Informácie

Cyklistické sadzby HSC

Cyklistické sadzby HSC


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Zaujímalo by ma, ako často sa ľudské krvotvorné kmeňové bunky dostanú do cyklu vo výklenku kostnej drene (s papierovým odkazom). Počul som, že cyklujú 1-2 krát za rok, ale meral to niekto seriózne?


Hematopoetické kmeňové bunky: koncepty, definície a nová realita

Výskum hematopoetických kmeňových buniek (HSC) sa ujal v 50. rokoch 20. storočia s demonštráciou, že bunky kostnej drene podané intravenóznou injekciou môžu zachrániť ožiarené myši pred letalitou obnovením produkcie krviniek. Pokusy kvantifikovať zodpovedné bunky viedli k objavu sériovo transplantovateľných, darcovských, makroskopických, viacriadkových kolónií detegovateľných na povrchu sleziny 1 až 2 týždne po transplantácii. Zrodil sa koncept samoobnovujúcich sa multipotentných HSC, ale sprevádzaný zmätenými dôkazmi o veľkej variabilite výsledkov samoobnovovacích divízií HSC. V nasledujúcich 60 rokoch došlo k explózii vo vývoji a používaní prepracovanejších nástrojov na hodnotenie správania potenciálne purifikovaných podskupín hematopoetických buniek s kapacitou produkcie krviniek. Tento vývoj viedol k formulácii čoraz zložitejších hierarchických modelov hematopoézy a rastúcemu zoznamu vnútorných a vonkajších prvkov, ktoré regulujú stav cyklu HSC, životaschopnosť, sebaobnovu a výstupy línie. Nedávnejšie skúmanie týchto vlastností v jednotlivých, vysoko purifikovaných HSC a analýzy ich udržiavania v klonálne generovaných potomkoch HSC teraz poskytli definitívny dôkaz lineárne prenášanej heterogenity v stavoch HSC. Tieto výsledky predpokladajú potrebu a používanie nových technológií na vytvorenie modelov, ktoré budú vyhovovať takýmto pluralistickým znakom HSC a ich kontrolných mechanizmov.


Preklad špecializovanej biológie HSC pre klinické aplikácie

Počas posledných 3 desaťročí dvadsiateho storočia, nástup a vývoj transplantácie hematopoetických kmeňových buniek (HSCT) na liečenie refraktérnych malignít a závažných nezhubných ochorení vyvolal potrebu lepšieho pochopenia základných vedeckých mechanizmov, ktoré sú základom udržiavania a migrácie hematopoetických kmeňových buniek. (HSC). Za posledných 20 rokov výskumníci objavili komplexné prekrývajúce sa výklenky HSC kostnej drene (BM), ktoré využívajú množstvo signálnych dráh na prísnu reguláciu fyziológie HSC. Tu uvádzame nedávne úsilie o definovanie kritických mediátorov funkcie HSC v oblasti zdravia a chorôb a ako tieto objavy teraz umožňujú vývoj ďalšej generácie bunkových terapií rakoviny a závažných nezhubných ochorení.

Nedávne zistenia

Nedávno bolo identifikovaných množstvo bunkových interakcií a molekulárnych dráh kritických pre mobilizáciu HSC, implantáciu HSC darcu po HSCT a obnovu buniek HSC/progenitor po chemoterapii. Ďalšie štúdie definovali mechanizmy, ktorými rakovinové stavy a stavy zlyhania kostnej drene narúšajú normálnu funkciu týchto dráh. Translační vyšetrovatelia teraz využívajú tieto objavy na vývoj predklinických a klinických stratégií zameraných na oblasť regeneratívnej a rakovinovej terapie.

Zhrnutie

Prebiehajúci výskum na definovanie základných aspektov špecializovanej biológie HSC povedie k ďalším vylepšeniam a precíznym prístupom na zlepšenie bezpečnosti a účinnosti klinickej bunkovej terapie.


Biológia HSC Sylabus – Maharashtra HSC Board

Vyšší stredoškolský stupeň je najdôležitejším stupňom vzdelávania, pretože v tomto období sa zavádzajú špecializované vedné disciplíny. Táto osnova posilňuje koncepcie zavedené v nižších triedach. Biologická veda nedávno prešla zmenou paradigmy, ktorá ju premenila zo súboru voľne súvisiacich faktov na modernú aplikovanú vedu.

Živé organizmy vykazujú mimoriadne komplexný funkčný systém. Organizmy sa zriedka vyskytujú ako izolované jedince. Sú organizovaní do populácií a biologických komunít. Organizmy, komunity, ekosystémy a životné prostredie predstavujú jedinečný súbor prírodných zdrojov veľkého významu. Znalosť biológie nám pomáha porozumieť spoločnému vláknu, ktoré drží všetky tieto zložky pohromade. Pochopenie biológie pomôže pri trvalo udržateľnom rozvoji životného prostredia a tiež zabezpečí existenciu Zeme so všetkou svojou úžasnou rozmanitosťou.

Táto osnova je pripravená pripraviť študentov na rôzne skúšky vykonávané na štátnej a národnej úrovni. Preto bol pripravený v súlade s pokynmi uvedenými v konečnej verzii spoločných základných osnov COBSE v Dillí. V súlade s tým boli niektoré ďalšie témy zo sylabu štátnej rady vypustené, zatiaľ čo chýbajúce témy boli pridané. Celá jednotka „Ekológia a životné prostredie“ bola teraz pridaná do sekcií Botanika a Zoológia.

  • Očakáva sa, že predpísaný sylabus
  • Podporujte inherentnú zručnosť pozorovania.
  • Pomáha porozumieť základným princípom biologických vied a tým rozvíjať vedecký postoj k biologickým javom.
  • Pomôžte žiakom pochopiť fungovanie organizmov.
  • Upozorňovať študentov na problémy globálneho významu.
  • Veďte študentov k jednoduchým experimentom, aby lepšie porozumeli biologickým princípom a rozvíjali experimentálne schopnosti požadované v praktickej práci.
  • Vytvorte povedomie o prínose biológie k blahu človeka

Sekcia I – BOTANIKA

Unit 1: Genetics and Evolution:

Kapitola 1 – Genetický základ dedičnosti:

Mendelovské dedičstvo. Odchýlky od Mendelovho pomeru (interakcia génov-neúplná dominancia, kodominancia, mnohopočetné alely a Dedičnosť krvných skupín), Pleiotropia, Elementárna myšlienka polygénnej dedičnosti.

Kapitola 2 – Gén: jeho povaha, prejav a regulácia:

Moderné poňatie génu v krátkom cistróne, mutóne a prieskume.

DNA ako genetický materiál, štruktúra DNA podľa modelu Watsona a Cricka, DNA.

Balenie, polokonzervatívna replikácia eukaryotickej DNA

RNA: Všeobecné typy štruktúry a funkcie.

Centrálna dogma syntézy proteínov, transkripčná translácia-genetický kód, génová expresia a génová regulácia (Lac operón ako typický model génovej regulácie).

Kapitola 2: Biotechnológia a jej aplikácia:

Kapitola 3 – Biotechnológia: Proces a aplikácia:

Genetické inžinierstvo (technológia rekombinantnej DNA):

Transpozóny, plazmidy, bakteriofágy

Produkcia reštrikčných fragmentov, príprava a klonovanie DNA knižnice,

Génová amplifikácia (PCR). Aplikácia biotechnológie v poľnohospodárstve – BT plodiny Otázky biologickej bezpečnosti (biopirátstvo a patenty)

Lekcia 3: Biológia a blaho ľudí:

Kapitola 4 – Zlepšenie výroby potravín

Rastlinná tkanivová kultúra: Koncepcia bunkovej

Totipotency, Požiadavky na tkanivovú kultúru (v skratke),

Kultúra kalusu, kultúra zavesenia.

Jednobunkový proteín. Biofortifikácia.

Kapitola 5 – Mikróby v starostlivosti o ľudí:

Mikróby v domácom spracovaní potravín.

Mikróby v priemyselnej výrobe.

Mikróby v čistení odpadových vôd.

Mikróby pri výrobe bioplynu (energie).

Mikróby ako činidlá biologickej kontroly Mikróby ako biologické hnojivá.

Jednotka 4: Fyziológia rastlín:

Kapitola 6 - Fotosyntéza

Autotrofná výživa Stránka fotosyntézy Fotosyntetické pigmenty a ich úloha.

Reakcie závislé na svetle (cyklická a necyklická fotofosforylácia)

Na svetle nezávislých reakciách (cesty C3 a C4) Chemiosmotická hypotéza, fotorespirácia, faktory ovplyvňujúce fotosyntézu. Zákon obmedzujúcich faktorov.

Kapitola 7 – Dýchanie

ATP ako mena energetického mechanizmu aeróbneho (glykolový sis, cyklistický a elektronický transportný systém TCA) a anaeróbneho dýchania. Fermentácia Výmena plynov. Amfibolická dráha. Dýchací kvocient živín. Význam dýchania.

Lekcia 5: Reprodukcia v organizmoch:

Kapitola 8 – Rozmnožovanie v rastlinách

Spôsoby reprodukcie (asexuálne a sexuálne).

Nepohlavné rozmnožovanie uniparentálne spôsoby vegetatívne rozmnožovanie, mikrorozmnožovanie Pohlavné rozmnožovanie: štruktúra kvetu Vývoj samčieho gametofytu, štruktúra anatropného vajíčka. Vývoj ženského gametofytu. Opeľovanie: typy a agentúry. Interblokácia zariadení interakcia peľ-piestik. Dvojité oplodnenie: Proces a význam. Postfertilizačné zmeny (vývoj endospermu a embrya, vývoj semena a tvorba plodov) Špeciálne režimy-apomixis, partenokarpia, polyembryónia. Význam tvorby semien a plodov.

Kapitola 6: Ekológia a životné prostredie

Kapitola 9: Organizmy a prostredie -I : Habitat a výklenok

Ekosystémy: Vzory, zložky, produktivita a rozklad, číselné pyramídy toku energie, biomasa, kolobeh energetických živín (uhlík a fosfor). Ekologická sukcesia, Ekologické služby fixácia uhlíka, opeľovanie, uvoľňovanie kyslíka. Environmentálne otázky: agrochemikálie a ich účinky, nakladanie s pevným odpadom, skleníkový efekt a globálne otepľovanie, poškodzovanie ozónovej vrstvy, odlesňovanie, prípadové štúdie (ľubovoľné dve).

12. trieda biológie

Sekcia II – ZOOLÓGIA

Unit 1: Genetics and Evolution:

Kapitola 10 – Pôvod a vývoj života:

Pôvod života: raná Zem, spontánny, sústava organických zlúčenín, evolúcia: Darwinov prínos, moderná syntetická teória evolúcie, biologické dôkazy, mechanizmus evolúcie Génový tok a genetický drift Hardy Weinbergov princíp Adaptívne žiarenie. Pôvod a vývoj človeka.

Kapitola 11 – Chromozomálny základ dedičnosti

Chromozomálna teória. Chromozómy. Prepojenie a kríženie. Pohlavne viazaná dedičnosť (hemofília a farbosleposť). Určenie pohlavia u človeka, vtákov, včely medonosnej. Mendelovské poruchy u ľudí-talasémia. Chromozomálne poruchy u ľudí: Downov syndróm, Turnerov syndróm a Klinfelterov syndróm.

Jednotka 2: Biotechnológia a jej aplikácia:

Kapitola 12- Genetické inžinierstvo a genomika

DNA odtlačok prsta. Projekt genomiky a ľudského genómu. Biotechnologické aplikácie v zdravotníctve: výroba ľudského inzulínu a vakcín, génová terapia. Transgénne zvieratá.

Unit 3: Biology and Human Welfare

Kapitola 13- Ľudské zdravie a choroby

Imunologické koncepty: typy imunity,

Štruktúra protilátky, komplex antigén-protilátka, antigény v krvinkách. Patogény a parazity (amébiáza, malária, filarióza, ascariáza, týfus, pneumónia, prechladnutie a lišaj). Dospievanie, zneužívanie drog a alkoholu. Rakovina a AIDS.

Kapitola 14- Živočíšna výroba

Riadenie fariem a hospodárskych zvierat.

Jednotka 4: Fyziológia človeka:

Kapitola 15 – Obeh

Zloženie a koagulácia krvi, krvné skupiny.

Štruktúra a pumpovacia činnosť srdca. Cievy.

Pľúcny a systémový obeh.

Srdcový tep a pulz. Rytmickosť srdcového tepu. Srdcový výdaj, Regulácia srdcovej aktivity.

Poruchy súvisiace s krvou: Hypertenzia, ochorenie koronárnych artérií, angína pectoris a srdcové zlyhanie. EKG, lymfatický systém (krátka predstava): Zloženie lymfy a jej funkcie.

Kapitola 16- Vylučovanie a osmoregulácia

Spôsoby vylučovania-amonotelizmus, ureotelizmus, urikotelismus. Vylučovací systém. Zloženie a tvorba moču. Úloha obličiek v osmoregulácii.

Regulácia funkcie obličiek: reninangiotenzín, atriálny natriuretický faktor, ADH a Diabetes inspidus, úloha iných orgánov pri vylučovaní.

Poruchy zlyhania obličiek, dialýza, obličkový kameň (obličkové kamene). Transplantácia. Urémia, zápal obličiek.

Kapitola 17- Kontrola a koordinácia

Štruktúra nervového systému a funkcie mozgu a miechy, stručná predstava o PNS a ANS. Prenos nervového impulzu. Reflexná akcia. Zmyslové receptory (oko a ucho), Zmyslové vnímanie, všeobecná predstava o ostatných zmyslových orgánoch.

Hormóny a ich funkcie

Mechanizmus účinku hormónu.

Hormóny ako poslovia a regulátory.

Hormonálna nerovnováha a choroby:

Časté poruchy (zakrpatenie, akromegália, kretinizmus, struma, exoftalmická struma, diabetes mellitus, Addisonova choroba)

Lekcia 5: Reprodukcia v organizmoch:

Kapitola 18- Reprodukcia človeka

Reprodukčný systém u mužov a žien.

Histológia semenníkov a vaječníkov.

Výroba gamét, oplodnenie, implantácia.

Vývoj embrya až do troch zárodočných vrstiev.

Tehotenstvo, placenta, pôrod a laktácia (Základná myšlienka).

Reprodukčné zdravie - kontrola pôrodnosti,

Antikoncepcia a sexuálne prenosné choroby.

MTP, Amniocentéza Neplodnosť a asistovaná reprodukcia Technológie IVF, ZIFT, GIFT (elementárna myšlienka pre všeobecné povedomie).

Kapitola 6: Ekológia a životné prostredie:

Kapitola 19-Organizmy a životné prostredie-II:

Populačné a ekologické úpravy:

Interakcie populácie- mutualizmus, konkurencia, predácia, parazitizmus, populačné atribúty- rast, pôrodnosť a úmrtnosť, vekové rozloženie.

Biodiverzita a jej zachovanie Biodiverzita- koncept, vzorce, význam, strata.

