Päättäväisyys on vaihe solujen erilaistumisessa ja edistää siten kudosten erikoistumista. Prosessi perustaa kehitysohjelman seuraaville soluille ja estää kaikkivoivia soluja kyvystä tuottaa erilaisia solutyyppejä. Mitä erikoistuneempi kudos, sitä vähemmän sen regeneraatiokyky on.
Mikä on päättäväisyys?
Kehitysbiologia seuraa solujen ja kudosten kehittymistä erikoistuneempaan tilaan. Tämän kehityksen aikana kudoksen yksittäiset solut muuttuvat monta kertaa, kunnes ne ovat saavuttaneet erikoistumisen. Muutos voi tapahtua eri suuntiin ja on peruuttamaton.
Erottelu ja solunjako antavat monisoluiselle elävälle olemukselleen muodon. Koko tätä muotoiluprosessia kutsutaan morfogeneesiksi. Hedelmöitetty munasolu on morfogeneesin lähtökohta. Erotteluprosessien aikana siitä tulee monimutkainen rakenne eri solutyypeistä ja kudostyypeistä.
Sikotilla on totipotenssi. Siksi se kykenee kehittämään organismin kaikkia solutyyppejä. Solunjako luo yksittäisiä tytärisoluja tsygootista. Nämä tytärsolut erikoistuvat tiettyihin rooleihin suvustaan riippuen. Tämä solunjakovaihe kulkee käsi kädessä niin sanotun määrityksen kanssa. Erikoistumissuunta siirretään epigeneettisesti kaikkiin seuraaviin solusukupolviin. Siksi määritys määrittää seuraavien solujen kehitysohjelman.
Toiminto ja tehtävä
Määritys on askel kohti erilaistumista ja antaa organismeille muodon edistämällä solujen ja kudosten erikoistumista. Tämä erikoistuminen tapahtuu alkiogeneesin aikana solujen ja kudosten kiinnittymismallien määrittämiseksi. Määritys toteutetaan oletettavasti aktivoimalla vastaavat geenijoukot.
Kehitysbiologia erottaa vakaan ja epävakaan määrityksen. Päättäväinen solu ylläpitää aina kehitysohjelmaansa. Tämä pätee myös, jos se siirtyy alkuperäisestä sijainnista toiseen paikkaan organismissa tai siirretään sinne. Tietyn solulinjan tehoa rajoitetaan edelleen ja edelleen määrityksellä. Alkion pluripotentit kantasolut voivat tuottaa mitä tahansa solutyyppiä. Monpotentiaaliset kehon kantasolut eivät voi enää tuottaa kaikkia, vaan vain kudostyyppisiä solutyyppejä. Määrityksen lopussa on peruuttamattomasti erilaistuneita ja toiminnallisia kehosoluja, joilla usein ei enää ole kykyä jakaa ja joilla on vain rajoitettu elinikä.
Määritys voi tapahtua eri suuntiin. Tämä tarkoittaa, että solut voivat muuttaa määritystä tietyissä olosuhteissa. Tätä prosessia kutsutaan myös uudelleenmääritykseksi. Solut menettävät erilaistumisensa, joten ne erottuvat. Erottelun jälkeen he saattavat pystyä erottautumaan uudelleen. Uuteen erilaistumiseen viitataan sitten transdifferenciaationa. Nämä ilmiöt osallistuvat haavan paranemiseen ja syövän kehitykseen.
Kasvit eroavat eläimistä määrityksen ja erilaistumisen suhteen. Heillä on meristemaattisia soluja, jotka erikoistuvat jakamaan ja luomaan uusia kudoksia. Toisin kuin eläimissä, kasvien erilaistuneita soluja ei kuitenkaan määritetä tai niitä ohjelmoidaan vain rajoitetusti. Useimmat kasvisolut säilyttävät siten kyvyn jakaa ja tuottaa erilaisia solutyyppejä.
Sairaudet ja vaivat
Mitä enemmän erotettu tietty kudos on, sitä huonompi se toipuu vaurioista ja vammoista. Täydellinen regeneraatio voi tapahtua vain kudoksissa, jotka pystyvät jakautumaan soluihin. Vaurioituneen kudoksen kyky uudistua riippuu erikoistumisasteesta.
Regenerointi voi tapahtua kokonaan, epätäydellisesti tai ei ollenkaan. Kasvavan erilaistumisen myötä kyky uudistua heikkenee. Esimerkiksi hermokudoksessa ja sydämen kudoksissa esiintyy sydän- ja hermosoluja, joilla on erityisen korkea erikoistuminen. Nämä solut eivät voi enää jakaa. Sydän- tai keskushermostovaurion jälkeen vain vika paranee.
Sitä vastoin verisolut ja epiteelisolut ovat vähemmän erilaistuneita. Ne muodostuvat pysyvästi uudelleen huonosti erilaistuneista soluista. Parempien parantumistulosten saavuttamiseksi nykyajan lääketiede luottaa ns. Kantasoluhoitoon. Tämä terapiamenetelmä sisältää kaikki lääketieteelliset terapiatoimenpiteet, joissa kantasolut käyvät hoidon keskeisenä osana. Vanhin ja tunnetuin kantasoluhoito on leukemiahoito.
Kantasolut voidaan eristää sekä alkion että aikuisen kudoksesta. Alkion kantasolut ovat edelleen kaikkivoivia, ja ne voivat siten eriyttää kaikkiin kudoksiin. Alkion kantasolut tuottavat nopeasti suuren määrän soluja, jotka voivat tunkeutua mihin tahansa vaurioituneeseen kudokseen. Alkion kantasolujen korkeaan jakautumisasteeseen liittyy kuitenkin kasvainsairauksien riski. Siten määrityksen tutkimuksella on myös lisääntynyt rooli kudoskasvuissa kasvainsairauden yhteydessä.
Määritys on merkityksellinen myös erilaisten epämuodostumien tai mutaatioiden huomioon ottamiseksi. Jos määritykseen käytettävissä olevat solut eivät kata kaikkia kehitysohjelmia, pahimmassa tapauksessa tietyn tyyppisen kudoksen solut eivät voi kehittyä. Siksi määritysvirheillä voi olla vakavia seurauksia. Määrittämisvirheet voidaan kuitenkin korjata tietyssä määrin mahdollisuuden avulla uudelleenmäärittämiseksi. Jos korjausta ei tehdä tai jos korjaus on virheellinen, tietyt kudokset voivat olla liian kehittyneitä, kun taas toiset ovat alikehittyneitä.
