недуга, обратитесь к психотерапевту немедленно, ведь на фоне псориаза развиваются особенно быстро, часто в тяжелейших формах.

Как лечат псориаз

Наиболее употребимые против псориаза — препараты наружного применения, и среди них кортикостероиды. Эти гормональные лекарства, уменьшающие воспаление и подавляющие аутоиммунные реакции в коже, выпускаются в форме мазей, кремов, лосьонов. Кортикостероиды начинают действовать быстро, однако со временем утрачивают эффект. Поэтому они хорошо подходят для кратковременного лечения, а при длительном — обязательно сделайте перерыв на несколько недель. Полезны в борьбе с псориазом и кремы, включающие кальципотриол. По химическому строению — это производное витамина D. Препарат уменьшает скорость деления клеток кожи, нормализует их созревание. Древнейшим средством народной медицины для лечения псориаза является деготь (каменноугольный или березовый), который сейчас входит в состав кремов и шампуней.

Против псориаза применяют также искусственное ультрафиолетовое облучение. В зависимости от длины волны оно делится на УФ-А и УФ-В.

Источники УФ-В-излучения есть только в специализированных центрах для лечения псориаза. Это весьма эффективный, но, увы, дорогой метод.

Не входит в стандарты государственной страховой медицины и ПУВА-терапия, то есть УФ-А в сочетании с приемом фотосенсибилизирующих (увеличивающих чувствительность к солнцу) веществ. Но источники УФ-А более распространены и доступны. Именно УФ-А вызывает загар. Поэтому лампы соляриев и бытовых ультрафиолетовых ламп излучают УФ-А. Однако при псориазе это светолечение становится действенным только при комбинации его с фотосенсибилиризующими лекарствами.

Не забывайте и о возможных побочных эффектах светолечения. Это преждевременное старение кожи и увеличение риска рака кожи.

Из лекарства для приема внутрь и инъекций сильным действитем обладают метотрексат — цитостатический препарат, подавляющий ускоренное деление клеток кожи при псориазе; ацитретин, относящийся к производным витамина А и нормализующий деление клеток кожи; наконец, циклоспорин. Это мощнейший иммунодепрессант, который в частности применяют при пересадке органов для предотвращения их отторжения.

Но у этих препаратов есть целый ряд побочных эффектов, о которых вас должен предупредить врач, причем часть их можно ослабить, однако другие неизбежны.

Нужны разгрузочные дни

Чтобы уменьшить риск обострений псориаза, надо помнить о нескольких правилах.

Принимая душ или ванну, используйте не жесткую губку или мочалку, как и твердое мыло, а только мягкую губку или хлопчатобумажную салфетку. После душа примените смягчающий крем, чтобы кожа была гладкой. Носите легкую, просторную, хлопчатобумажную одежду.

Летом ограничьте время, проводимое в условиях кондиционирования. Если же вы вынуждены находиться в таком помещении, то поставьте около себя емкость с водой.

Защищайте кожу от порезов и повреждений, поскольку они могут стать причиной обострения заболевании, сведите до минимума стрессовые ситуации.

Ваше питание должно быть богатым животными белками, витаминами и исключать слишком жирное, острое, и соленое. Во время обострений нельзя принимать антибиотики, спиртные напитки, а также продукты, способные вызвать аллергию (яйца, копчености, цитрусовые, мед, специи).

Отдайте предпочтение вегетарианским супам, а вот вторые блюда пусть будут мясными (лучше отварная или тушеная крольчатина, курятина, индейка). Также полезны молочные продукты, причем обычной (2,5-3,0%) жирности. Дополните основное меню гречневой, перловой и рисовой кашами. На гарнир лучше всего картофель, фасоль, капуста, но не мучнистые продукты. Сырые овощи и фрукты должны присутствовать на столе ежедневно в течение всего года: яблоки, огурцы, помидоры, морковь, свекла, лук, чеснок свежий, укроп, петрушка.

Очень полезны при псориазе 2 разгрузочных дня в неделю. Меню в такие дни можно разнообразить.

Мясной день: 400 г отварной говядины делят на 5 приемов. Дополнительно 2 раза в день по 100 г гарнира (сырая белокочанная капуста, морковь, огурцы) и 2 стакана отвара шиповника.