Hrozby a potreba ochrany biodiverzity, Hotspoty, ohrozené organizmy, vyhynutie, červená kniha, biosférické rezervácie, národné parky a svätyne.

Environmentálne problémy: znečistenie ovzdušia a jeho kontrola, znečistenie vôd a jeho kontrola a nakladanie s rádioaktívnymi odpadmi. (Prípadové štúdie ľubovoľné dve)

(Aktualizované) Biológia Praktické Experimenty

  1. Rozoberte daný kvet a zobrazte rôzne špirály. Vypreparujte prašník a vaječník, aby ste ukázali počet komôr.
  2. Študujte klíčenie peľu na sklíčku.
  3. Zbierajte a študujte pôdu najmenej z dvoch rôznych miest a študujte ich na štruktúru, obsah vlhkosti, pH a schopnosť pôdy zadržiavať vodu. Súvisí s druhmi rastlín, ktoré sa v nich nachádzajú.
  4. Štúdium hustoty a frekvencie populácie rastlín kvadratickou metódou.
  5. Na štúdium mitózy si pripravte dočasné upevnenie špičky koreňa cibule.
  6. Separácia rastlinných pigmentov papierovou chromatografiou.
  7. A) Študovať rýchlosť dýchania v pukoch/listovom tkanive a klíčiacich semenách.
  8. B) Ukážka anaeróbneho dýchania.
  9. Študujte prítomnosť suspendovaných častíc vo vzduchu na dvoch veľmi odlišných lokalitách.
  10. Zbierajte vodu z dvoch rôznych vodných plôch okolo vás a skúmajte ich pH, ​​čírosť a prítomnosť akýchkoľvek živých organizmov.
  11. Na testovanie prítomnosti močoviny a cukru v moči.
  12. Na testovanie prítomnosti albumínu a žlčových solí v moči.

Štúdium/pozorovanie nasledovného (špinenie):

  1. Štúdium kvetov prispôsobených opeľovaniu rôznymi agentúrami (vietor, hmyz)
  2. Štúdium klíčenia peľu na stigme prostredníctvom trvalého sklíčka.
  3. Študovať mendelovskú dedičnosť pomocou semien rôznej farby/veľkosti akejkoľvek rastliny.
  4. Cvičenie na kontrolované opeľovanie – Emaskulácia, značkovanie a vrecovanie.
  5. Študujte meiózu v semenníkoch cibuľových púčikov alebo v násypke trávy pomocou trvalých preparátov.
  6. Štúdium rastlín vyskytujúcich sa v xerofytických a vodných podmienkach s ohľadom na ich morfologické adaptácie. (každá dve rastliny)
  7. Študujte a identifikujte fázy vývoja gamét, t.j. T.S. semenníkov a T.S. vaječník prostredníctvom trvalých preparátov (od akéhokoľvek cicavca).
  8. Štúdia V.S. blastuly cez permanentný sklz.
  9. Študovať pripravené rodokmeňové schémy genetických vlastností, ako je jazykovanie, krvné skupiny, vdovský vrchol, farbosleposť.
  10. Na identifikáciu bežných organizmov spôsobujúcich choroby, ako je Plasmodium, Entamoeba, Ascaris a prstencový červ, pomocou trvalých preparátov alebo vzoriek. Komentujte príznaky chorôb, ktoré spôsobujú.
  11. Štúdium zvierat nachádzajúcich sa v xerických (púštnych) a vodných podmienkach s ohľadom na ich morfologické úpravy. (Každé dve zvieratá)

Poznámka: Neručíme za presnosť a spoľahlivosť informácií. Pre správne/aktuálne informácie prosím kontaktujte príslušné orgány.


Modul 5 / Otázka č. 1

Predtým, ako sa pustíme do materialistický vlak a začnite sa hrabať v obsahu, dajte mi prosím chvíľu, aby som vás previedol čím ty mal by mysli na to ako hlavné vrcholy za materiál z tohto týždňa.

The zisťovacia (zastrešujúca) otázka na tento týždeň sa zaoberá reprodukciou a jej vzťahom s evolúciou, aka. kontinuita druhov.

Pod pojmom reprodukcia sa konkrétne zaoberáme reprodukčné mechanizmy (ako fungujú) vyskytujúce sa u zvierat, rastlín, húb, baktérií a prvokov.

Reprodukčné procesy musíme klasifikovať ako sexuálne alebo asexuálne okrem toho, ako fungujú ich mechanizmy, ktoré umožňujú rodičom (rodičom) produkovať a odovzdávanie genetického materiálu svojim potomkom.

Zo všetkých druhov druhov chce NESA, aby sme sa ponorili do krajina cicavcov (napr. sobov a ľudí) a preskúmať, ako fungujú ich reprodukčné systémy.

Musíme pochopiť proces oplodnenie, implantácia a hormonálna kontrola počas reprodukcie. Tieto fázy reprodukcie pomáhajú prenášať genetický materiál z rodičov na svoje potomstvo.

Nie som si istý, či ste si vedomí, ale ľudstva vedecké poznatky pokročili veľa za posledné storočie.

V poslednej časti materiálu tohto týždňa sa teda zameriame na niekoľko príkladov aplikácie ľudí v reálnom živote vedecké poznatky v genetike a reprodukcii do vytvorte ÚŽASNÉ variácie v rastlinách a zvieratách!

Cieľ vzdelávania: Vysvetliť mechanizmy reprodukcie, ktoré zaisťujú kontinuitu druhu, analýzou sexuálnych a nepohlavných spôsobov reprodukcie v rôznych organizmoch.

Nepoznali ste alebo ste napísali definíciu hlavného kľúčového slova, môže vás to stáť známku v otázkach HSC?

Poďme najskôr definuj reprodukciu!

Reprodukcia je proces vytvárania nového jedinca alebo potomka od svojich rodičov.

Rozmnožovanie znamená rozmnožovať sa = nové potomstvo. MÔŽU alebo NEMUSIA byť klonmi rodiča.

Reprodukciu je možné vykonať prostredníctvom prírodné alebo umelé prostriedky. Preto termíny prirodzená a umelá reprodukcia.

Existujú dve reprodukčné cesty: sexuálne a asexuálne. Niektoré organizmy môžu robiť oboje!

Čo je to sexuálna a asexuálna reprodukcia a ako funguje?

Sexuálne rozmnožovanie: Proces formovania nového organizmu z fúzie gamét rodičov potomkov (muž + samica). Gaméty sú pohlavné bunky, ako sú spermie a vajíčka pre ľudí. Potomstvo, ktoré je vytvorené zo sexuálnej reprodukcie, má genetický materiál, ktorý pochádza z jeho rodičov. V takmer* všetkých prípadoch je však genetický materiál potomstva NIE JE TOTOŽNÉ svojim rodičom (je to zmiešané). U ľudí a mnohých ďalších cicavcov, ako sú kravy, sa nazýva tento proces výroby gamét meióza .

*Všimnite si toho, že samoopelenie zahŕňa jednu rastlinu (rodič) a je druhom sexuálnej reprodukcie. Dôvodom je, že rastlina môže produkovať peľ aj vajíčka (samčie a samičie rastlinné gaméty). Tieto gaméty sa môžu kombinovať a produkovať buď geneticky identické potomstvo, alebo geneticky odlišné potomstvo.Či je potomstvo geneticky identické alebo odlišné, bude závisieť od toho, či je jediná rodičovská rastlina pre tieto gény homozygotná alebo heterozygotná. O týchto dvoch pojmoch sa dozvieme, keď sa dozviete o Punnett Square v poznámkach 4. týždňa.

Nepohlavné rozmnožovanie: Asexuálna reprodukcia je proces formovania potomstva (zvyčajne bunky) z spravodlivého JEDEN rodič prostredníctvom bunkového delenia. V závislosti od procesu delenia buniek môže existovať veľa mien. Napríklad u ľudí a mnohých ďalších cicavcov sa tento proces delenia buniek nazýva mitóza . Potomstvo má genetický materiál, ktorý je IDENTICKÉ k tomu jeho slobodného rodiča - potomstvo je a CLONE rodiča.

Najdôležitejším rozlišovacím faktorom medzi sexuálnou a nepohlavnou reprodukciou je, či došlo k fúzii gamét alebo nie. Pre pohlavné rozmnožovanie musí dôjsť k splynutiu gamét, zatiaľ čo pri nepohlavnom rozmnožovaní nedochádza k splynutiu gamét.

Ako procesy sexuálnej a asexuálnej reprodukcie umožňujú odovzdanie genetických informácií rodičov ich potomkom, a tým zabezpečiť kontinuitu druhu?

Počas reprodukcie sa Skopírujú sa genetické informácie rodičov (DNA) a prešiel na potomstvo. Genetický materiál potomstva je uložený v jadre ich buniek.

Existujú dva typy buniek: somatické a nesomatické (pohlavné) bunky. Pretože ľudia a mnoho ďalších cicavcov nedokážu produkovať potomstvo asexuálnymi prostriedkami, všetky vyrobené potomstvá pochádzajú z nesomatických buniek. Na potomstvo sa teda prenáša iba genetický materiál rodičov v genetickom materiáli nesomatických buniek (alebo pohlavných buniek).

Genetické informácie sa prenášajú na ďalšiu generáciu (potomstvo). Preto zabezpečenie kontinuity druhu.

Do poznámok tretieho týždňa uvidíte dôležitosť vytvárania variácií v genetickej informácii potomstva (nové kombinácie alel, zvyšujúce sa variácie v alelách, ktoré môžu gaméty zdediť, ako aj variácie v gamétach, ktoré sú oplodnené počas oplodnenia). Nebojte sa, ak neviete, čo sú to gény a alely, v 2. týždni sa pozrieme na ich definície a úlohu v genetike. V podstate ide o to, že uvidíte, ako zvýšená variácia v genotype potomstva posilní šance na prežitie populácie druhu a tým podporu kontinuity druhu. V poznámkach 4. týždňa uvidíte, ako môže mutácia (okrem sexuálnej a asexuálnej reprodukcie) vytvoriť aj genetickú variáciu.

Tretím bodom je, že reprodukcia by zvýšila celkový počet potomkov v populácii, čím by sa účinne zvýšila veľkosť populácie. Tým sa podporuje kontinuita druhov.

Čo je evolúcia?

Evolúcia je zmena genetických informácií, priaznivých vlastností a fenotypov živého organizmu (vzhľad alebo fyzické vlastnosti) počas mnohých generácií.

Zatiaľ to len vieš genetická informácia prispieva k fenotypu organizmu. Pokiaľ ide o to, ako to funguje, bude sa to v nasledujúcich týždňoch komplexne zaoberať.

Čo však poháňa evolúciu aka. zmena v genetickej informácii, napríklad ako sa môže populácia dúhového jednorožca v priebehu času pomaly zmeniť na svorku zelených jednorožcov?

Ako a kde zapadá reprodukcia do Darwinovej teórie evolúcie prirodzeným výberom?

Darwinova teória evolúcie prirodzeným výberom je populárna a široko akceptovaná moderná evolučná teória.

Vysvetľuje to hnacie sily a dôsledky evolúcie v rozumnej miere.

Nezohľadňuje však pôvod života na Zemi alebo na akomkoľvek mieste v našom vesmíre od začiatku do konca.

Existujú aj ďalšie modely, ktoré sa zaoberajú vznikom života a ako hypotéza sveta RNA, ale nie sú úplné.

Majte na pamäti, že sú to všetky teórie! Áno, existujú dôkazy, ktoré ich podporujú. Existujúce dôkazy však nie sú úplné na premenu týchto teórií na univerzálne zákony!

V poradí sú tu Etapy Darwinovej teórie evolúcie podľa prirodzeného výberu:

1. Existuje genetické variácie v populácii, ktorý naň vplýva fenotyp (fyzické vlastnosti). Genetická variácia je odvodená od mnohých faktorov - od vnútorných biologických procesov po vonkajšie faktory prostredia. Tieto faktory budú komplexne zahrnuté v nasledujúcich týždňoch.

2. Väčšina existujúcej populácie by mala priaznivé vlastnosti, ktoré im umožnia prežiť v environmentálnych podmienkach (teplota, zásobovanie potravinami, predátori atď.), Ktorým sú vystavené.

3. K dispozícii je a NÁHLY zmena podmienok prostredia (napr. nový dravec zavedený na zabíjanie jednorožcov, náhly veľký pokles teploty, vírus atď.)

4. Títo organizmy s priaznivými vlastnosťami, odvodené od priaznivých génov odovzdaných rodičom, prežijú a tých s menšími alebo bez priaznivých vlastností bude počet klesať.

5. Títo organizmy s priaznivými vlastnosťami bude úspešnejšie reprodukovať a odovzdať svoje priaznivé genetické informácie svojim potomkom. REPRODUKCIA SA VHODÍ TU!

6. Postupom času sa novú populáciu budú prevažne tvoriť organizmy s priaznivými vlastnosťami ktoré im umožňujú tolerovať nové podmienky prostredia.

The environmentálny agent odkazuje na zmena životného prostredia. Môže to byť exotický druh zavlečený do biotopu (napr. migráciou), ktorý súťaží o rovnaký zdroj potravy ako existujúca populácia, nový predátor, zavádzanie chemikálií do prostredia – napr. toxické odpady vyhodené do rieky, kde žijú tisíce rýb ..

Hovorí sa mu Darwinova teória evolúcie prirodzeným výberom, pretože dochádza k náhlej zmene v dôsledku environmentálnych (prírodných) zmien.

Aké sú priaznivé vlastnosti v Darwinovej teórii evolúcie?

Ako môžu organizmy získať tieto úžasné vlastnosti?

Priaznivé vlastnosti, ktoré umožňujú organizmom prežiť vo svojom prostredí, môžu mať tri formy:

Fyzikálne, fyziologické a behaviorálne.

'Priaznivý' znamená, že tieto vlastnosti umožňujú organizmu špecificky resp lepšie zvládnuť svoje okolité prostredie.

Ako tieto charakteristiky sú odvodené z genetického materiálu DEDIČENÉ po generácie, oni sú tiež označované ako úpravy.

Na účely HSC, an organizmus NEMOŽNO počas svojho života sa prispôsobiť svojmu prostrediu.

Prispôsobenia sú dedičné.

Príklad: Had sa nemôže naučiť vyhľadávať tieň, aby sa počas svojho života neprehrieval, ak takéto vlastnosti správania nezdedil od svojich rodičov.

Neskôr sa však v Module 6 dozviete, že a mutácia môže tiež viesť k adaptácii.

Nasledujúce vlastnosti alebo úpravy sa vyvíjali počas mnohých generácií:

Fyzikálne vlastnosti (FENOTYP): Veľké uši uľahčujúce chladenie. To je výhodné pre organizmy žijúce v horúcom prostredí.

Psychologické vlastnosti: Kengury olizujú labky, aby podporili vyparovanie a ochladenie. Priaznivé v horúcom prostredí.

