Войти
Гипотеза дифференциальной адгезии (DAH ) - это гипотеза, которая объясняет движение клеток во время морфогенеза с помощью термодинамических принципов. В DAH ткани рассматриваются как жидкости, состоящие из подвижных клеток, разная степень поверхностной адгезии которых заставляет их спонтанно реорганизовываться, чтобы минимизировать их межфазную свободную энергию. Другими словами, согласно DAH, клетки перемещаются, чтобы быть рядом с другими клетками с аналогичной силой сцепления, чтобы максимизировать прочность связи между клетками и создать более термодинамически стабильную структуру. Таким образом, движение клеток во время формирования ткани, согласно DAH, пародирует поведение смеси жидкостей. Хотя изначально DAH был мотивирован проблемой понимания поведения клеточной сортировки у эмбрионов позвоночных, впоследствии он был применен для объяснения ряда других морфогенных явлений.
Истоки DAH можно проследить до исследования 1955 года, проведенного Филипом Л. Таунсом и Йоханнесом Хольтфретером. В этом исследовании Таунс и Холтфретер поместили три зародышевых листка земноводных в щелочной раствор, позволяя им диссоциировать на отдельные клетки, и смешали эти разные типы клеток вместе. Клетки разных видов использовались, чтобы иметь возможность визуально наблюдать за их движениями. Клетки сходных типов мигрировали в свои правильные места и повторно собрались, чтобы сформировать зародышевые листы в их правильных для развития положениях. Этот эксперимент продемонстрировал, что организация ткани может происходить независимо от выбранного пути, подразумевая, что она опосредуется силами, которые постоянно присутствуют, и не возникает исключительно из хронологической последовательности предшествующих ему событий развития.
Из этих результатов Холтфретер разработал свою концепцию селективного сродства и предположил, что своевременные изменения селективного сродства клеток друг к другу на протяжении развития регулируют морфогенез. Для объяснения этих результатов было предложено несколько гипотез, включая «гипотезу времени» и «гипотезу дифференциального сжатия поверхности». В 1964 году Малкольм Стейнберг представил «гипотезу дифференциальной адгезии», которая использует термодинамические принципы для описания и объяснения наблюдаемых закономерностей сортировки и расположения клеток.
Согласно DAH, клеточное движение и ассортимент регулируется спонтанной перестройкой клеток - почти так же, как жидкость - до более термодинамически стабильного равновесия. Это достигается за счет максимального увеличения количества энергии, которая используется для связывания ячеек вместе, что снижает доступную свободную энергию в системе. Поскольку ячейки с одинаковой прочностью поверхностной адгезии связываются друг с другом, энергия связи во всей системе увеличивается, а свободная межфазная энергия уменьшается, что делает систему более термодинамически стабильной. Жидкости ведут себя схожим образом, но с молекулами, движущимися за счет кинетической энергии, а не подвижными клетками, перемещающимися из-за комбинации их кинетики и активного движения.
Это позволяет использовать образцы тканей. устройство должно соответствовать поведению жидкостей, например, растекание одной ткани по другой соответствует растеканию масла по воде; масло распространяется по воде, чтобы минимизировать слабые взаимодействия масло-вода и максимизировать более сильные взаимодействия вода-вода и масло-масло, клетки аналогичным образом сортируются, чтобы быть рядом с другими ячейками с аналогичной силой сцепления и связываться с ними. Другие тканевые взаимодействия, которые DAH предлагает объяснение, включают иерархию тканей, где ткани с более слабой поверхностной адгезией окружают ткани с более сильной поверхностной адгезией, округление нерегулярных клеточных масс, чтобы стать сферическими, а также сортировку клеток и построение анатомических структур, которое происходит независимо от выбранный путь.
DAH не полагается на качественные различия в адгезии клеток, а только на количественные различия в силе их поверхностной адгезии. DAH был подтвержден экспериментально и с помощью компьютерных моделей.
С момента его первоначальной формулировки в контексте эмбриогенеза позвоночных, DAH использовался для объяснения нескольких других морфогенетических явлений, включая заживление ран и эпителиально-мезенхимальный переход при прогрессировании рака и метастазировании.
