Țesuturi șlefuite

În timp ce un organism se dezvoltă, țesuturile sale cresc, fiind alimentate de multiplicarea continuă a celulelor din care sînt alcătuite. În ciuda acestei „proliferări” neobosite, unele celule sînt nevoite să se sacrifice pentru a asigura buna dezvoltare a organismului. Pe măsură ce diferite organe se dezvoltă, moartea multor celule este „planificată”. Așa cum sculptorii trebuie să șlefuiască materia primă pentru a obține forma dorită, renunțarea la unele celule este un mod de „șlefuire” a țesuturilor pentru a obține forma adultă. O astfel de celulă sortită morții trece, la momentul potrivit, printr-un proces numit apoptoză. Celulele care s-au autodistrus sînt apoi „înghițite” de alte celule numite fagocite (din grecescul „mîncătoare de celule”). Astfel, în timpul dezvoltării există un „exces” de celule, ce permite apoi „sculptarea” organismului prin eliminarea lor. Totodată, majoritatea celulelor pot „activa” în principiu apoptoza, ceea ce permite distrugerea celor care migrează în țesuturi străine sau care au acumulat mutații dăunătoare în materialul lor genetic.

Moartea prestabilită, sau „programată”, a celulelor în timpul dezvoltării unui organism a fost înțeleasă în a doua jumătate a secolului trecut. Totuși, în secolul al XIX-lea, anatomiștii observaseră deja că unele structuri par să dispară pe măsură ce un animal se dezvoltă. Una din primele astfel de dispariții ale unor țesuturi în timpul dezvoltării a fost observată în cazul metamorfozei mormolocilor în broaște adulte. Cozile mormolocilor de broască dispar în timpul metamorfozei lor într-o broască adultă care, spre deosebire de mormoloci, își petrece viața deasupra apei. Dispariția țesuturilor are loc mai ales la astfel de organisme care trec prin metamorfoză, printre care se mai numără și insectele. În timpul metamorfozei larvelor în insecte adulte, o mare parte din țesuturile care alcătuiau larva dispar și sînt înlocuite de țesuturi noi specifice formei adulte.

Deși studiile anatomice au arătat că există țesuturi efemere în cursul dezvoltării organismelor, noțiunea de moarte prestabilită sau „programată” a celulelor a apărut ceva timp mai tîrziu. În anii 1970, trei cercetători (Sydney Brenner, Robert Horvitz și John Sulston) au descoperit cum funcționează mecanismele din cadrul unei celule care duc la autodistrugere. Descoperirile au fost făcute folosind viermele Caenorhabditis elegans, care are cam un milimetru lungime, se tîrăște „șerpuit”, de unde vine și numele de elegans (elegant), iar numărul de celule care alcătuiesc organismul adult este mereu același. Cercetătorii au arătat că moartea celulară programată (programmed cell death) este un proces normal care are loc în cursul dezvoltării organismului așa încît, în cazul viermelui C. elegans, exact 131 de celule, din care majoritatea sînt neuroni, mor în timpul dezvoltării sale. Brenner, Horvitz și Sulston au primit premiul Nobel în 2002 pentru aceste descoperiri.

Cu toate că mecanismele morții programate a celulelor au fost pentru prima oară descoperite la viermi, aceleași principii se aplică în linii mari și la alte animale, inclusiv la oameni. Degetele, de exemplu, sînt unite inițial de niște „pînze” de țesut care sînt apoi eliminate în timpul dezvoltării embrionului pentru a „șlefui” și lăsa degetele separate. De asemenea, moartea programată a celulelor este indispensabilă și pentru formarea creierului. Un tip de neuroni numiți Cajal-Retzius apar foarte devreme în timpul dezvoltării creierului unui embrion, rolul lor fiind de a contribui la organizarea circuitelor de celule nervoase. Deși sînt foarte importanți pentru dezvoltarea normală a creierului, neuronii Cajal-Retzius dispar după naștere prin moarte programată și sînt înlocuiți de alte tipuri de celule nervoase care le preiau unele roluri. Motivele pentru care neuronii Cajal-Retzius dispar și modul în care sînt înlocuiți sînt încă cercetate.

Tot în timpul dezvoltării creierului, neuronii trebuie să își atingă anumite „ținte” care permit conexiunile între diferitele zone ale creierului. Neuronii comunică între ei și cu alte celule prin niște structuri asemănătoare unor fibre subțiri numite axoni. Odată ce apar, neuronii imaturi își extind axonii către diferite zone ale creierului pentru a contacta alți neuroni sau alte celule, ceea ce va permite apoi coordonarea diferitelor zone ale creierului. De multe ori, axonii mai multor neuroni sînt atrași de semnale moleculare către o zonă anume și intră într-un fel de competiție pentru a inerva acel loc. Neuronii care pierd competiția fie se reorientează spre alte ținte din creier, fie mor prin apoptoză. Chiar și atunci cînd au reușit să contacteze alți neuroni, numărul de conexiuni sau sinapse dintre neuroni este format inițial în mod excesiv. Odată ce animalul se naște, creierul se poate adapta la mediul în care se află păstrînd doar unele dintre sinapse și eliminîndu-le pe cele care stabileau conexiuni ineficiente sau nenecesare în mediul respectiv. Asemenea fenomene arată că organizarea creierului nu poate fi complet prezisă pornind doar de la materialul genetic (ADN), ci e un proces care depinde de rezultatele „competiției” între celule (în urma căreia pierzătorii pot plăti chiar cu viața) și apoi de mediul în care se află un animal după naștere.

Autodistrugerea celulelor este și un important mecanism de apărare care permite eliminarea celulelor compromise. Din acest motiv, una din genele importante pentru autodistrugerea celulelor este una din cele mai frecvente ținte ale celulelor canceroase, care inactivează această genă pentru a împiedica activarea mecanismelor de autodistrugere care le-ar elimina. Totuși, avînd posibilitatea de a se autodistruge, celulele se folosesc de moarte pentru a menține viața.

Laura-Yvonne Gherghina este doctorandă la Departamentul de Fiziologie, Dezvoltare și Neuroștiințe al Universității din Cambridge.