Behaviorálne charakteristiky: Hady skrývajúce sa pod skalami, aby sa vyhli slnku. Priaznivé v horúcom prostredí alebo uprostred dňa.

In Krok 1 Darwinovej teórie evolúcie Natural Selection, bolo spomenuté, že existujú genetické variácie v populácii. The hlavné zdroje variácií sú:

Mutácia DNA v dôsledku environmentálnych faktorov

Chyba replikácie DNA počas meiózy

Nezávislý sortiment a náhodná segregácia počas meiózy

V nasledujúcich týždňoch sa budeme zaoberať podrobnosťami o týchto zdrojoch variácií.

Teraz stačí pochopiť, kde tieto faktory zapadajú do oblastí evolúcie a reprodukcie, ktoré sme doteraz pokryli.

POZNÁMKA: Je dôležité poznamenať, že nepohlavná reprodukcia nezavádza u potomkov genetické variácie, zatiaľ čo sexuálna reprodukcia áno. Napriek tomu má rodič potomka priaznivé vlastnosti (prispôsobenia), ktoré mu umožňujú tolerovať selektívne tlaky okolitého prostredia, asexuálna reprodukcia umožňuje rodičovi produkovať potomstvo s IDENTICKOU genetickou informáciou (bez genetickej variácie), ktorá kóduje to isté priaznivé vlastnosti (napr. dlhé alebo krátke uši v závislosti od teploty prostredia). Potomstvo bude mať odteraz rovnaké priaznivé vlastnosti ako rodič kvôli zdedeniu identických genetických informácií, a teda bude mať rovnakú mieru prežitia ako rodič, ak bude vystavené rovnakému prostrediu s rovnakými zdrojmi.

ZHRNUTIE toho, čo sme doteraz preberali,

Dve kategórie reprodukcie, ktoré môžu prebiehať (sexuálne a asexuálne)

Reprodukcia umožňuje genetické informácie prenášať na potomstvo prostredníctvom dedičnosti, čím sa zabezpečuje kontinuita druhov

Reprodukcia zvyšuje veľkosť populácie, a tým podporuje kontinuitu druhov

Genetické variácie pomáhajú zvýšiť celkovú mieru prežitia populácie, a tým podporujú kontinuitu druhov.

Sexuálna a asexuálna reprodukcia je užitočná pri podpore kontinuity druhov napriek tomu, že nepohlavná reprodukcia nezavádza genetické variácie u potomkov, a teda ani v populácii.

Reprodukcia hrá dôležitú úlohu v Darwinovej teórii evolúcie prostredníctvom prírodného výberu

Teraz preskúmame ŠPECIFICKÉ TYPY REPRODUKCIE v kategórii sexuálnej a nepohlavnej reprodukcie!

Toto je veľmi vzrušujúce! Chápete vtip? Prepáč, potreboval som to urobiť.

Analyzujte, či sú spôsoby reprodukcie sexuálne alebo asexuálne?

Ako fungujú?

Vnútorné hnojenie vs vonkajšie hnojenie

Vnútorné oplodnenie zahŕňa splynutie mužských a ženských gamét v tele rodiča. K vnútornému oplodneniu zvyčajne dochádza medzi suchozemskými zvieratami.

Vonkajšie oplodnenie zahŕňa splynutie mužských a ženských gamét mimo tela rodiča. K vonkajšiemu hnojeniu dochádza spravidla medzi vodnými živočíchmi.

Partenogenéza u zvierat

Partenogenéza je proces, pri ktorom sa z neoplodneného vajíčka stane funkčné potomstvo. Ide o formu nepohlavnej reprodukcie u zvierat, napr. včely. Včelám kráľovným môžu včely kráľovnej produkovať vajíčkové bunky (gaméty) prostredníctvom meiózy. Tieto vaječné bunky môžu podstúpiť partenogenézu za vzniku haploidných včiel (samcov). Haploidné bunky sú bunky, ktoré majú ako rodičovské polovičné množstvo chromozómu. Chromozómy obsahujú DNA, ktorú preskúmate v poznámkach z 2. týždňa. K partenogenéze zvyčajne dochádza v dôsledku ťažkostí organizmu pri prístupe k páriacim partnerom. To je bežné pre organizmy žijúce v drsnom alebo extrémnom prostredí. Z väčšej časti sa haploidná bunka vyvíja ako diploidná bunka. Gameta v podstate podlieha mitóze, aby sa vyvinula na včelu drona, ktorá bude mať diploidné chromozómové číslo.

Rastliny môžu tiež podstúpiť partenogenézu, ktorá sa nazýva apomixis.

Mechanizmy krížového opelenia verzus samoopelenie

Kríž opelenie zahŕňa prenos peľu produkovaného prašníkom (ktorý je súčasťou tyčinky rastliny) do blizny ďalší rastlina. To znamená, že krížové opeľovanie zahŕňa dve rastliny. Peľové zrno v podstate obsahuje samčie gaméty rastliny. Včely, vietor a voda môžu byť spôsobmi transportu peľového zrna do stigmy inej rastliny na krížové opelenie. Opeľovanie sa vzťahuje na proces, v ktorom sa peľ úspešne prenáša na stigmu inej rastliny.

Akonáhle je peľ na stigme, môže z neho vyrásť peľová trubica, ktorá prebieha štýlom rastliny a nakoniec do vaječníka rastliny, ktorý produkuje vajíčka, ktoré obsahujú samičie pohlavné bunky (vajíčko alebo vajíčko) rastliny. K oplodneniu dochádza vo vnútri vajíčka, kde peľ môže oplodniť vajíčko, kde sa mužské gaméty kombinujú s vajíčkom vo vnútri vajíčka a vytvárajú zygotu. Zygota je diploidná, t.j. má dvojnásobný počet chromozómov každej zo samčích a samičích gamét, ktoré sú obe haploidné. Keď budúci týždeň preskúmame mitózu a meiózu, budeme diskutovať viac o diploidoch a haploidoch.

Všimnite si toho, že väčšina peľových zŕn obsahuje dve samčie gaméty. Jedna oplodňuje vajíčko vo vajíčku a druhá mužská gameta oplodňuje dve polárne jadrá (diploidné jadro) vo vnútri vajíčka, z ktorého sa vyvinie endosperm, čo je tkanivo, ktoré pri raste dodáva zygote (semenu) živiny.

Zábavný fakt: To znamená, že jadro endospermu je triploid (obsahuje tri sady homológnych chromozómov alebo tri kópie každého chromozómu). Ľudia sú diploidi (obsahujeme dve sady chromozómov, t.j. dve kópie každého chromozómu).

Všimnite si toho, že chromozómy v homológnych súboroch nie sú nevyhnutne identické kópie, pretože chromozómy môžu obsahovať rôzne alely pre rovnaký gén. Budúci týždeň preskúmame viac o alelách.

Toto oplodnené vajíčko sa nazýva semeno, ktoré obsahuje zygotu a vyvinie sa do embrya. V niektorých rastlinách sa okolitý priestor vajíčka vyvinie na ovocie. Iné rastliny, ako sú slnečnice, netvoria ovocie. Stáva sa, že semeno vypadne z pôvodnej slnečnice, ktorá sa pri priaznivých podmienkach vyklíči do inej slnečnice. Semeno vyklíči (vyrastie) do rastliny prostredníctvom mitózy. V niektorých iných rastlinách sa vaječník stane ovocím. To však nie je pre slnečnice, pretože nepestujú ovocie XD.

Je dôležité poznamenať, že väčšina rastlín má svoju vlastnú stigmu a tyčinku. Samoopelenie je podobné krížovému opeľovaniu. Rozdiel medzi samoopelením a krížovým opeľovaním je v tom, že samoopelenie NEZAH involveŇA externého činiteľa, ako sú včely, voda a vietor, ako bolo uvedené vyššie. Stigma sa môže namiesto toho sama pretvoriť a uzavrieť tyčinku. To znamená, že peľ sa dá ľahko preniesť na stigmu.

Je dôležité poznamenať, že samoopelenie spôsobuje, že výsledné kvetinové potomstvo (po vyklíčení semien) má ďaleko menej genetické variácie ako ich rodičia vo väčšine prípadov v porovnaní s krížovým opeľovaním. Výsledný kvet sa totiž vyrába iba z iba jeden materská rastlina, nie dve v krížovom opelení. Ak je rodič pri samoopelení pre niektoré gény heterozygotný, výsledný kvet môže mať v týchto génoch pravdepodobne genetickú odlišnosť od svojich rodičov. Prečo to tak je, preskúmame, keď v 4. týždni urobíme Punnettove štvorce, kde sa dozvedáme o homozygotných a heterozygotných alelách pre rôzne gény.

Krížové opeľovanie bude mať za následok geneticky podmienené potomstvo slnečnice rôzne svojim rodičom. Zahŕňa prenos peľu z jednej rastliny na stigmu a rôzne rastlina.

Vegetatívna propagácia

Možno ste už v škole počuli o vegetatívnom rozmnožovaní. Ako do toho všetkého zapadá vegetatívne rozmnožovanie?

Vegetatívne rozmnožovanie je typ nepohlavného rozmnožovania, ktorý sa vyskytuje v rastlinách. Výsledkom je, že rodič produkuje rastlinu, ktorá je geneticky identická. Bežce, žiarovky, fragmentácia sú niekoľko príkladov vegetatívneho rozmnožovania. Pozrime sa na ne teraz.

Fragmentácia

Fragmentácia je, keď pôvodný organizmus oddelí malú časť seba. K tomu dochádza u hviezdice, kde sa časť jej tela môže oddeliť od rodiča a z oddelenej časti sa môže vyvinúť nová hviezdica, ktorá je geneticky identická s materskou hviezdicou prostredníctvom bunkového delenia.

K fragmentácii môže dôjsť aj v machoch, keď jeden mach rozdelíte na dva. Mach porastie delením buniek, keď sa dostane do kontaktu s hmotou, ako je vlhkosť vo vzduchu.

Bežci

Z jahodových rastlín sa môžu vyvinúť vence, ktorými sú stonky siahajúce z rastliny a pozdĺž pôdy. V určitých bodoch pozdĺž bežcov sa môžu vyvinúť uzly, ktoré siahajú až k pôde, čo má za následok tvorbu nových koreňov rastlín v inej oblasti pôdy, kde môže rásť nová jahodová rastlina. Bežec spojí novú (a geneticky zhodnú) rastlinu jahôd s materskou rastlinou.

Žiarovky

Žiarovky sú púčikové bunky, ktoré sa nachádzajú pod zemou. Z týchto púčikov sa môžu vyvinúť nové rastliny, ako napríklad cibuľa. Keď sa vytvorí nová rastlina, podzemná cibuľka poskytuje rastline živiny na jej prežitie.

Pučanie v hubách

Pučanie v hubách, ako sú kvasinky, zahŕňa rodičovskú bunku, ktorá vyvíja bunku púčikov, dcérske jadro. K tomu zvyčajne dochádza, keď sú podmienky prostredia priaznivé pre huby. V priebehu času tento púčik prechádza bunkovým delením, pričom je stále pripojený k rodičovi, čo môže viesť k reťazcu buniek púčikov v dôsledku bunkového delenia. Počas delenia buniek, ale pred oddelením vyčnievajúceho púčika od materských kvasiniek (húb), sa DNA rodičovského jadra replikuje a jadro sa delí rovnako, ale cytoplazma sa delí nerovnomerne (púčik je teda menší ako rodičovský). Jedna kópia DNA sa presunie do púčikovej bunky, čo má za následok úspešný prenos rodičovskej DNA do dcérskej (púčikovej) bunky. Púčik sa oddelí od svojej rodičovskej huby, keď dorastie do takej veľkosti, aby sa dokázal samostatne živiť. Tento teraz oddelený púčik prechádza ďalším delením buniek, aby produkoval viac buniek púčikov. Výsledkom sú kvasinky, ktoré sú geneticky identické s rodičmi.

Pučanie sa nachádza aj v inom type organizmu nazývanom Hydras a proces pučania je podobný ako u húb.

Produkcia asexuálnych spór v hubách

Spóry sú mikroskopické reprodukčné jednotky (bunky), ktoré môžu vzniknúť v dôsledku mitózy alebo meiózy.

Spóry odlišné od gamét, pretože NEMUSIA kombinovať alebo byť oplodnené inou spórou, aby vytvorili potomstvo.

Mycélium je súčasťou húb, ktoré sa rozvetvujú do sieťovej štruktúry jemných „nití“ nazývaných hýfy (množné číslo pre hýfy). Každá hýfa má konce, ktoré sú schopné produkovať spóry nazývané sporangia (množné číslo pre sporangium). Tieto sporangie (a teda spóry) sa produkujú, ak sú podmienky prostredia priaznivé pre prežitie húb. Huba je druh húb, kde je klobúk huby nad hýfami rozprestretými pozdĺž stonky a ku klobúku huby. Čiapočka huby má preto bazu, čo sú príklady sporangií, ktoré produkujú spóry.

Tieto nepohlavné spóry sa zvyčajne produkujú, ak sú podmienky okolitého prostredia priaznivé prostredníctvom mitózy. Tieto spóry sú zvyčajne prenášané vetrom, pretože sú ľahké. Tieto spóry potom klíčia a za priaznivých podmienok prostredia vytvárajú geneticky identické huby. Typicky to znamená, že spóry absorbujú vlhkosť a rozkladajú organickú hmotu z jej prostredia, čo umožňuje expanzii cytoplazmy a huby sa vyvinie do mycélia, pričom je možné vytvárať nové spóry.

Produkcia sexuálnych spór v hubách

Sexuálne spóry sa vyvinú, keď sa spoja hýfy opačného pohlavia, aby sa vytvorila štruktúra produkujúca spóry známa ako zygospóra. Zygospóra je diploidná, pretože všetky hyfy sú haploidné. Za priaznivých podmienok diploidná zygospóra podlieha meióze za vzniku haploidných sexuálnych spór, ktoré sú rozptýlené do prostredia.Tieto spóry, ktoré sú geneticky odlišné od ich rodičov.

Za priaznivých podmienok tieto spóry vyklíčia a vytvorí sa geneticky odlišná huba voči svojim rodičom. Tieto huby sú haploidné ako väčšina húb trávi svoj život ako haploidné organizmy až do obdobia sexuálneho rozmnožovania, kedy sa hýfy spoja, aby vytvorili diploidnú zygospóru, aby vytvorili haploidné sexuálne spóry.

U niektorých húb obsahuje mycélium hyfy dvoch pohlaví (mužského a ženského). To znamená, že tieto huby môžu produkovať spóry prostredníctvom meiózy a rozptýliť ich do životného prostredia.

Termín „plazmogamia“ označuje udalosť, pri ktorej jadro jednej hyfy vstupuje do cytoplazmy iných hyf.

Pojem „karyogamia“ sa vzťahuje na udalosť, pri ktorej sa dve jadrá spoja do jedného.

