Diferentseerimine bioloogias iseloomustab muundumist halvasti diferentseeritud seisundist kõrgelt diferentseeritud olekuks. See protsess omab erilist tähtsust viljastatud munaraku kujunemisel terviklikuks organismiks. Diferentseerimisprotsessi häired võivad viima selliste raskete haiguste vastu nagu vähk või väärarendid.
Mis on diferentseerimine?
Bioloogiline diferentseerimine on seotud diferentseerumata tüvirakkude spetsialiseerumisega diferentseerunud somaatilisteks rakkudeks. Bioloogiline diferentseerimine on seotud diferentseerumata tüvirakkude spetsialiseerumisega diferentseerunud somaatilisteks rakkudeks. Eriti embrüogeneesi ja järgneva kasvu ajal mängivad need protsessid olulist rolli. Diferentseerimisprotsessid on siiski olulised täiskasvanud organismide keha funktsioonide säilitamiseks. Esialgu on diferentseerimata tüvirakkudel endiselt võime transformeeruda kõikideks muudeks keharakkudeks. Selle käigus tekivad mitmed diferentseerumisprotsessid spetsialiseerunud keharakud, mis moodustavad erinevad organid ja kaotavad lõpuks jagunemisvõime. Tüvirakke on mitut tüüpi. Näiteks on nn totipotentsed tüvirakud endiselt võimelised transformeerima igaüks terviklikuks organismiks. Pluripotentsed tüvirakud võivad omakorda endiselt eristada kõiki keharakke. Kuid neil pole enam võimalik areneda üksikuteks organismideks. Multipotentsed tüvirakud on juba saavutanud teatud diferentseerumise konkreetseks rakuliiniks. Kuid nad saavad siiski diferentseeruda kõigis teistes selle rakuliini rakkudes.
Funktsioon ja ülesanne
Bioloogiline diferentseerumine esindab taime, looma või inimese organismide arengus üht olulisemat protsessi. Selle protsessi käigus arenevad viljastatud munarakkudest muuhulgas mitmel etapil üha kõrgemalt diferentseeruvad somaatilised rakud. Viljastatud munarakk on esimene totipotentne tüvirakk, mille rakud jagunevad esialgu neljaks identseks rakuks. Kõigist neist neljast rakust võib areneda täielik geneetiliselt identne organism. Neljarakulise staadiumi saavutamisel toimub blastotsüsti moodustumine, mis koosneb pluripotentsetest embrüonaalsetest tüvirakkudest. Need pluripotentsed tüvirakud võivad areneda järgmise diferentseerumisastme kaudu kolmeks idurakuks - ektodermiks, entodermiks ja mesodermiks - ning seega esindavad kõiki edasisi keharakke. Kuid erinevalt totipotentsetest tüvirakkudest on need juba kaotanud võime areneda geneetiliselt identseteks iseseisvateks organismideks. Kolm idulehtlast annavad alguse uutele rakuliinidele, mis algselt koosnevad multipotentsetest tüvirakkudest. Selles protsessis on multipotentsed tüvirakud võimelised arenema vastava rakuliini kõigiks rakutüüpideks. Nendel rakkudel pole enam võimet transformeeruda kõigiks teisteks somaatilisteks rakkudeks, kuna nad on juba saavutanud kõrgema diferentseerumisastme kui pluripotentsed tüvirakud. Looma- ja inimorganismides on diferentseerumisprotsess seotud määramisega. Määramine viitab spetsialiseerumise spetsifikatsioonile, kui see on võetud, rakuliinide edasiarendamine antakse edasi epigeneetiliste vahenditega. Muidugi jätkavad juba eelnevalt diferentseeritud rakud nende määramise osana diferentseerumist vastava rakuliini rakkudeks. Ehkki iga raku üldine geneetiline teave on identne, kutsub ta seda erinevalt geen ekspressioon olenevalt rakutüübist. See tähendab muu hulgas seda, et a maks näiteks dekodeeritakse ainult maksafunktsiooni geneetiline teave, kogu muu teave jääb lugemata. Eristumist mõjutavad erinevad välised või sisemised tegurid. Hormoonid ja näiteks kasvufaktorid mängivad olulist rolli. Rakkude kontaktid naaberrakkudega määravad ka diferentseerumise suuna. Teatud tingimustel võib toimuda transdetermineerimine. Sellisel juhul muudetakse raku määramist. See mängib rolli eriti aastal haavade paranemist. Nendel juhtudel, kui rakud on juba diferentseerunud, kaotavad nad oma diferentseerumise ja eristuvad uuesti. Kui see protsess on häiritud, vähk võib tekkida. Diferentseerimine on organismi toimimiseks hädavajalik ühtse bioloogilise süsteemina.
Haigused ja häired
Kuid rakkude diferentseerumise ajal võivad tekkida potentsiaalselt häired viima elundite väärarengutele embrüogeneesi ajal. Seega on mõned geneetilised haigused mitme organi düsplaasiaga. Lisaks väärarengutele siseorganid, on välimus sageli ebaharmooniline. Elundite väärarengutel on aga ka geneetilisi põhjuseid. Üheks näiteks on neerude agenees nende puudumisel lootevesi. Kuna inimene embrüo saab areneda ainult lootevesi, siin esineb ruumipuudusel defektne elundite diferentseerumine, samuti on mõjutatud muud elundid ja koed. Narkootikumide võib häirida diferentseerumisprotsessi ka embrüogeneesis. Tuntud näide on trankvilisaator talidomiid, mis põhjustas raua kasvu arengut lootele ajal varane rasedus. See sai avalikuks 1961. aastal nn talidomiidiskandaaliga. Kuid võib juhtuda ka nii, et juba diferentseerunud rakud eristuvad ja seejärel paljunevad kontrollimatult. See olukord on olemas aastal vähk. Mida arenenum on rakkude diferentseerumine, seda pahaloomulisem on kasvaja. Nagu varem mainitud, on diferentseerimine vajalik mõnel juhul, kui rakkude kasvu järele on suurem vajadus. Nii on see muu hulgas aastal haavade paranemist. Nendes protsessides järgneb de-diferentseerumisele aga jälle rakkude diferentseerumine. Kui aga diferentseerumist ei õnnestu, areneb vähk. Rakkude somaatilised mutatsioonid võivad mõjutada ka diferentseerumist mõjutavaid geene. Seetõttu suureneb vananedes vähktõve tekkimise tõenäosus.
