Клеточные популяции

Судьба клеток: фаза покоя и способность к делению

После появления на свет в результате митоза клетка решает свою дальнейшую судьбу. Огромная часть клеточного пула подвергается дифференцировке — приобретает узкую специализацию. При этом клетки покидают активный клеточный цикл и переходят в стадию репродуктивного покоя, обозначаемую как $G_0$.

В зависимости от того, насколько прочно клетка «застряла» в этом покое, выделяют четыре группы:

1. Неделящиеся (терминально дифференцированные). Эти структуры окончательно теряют возможность вернуться в фазу $G_1$ и возобновить пролиферацию. Классические примеры — нервные клетки (нейроны), клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты), а также фоторецепторы сетчатки (палочки и колбочки).
2. Редко делящиеся (условно обновляющиеся). Способны находиться в стадии покоя очень долго (месяцами), но при необходимости могут снова войти в клеточный цикл. Яркий представитель — клетки печени (гепатоциты).
3. Быстро размножающиеся (обновляющиеся). Практически не задерживаются в покое, проходя полный цикл каждые 12–36 часов. Это базальный слой эпидермиса, эпителиальная выстилка тонкой кишки и все кроветворные элементы.
4. Сверхбыстрый цикл. Встречается в эмбриональном периоде при стремительном дроблении яиц у низших животных (земноводные, иглокожие). Весь цикл укладывается примерно в 30 минут.

Классификация популяций по уровню обновления

На основе того, как именно ткань поддерживает свою численность и способна ли она к делению и обновлению, все клеточные популяции организма делятся на три глобальных типа.

1. Стабильные популяции

Это ткани, элементы которых полностью потеряли способность делиться. Количество клеток в таких системах строго стабилизируется еще на самых ранних этапах их дифференцировки. В течение жизни число таких клеток может только уменьшаться из-за естественной гибели. Восполнить потери за счет деления оставшихся клеток невозможно.

• Типичные представители: кардиомиоциты, нейроны.

Растущие и обновляющиеся популяции

2. Растущие популяции

Они отличаются тем, что способны не только к обновлению, но и к активному росту, что приводит к увеличению общей массы ткани.

Рост достигается двумя путями: увеличением фактического количества клеток и процессом их полиплоидизации (кратным увеличением набора хромосом). Клетки здесь являются долгоживущими и выполняют высокоспециализированные функции. Однако их ключевая особенность — они сохраняют способность реагировать на стимулирующие сигналы. Если ткань повреждается, клетки выходят из покоя и вступают в цикл, восстанавливая численность популяции.

• Где встречаются: печень, почки, щитовидная и поджелудочная железы.

3. Обновляющиеся популяции

Здесь происходит непрерывный конвейерный процесс. В ткани поддерживается строгий баланс: естественная убыль старых дифференцированных клеток в результате гибели полностью уравновешивается рождением новых.

Главный источник такого непрерывного обновления — камбиальные клетки. Это малодифференцированные элементы, которые активно делятся, после чего их потомки проходят дифференцировку и замещают погибшие клетки.

• Где встречаются: эпидермис кожи, клетки крови и костного мозга, эпителий кишечника.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизмы перехода клетки из фазы G1 в стадию репродуктивного покоя (G0).
• Роль апоптоза и некроза в поддержании клеточного баланса.
• Полиплоидизация клеток: причины и биологическое значение.
• Свойства и виды камбиальных (стволовых) клеток в различных тканях.
• Отличия эмбрионального клеточного цикла от цикла соматических клеток.

Другие темы раздела «Деление клетки»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.