Binárne štiepenie v baktériách

Binárne štiepenie najčastejšie vykonávajú jednobunkové organizmy, ako sú baktérie, hoci niektoré mnohobunkové organizmy sa môžu množiť aj nepohlavne prostredníctvom binárneho štiepenia. Proces začína kopírovaním genetického materiálu (vo forme bakteriálnych chromozómov) rodičovskej bunky. Každý chromozóm sa pohybuje na každú stranu bunky. Potom nasleduje predlžovanie bunky a cytokinéza, čo je rozdelenie bunkovej membrány a cytoplazmy bunky na dve dcérske bunky. Pretože v baktériách nie je bunkové jadro, nedôjde k štiepeniu bunkového jadra. Je dôležité si uvedomiť, že rodičovská bunka nakoniec nebude existovať, pretože je teraz súčasťou dvoch dcérskych buniek. Dve dcérske bunky sú navzájom geneticky identické, ako aj identické s rodičmi, od ktorých získali svoju genetickú informáciu.

POZNÁMKA: Existujú mnohobunkové organizmy, ktoré sa rozmnožujú nepohlavne prostredníctvom binárneho štiepenia. Sú však neobvyklé. Príkladom toho je organizmus s názvom Trichoplax.

Pučanie v protestistoch

Pučanie v prvokoch je druhom nepohlavnej reprodukcie. Stručne povedané, pučanie v prvokoch začína tým, že rodičovský protozoan produkuje púčik, ktorý je dcérskym jadrom, ktorý je vytvorený na základe replikácie jadrovej DNA, po ktorej nasleduje rovnaké delenie jadra, ale nerovnomerné oddelenie cytoplazmy rodičovského prvoka. To znamená, že púčik je menší ako rodič. V priebehu času toto dcérske jadro podstupuje ďalšie bunkové delenie mitózou, aby rástlo a dozrievalo, čo vedie k protistom, ktoré sú geneticky ideálne pre rodičov.

Binárne štiepenie v Protistoch

Mechanizmus binárneho štiepenia v protiste je podobný ako pri procese binárneho štiepenia baktérií. Pretože je však DNA uložená v jadre (zatiaľ čo v baktériách nie je žiadne jadro), chromozóm sa pred rozdelením jadra presunie na každú stranu jadra a nakoniec sa bunková membrána a cytoplazma rozdelí na dve dcérske bunky. Rozdelenie rodičovskej bunky na dve dcérske bunky sa nazýva cytokinéza.

POZNÁMKA: Binárne štiepenie v protist vs. baktérie a pučiace v protist vs. huby sú podobné. Preto je dôležité určiť jedinečné vlastnosti húb a prvokov.

Protisty sú väčšinou jednobunkové, zatiaľ čo huby sú väčšinou mnohobunkové.

Protisty sú mikroskopické, zatiaľ čo huby sú makroskopické.

Protisti sú eukaryoty, zatiaľ čo baktérie sú prokaryoty.

Výhody a nevýhody vnútorného a vonkajšieho hnojenia

Vnútorné hnojenie

• K vnútornému oplodneniu dochádza vo vnútri ženského tela, čo znamená, že zygota je chránená pred vonkajším prostredím rodiča. To znamená, že existuje menej environmentálnych faktorov, ktoré ovplyvňujú zygotu pri vnútornom oplodnení v porovnaní s vonkajším oplodnením. To zvyšuje prežitie zygoty.

• Vnútorné hnojenie NIE je obmedzené na suchozemské prostredie, na rozdiel od vonkajšieho hnojenia, ktoré je obmedzené iba na vodné prostredie.

• Vnútorné hnojenie má vyššiu úspešnosť hnojenia na základe gamety v porovnaní s vonkajším hnojením. Je to preto, že spermie nemusia cestovať náhodou, aby oplodnili vajíčko. Vnútorné oplodnenie poskytuje spermiám priamu cestu k vaječným bunkám v tele ženy. Počas takejto cesty je spermia vystavená menej premenlivým a/alebo fialovým faktorom prostredia, ako je silný prúd alebo predátori.

Nevýhody:

• Vnútorné oplodnenie má zvyčajne menej možností párenia ako vonkajšie oplodnenie. To môže viesť k nižšej genetickej variácii v populácii druhov, pretože proces párenia je selektívnejší ako vonkajšie hnojenie

• Vnútorné oplodnenie si spravidla vyžiadalo viac energie pri hľadaní partnera na párenie a vykonaní procesu párenia, ktorý pri vonkajšom oplodnení nie je potrebný.

• Vnútorným oplodnením sa produkuje menej gamét v porovnaní s vonkajším oplodnením. To vedie k nižšiemu celkovému počtu vyprodukovaných potomkov. Pravdepodobne to znamená, že vnútorné oplodnenie môže znížiť šancu na kontinuitu druhu (ak predpokladáme, že genetická variácia je kontrolovaná pre vnútorné aj vonkajšie oplodnenie, t. j. genetická variácia je rovnaká pre vonkajšie aj vnútorné oplodnenie).

Externé hnojenie

• Väčšie množstvo gamét sa produkuje vonkajším hnojením v porovnaní s vnútorným. To vedie k celkovému väčšiemu množstvu vyprodukovaných potomkov. Pravdepodobne by to mohlo podporiť kontinuitu druhov viac ako vnútorné oplodnenie.

• Vonkajšie hnojenie môže viesť k zvýšeniu možností párenia partnera ako vnútorné hnojenie. To môže viesť k väčšej genetickej variácii v populácii druhov, pretože proces párenia je menej selektívny ako vnútorné oplodnenie.

Nevýhody:

• Po oplodnení je zygota vystavená prostrediu, a nie chránená v tele matky kvôli vnútornému oplodneniu. Vzhľadom na obmedzené obranné schopnosti zygoty (napríklad proti predátorom) je náchylnejšia na smrť ako zygoty nájdené vnútorným oplodnením. Väčšina gamét je napadnutá predátormi alebo sa nedarí oplodniť. Zygota má preto nižšiu šancu na prežitie vonkajším oplodnením.

Vonkajšie hnojenie je obmedzené na vodné prostredie. Bičíková zložka spermií jej umožňuje pohybovať sa vodou, ktorá by inak na súši nebola možná. Ak sa vykonáva na súši, vajíčko vyschne.

Externé hnojenie má nižšiu úspešnosť hnojenia ako vnútorné. Je to preto, že spermie a vajíčka sú vystavené väčšiemu množstvu faktorov pri vonkajšom oplodnení ako pri vnútornom oplodnení. Napríklad environmentálne faktory, ako sú predátori (morský život) a drsné podmienky vodného prostredia (napr. drsné prúdy).

Príklad prípadu vonkajšieho hnojenia (ježovka):

Samce a samice ježoviek produkujú gaméty, ktoré sú rozptýlené v oceáne.

Samce lososa produkujú gaméty (spermie) na oplodnenie hniezda vajíčok, ktoré produkuje samica lososa niekde v oceáne.

Extra poznámky o sexuálnej a asexuálnej reprodukcii

Teraz, keď sme na príkladoch skúmali asexuálnu a sexuálnu reprodukciu, pozrime sa, čo zahŕňajú okrem rozdielov medzi počtom zapojených rodičov a genetickými variáciami u potomstva, ktoré sme uviedli na začiatku týchto poznámok.

Tu je niekoľko ďalších poznámok medzi sexuálnou a asexuálnou reprodukciou:

Sexuálna reprodukcia vyžaduje viac energie ako nepohlavná reprodukcia.

Avšak, nepohlavné rozmnožovanie zvykne sa vyskytovať pri a rýchlejší kurz než sexuálna reprodukcia.

Pri sexuálnej reprodukcii sa vytvára genetická variácia a NIE pri nepohlavnom rozmnožovaní.

Genetická variácia zvyšuje pravdepodobnosť kontinuity a evolúcie druhu – v súvislosti s otázkou vyšetrovania.

Nepohlavné rozmnožovanie tiež by bolo znepokojujúce, keby rodičovské gény kódovali an nepriaznivá vlastnosť pretože existuje žiadny iný zdroj génov od iného rodiča, aby ho prepísal.

Tento problém je redukovaný v sexuálna reprodukcia keďže genóm potomstva je zmesou oboch rodičov (a nie jedného rodiča) a nepriaznivá vlastnosť môže byť potlačená.

Viac podrobností o prevažujúcich génoch v neskorších týždňoch. Je založený na konceptoch dominantných a recesívnych génov.

Nepohlavné rozmnožovanie všeobecne konať LEN pretože okolie podmienky prostrediapriaznivý pretože nepohlavná reprodukcia nezvyšuje variabilitu genetických materiálov.

Asexuálne potomstvo je klon svojho rodiča. Ak je postihnutý jeden klon, celá klonovaná populácia má rovnako veľké nebezpečenstvo vyhynutia.

Dobre! široko sme pokryli reprodukčné procesy pre celý rad organizmov. Teraz budeme konkrétne skúmať reprodukciu cicavcov!

Cieľ vzdelávania: Analyzovať vlastnosti oplodnenia, implantácie a hormonálnej kontroly tehotenstva a pôrodu u cicavcov

Hnojenie

Vyžaduje gaméty (spermie a vajíčko) stretnite sa a spojte sa, aby ste vytvorili zygotu

Gametogenéza je názov proces tvorby gamét.

Gametogenézu možno rozdeliť na spermatogenéza (produkujúca spermie) a oogenéza (tvorba vyzretých vaječných buniek)

The hormón testosterón sa produkuje v bunkách v semenníkovom orgáne muža ako súčasť spermatogenézy, pretože hrá úlohu pri produkcii spermií.

The hormón estrogén u mužov pomáha pri dozrievaní spermií u mužov.

The proces hnojenia a fúzia gamét sa vyskytuje v vajíčkovod ženského tela

The zygota sa vyvinie v živý organizmus, ktorý má zmiešaná genetická informácia od rodičov.

Zygota je kontinuita druhu (súvisiace s dotazovou otázkou)

Zahrnuté hnojenie viac etáp ktoré MUSÍ byť splnené pre úspešné oplodnenie a tvorbe zygoty, a tak produkovať nové potomstvo.

Tri nevyhnutné etapy pre úspešné hnojenie sú:

Vznik a zrenie gamét

Spermie musia putovať do vajcovodu

Spermatozoa musí nadviazať kontakt a splynúť s vajíčkovými bunkami.

Gamety sa spájajú s jediným účelom - vytvoriť a zygota, jednobunková so 46 chromozómami

Počas fúzia, hlava spermií sa oddeľuje od chvosta (bičík) a spermie-vajce putujú po maternici samice.

Počas fúzie tiež spermatická bunka aktivuje vaječnú bunku, čo má za následok delenie buniek vaječnej bunky rast/vývoj. Výsledný produkt sa nazýva a blastocysta.

Akonáhle spermie splynú s vajíčkom, ostatné spermie už nebudú schopné splynúť s rovnakým vajíčkom

Väčšina našich súčasných znalostí o oplodnení u cicavcov pochádza z laboratórnych testov na myších gamétach.

The gaméty musia byť z rovnakého druhu v inom za úspešné hnojenie.

Implantácia

Implantácia je proces prilepenia oplodneného vajíčka k stenám reprodukčného traktu, poskytuje najvhodnejšie prostredie pre vývoj zygoty.

Je to zásadné fázy úspešného tehotenstva.

The blastocysta sa implantuje na steny reprodukčného traktu (stena maternice).

Úspešná implantácia znamená tehotenstvo.

Tento proces implantácie na steny vytvára blastocysty prístup k živinám, aby sa vyvinulo embryo (krvné cievy obklopujúce blastocysty nesú krv, ktorá má rozpustené živiny)

Embyro sa vyvíja do plodu (približne 5-11 týždňov)

Embryro sa po uvoľnení zo ženského tela stáva novým organizmom.

Obrázok vľavo dole je diagram znázorňujúci kroky oplodnenia a implantácie:

Myšlienka diagramu slúži len na to, aby ste mali hrubú predstavu o tom, kde v ženskom tele dochádza k oplodneniu a implantácii. Kroky v diagrame nie sú také dôležité.

Všimnite si, že v štádiu ovulácie sa zrelá vaječná bunka uvoľňuje z folikulu a cestuje hore a pozdĺž vajíčkovod (trubica v tvare C, ako je znázornená na obrázku nižšie), ktorá spája vaječník s maternicou. V maternici, kde je embryo implantované na stenu maternice (endometrium) počas fázy implantácie.

Úspešná implantácia embrya znamená úspešné tehotenstvo.

Všimnite si toho: Keď spermie vstúpia do vagíny, až do maternice, pozdĺž a dolu vajíčkovodom, kde sa môžu spojiť a oplodniť zrelé vajíčko. To znamená, že zrelé vajíčko a spermie sa navzájom stretnú čelne, pretože vajíčko sa pohybuje v smere od vaječníka k maternici a spermie sa pohybuje v smere maternice k vaječníku.

To znamená, že sa pravdepodobne stretnú vo vajíčkovode, kde v skutočnosti najčastejšie dochádza k oplodneniu zrelej vaječnej bunky.

Na nasledujúcom diagrame vidíme, že zygota (oplodnené vajíčko) sa tvorí vo vajíčkovode, kde sa stretávajú spermie a oplodňujú vajíčko.


Regulácia bunkového cyklu v hematopoetických kmeňových bunkách

E.M. Pietras a M.R. Warr sa na tomto príspevku podieľali rovnakým dielom.

Eric M. Pietras, Matthew R. Warr, Emmanuelle Passegué Regulácia bunkového cyklu v hematopoetických kmeňových bunkách. J Cell Biol 28. novembra 2011 195 (5): 709–720. doi: https://doi.org/10.1083/jcb.201102131

Hematopoetické kmeňové bunky (HSC) vedú k vzniku všetkých línií krvných buniek. Pretože HSC musia pretrvávať po celý život, rovnováha medzi ich proliferáciou a pokojom je starostlivo regulovaná, aby sa zabezpečila homeostáza krvi a zároveň sa obmedzilo poškodenie buniek. Regulácia bunkového cyklu preto hrá rozhodujúcu úlohu pri kontrole funkcie HSC počas života plodu aj u dospelého. Aktivita HSC v bunkovom cykle je starostlivo modulovaná komplexnou súhrou medzi vnútornými mechanizmami bunky a vonkajšími faktormi buniek produkovanými mikroprostredím. Táto doladená regulačná sieť sa môže vekom meniť, čo vedie k aberantnej regulácii bunkového cyklu HSC, zhoršenej funkcii HSC a hematologickej malignite.

