Bepaling is een stap in celdifferentiatie die bijdraagt aan de specialisatie van weefsels. Het proces brengt een ontwikkelingsprogramma tot stand voor volgende cellen en ontneemt almachtige cellen het vermogen om verschillende celtypen te genereren. Hoe meer een weefsel gespecialiseerd is, hoe kleiner het regeneratievermogen.
Wat is vastberadenheid?
Bepaling is een stap in differentiatie en geeft organismen vorm door bij te dragen aan de specialisatie van cellen en weefsels. Ontwikkelingsbiologie volgt de evolutie van cellen en weefsels naar een meer gespecialiseerde staat. In deze ontwikkeling ondergaan de individuele cellen van een weefsel veel veranderingen totdat ze specialisatie bereiken. De verandering kan in verschillende richtingen plaatsvinden en is onomkeerbaar. Differentiatie en celdeling geven zo een meercellig organisme zijn vorm. Het geheel van dit vormingsproces wordt morfogenese genoemd. De bevruchte eicel is het startpunt van morfogenese. In de loop van differentiatieprocessen wordt het een complexe structuur van verschillende celtypen en weefseltypen. De zygote heeft totipotentie. Het is daarom in staat om alle celtypen van het organisme te vormen. Individuele dochtercellen ontwikkelen zich van de zygote tot celdeling. Deze dochtercellen zijn gespecialiseerd in bepaalde rollen, afhankelijk van hun afkomst. Deze celdelingsstap gaat gepaard met de zogenaamde bepaling. De richting van specialisatie wordt epigenetisch overgedragen op alle volgende celgeneraties. Bijgevolg bepaalt de bepaling het ontwikkelingsprogramma van volgende cellen.
Functie en taak
Bepaling is een stap in differentiatie en geeft organismen vorm door bij te dragen aan de specialisatie van cellen en weefsels. Deze specialisatie vindt plaats tijdens de embryogenese om de investeringspatronen van cellen en weefsels te helpen bepalen. Vermoedelijk wordt de bepaling gerealiseerd door de activering van de respectieve gen set. Ontwikkelingsbiologie maakt onderscheid tussen stabiele en labiele bepaling. Een vastberaden cel handhaaft altijd zijn ontwikkelingsprogramma. Dit geldt zelfs als het van de oorspronkelijke locatie naar een andere plaats in het organisme migreert of daar wordt getransplanteerd. De potentie van een bepaalde cellijn wordt steeds verder beperkt door determinatie. De pluripotente stamcellen van de embryo- kan nog steeds elk celtype doen ontstaan. Multipotente somatische stamcellen kunnen niet langer alle celtypen van een weefsel voortbrengen. Aan het einde van het determinatieproces bevinden zich de onomkeerbaar gedifferentieerde en functionele somatische cellen, die vaak niet meer kunnen delen en slechts een beperkte levensduur hebben. Bepaling kan in verschillende richtingen plaatsvinden. Dat wil zeggen dat cellen de bepaling onder bepaalde omstandigheden kunnen veranderen. Dit proces wordt ook wel transdetermination genoemd. In dit proces verliezen de cellen hun differentiatie, dwz ze dedifferentiëren. Na dedifferentiatie kunnen ze onder bepaalde omstandigheden opnieuw differentiëren. De nieuwe differentiatie wordt dan transdifferentiatie genoemd. Deze verschijnselen zijn betrokken bij wond genezen en carcinogenese. Planten verschillen van dieren in determinatie en differentiatie. Ze hebben meristeemcellen die gespecialiseerd zijn in de deling en het genereren van nieuwe weefsels. Gedifferentieerde cellen in planten zijn echter, in tegenstelling tot dieren, vaak niet bepaald of hebben een beperkte programmering. De meeste plantencellen behouden dus het vermogen om te delen en verschillende celtypen te genereren.
Ziekten en aandoeningen
Hoe meer gedifferentieerd een bepaald weefsel is, hoe slechter het herstelt van schade en letsel. Totale regeneratie kan alleen plaatsvinden in weefsels die in staat zijn tot celdeling. Het regeneratieve vermogen van een beschadigd weefsel hangt dus af van de mate van specialisatie. Regeneratie kan volledig, onvolledig of afwezig zijn. Met toenemende differentiatie neemt het regeneratieve vermogen af. In zenuwweefsel en in de weefsels van de hart-Zo worden myocardcellen en zenuwcellen met een bijzonder hoge specialisatiegraad aangetroffen. Deze cellen kunnen niet meer delen. Na schade aan de hart- of de centrale zenuwstelseldaarom vindt alleen genezing van defecten plaats. In tegenstelling tot, bloed cellen en epitheelcellen zijn minder gedifferentieerd; ze worden permanent geregenereerd uit slecht gedifferentieerde cellen. Om betere genezingsresultaten te bereiken, vertrouwt de moderne geneeskunde op zogenaamde stamcellen therapie. Deze therapie methode omvat alle medische therapieprocedures waarbij stamcellen als centraal onderdeel van de behandeling worden gebruikt. De oudste en bekendste stamcel therapie is leukemie behandeling. Stamcellen kunnen worden geïsoleerd uit zowel embryonale als volwassen weefsels. Embryonale stamcellen zijn nog steeds almachtig en kunnen dus differentiëren naar alle weefsels. Embryonale stamcellen produceren snel een grote hoeveelheid cellen die in alle beschadigde weefsels kunnen worden ingebracht. Het hoge delingspercentage van embryonale stamcellen is echter geassocieerd met het risico van tumor ziekten De determinatiestudie speelt dus ook een grotere rol bij weefselproliferatie in de context van tumorziekte. Bepaling is even relevant voor het in aanmerking nemen van verschillende misvormingen of mutaties. Als de beschikbare cellen bij de bepaling niet alle ontwikkelingsprogramma's bestrijken, is het in het slechtste geval mogelijk dat de cellen van een bepaald weefseltype zich niet ontwikkelen. Bepalingsfouten kunnen navenant ernstige gevolgen hebben. Door de mogelijkheid van transdetermination kunnen determinatiefouten echter tot op zekere hoogte worden gecorrigeerd. Als er geen correctie plaatsvindt of als de correctie niet correct verloopt, kunnen bepaalde weefsels overontwikkeld zijn, terwijl andere onderontwikkeld zijn.