Творожно-кефирный день: 400 г творога и 500 г кефира принимаются в течение дня в 5 приемов.

Яблочный день: 1,5 кг яблок, лучше кислых сортов (антоновских) в течение дня. Ничего пить в этот день нельзя.

Кефирный день: 1,5 л кефира в течение дня.

Овощной день: 1,5 кг овощей (за исключением картофеля) лучше в тушеном виде. Дополнительно — 2 стакана отвара шиповника или некрепкого несладкого чая. Овощи делятся на 5 приемов.

Если у вас есть опыт лечения народными способами, пожалуйста, пишите в комментариях ниже.

В основе омолаживающих процедур, которые проводит косметолог для улучшения внешнего вида лица и устранения морщин, лежит регенерация клеток кожи, которую необходимо стимулировать. Для этого имеются множество косметических средств и процедур, действие которых направлено на активизацию клеточных процессов в таких слоях кожи, как эпидермис и дерма, а также на ускорение выработки коллагена и эластина. Методики и средства омоложения подбираются с учетом способности кожи отвечать на стимулирующее воздействие.

Некоторые причины замедленной регенерации клеток кожи

Медленное обновление клеток в стареющей коже происходит из-за снижения скорости их деления в базальном слое, а также из-за нарушения процесса слущивания чешуек рогового слоя. В результате нарушается барьерная функция кожи, увеличивается количество дефектных клеток в эпидермисе, ухудшается общий внешний вид кожи.
Дерма страдает от внешних повреждающих факторов среды не намного меньше эпидермиса, а потому тоже нуждается в обновлении. Фибробласты этого слоя кожи постоянно синтезируют волокна эластина и коллагена, гиалуроновую кислоту, другие гликозамингликаны и так же постоянно их разрушают, поддерживая процессы регенерации кожи. Со временем фибробласты утрачивают возможность синтезировать межклеточное вещество так же быстро, как раньше, и скорость обновления дермы замедляется.

Возможные пути стимулирования регенерации клеток кожи

Сегодня перспективными стали исследования возможностей стволовых клеток, способных к почти бесконечному делению. Принято считать, что стволовые клетки эпидермиса расположены в области bulge волосяного фолликула, что подтверждается некоторыми экспериментами, в процессе которых ученым удавалось вырастить фрагмент полноценной кожи из клеток волосяного фолликула.

Кроме того, к интенсивному делению способны клетки базального слоя кожи, причем именно те из них, которые располагаются на углубленных в дерму участках эпидермиса. Скорость обновления эпидермиса зависит от темпа деления клеток базального слоя, но не напрямую, поскольку они делятся гораздо быстрее необходимого. Эта особенность базального слоя объясняется необходимостью создания некоторых резервов на случай повреждения кожи и потребности в немедленной регенерации клеток кожи. В обычных условиях эпидермис сдерживает этот процесс за счет выработки кейлонов, ингибирующих клеточное деление, и поддерживает оптимальную толщину рогового слоя.

При любом повреждающем воздействии на кожу скорость деления базальных клеток увеличивается. Если повреждение происходит на небольшом участке, утолщение кожи происходит локально (яркий пример тому - образование мозоли на стертом участке стопы). Повреждение кожи на большой площади вызывает акантоз - общее утолщение эпидермиса (например, после избыточной инсоляции кожа на теле становится более грубой и плотной).

Методы и средства стимулирования регенерации клеток кожи

В косметологии один из способов стимулировать кожу к регенерации - пилинг - основан именно на этом свойстве кожи отвечать на ее повреждение активным делением клеток базального слоя. Другой способ дать им сигнал к интенсивному размножению - использовать цитокины и ретиноиды.

Цитокины - это медиаторы белковой природы, которые участвуют в межклеточной передаче сигналов, регулируют пролиферацию и дифференцировку клеток. Ретиноиды способны напрямую стимулировать клетки эпидермиса к делению и дифференцировке, а также ослаблять связи между клетками рогового слоя, что способствует их отшелушиванию.

Фитоээстрогены - еще одно средство, стимулирующее регенерацию клеток кожи. Фитоэстрогены могут ускорить клеточное обновление, если клетки стали медленнее делиться из-за недостаточной гормональной стимуляции.