Úvod

Hematopoéza je celoživotný proces, pri ktorom sú všetky bunky krvného systému hierarchicky vyrábané z malej populácie krvotvorných kmeňových buniek (HSC), ktoré sa nachádzajú v dutine kostnej drene (BM) u dospelých cicavcov (Orkin a Zon 2008 ). HSC vedú k vzniku progenitorových buniek, ktoré sú čoraz viac líniovo obmedzené a nakoniec sa diferencujú na všetky línie zrelých krvných buniek. Pretože HSC neustále dopĺňajú bunky, ktoré sú stratené alebo obrátené, musia sa samy obnoviť, aby sa udržali po celý život organizmu. Samoobnova HSC je experimentálne definovaná ako schopnosť dlhodobej rekonštitúcie všetkých krvných línií po transplantácii príjemcovi (Ema et al., 2006). Schopnosť samoobnovenia je však sama o sebe nedostatočná na celoživotné udržiavanie funkčného kompartmentu HSC, pretože akumulácia poškodenia v takýchto bunkách s dlhou životnosťou môže mať za následok dysfunkčnú hematopoézu vrátane zlyhania BM alebo leukemickej transformácie (Lane a Gilliland 2010). Dospelé HSC sídlia v špecializovaných mikroprostrediach, ktoré sú súhrnne známe ako BM nika (Schofield 1978 Wilson a Trumpp 2006), kde sú udržiavané v pokojnom alebo spiacom stave. Predpokladá sa, že kľud prispieva k dlhovekosti a funkcii HSC, možno čiastočne minimalizáciou stresu v dôsledku bunkového dýchania a replikácie genómu (Eliasson a Jönsson 2010).

V tomto prehľade sa zameriame na hematopoézu myší a preskúmame rovnováhu medzi pokojom HSC a proliferáciou a ako sú tieto dva procesy regulované vnútornými a vonkajšími faktormi. Budeme sa zaoberať aj účinkami starnutia na mechanizmy proliferácie a pokoja HSC a dôsledkami starnutia na funkciu HSC a leukemickú transformáciu.

Vývojový pôvod HSC

Napriek tomu, že HSC sa nachádzajú v BM u dospelých, je to len koncový bod inak kočovnej cesty počas embryogenézy. Okrem toho sa pokojový stav HSC v dospelom BM dosiahne až po období aktívneho bunkového cyklu a proliferácie na vytvorenie krvného systému počas života plodu (Bowie et al., 2006). Hematopoéza v embryu sa považuje za prebiehajúcu v následných vlnách, pričom počiatočná „primitívna“ vlna smeruje k rýchlej produkcii červených krviniek na transport kyslíka, ale s malou aktivitou HSC, druhá alebo „definitívna“ vlna je charakterizovaná generovaním všetkých línií krviniek a produkciu prvých štepov HSC. Primitívna hematopoéza sa vyskytuje už v deň E7.5 na ostrovoch krvi žĺtkového vaku (Palis et al., 1999 Medvinsky et al., 2011). Definitívna vlna krvotvorby sa naopak vyskytuje súbežne vo viacerých tkanivách počas dlhšieho časového obdobia. Definitívne HSC sa nachádzajú v oblasti aorta-gonad-mesonefros (AGM) a placenty pomocou E8,5 a E10, respektíve v žĺtkovom vaku (Medvinsky a Dzierzak 1996 Gekas et al., 2005 Samokhvalov et al., 2007). Následne sa HSC z jedného alebo viacerých z týchto miest expandujú vo fetálnej pečeni počas zvyšku embryonálneho života, zatiaľ čo ich produkcia AGM a placentou zaniká (Medvinsky et al., 2011).

Do E17.5 a počas prvých dvoch týždňov postnatálneho života opúšťajú HSC pečeň, aby kolonizovala kosti prostredníctvom aktívneho mechanizmu náboru zahŕňajúceho chemokínový receptor CXCL12/SDF-1 CXCR4 (Ma et al., 1998), ktorý reguluje homing HSC. a štepenie v rodiacom sa prostredí BM aktiváciou guanínového nukleotidového výmenného faktora Vav1, ktorý zase reguluje GTPázy Rac a Cdc42 (Cancelas et al., 2005 Sanchez-Aguilera et al., 2011). Iné faktory tiež prispievajú k lokalizácii HSC v BM buď v spojení s CXCR4, ako je prostaglandín E2 (PGE2) a neuronálny vodiaci proteín Robo4 (Hoggatt et al., 2009 Smith-Berdan et al., 2011), alebo nezávisle od CXCR4 ako c-Kit, receptor citlivý na vápnik (CaR) a transkripčný faktor Egr1 (Christensen a kol., 2004 Adams a kol., 2006 Min a kol., 2008). Potom HSC zostanú ukotvené vo výklenku BM komplexnými mechanizmami závislými od integrínu (Scott et al., 2003 Forsberg a Smith-Berdan 2009), aj keď malý počet HSC bude periodicky migrovať z BM do obehu a späť na krátke obdobia čas v homeostatických podmienkach, možno ako forma imunosurveillance (Massberg a kol., 2007 Bhattacharya a kol., 2009). Tieto údaje spoločne podčiarkujú dynamickú povahu vývoja krvotvorby od embryogenézy po dospelosť.

Odlišné aktivity bunkového cyklu u fetálnych a dospelých HSC

Aktivita bunkového cyklu HSC počas životnosti organizmu je rovnako dynamická a odráža potreby organizmu v rôznych vývojových štádiách. Počas života plodu je ústrednou funkciou HSC rýchlo vytvárať homeostatické hladiny krvných buniek na transport kyslíka a rozvoj imunitného systému v rastúcom organizme. V súlade s touto úlohou 95 až 100% HSC aktívne cykluje v myšej fetálnej pečeni s časom prechodu bunkového cyklu medzi 10–14 h (obr. 1 Bowie et al., 2006 Nygren et al., 2006).

Napriek tomu, že pobyt HSC v BM v dospelosti je často spojený s pokojom, nezdá sa, že by sa HSC stáli v kľude bezprostredne po naočkovaní BM, pretože všetka aktivita HSC zostáva obmedzená na frakciu aktívne cyklujúcich BM-buniek s negatívnou líniou (Lin-) buniek v 3 -týždňové odstavujúce myši (Bowie et al., 2006). Je pozoruhodné, že populácia BM HSC sa rýchlo prepína do pokojového stavu vo veku 4 týždňov, pričom v bunkovom cykle (definovanom ako S, G je aktívne iba ∼5% celkových HSC)2alebo M fázy) potom v dospelosti (Cheshier a kol., 1999 Bowie a kol., 2006 Kiel a kol., 2007) (obr. 1). Táto náhla zmena v proliferačnej aktivite HSC naznačuje, že pokoj HSC nie je spojený iba s ich lokalizáciou v dutine BM, ale môže odrážať mechanizmy spätnej väzby informujúce HSC, že tvorba krvných buniek dosiahla homeostatické úrovne alebo že vývoj výklenku BM bol dokončený. . Prechod z aktívneho bunkového cyklovania vo fetálnych HSC do pokoja u dospelých HSC je tiež spojený so zmenami v programoch génovej expresie, vrátane výrazného zníženia expresie Sox17, transkripčný faktor potrebný na udržanie fetálnej, ale nie dospelej hematopoézy (Kim et al., 2007).

Je zaujímavé, že dospelé HSC nie sú rovnomerne spiace. In vivo experimenty hodnotiace aktivitu bunkového cyklu (meraním retencie expresných impulzov BrdU alebo histónu 2B (H2B) -GFP) v zrelých HSC naznačujú pozoruhodnú heterogenitu v stupni, v akom sú HSC v pokojnom stave (Wilson et al., 2008 Foudi et al. , 2009). Tieto štúdie navrhujú subfrakcionáciu kompartmentu HSC na „spiace“ a „aktivované“ fenotypy s odlišnými rýchlosťami vstupu do bunkového cyklu, ktoré obsahujú ∼5–10% a 90–95% súboru HSC (v uvedenom poradí) (obr. 1). Spiace HSC sa počítajú na delenie iba raz za 145 d alebo viac a zdá sa, že sú obohatené o potenciál dlhodobej rekonštitúcie. Táto malá populácia buniek môže predstavovať rezervoár aktivity HSC uchovávanej bokom v dospelom BM, ktorý je vyvolaný iba závažným krvotvorným poškodením, čím je zaistené zachovanie homeostázy krvi. Nedávna práca na ľudských krvných bunkách však naznačuje, že ľudské HSC vstupujú do bunkového cyklu v priemere raz za 40 týždňov (Catlin et al., 2011). Aj keď toto zistenie podčiarkuje značný fyziologický rozdiel medzi ľuďmi a hlodavcami, ktorý je potrebné mať na pamäti pri interpretácii štúdií vykonaných na myšiach, zdá sa, že tiež podporuje hypotézu, že obmedzenie aktivity bunkového cyklu je rozhodujúce pre celoživotné udržiavanie HSC.

Napriek veľkému rozdielu vo frekvencii, ktorou sa delia HSC plodu a dospelého, raz v bunkovom cykle ním prechádzajú rovnakými pomalými rýchlosťami v porovnaní s ich diferencovanejšími progenitorovými bunkami v dôsledku predĺženého prechodu cez G1 fázy bunkového cyklu (Nygren et al., 2006). Rozhodnutie o tom, či HSC vstupujú do bunkového cyklu, na rozdiel od toho, ako v ňom postupujú, sa teda javí ako jeden zo zásadných rozdielov medzi krvotvorbou plodu a dospelého. Okrem toho narušenie pokoja HSC vedie k poruchám v samoobnovení HSC a často vedie k vyčerpaniu HSC (Orford a Scadden 2008), čím sa zdôrazňuje kritický význam konštitutívne nízkej úrovne aktivity bunkového cyklu pre správnu funkciu krvného systému v dospelosti. život.

Tieto zistenia spoločne podčiarkujú požiadavku na komplexnú sieť regulačných mechanizmov pri presadzovaní rovnováhy medzi pokojom a proliferáciou HSC a správnom udržiavaní homeostázy krvi v dospelom organizme. V nasledujúcich častiach budeme diskutovať o súčasnom chápaní takýchto vnútorných a vonkajších regulačných mechanizmov u dospelých HSC a poukážeme na relevantné modely genetických myší, ktoré prispeli k tomuto porozumeniu (tabuľka I).

Bunkovo-vnútorné mechanizmy regulujúce kľud HSC

Stav bunkového cyklu v bunke reguluje množstvo faktorov, možno ich však do značnej miery zredukovať na konkurenčné účinky Cdk, ktoré riadia progresiu bunkového cyklu, a inhibítorov Cdk (CKI), ktoré tlmia progresiu bunkovým cyklom (Morgan 1997). Začala sa rozsiahla skupina štúdií s cieľom odhaliť molekulárne vedenie v rámci dospelých HSC, ktoré sprostredkúvajú ich pokračujúcu údržbu v kľude alebo G0, stav, pričom umožňuje ich rýchly vstup do bunkového cyklu v reakcii na hematopoetický dopyt (obr. 2).

Rb Rodina.

Retinoblastómová (Rb) rodina transkripčných represorov, vrátane proteínov pRb, p107 a p130, obmedzuje vstup do bunkového cyklu potlačením transkripcie génového E2F pozitívnych regulátorov bunkového cyklu, ktoré zahŕňajú cyklíny typu E. Vo svojom hypofosforylovanom stave obmedzujú členovia rodiny Rb vstup cez G.1 fáza. Avšak po fosforylácii komplexom cyklínu D-Cdk4/6 sú členovia rodiny Rb čiastočne inaktivovaní a umožňujú progresiu bunkového cyklu cez G1. Následná fosforylácia cyklínom E–Cdk2 ďalej inaktivuje inhibíciu E2F sprostredkovanú Rb, čo vedie k G1 výstup a vstup do fázy S. Pevná úloha členov rodiny Rb pri kontrole pokoja HSC nebola až donedávna stanovená, pretože v tejto rodine existuje značná funkčná redundancia a pretože všetci členovia sú v HSC exprimovaní, aj keď na rôznych úrovniach (Passegué et al., 2005). Napríklad nebol pozorovaný žiadny hematopoetický fenotyp p130-neficientné myši (Cobrinik et al., 1996), a p107 delécia viedla len k miernej myeloidnej hyperplázii (LeCouter et al., 1998). Odstránenie pRb nemalo tiež žiadny vplyv na samoobnovu HSC hodnotenú sériovou transplantáciou (Walkley a Orkin 2006), a hoci pRb-myši s nedostatkom vykazovali myeloidnú expanziu, ukázalo sa, že to je nebunkový autonómny účinok (Walkley a Orkin 2006 Walkley a kol., 2007). Prekvapivo však podmienená delécia všetkých troch členov rodiny Rb u dospelých myší viedla k silnému fenotypu myeloproliferácie s vlastnou bunkou, ktorý viedol k smrti zvierat 1–3 mesiace po inaktivácii génu (Viatour et al., 2008). Toto bolo sprevádzané zvýšením proliferácie HSC aj absolútnym počtom buniek a vážnymi defektmi v samoobnovení HSC, pretože BM od myší s deficitom vo všetkých troch Rb rodinné gény mali po transplantácii vážne narušenú obnovu (Viatour et al., 2008). Celkovo tieto zistenia naznačujú, že členovia rodiny Rb hrajú kritické, aj keď prekrývajúce sa úlohy pri regulácii pokoja HSC a pokračujúcej samoobnovovacej aktivite.

D-cyklíny a Cdk4/6.

Cyklíny a Cdks pôsobia proti prúdu členov rodiny Rb, aby sprostredkovali vstup a progresiu bunkového cyklu. Keďže regulácia pokoja HSC v podstate zahŕňa kontrolu, či HSC vstupujú do G1 fázy bunkového cyklu alebo zostávajú v G0, aktivita komplexu cyklínu D–Cdk4/6, ktorý riadi progresiu cez G1 v reakcii na mitogénne signály je pravdepodobne centrálnym determinantom aktivity bunkového cyklu HSC. Rodina D-cyklínov zahŕňa cyklín D1 (Ccnd1), cyklín D2 (Ccnd2a cyklín D3 (Ccnd3), ktoré sú všetky vyjadrené, aj keď na rôznych úrovniach, v HSC (Passegué et al., 2005). Podobne ako v rodine génov Rb, myši deficientné na jeden D-cyklín alebo iba na jeden z dvoch asociovaných Cdks majú minimálne hematopoetické defekty, čo teda ilustruje značnú funkčnú redundanciu chrániacu tento komplex (Fantl et al., 1995 Malumbres et al. ., 2004). Myši s nedostatkom všetkých troch D-cyklínov zomierajú počas neskorej embryogenézy v dôsledku srdcových defektov a hematopoetického zlyhania s významným znížením počtu periférnych červených krviniek (Kozar et al., 2004). Okrem toho, D1/2/3-cyklíny-/- myši majú nižší počet HSC a progenitorových populácií vo fetálnej pečeni, so zníženou frekvenciou HSC v S a G2-M štádia bunkového cyklu. Fetálne pečeňové bunky pochádzajúce z D1/2/3-cyklíny-/- myši tiež nie sú schopné zabezpečiť krátkodobú rekonštitúciu ožiarených recipientných myší (Kozar et al., 2004). Cdk4/6 -/ - myši tiež vykazujú neskorú embryonálnu letalitu sprevádzanú defektom fetálnej hematopoézy veľmi podobným fenotypom pozorovaným u D1/2/3-cyklíny-/- myší, vrátane výrazne zníženého počtu proliferujúcich erytroidných progenitorov vo fetálnej pečeni a červených krviniek cirkulujúcich v periférnej krvi (Malumbres et al., 2004). Tieto zistenia ďalej podčiarkujú základnú požiadavku na aktívnu proliferáciu HSC počas vývoja krvi plodu a zdôrazňujú dôležitosť komplexu cyklín D – Cdk4/6 v progresii fetálneho bunkového cyklu HSC. Je však potrebné ešte zistiť, či existuje iná požiadavka na komplex cyklínu D–Cdk4/6 pri udržiavaní proliferácie a funkčnosti dospelých HSC.

