Механозависимые клеточные и молекулярные процессы в эпителиальных морфогенезах зародышей шпорцевой лягушки

• Автор: Кремнёв, Станислав Валерьевич
• Шифр специальности: 03.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

Оглавление
Введение

Обзор литературы

Клеточная динамика в процессе морфогенеза

Формирование колбовидных клеток при гаструляции Хепорив 1аеу1в

Изменение формы клеток при нейруляции Хепорил 1аеу1л

Биомеханическое обоснование пространственно-временной координации

движений групп клеток

Изменение клеточной формы под действием механических сил

Молекулярные механизмы механотрансдукции и каскады, активируемые

механическими воздействиями

Участие механического напряжения в регуляции экспрессии генов
Цели и задачи работы
Материалы и методы
Результаты
Обсуждение
Выводы
Список литературы

Введение
Точно скоординированные в пространстве и во времени изменения форм клеток н движения клеточных пластов лежат в основе таких важных морфогенетических процессов как гаструляция и нейруляция. В результате происходит закладка трех зародышевых листков, - эктодермы, мезодермы и эндодермы п центральной нервной системы. От точности пространственно-временной координации клеток зависят дальнейшие индукционные взаимодействия этих закладок, приводящие к их дифференцпровке.
Клеточная динамика в процессе развития очень разнообразна и зависит от множества факторов. Как показано многими исследованиями, одним из таких важных факторов является механическое напряжение. Клеточные движения, разность механических характеристик тканей и изменение клеточной адгезии приводят к неравномерному распределению механических напряжений в развивающемся зародыше, что в свою очередь приводит к ориентации клеток в новом сформировавшемся поле механических напряжений: изменению форм клеток н определению направления движения групп клеток. В частности, такая неравномерность возникает в ходе важных и взаимосвязанных морфогенетических процессов: эпиболии, радиальной
интеркаляции, конвергентной интеркаляцип и апикальных сокращений клеток (ВеЬиззоу е! а1., 2006., Ве1оиз50У Щ а1., 1997).
Каждая стадия развития характеризуется своим уникальным рисунком механических натяжений (ВеЬпзБОУ е! а1., 1975). Изменение определенного рисунка натяжений драматически сказывается па формообразовании и дифференцпровке осевых органов: нервной системы, хорды и сомитов (ВеЬизэоу щ а!., 1990). В процессе развитии полей механических натяжений клетки претерпевают специфические деформации. Форма клеток в значительной степени отражает имеющиеся на данной стадии развития механические напряжения в тканях. Активные изменения формы клеток

создают новые натяжения, таким образом, связывая между собой клеточный и тканевой уровни организации.
Основным положением морфомеханнки является то, что натяжения и давления, связные с геометрической формой пластов тканей, являются чрезвычайно важными для эмбрионального морфогенеза. Также существенными являются исследования взаимодействия между собой пассивных и активных механических напряжений в тканях развивающихся зародышей. Одним из механизмов, которые могут вызывать клеточные натяжения в эпителиальных пласгах, является контактная поляризация клеток. Поляризация связана с активным сжатием апикальной поверхности клетки, что вызывает упругое растяжение эпителиального пласта. Постепенно нарастающее натяжение в свою очередь ограничивает распространение волны клеточной поляризации (ВеИтзсу с! а!., 1987).
Данная работа сконцентрирована, в основном, на одном классе морфогенетических процессов - апикальном сокращении и удлинении эпителиальных клеток эмбриональных тканей Хепориэ 1аечь и опирается па модель клеточных морфогенезов Белпнцева (ВеПшзеу Щ а1., 1987).
Практически у всех Ме1агоа именно эти процессы происходят на ранних стадиях морфогенеза. Вследствие этого данные события становятся первыми и многообещающими кандидатами в ответе на вопросы о связях между механизмами, генерирующими механическое напряжение, апикобазальной клеточной поляризацией, дпфференцировкой клеток и ранней разметкой эмбриона.
Более того, эти вопросы имеют значение для понимания дефектов, связанных с замыканием нервной трубки у зародышей человека, что является наиболее частым из врожденных дефектов. Механозависимые клеточные преобразования участвуют также в злокачественных перерождениях и в развитии метастазов при раковых заболеваниях.
Настоящая работа была предпринята с целью получить детальные морфометрические характеристики изменения формы эпителиальных клеток

Цели и задачи работы
Цели:
1) Получить детальные морфометрические характеристики изменения формы эпителиальных клеток в ответ па релаксацию механического натяжения в эмбриональной ткани ХепориБ.
2) Исследовать ответ эмбриональных эпителиальных пластов ХепориБ на искусственную деформацию внешней силой.
3) Исследовать влияние растяжения эмбриональной ткани на уровень экспрессии некоторых структурных белков и их внутриклеточную локализацию.
Для достижения указанных целей были поставлены следующие задачи:
1) Исследовать динамику морфологических и морфометрическпх характеристик эпителиальных клеток двойных эксплантатов крыши бластоцсля зародышей ХепориБ 1аеЧБ в ответ на релаксацию.
2) Исследовать клеточную динамику и морфологию согнутых двойных эксплантатов эмбриональной ткани зародышей Хепорт 1аепБ.
3) Оценшь динамику механических напряжений, распределенных по поверхности согнутых двойных эксплантатов эмбриональной ткани зародышей ХепориБ 1аеч'!Б.
4) Выяснить роль эпдоцитоза и динамики цитоскелета в изменении формы эпителиальных клеток согнутых двойных эксплантатов эмбриональной тканей ХепориБ 1авУ1Б.
5) Выявить региональные различия активных ответов эпителиальных клеток, вызванных искусственным сгибом участка крыши бластоцеля и сунрабластопоральной области зародышей Хепорт 1аелпБ.
6) Выяснить, какие гены структурных белков эпителиальных клеток изменяют уровень экспрессии в ответ на растяжение.
7) Исследовать локализацию данного белка в эпителиальном пласте при механозавпспмом изменении его экспрессии в эксплантатах крыши бластоцеля зародышей в Хепорт.