Стимуляция клеток эпидермиса к обновлению способствует активизации фибробластов дермы, что ведет к усилению синтеза коллагена и эластина. В качестве таких стимуляторов в составе косметических средств, ускоряющих регенерацию клеток кожи и способствующих разглаживанию некоторых видов морщин, могут выступать следующие вещества:

• N-ацетил-L-цистеин (серосодержащая аминокислота);
• гамма-аминобутировая кислота;
• неомыляемые фракции масла авокадо, соевого масла;
• полисахариды стенки дрожжей;
• очищенные полисахариды геля алоэ;
• L-аскорбиновая кислота.

Выбор средства и метода для регенерации клеток кожи и ее общего омоложения, а также для ее лечения в случае повреждения или УФ-облучения зависит от выраженности признаков старения или характера повреждения, а также от способности кожи отвечать на стимулирующие действия. Если же деградация клеток в силу возраста или влияния внешних факторов зашла слишком далеко и кожа не отвечает на косметическое воздействие, понадобятся более интенсивные омолаживающие процедуры или помощь пластической хирургии.

По мере развития количество клеток, из которых состоит зародыш, увеличивается. Деления клеток (дробление яйца) на самых ранних стадиях развития происходят равномерно (синхронно). Ho у одних видов раньше, у других позже эта синхронность нарушается и клетки, из которых образуются зачатки разных органов, начинают делиться с разной скоростью. Эти различия в скорости деления можно рассматривать как одно из первых проявлений их дифференцировки.

У зародышей млекопитающих уже после стадии 16–32 бластомеров большая часть клеток начинает делиться быстрее и образует трофобласт – зачаток будущей плаценты. Сам будущий зародыш состоит на этих ранних стадиях всего из нескольких клеток. Однако позже в ходе развития и роста зародыш и затем плод становятся во много раз больше плаценты.

У амфибий на стадии бластулы, состоящей из нескольких тысяч клеток, будущая мезодерма составляет менее одной трети всех клеток. Ho по мере развития мезодермальные производные – все мышцы, почти весь скелет, система кровообращения, почки и др. – занимают не менее 80 % всей массы головастика.

Особенно нагляден неодинаковый темп деления клеток в морфогенезе многих беспозвоночных. У видов с мозаичным развитием уже на стадии 30–60 клеток зачатки всех основных органов определены и представлены очень немногими клетками (иногда всего двумя). Далее деления клеток в каждом зачатке строго программируются. Так, например, ранний зародыш асцидий содержит 52 клетки эктодермы, 10 клеток энтодермы и всего 8 клеток мезодермы. В течение последующего развития число клеток эктодермы возрастает в 16 раз, энтодермы – в 20, а мезодермы – в 50. Благодаря программированности делений число клеток у некоторых взрослых беспозвоночных (например, у нематод) строго постоянно и каждый орган представлен определенным числом клеток. Далеко не всегда местоположение органа и место, где делятся составляющие его клетки, совпадают. Часто митозы происходят только в особой зоне размножения и оттуда клетки мигрируют к месту своей дифференцировки. Примеры такого рода мы уже видели при рассмотрении системы стволовых клеток. То же происходит, например, и при развитии головного мозга.

Программа клеточных делений не всегда очень строга и предопределяет точное их число. Чаще, вероятно, деления происходят до тех пор, пока количество клеток или размер органа не достигнет определенной величины. Речь идет, таким образом, о двух принципиально различных механизмах регуляции клеточных делений.

В одном случае (как в яйцах с мозаичным развитием) он, по‑видимому, заключен в самой делящейся клетке, которая должна «уметь отсчитывать» свои деления. В другом же случае должна существовать некоторая «петля обратной связи», когда масса органа или число клеток, достигая некоторой величины, начинает тормозить дальнейшие деления.

Оказалось, что число делений в нормальных клетках, не трансформированных в злокачественные, вообще не беспредельно и обычно не превышает 50–60 (большинство клеток делится меньше, так как если бы яйцо равномерно разделилось 60 раз, то число клеток в организме (260) оказалось бы в тысячи раз выше, чем в действительности). Однако ни механизм такого предела числа клеточных делений (называемого по имени открывшего его ученого предел Хайфлика), ни его биологический смысл пока непонятен.