Rodina Ink4.

Rodina Ink4 zahŕňa CKI p15 Ink4b, p16 Ink4a, p18 Ink4c a p19 Ink4d a funkčne odlišný proteín p19 ARF, ktorý je kódovaný alternatívnym čítacím rámcom v Ink4a lokus, ktorý tiež kóduje p16 Ink4a (Sherr 2001). Všetky proteíny Ink4 fungujú ako antagonisty komplexu cyklínu D – Cdk4/6, čím blokujú fosforyláciu členov rodiny Rb a následný vstup do fázy S. p19 ARF, na druhej strane, nie je CKI a namiesto toho pozitívne reguluje p53 (pozri časť rodiny CIP/KIP Sherr 2001). Vymazanie oboch p16 atrament 4a a p19 ARF prostredníctvom narušenia celku Ink4a lokus má minimálne dôsledky na aktivitu HSC, čo je v súlade s uvádzanou nízkou alebo žiadnou expresiou týchto faktorov v HSC (Passegué et al., 2005). Ich obmedzená expresia je pravdepodobne výsledkom transkripčnej represie Bmi1, členom rodiny polycombových skupín a remodelátorom chromatínu, ktorý je prednostne exprimovaný v HSC a aktívne potláča lokus Ink4a (Lessard a Sauvageau 2003 Park a kol., 2003). Bmi1 nedostatok je u dospelých myší smrteľný v dôsledku zlyhania hematopoézy spôsobeného progresívnou depléciou HSC (Lessard a Sauvageau 2003 Park a kol., 2003). Tento výsledok znamená, že výsledné zvýšenie v p16 atrament 4a a p19 ARF výraz spôsobený Bmi1 odstránenie môže úplne inhibovať zriedkavý vstup do bunkového cyklu dospelých HSC, čo je nevyhnutné pre samoobnovu HSC a udržanie homeostázy krvi. Skutočnosť, že kombinované vymazanie p16 atrament 4a a p19 ARF zachraňuje väčšinu hematopoetických fenotypov v Bmi1-myši s týmto nedostatkom podporujú tento pojem a naznačujú kritickú úlohu Bmi1 pri obmedzovaní p16 atrament 4a a p19 ARF expresia v dospelých HSC (Oguro et al., 2006). Na rozdiel od toho vymazanie p18 Ink4c má priamo za následok zvýšený počet aktívne cyklujúcich HSC bez narušenia činnosti samoobnovovacej HSC, as p18 Ink4c -deficientné bunky poskytujú smrteľne ožiareným príjemcom zvýšenú rekonštitúciu (Yuan et al., 2004). Pozoruhodne, p18 Ink4c expresia je najvyššia v pokojových HSC a je významne znížená v aktívne cyklujúcich fetálnych HSC v porovnaní s dospelými HSC, čo je v súlade s jeho úlohou ako brzdy pre proliferáciu HSC (Passegué a kol., 2005 Bowie a kol., 2007). Tento výsledok môže tiež poskytnúť určitý molekulárny základ pre rozdiel v aktivite bunkového cyklu medzi fetálnymi a dospelými HSC. Súhrnne tieto údaje naznačujú, že niekoľko členov rodiny Ink4 je rozdielne regulovaných v dospelých HSC, aby sa zachovala správna rovnováha medzi pokojom a proliferáciou, pričom p18 Ink4c priamo pôsobí na obmedzenie vstupu do bunkového cyklu a Bmi1 bráni expresii p16 atrament 4a a p19 ARF .

Rodina CIP/KIP.

Rodina CIP/KIP zahŕňa CKI p21 Cip, p27 Kip1 a p57 Kip2, ktoré tiež obmedzujú vstup do fázy S inhibíciou aktivity komplexu cyklínu E – Cdk2. p21 Cip je exprimovaný v o niečo vyšších hladinách u dospelých HSC v porovnaní s ich diferencovaným potomstvom alebo s fetálnymi HSC (Passegué a kol., 2005 Bowie a kol., 2007). Napriek tomu, že pôvodne bola navrhovaná úloha p21 Cip pri regulácii pokojového stavu HSC (Cheng et al., 2000a), novšie správy používajúce odlišné pozadie myší a/alebo metodiky naznačujú, že funkcia p21 Cip pri regulácii aktivity bunkového cyklu HSC môže byť obmedzená do stresových období, a nie počas homeostázy (Cheng et al., 2000a van Os et al., 2007 Foudi et al., 2009). Okrem p21 Cip, analýza p27 Kip1 myši s nedostatkom naznačujú, že samotný nedostatok p27 Kip1 má obmedzený vplyv na funkciu HSC a namiesto toho sa zdá, že ovplyvňuje aktivitu bunkového cyklu angažovanejších progenitorových populácií (Cheng et al., 2000b). Je zaujímavé, že hoci predchádzajúce štúdie nezistili žiadne zjavné hematopoetické chyby v p57 Kip2 -deficientné myši (Yan et al., 1997 Zhang et al., 1997), novšia práca využívajúca hematopoeticky špecifickú deléciu p57 Kip2 u dospelých myší naznačuje, že p57 Kip2 je v skutočnosti rozhodujúci pre udržanie pokoja HSC (Matsumoto et al., 2011). Navyše, defektný pokojový fenotyp p57 Kip2 -deficientné HSC sa zhoršuje súčasným deléciou ktoréhokoľvek z nich p21 Cip alebo p27 Kip1 a p27 Kip1 nadmerná expresia je schopná kompenzovať stratu p57 Kip2 (Matsumoto et al., 2011 Zou et al., 2011). Tieto štúdie spolu odhaľujú p57 Kip2 ako kritický regulátor pokojového stavu HSC u dospelých myší a naznačujú určitý stupeň funkčného nadbytočnosti v rodine CKI CIP/KIP. Je zaujímavé, že rastovo represívne signály, ako napríklad TGF-p, sa priamo zameriavajú na str.21 Cip a p57 Kip2 génov, čo naznačuje úlohu výklenku BM pri regulácii expresie týchto CKI v HSC (Scandura et al., 2004). Je zaujímavé, že p53, hlavný transkripčný regulátor, ktorý indukuje transkripciu p21 CIP okrem množstva ďalších génov po urážke buniek reguluje aj pokojovú HSC (Asai et al., 2011). p53 -/ - HSC majú zvýšené začlenenie BrdU a zníženú frekvenciu G.0 bunky (Liu et al., 2009). Hoci p53 delécia zvyšuje počet fenotypových HSC, transplantačné experimenty to ukazujú p53 -/-HSC majú v skutočnosti zníženú funkčnosť, čo naznačuje, že p53 pozitívne reguluje samoobnovu, pravdepodobne obmedzením aktivity HSC (TeKippe et al., 2003 J. Chen et al., 2008). Zdá sa však, že je to nezávislé od p21 Cip a môže byť namiesto toho spôsobená transkripciou iných cieľov p53, ktoré negatívne regulujú proliferáciu HSC, najmä Necdin a Gfi-1 (Liu a kol., 2009).

Signálna dráha PI3K.

Signálová dráha fosfatidylinozitol-3 kinázy (PI3K) integruje početné upstream signály z aktivovaných cytokínových receptorov a ďalšie mitogénne stimuly, aby riadila proliferáciu, rast a prežitie buniek. Následné ciele dráhy PI3K zahrnujú treonín/serínkinázu Akt, ktoré môžu viesť k aktivácii cicavčieho cieľa rapamycínu (mTOR) a k potlačeniu transkripčných faktorov rodiny vidlicových boxov O (FoxO). Táto dráha je obmedzená pôsobením nádorovej supresorovej fosfatázy a tenzínového homológu (PTEN). Špecificky môže signalizácia PI3K urýchliť proliferáciu buniek stabilizáciou cyklínov typu D a inhibíciou transkripcie závislej od FoxO str.21 Cip a p27 Kip1 (Massagué 2004). Zoslabenie signalizácie prostredníctvom dráhy PI3K je nevyhnutné na zachovanie pokoja HSC a dlhodobú samoobnovu (Warr et al., 2011). Podmienečné vymazanie Pten v hematopoetickom systéme vedie k agresívnemu a smrteľnému včasnému nástupu myeloproliferatívneho novotvaru (MPN), ktorý je sprevádzaný trojnásobným zvýšením frekvencie cyklických HSC (Yilmaz et al., 2006 Zhang et al., 2006). Pten −/− HSC tiež vykazujú chybnú samoobnovovaciu aktivitu, pretože nie sú schopné poskytnúť dlhodobé uchytenie transplantovaným myšiam, čo vedie k vyčerpaniu zásoby HSC v Pten-deficientné myši (Yilmaz a kol., 2006 Zhang a kol., 2006). U myristoylovaných je tiež pozorovaný zvýšený cyklus HSC a defektná aktivita obnovy samého seba Akt model retrovírusovej transplantácie, ktorý má konštitutívnu aktivitu Akt (Kharas a Gritsman 2010), a u myší bez nádorového supresora Tsc1, ktorý má nekontrolovanú aktivitu mTOR (C. Chen et al., 2008). Okrem toho rapamycín, farmakologický inhibítor mTOR, je schopný zvrátiť mnohé z fenotypov spojených s Pten nedostatok, vrátane zvýšenej proliferácie HSC (Yilmaz et al., 2006). Tieto výsledky naznačujú, že PTEN normálne obmedzuje vstup HSC do vstupu do bunkového cyklu, aspoň čiastočne, prostredníctvom inhibície downstream signalizácie mTOR. Ako však bolo uvedené vyššie, konštitutívne hladiny Akt tiež potláčajú aktivitu členov rodiny FoxO. Je zaujímavé, FoxO3 -/ - a FoxO1/3/4 -/ - myši vykazujú zvýšenú aktivitu bunkového cyklu HSC sprevádzanú zvýšenými hladinami reaktívnych foriem kyslíka (ROS), ktoré je možné zvrátiť po podaní zachytávača ROS N.-acetylcysteín (NAC Miyamoto a kol., 2007 Tothova a kol., 2007). Naproti tomu strata signalizácie PI3K spôsobená deléciou Akt1/2 vedie k zvýšenému podielu HSC v G0/G1 fázy a znížená proliferácia HSC, ktorá môže byť zachránená in vitro farmakologickým zvýšením bunkových hladín ROS (Juntilla et al., 2010). Hoci sa predpokladá, že hladiny bunkového kyslíka a proliferácia HSC sú priamo spojené (Ito a kol., 2006 Eliasson a Jönsson 2010 Takubo a kol., 2010), priama demonštrácia funkcie ROS pri kontrole bunkového cyklu HSC in vivo zostáva za predpokladu. Tieto štúdie spoločne naznačujú, že pokojový stav HSC je zachovaný aspoň čiastočne obmedzením aktivácie signálnej dráhy PI3K, ktorá môže udržiavať vysoké hladiny expresie CKI závislých od FoxO a minimalizovať produkciu ROS, čím blokuje postup bunkového cyklu HSC.

Bunkové vonkajšie mechanizmy regulujúce pokoj HSC

Hoci pokoj je nevyhnutný pre samoobnovu dospelých HSC, napriek tomu si musia zachovať schopnosť rýchlo sa množiť, aj keď prechodne, v reakcii na vonkajšie podnety, ktoré signalizujú zranenie alebo infekciu. Dôkaz, že bunkové vonkajšie signály regulujú bunkové vnútorné mechanizmy, ktoré riadia pokoj HSC, možno odvodiť z pozorovania, že HSC vstupujú do bunkového cyklu po farmakologickej mobilizácii in vivo alebo kultivácii ex vivo (Passegué et al., 2005) a z experimentálnych dôkazov naznačujúcich že osteoblasty a iné bunkové zložky niky BM ovplyvňujú stav bunkového cyklu HSC (Wilson et al., 2007).

Časť tohto mechanizmu prebieha prostredníctvom série konzervovaných vývojových dráh, vrátane TGF-P, Wnts, Notch ligandov a dráhy Hedgehog (Hh), ktoré sú všetky nevyhnutné pre embryonálny vývoj a hematopoézu plodu. Vymazanie TGF-β1 alebo Indický ježko (Ihh) vedú k defektom fetálnej erytropoézy, čo vedie k embryonálnej letalite (Dickson a kol., 1995 Cridland a kol., 2009), zatiaľ čo Wnt3a-neficientné myši vykazujú znížený počet HSC vo fetálnej pečeni (Luis et al., 2009).Je však ťažké vytvoriť presvedčivý dôkaz in vivo o ich úlohe v regulácii bunkového cyklu dospelých HSC Mx-Cre- podmienené delécie signálnych zložiek Notch, Wnt a Hh u dospelých myší neodhalili jasné hematopoetické defekty alebo zmeny v aktivite bunkového cyklu HSC (Koch et al., 2008 Maillard et al., 2008 Gao et al., 2009). To naznačuje, že buď nie sú absolútne kritické v kontexte hematopoézy dospelých, alebo medzi týmito a inými špecializovanými signálmi existuje významná funkčná redundancia. Na rozlúštenie komplexných priamych a nepriamych účinkov týchto vývojových dráh na dospelých HSC in vivo, ako aj príslušných interakcií receptor-ligand na HSC a / alebo BM, ktoré ich sprostredkovávajú, bude potrebná ďalšia práca. Ďalej je potrebné zdôrazniť, že tieto dráhy môžu tiež pôsobiť ako kritické regulátory aktivity bunkového cyklu HSC v špecifických hematologických kontextoch, ktoré ešte neboli dobre študované, ako je stres alebo choroba (Zhao et al., 2007, 2009)

Široká škála environmentálnych faktorov, vrátane cytokínov, rastových faktorov a ďalších mediátorov produkovaných cirkulujúcimi imunitnými bunkami a bunkami obsahujúcimi výklenok BM, tiež moduluje pokojové HSC. Na rozdiel od predtým diskutovaných vývojových dráh sú tieto environmentálne faktory, ktoré zahŕňajú chemokín CXCL12/SDF-1, faktor kmeňových buniek (SCF), angiopoetín-1 (Ang-1) a trombopoetín (TPO), pre fetálnu hematopoézu nepostrádateľné. , ale sú nevyhnutné na reguláciu pokojového stavu HSC u dospelých organizmov (Wilson et al., 2009). Myši majú nedostatok Cxcr4 (receptor SDF-1), Tpo, kravata-2 (Ang-1 receptor), alebo nesúci hypomorfnú alelu z Súprava (Receptor SCF), všetky vykazujú normálnu krvotvorbu plodu, po ktorej nasleduje zvýšená aktivita bunkového cyklu a progresívna strata kompartmentu HSC v dospelosti (Nagasawa et al., 1996 Puri and Bernstein 2003 Arai et al., 2004 Qian et al., 2007 Nie a kol., 2008 Thorén a kol., 2008). Tieto výsledky spoločne poukazujú na dôležitosť mechanizmov vonkajších buniek pri regulácii funkcie HSC a ďalej zdôrazňujú dôležitosť pokoja pre udržanie kompartmentu HSC počas dospelosti.