Что же является «датчиком» в системе регуляции – размер органа или число клеток? Однозначный ответ на этот вопрос дают опыты с получением животных с измененной плоидностью – гаплоидные, триплоидные или тетраплоидные. Их клетки соответственно в 2 раза меньше или в 1,5 или 2 раза больше нормальных диплоидных. Тем не менее и размер самих животных, и размер их органов, как правило, нормальные, т. е. они содержат больше или меньше клеток, чем в норме. Регулируемой величиной, следовательно, является не количество клеток, а масса органа или всего организма.

Иначе обстоит дело у растений. Клетки тетраплоидных растений, как и у животных, соответственно больше диплоидных. Но и размеры частей тетраплоидных растений – листьев, цветков, семян – часто оказываются больше обычных почти в 2 раза. Похоже, что у растений «датчиком» при определении числа клеточных делений является не размер органа, а само число клеток.

Механизмы, регулирующие клеточные деления – пролиферацию клеток, изучаются очень интенсивно и с разных сторон. Одним из стимулов такой активности ученых является то, что отличия раковых клеток от нормальных во многом и состоят в нарушении регуляции клеточных делений, в выходе клеток из‑под такой регуляции.

Примером одного из механизмов регуляции клеточных делений может служить поведение клеток, посеянных на дно флакона с питательной средой, – клеточной культуры. Их деления в хороших условиях происходят до тех пор, пока они не покроют все дно и клетки не коснутся друг друга. Далее наступает так называемое контактное торможение, или торможение, зависимое от плотности клеток. Его можно нарушить, как это делал Ю. М. Васильев, расчистив от клеток небольшое окошко на поверхности стекла. В это окошко со всех сторон устремляются клетки, вокруг него проходит волна клеточных делений. Можно думать, что и в организме контакты с соседними клетками являются механизмом, сдерживающим клеточные деления.

У опухолевых клеток эта регуляция нарушается – они не подчиняются контактному торможению, а продолжают делиться, громоздясь друг на друга. Аналогично, увы, они ведут себя и в организме.

Ho контактное торможение не является единственным механизмом регуляции: ее барьер может быть преодолен и у вполне нормальных клеток. Так, например, плотно прижатые друг к другу клетки печени у молодого животного тем не менее делятся и печень растет вместе с ростом всего животного. У взрослых животных эти деления практически прекращаются. Однако если две доли печени удалить, то в оставшейся доле очень быстро начнутся массовые деления клеток – регенерация печени. Если удалить одну почку, то в течение немногих дней вторая почка за счет клеточных делений увеличится вдвое. Очевидно, что в организме существуют механизмы, способные стимулировать клеточные деления в органе, активировать его рост и приводить размеры органа тем самым в некоторое количественное соответствие с размерами всего организма.

В этом случае действуют не контактные механизмы, а какие‑то химические факторы, может быть связанные с функцией печени или почек. Можно представить, что недостаточность функции этих органов, при удалении части их или при отставании их роста от роста всего организма, так нарушает весь метаболизм в организме, что это вызывает компенсаторную стимуляцию клеточных делений именно в данных органах. Есть и другие гипотезы, объясняющие, например, подобные явления действием особых ингибиторов клеточных делений – кейлонов, выделяемых самим органом; если орган меньше, то меньше и кейлонов и больше клеточных делений в этом органе. Если такой механизм и существует, то действует он не везде. Например, потеря одной ноги не приводит сама по себе к увеличению размеров другой ноги.

Деления стволовых и дифференцирующихся клеток крови стимулируются, как мы уже говорили, гормонами, такими, как, например, эритропоэтин. Гормоны стимулируют клеточные деления и во многих других случаях. Например, стимуляция роста числа клеток яйцевода у кур активируется женским половым гормоном. Существуют химические факторы – обычно это небольшие белки, которые действуют не как гормоны, т. е. не разносятся с кровью по всему организму, а влияют более ограниченно, на соседние ткани. Это известные сейчас факторы роста – эпидермальный и др. Однако в большинстве случаев конкретные химические факторы регуляции клеточных делений и механизмы их действия нам неизвестны.

Еще меньше мы знаем о регуляции клеточных делений во время основных процессов морфогенеза – в эмбриональном развитии. Мы уже говорили, что здесь способность одних клеток делиться быстрее, чем другие, является проявлением их дифференцировки. В то же время нельзя не заметить, что дифференцировка и клеточные деления в определенном смысле противостоят друг другу и иногда даже исключают друг друга. В некоторых случаях это связано с невозможностью деления при далеко зашедшей, терминальной дифференцировке клеток. Может ли, например, разделиться эритроцит с его очень специализированной структурой, жесткой оболочкой и почти полной утратой большинства клеточных функций, а у млекопитающих еще и с потерей ядра? Нервные клетки хотя и сохраняют очень высокий темп метаболизма, но их длинный аксон и дендриты, связанные с другими клетками, служат очевидными препятствиями к делению. Если бы такое деление у нервной клетки все же произошло, это привело бы к потере связи этой клетки с другими и, следовательно, к потере ее функции.

Поэтому обычной последовательностью событий является сначала период пролиферации клеток, а уже затем дифференцировка, носящая терминальный характер. Более того, ряд ученых предполагают, что как раз во время клеточных делений хромосомы как бы «освобождаются» для следующего этапа дифференцировки, – последнему митозу перед дифференцировкой придается особое значение. Эти представления носят пока во многом умозрительный характер п не имеют на молекулярном уровне хороших экспериментальных оснований.

Ho и не зная конкретных механизмов регуляции клеточных делений, мы вправе рассматривать их программированный характер как такое же проявление программы развития, каким являются и все остальные его процессы.

В заключение мы кратко остановимся и на явлении, как бы обратном размножению клеток, – их гибели, которая в определенных случаях формообразования является необходимым этапом развития. Так, например, при образовании пальцев в зачатках кисти передних и задних конечностей клетки мезенхимы собираются в плотные тяжи, из которых потом формируются хрящи фаланг. Среди клеток, оставшихся между ними, происходит массовая гибель, за счет которой отчасти пальцы отделяются друг от друга. Нечто похожее происходит и при дифференцировке зачатка крыла у птиц. Механизмы гибели клеток в этих случаях – факторы, внешние по отношению к клеткам, и события внутри клеток – остаются малоизвестными. А. С. Уманский предполагает, например, что гибель клетки начинается с деградации ее ДНК.

Размножение клеток, несмотря на всю его важность, нельзя считать основным механизмом морфогенеза: в создании формы оно участвует все же косвенно, хотя такие важные параметры, как общая форма органа и его относительные размеры, могут регулироваться именно на уровне клеточных делений. Еще меньшую роль играет в морфогенезе программированная гибель клеток. Ho тем не менее они являются в нормальном развитии совершенно необходимыми компонентами. В регуляции этих явлений участвуют практически все компоненты клетки и ее генетический аппарат. Это показывает нам, что в развитии не бывает простых процессов. Попытка до конца разобраться в любом из них заставляет нас обращаться к основным молекулярным механизмам работы клетки. А здесь еще много нерешенного.

Для того чтобы оценить всю сложность развития многоклеточного организма, надо представить себе этот процесс происходящим как бы в многомерном пространстве. Одну ось составляет длинная цепь этапов реализации генетической информации – от гена до признака. Второй такой осью можно назвать всю совокупность генов в хромосомах. В ходе развития продукты различных генов взаимодействуют друг с другом. Развертывание событий но двум осям образует как бы сеть на плоскости. Однако существует п третья ось – разнообразие событий, происходящих в разных частях зародыша. События эти могут происходить относительно автономно, как у животных с мозаичным развитием. Ho частично и у них, а в полной мере у видов с регуляционным типом развития между частями организма осуществляются большие или меньшие взаимодействия и всегда сложные перемещения клеток. Рассматривать их все как одну ось можно, только идя на значительные упрощения. И наконец, все развитие (гаметогенез, эмбриогенез и постэмбриональное развитие) происходит во времени, масштаб которого совершенно иной, чем время, измеряемое на пути от гена до белка. По этой (условно четвертой) оси вся многомерная картина радикально изменяется – яйцо превращается в размножающийся организм. Эта многомерность иллюстрирует сложность всех процессов и их взаимоотношений и трудности их понимания.

У части вирусов роль наследственного вещества выполняет не ДНК, а сходная с ней по строению РНК.