Množstvo dôkazov naznačuje, že regulácia zhlukovania lipidových raftov na povrchu HSC môže byť kritickým determinantom pokoja HSC diktovaním úrovne aktivácie Akt indukovanej cytokínovými receptormi. Pokojné HSC vykazujú minimálne množstvá zhlukovania lipidových raftov, zatiaľ čo aktívne proliferujúce hematopoetické progenitorové bunky majú vysoké hladiny klastrovania a aktivácie Akt dráhou (Yamazaki et al., 2006, 2007). Okrem toho SCF alebo TPO stimulácia HSC v podmienkach kultivácie in vitro vedie k zhlukovaniu lipidových raftov, rýchlej fosforylácii Akt a vylúčeniu FoxO3a z jadra, čo má za následok zníženú expresiu str.21 Cip a p57 Kip2 a opätovný vstup HSC do bunkového cyklu (Yamazaki et al., 2006, 2007). Je zaujímavé, že signalizácia TGF-p potláča zhlukovanie lipidových raftov v HSC, čím obmedzuje aktiváciu Akt indukovanú stimuláciou SCF alebo TPO na úroveň, ktorá pravdepodobne podporuje prežitie HSC, ale nie proliferáciu (Yamazaki et al., 2009). TGF-p tiež priamo indukuje expresiu p57 Kip2 , a zabraňuje sekvestrácii cyklínu D1 (Yamazaki et al., 2009 Scandura et al., 2004). Súhrnne tieto výsledky vysvetľujú mechanizmus, ktorým môže TGF-ß presadzovať pokojovú HSC, aj keď vzťah medzi pokojovým stavom TGF-β a HSC nebol priamo riešený in vivo v dôsledku mätúceho účinku autoimunitného stavu prítomného u myší, ktorým chýba TGF- β signalizačné komponenty (Larsson et al., 2003). Tieto údaje môžu tiež pomôcť vysvetliť, prečo sú SCF a TPO spojené s pokojom HSC a nie s proliferáciou in vivo, pretože faktory ako TGF-p, ktoré sú prítomné v medzere BM, môžu zabrániť aktivácii Akt týmito cytokínmi. Okrem toho TGF-p tiež spolupracuje s ligandmi Notch na indukcii expresie str.21 Cip prostredníctvom mechanizmu zahŕňajúceho transkripčné faktory junB a Hes1 (Yu et al., 2006 Santaguida et al., 2009). Myši s nedostatkom transkripčného faktora Smad4, ktoré interagujú so Smad2/3 aktivovaným TGF-βR, exprimujú nižšie hladiny Zárez 1 ale účinok Smad4 deficit na aktivitu bunkového cyklu HSC ešte nebol priamo študovaný (Karlsson et al., 2007). Tieto zistenia naznačujú, že TGF-p a Notch môžu fungovať vzájomne závislým spôsobom na reguláciu aktivity bunkového cyklu HSC. Okrem toho indukcia str.21 Cip a p57 Kip2 expresia je tiež regulovaná množstvom ďalších faktorov spojených s BM, vrátane TPO, Wnt a SDF-1 (Qian a kol., 2007 Fleming a kol., 2008 Nie a kol., 2008). Súhrnne tieto údaje naznačujú, že viaceré signalizačné mechanizmy aktivované vývojovými dráhami a environmentálnymi faktormi sa môžu zbližovať s reguláciou expresie CKI, čo by zase mohlo prispieť k predĺženému prechodu HSC cez G.1 fáza bunkového cyklu.

Regulácia expresie cyklínu tvorí ďalší konvergenčný bod, pomocou ktorého vonkajšie signály regulujú vnútorné zariadenie riadiace pokoj v dospelých HSC. Myši majú nedostatok Cxcr4 majú zvýšené hladiny cyklínu D1, čo naznačuje, že dráha CXCR4 – SDF-1 má vplyv na aktivitu komplexu cyklínu D – Cdk4/6 a G1 fázová progresia v HSC (Nie a kol., 2008). Najmä TGF-p a Notch ligandy up-regulujú CXCR4, a to môže zodpovedať za určitú ich aktivitu vynucujúcu pokoj (Franitza et al., 2002). Na druhej strane aktivácia dráh Wnt a Hh je spojená so zvýšenou expresiou cyklínu D1 v HSC, aj keď signalizácia Wnt je typicky spojená s udržiavaním pokoja HSC a aktivitou obnovy (Fleming a kol., 2008 Merchant a kol. , 2010). Je možné, že signalizácia týmito cestami pomáha udržiavať bazálnu expresiu cyklínu D1 v pokojných HSC (Passegué et al., 2005). Takéto starostlivé vyváženie pro- a antiproliferatívnych faktorov vo výklenku BM by mohlo zodpovedať za ich úlohu pri presadzovaní homeostatickej úrovne pokoja HSC, pričom by HSC zostali dostatočne pripravené na proliferáciu v reakcii na hematopoetický dopyt. Nedávna práca naznačuje, že interferóny, rodina zápalových cytokínov, rýchlo indukujú vstup do bunkového cyklu HSC a k tomu môže dôjsť aspoň čiastočne aktiváciou dráhy Akt (Essers et al., 2009 Baldridge et al., 2010). Tieto výsledky potvrdzujú, že pokojný stav HSC je skutočne rýchlo reverzibilný, čo je pravdepodobne rozhodujúce pre účinnú kontrolu stresových stavov, ako je infekcia alebo strata krvi.

Celkovo tieto štúdie demonštrujú, že pokoj je dynamický stav, ktorý je riadený starostlivou rovnováhou medzi spolupracujúcimi a protikladnými vonkajšími signálmi pôsobiacimi na rôzne zložky vnútorného mechanizmu bunkového cyklu, ktoré priamo riadia proliferáciu HSC a aktivitu sebaobnovy (obr. 2). ). Ďalšie štúdie mechanizmov, ktorými tieto vonkajšie faktory regulujú proliferáciu fetálnych vs. dospelých HSC, budú neoceniteľné pri pochopení regulácie mechanizmu bunkového cyklu v HSC a iných kmeňových bunkách, keď organizmy dosiahnu zrelosť. Starostlivá analýza toho, ako môžu tieto vonkajšie faktory prispieť k heterogenite pozorovanej v cyklistickej aktivite subpopulácií HSC, by sa mala tiež ukázať ako vysoko informatívna (Challen et al., 2010).

Starnutie a kontrola aktivity bunkového cyklu HSC

Hematopoetický systém klesá s vekom, čo má za následok zníženú produkciu adaptívnych imunitných buniek, nazývaných imunosenescencia, a zvýšený výskyt anémie a myeloidných malignít (obr. 1 Beerman et al., 2010b). Aj keď staré myši majú zvýšený počet fenotypových HSC, funkčná kapacita týchto buniek je v skutočnosti ohrozená, čo dokazuje pokles dlhodobého potenciálu mnoholíniovej rekonštitúcie purifikovaných starých HSC transplantovaných do mladých recipientných myší (Rossi et al., 2005). V súčasnosti sa však diskutuje o tom, či je to dôsledok skutočnej zmeny sebaobnovy oproti klonálnej zmene zloženia kompartmentu HSC (Cho et al., 2008 Waterstrat a Van Zant 2009 Beerman et al., 2010a).

Počas starnutia sa môžu prejaviť aditívne účinky opakovaných bunkových a genómových inzultov, ktoré potenciálne poškodzujú integritu skupiny HSC (Blanpain et al., 2011). Myši s nedostatkom kľúčových zložiek cesty opravy DNA skutočne vykazujú zníženú samoobnovu HSC s vekom a skorým funkčným vyčerpaním (Nijnik et al., 2007 Rossi et al., 2007). Pokojné HSC s dlhou životnosťou môžu byť v priebehu času obzvlášť náchylné na akumuláciu poškodenia DNA, pretože ich stav bunkového cyklu ich núti opraviť poškodenie DNA pomocou mechanizmu náchylného na chyby a mutagénneho nehomologického spájania koncov (NHEJ) (Mohrin et al. ., 2010). Okrem toho HSC zo starých myší vykazujú zvýšené fosforylované farbenie y-H2AX, čo naznačuje zvýšený výskyt dvojvláknových zlomov DNA a naznačuje, že starnutie môže prispieť k strate funkcie HSC čiastočne v dôsledku genómovej nestability (Rossi et al., 2007 ). Okrem poškodenia DNA môže k patogenéze hematologických malignít, najmä v myeloidnej línii, neskôr v živote prispievať aj skrat alebo preťaženie epigenetických kontrolných mechanizmov regulujúcich samoobnovu HSC (Rossi et al., 2008). Delécia Ten-Eleven-Translocation-2 (Tet2), faktor, o ktorom sa predpokladá, že reguluje umlčanie génov prostredníctvom metylácie a ktorý je bežne mutovaný u jedincov s MPN, vedie k aberantnej aktivácii myeloidných diferenciačných génových programov v HSC a následnému vzniku MPN v myši (Ko a kol., 2011, Li a kol., 2011, Moran-Crusio a kol., 2011, Quivoron a kol., 2011). Primeraná kontrola aktivity bunkového cyklu HSC sa preto môže stať obzvlášť dôležitou v starnúcom organizme ako prostriedok na zabránenie rastu poškodených klonov prostredníctvom indukcie zastavenia bunkového cyklu alebo bunkovej starnutia.

Štúdie na starších myšiach ukazujú celkový pokles aktivity bunkového cyklu HSC, pričom staré HSC podliehajú menšiemu deleniu buniek ako mladé HSC, ako hodnotí BrdU a N.- začlenenie hydroxysukcínimidyl biotínu (NHS-biotín) (Janzen et al., 2006 Nygren a Bryder 2008). Tieto výsledky naznačujú, že Cdks a ďalšie aktivátory bunkového cyklu môžu prejsť funkčným poklesom alebo že aktivita určitých mechanizmov kontrolných bodov bunkového cyklu, ako sú CKI, sa môže s vekom zvyšovať, a tým sa spomaľuje vstup HSC do bunkového cyklu. Túto najnovšiu hypotézu podporujú pozorovania zvýšeného p16 INK4a hladiny v starých HSC a s lepšou kapacitou štepu a zvýšenou aktivitou bunkového cyklu u starých p16 INK4a -/ - HSC v porovnaní so starými HSC divokého typu (Janzen et al., 2006). Ako zvýšený výraz p16 atrament 4a je spojená so starnutím v mnohých tkanivách a jej expresia koreluje s bunkovým starnutím (Sharpless a DePinho 2007), je príťažlivé tvrdiť, že p16 atrament 4a expresia vo starých HSC môže viesť k starnutiu buniek aspoň subpopulácie starých HSC. Iná skupina však nepreukazuje žiadnu koreláciu medzi nimi p16 atrament 4a úrovne expresie a starnutie HSC (Attema et al., 2009). Takéto rozdiely môžu byť čiastočne spôsobené heterogenitou medzi skupinami starých myší alebo citlivosťou rôznych metód používaných na detekciu p16 atrament 4a výraz. Je zaujímavé, že Bondar a Medzhitov (2010) elegantne demonštrovali, že bunková konkurencia existuje v kompartmente HSC a závisí od relatívnych úrovní expresie p53 a rovnováhy medzi reakciami proliferácie a starnutia. Táto práca ukazuje, že bunky s nižšími hladinami p53 konkurujú bunkám s vyššími hladinami p53 pre prihojenie BM, čo vedie k zastaveniu rastu a indukcii programu génovej expresie súvisiaceho so starnutím v mimokonkurenčných bunkách, ktorý zahŕňa p16 atrament 4a výraz. Ďalej HSC zo starého p53 +/m myši, ktoré nesú hypermorfnú alelu p53vykazujú zníženú proliferáciu a schopnosť samoobnovy v porovnaní so starými p53 Ovládače+/+ sú staré p53 +/− HSC, ktoré majú iba jednu funkčnú p53 alely, vykazujú zvýšenú funkciu v porovnaní s kontrolami (Dumble et al., 2007). Je zrejmé, že tieto rozdiely nie sú pozorované v HSC u mladých myší bez ohľadu na to p53 postavenie. Súhrnne tieto údaje naznačujú, že mechanizmy kontrolných bodov závislé od p53, možno vrátane, ale nie výlučne, indukcie p16 atrament 4a , môže byť čiastočne základom funkčného poklesu a zníženej aktivity bunkového cyklu starších HSC. To môže byť spôsobené kombináciou bunkovej senescencie v niektorých HSC uprostred expanzie iných funkčne ohrozených HSC klonov, v ktorých boli ohrozené kontrolné body bunkového cyklu. Tento model môže pomôcť vysvetliť zjavný nedostatok senescentných HSC pozorovaných v rozšírenom, ale funkčne poškodenom kompartmente HSC starých myší, pričom súčasne zodpovedá za zlepšenú funkciu fondu HSC vo veku p16 INK4a -/ - myši, kde inak konkurenčne znevýhodnené populácie HSC môžu stále prispievať k tvorbe krvi.

Ako už bolo popísané vyššie, myšie modely, ktoré vedú k nekontrolovaným hladinám aktivity mTOR, majú za následok deregulované oddelenie HSC a vyčerpanie kmeňových buniek (Yilmaz et al., 2006 Zhang et al., 2006 C. Chen et al., 2008). Nedávna práca tiež naznačuje, že aktivita mTOR je u starších HSC zvýšená (Chen et al., 2009). Je zaujímavé, že predbežné ošetrenie starých myší rapamycínom, ktorý inhibuje aktivitu mTOR, zachraňuje mnohé z funkčných defektov pozorovaných u starých HSC, vrátane ich zníženej aktivity bunkového cyklu a zníženého prihojenia (Chen et al., 2009). V súčasnosti je celkom náročné integrovať toto pozorovanie so spomínaným nárastom v p16 atrament 4a expresia vykazovaná starými HSC, pretože zvýšená aktivita mTOR má za následok zvýšené cyklovanie HSC, aspoň u mladých Pten −/− a TSC1 -/ - HSC (Yilmaz et al., 2006 C. Chen et al., 2008). Je však pravdepodobné, že u starších myší hladiny mTOR nedosahujú podobnú prahovú hodnotu, ako sa pozoruje v týchto mutantných bunkách, alebo že signalizácia mTOR má diferenciálne účinky na nefunkčné staré HSC.

Závery a perspektívy do budúcnosti

Hematopoéza je dynamický proces, ktorý sa vyvinul na vytváranie a udržiavanie homeostatických hladín krviniek počas celého života organizmu. Celoživotná perzistencia HSC je pravdepodobne spôsobená ich získaním pokojového fenotypu po zrelosti hostiteľa, ako aj ich lokalizáciou do špecializovaných výklenkov v dutine BM, kde vonkajšie signály regulujú aktivitu ich bunkového cyklu. Obe tieto vlastnosti je možné predstaviť ako stratégie na obmedzenie frekvencie a závažnosti potenciálne škodlivých replikačných stresov. Starnúci hematopoetický systém slúži ako presvedčivý model na skúmanie obmedzení týchto ochranných stratégií. Práca, ktorá je tu preskúmaná, naznačuje, že starý hematopoetický systém, v ktorom HSC mohli získať poškodenie, sa musí vyrovnať s protichodnými požiadavkami na potlačenie rastu poškodených a/alebo transformovaných klonov a súčasne produkovať dostatok krviniek na udržanie homeostázy. Biologická odpoveď na tento problém sa zdá byť chybná na strane opatrnosti, o čom svedčí znížený potenciál sebaobnovy a znížený vstup bunkového cyklu pozorovaný v rozšírenom súbore starých HSC. Hoci by bolo lákavé vysvetliť tieto reakcie ako program bunkovej starnutia riadený p53 a / alebo p16 Ink4a, ktorý by mohol byť základom niektorých hematologických nedostatkov pozorovaných u starších ľudí, na potvrdenie tejto hypotézy sú stále potrebné experimentálne dôkazy. Vysoký výskyt hematologickej malignity pozorovaný s vekom naznačuje, že schopnosť zastaviť poškodené HSC pravdepodobne nie je bez zásadných obmedzení, a preto podporuje názor, že expanzia funkčne deficitných klonov HSC obsahujúcich chybné kontrolné body bunkového cyklu prispieva k starnutiu krvného systému (Kastan a Bartek 2004 Bondar a Medzhitov 2010).

Na úplné pochopenie toho, ako sa komponenty regulačných sietí, ktoré riadia aktivitu bunkového cyklu u mladých dospelých HSC, môžu vekom zmeniť, je ešte potrebné vykonať veľa práce. Existuje napríklad globálna zmena v hladinách expresie regulátorov hlavného bunkového cyklu v starých HSC? Aj keď sa vykonali mikročipové analýzy, neodhalili žiadne konkrétne zmeny v mechanizme bunkového cyklu alebo upstream regulačných génoch v starých HSC, hoci sú pozorované zmeny v expresii génov zapojených do myeloidnej a lymfoidnej diferenciácie a epigenetickej regulácie (Rossi et al., 2005 Chambers a kol., 2007). Tieto výsledky naznačujú, že aktivita, nie úroveň expresie, regulátorov bunkového cyklu je v starých HSC zmenená, čo je v súlade s prácou vykazujúcou zvýšenú aktivitu mTOR v starých HSC (Chen et al., 2009). Ďalej, keďže úroveň aktivácie mechanizmu bunkového cyklu je čiastočne regulovaná signálmi z vonkajších buniek, bude dôležité porozumieť rozsahu, v akom sa extracelulárne prostredie, v ktorom sa nachádzajú HSC, a to ako vo výklenku, tak systémovo, mení s vekom a prispieva k funkčnému poklesu krvotvorného systému.

Celkovo tieto zistenia podčiarkujú výzvy spojené s pochopením regulácie bunkového cyklu systému takého zložitého a dynamického ako starnúci hematopoetický systém, keďže sa zdá, že starnutie samotné mení bunkový kontext, v ktorom tieto regulačné mechanizmy fungujú. Dá sa špekulovať, že funkčný pokles krvného systému môže byť čiastočne spôsobený klonálnou expanziou poškodených populácií HSC, ktoré prekonávajú HSC s neporušenými kontrolnými bodmi bunkového cyklu. Experimentálne prístupy, ktoré odhaľujú rozsah, v akom sa odlišné subpopulácie HSC a ich výstup v priebehu času menia, budú pravdepodobne rozhodujúce pre naše chápanie toho, ako vznikajú fenotypové vlastnosti staršej hematopoézy. Pochopenie toho, ako starnutie ovplyvňuje biológiu HSC, tiež poskytne kritický pohľad na patogenézu hematologických malignít, ktoré sú výsledkom takého rastu poškodených HSC. Na druhej strane, vývoj cielených terapií, ktoré modulujú aktivitu kontrolných bodov bunkového cyklu v HSC, sa môže ukázať ako účinný pri odstraňovaní poškodených klonov HSC alebo pri znižovaní ich produkcie. Takéto terapie môžu obnoviť priaznivé podmienky pre aktiváciu nepoškodených HSC a obnovenie účinnej hematopoézy u starších jedincov alebo pacientov s hematologickými malignitami. Okrem toho výsledky štúdií s použitím HSC ako vývojového modelového systému môžu byť široko aplikovateľné na iné tkanivá, v ktorých kmeňové bunky buď nie sú tak dobre charakterizované, alebo tak ľahko izolované. Pokračujúce objasňovanie mechanizmov kontrolujúcich aktivitu bunkového cyklu vo fetálnych, dospelých a starých HSC bude mať teda významný vplyv na priesečník medzi rakovinou a biológiou kmeňových buniek, a to na lavičke aj na klinike.


Úvod

Hostiteľská imunita vyžaduje neustálu obnovu červených krviniek a leukocytov počas celého života, pretože tieto bunky majú obmedzenú životnosť. Obrat hematopoetických buniek je zvýšený po akútnych stresových situáciách, ako sú infekcie alebo ožarovanie, proliferáciou hematopoetických kmeňových buniek (HSC) a progenitorových buniek (HPC), ktoré reagujú na tieto podmienky. Hematopoetické kmeňové a progenitorové bunky (HSPC) sú malou populáciou nediferencovaných buniek, ktoré sa nachádzajú v kostnej dreni (BM). HSC sú definované ich schopnosťou samoobnovenia a schopnosťou diferencovať sa do všetkých línií krviniek. Ďalšou charakteristickou črtou týchto buniek je ich schopnosť migrovať z BM do periférnej krvi. Tento proces je posilnený pri strese ako súčasť hostiteľských mechanizmov obrany a opravy. Navyše HSC vstreknuté do krvného obehu, ako sa to robí pri transplantácii BM, môžu byť domovom BM a obnoviť fond HSC ako celoživotný rezervoár nových krvných a imunitných buniek [1].

BM je hlavným miestom hematopoézy dospelých a väčšina HSPC zostáva obmedzená na mikroprostredie BM v pokojnom nehybnom stave udržiavanom prostredníctvom adhezívnych interakcií [2–4]. V stresových podmienkach môžu nediferencované progenitorové bunky svojim mikroprostredím spustiť, aby prešli zvýšenou proliferáciou a diferenciáciou, aby sa uspokojil dopyt imunitného a hematopoetického systému po nových leukocytoch a krvných bunkách.

Bunky v mikroprostredí BM udržujú funkčný fond prekurzorových buniek regulovaný cytokínmi, chemokínmi a ďalšími lipidovými efektormi. Chemokín CXCL12 a jeho primárny receptor CXCR4 sú nevyhnutné pre adhéziu a retenciu HSPC v BM myši [5,6]. Počas homeostázy v rovnovážnom stave je CXCR4 exprimovaný krvotvornými bunkami okrem stromálnych buniek, ktoré sú hlavným zdrojom CXCL12 v BM. CXCR4 + HSPC pevne priľnú k stromálnym bunkám BM, ktoré exprimujú funkčný, na membránu viazaný CXCL12 [6]. Dráha CXCL12/CXCR4 sa podieľa na regulácii migrácie, prežití a vývoji ľudských hematopoetických buniek. Zvýšené hladiny expresie CXCL12 a CXCR4 indukujú proliferáciu hematopoetických progenitorov a nábor kostných resorbujúcich osteoklastov, osteoblastov, neutrofilov a ďalších myeloidných buniek, čo vedie k mobilizácii leukocytov [7]. Okrem toho môžu znížené hladiny expresie CXCR4 viesť k zosilnenej mobilizačnej odpovedi a bunkovej proliferácii v BM [8].

CD74 mRNA je exprimovaná v HSPC [9–11], avšak úloha tohto receptora v HSPC nebola nikdy analyzovaná. CD74 je integrálny membránový proteín typu II, ktorý je exprimovaný mnohými typmi buniek. Reťazec CD74 bol pôvodne opísaný tak, že funguje hlavne intracelulárne ako chaperón MHC triedy II [12]. Malý podiel CD74 je modifikovaný pridaním chondroitín sulfátu (CD74-CS) a táto forma CD74 je exprimovaná na povrchu bunky. Predtým sa ukázalo, že faktor inhibujúci migráciu makrofágov (MIF) sa viaže na extracelulárnu doménu CD74, čo je proces, ktorý vedie k iniciácii signálnej dráhy [13].

MIF je tiež neuznaným ligandom CXCRs, CXCR2 a CXCR4 a biochemické dôkazy naznačujú, že tieto chemokínové receptory môžu po stimulácii MIF pôsobiť ako ďalšie CD74 koreceptory prenášajúce signál [14,15]. Dôležité je, že boli navrhnuté štrukturálne a funkčné interakcie medzi CD74 a chemokínovým receptorom MIF, CXCR4 [14,16].

Naše predchádzajúce štúdie ukázali, že CD74 exprimovaný na zdravých a malígnych B bunkách sa priamo podieľa na regulácii prežitia myších zrelých B buniek [17–20] cestou, ktorá vedie k aktivácii transkripcie sprostredkovanej homodimérom NF-kB p65/RelA a jeho koaktivátor, TAFII105 [21]. Aktivácia NF-kB je sprostredkovaná cytosolovou oblasťou CD74 (CD74-ICD), ktorá sa uvoľňuje z membrány a translokuje sa do jadra [22]. Okrem toho sme demonštrovali, že stimulácia CD74 pomocou MIF umožňuje zvýšenú expresiu antiapoptotických proteínov spôsobom závislým od CD44. Okrem toho sme nedávno charakterizovali transkripčnú aktivitu CD74-ICD. Ukázali sme, že po aktivácii CD74 CD74-ICD interaguje s transkripčnými faktormi RUNX a NF-kB a viaže sa na proximálne a distálne regulačné miesta obohatené o gény zahrnuté v apoptóze, imunitnej odpovedi a migrácii buniek. To vedie k regulácii expresie týchto génov.

V tejto štúdii sa sledovala úloha osi MIF/CD74 v HSPC. Ukazujeme, že CD74 hrá rozhodujúcu úlohu pri údržbe HSPC. Nedostatok CD74 a MIF vedie k zvýšenému prežitiu a akumulácii HSPC v BM. Zväčšený súbor HSC spôsobuje vyšší počet HSPC a rôzne línie imunitných buniek. Bunky, ktorým chýba CD74, preukázali výhodu pri repopulácii hostiteľského prostredia, ako je zrejmé z výrazne vyšších hladín týchto buniek v porovnaní s bunkami divokého typu (WT) v zmiešanej chimére. Naša štúdia by teda mohla viesť k zlepšeniu klinického prehľadu o faktoroch riadiacich účinnosť protokolov transplantácie BM, ako aj o chorobách spojených s hematopoetickým zlyhaním.


Prečo existujú odchýlky srdcového tepu pri cyklistike a behu

"Je zjavný rozdiel medzi pulzom na bicykli a behu," píše Monty. „Všimli ste si, že keď idete na hodinu von, bežíte na 85 % svojho maxima, je to len dobrý tvrdý beh, ale keď sa pokúsite jazdiť na 85 %, vydržíte asi 10 minút? všetci si mysleli, že to tak je, tak čo budeš robiť?

„Ale Gary Hooker, áno, ten, kto robí aero-bike, urobil veľa prieskumov o tomto druhu vecí, a keď som o tom premýšľal, našiel som niečo veľmi zaujímavé. Keď Kenny Souza jazdil a behal v pretekoch, jeho cena by nebola Nelíši sa, ale pár úderov v každej disciplíne. Keďže bol v tom čase najlepší na svete v týchto dvoch športoch, usúdil som, že robil niečo, čo my ostatní nie. Ukazuje sa, že to nie je srdce, je limitujúcim faktorom v cyklistike.Po viacerých testoch na svetových cyklistoch, ktorí sa zmenili na triatlonistov, sa ukázalo, že aj oni majú porovnateľné tepové frekvencie v oboch disciplínach.

„Gary prišiel na to, že je to len funkcia pomeru sily k hmotnosti. Väčšina z nás v tom čase bola plavcami a bežcami, takže sme nikdy nevyvinuli potrebnú silu na to, aby sme na bicykli tlačili srdcia tak, ako by sme mohli behať a plávať. "Takže sme mohli zmeniť náš tréning tak, aby zahŕňal viac závaží a dlhé, tvrdé lezenie do kopca, a nakoniec sme boli schopní dostať tieto cyklistické srdcové frekvencie bližšie k bežiacim. Rozdiel nebol vytesaný do kameňa, ako sme si mysleli."

Monty má z laického pohľadu pravdu vo všetkom, čo hovorí, s mojou vyberavou výnimkou týkajúcou sa kauzality. Nemyslím si, že pomer sily a hmotnosti je presným odôvodnením. Ale je úplne pravda, že vo všeobecnosti môžu cyklisti zvýšiť svoj srdcový tep počas bicyklovania oveľa lepšie ako triatlonisti, keď jazdia na bicykli.

V skutočnosti som sa pozrel na asi tucet štúdií, ktoré sa študovali na wazoo a v každom prípade mali čistotní cyklisti pomerne porovnateľnú srdcovú frekvenciu pri jazde na ergometri a behu na bežiacom páse, zatiaľ čo bežci to na bežiacom páse zvládali dobre, ale nedokázali ich dosiahnuť. srdce hore na bicykli. (Uvedomte si, že v každom prípade bol športovec schopný dosiahnuť vyšší srdcový tep pri vykonávaní práce v danej špecializácii.)

Cestná cyklistika je jedným z tých zvláštnych športov, ako sú napríklad rýchlokorčuľovanie a preteky v severskom lyžovaní, pri ktorých je samozrejme veľmi potrebná aeróbna kapacita, no svalová sila je takmer rovnako dôležitá. Môže to byť, ale nemusí, podľa pevnosti, ako povedal Monty, ale cyklistická špecifická sila pri akejkoľvek hmotnosti sa zdá byť potrebná.

Ale nie je dôležitá sila na hornom konci. Jeden veľmi šikovný fyziológ, s ktorým si dopisujem, mi pripomenul, že Chris Boardman vytvoril svetový hodinový rekord bez toho, aby dokázal vygenerovať viac ako 1000 wattov v šprinte a nebol schopný drepnúť ani s miernou hmotnosťou. Ale dokázal generovať 440 wattov za celú hodinu. Tento druh sily nie je nevyhnutne získaný prostredníctvom väčších svalov, ale väčšinou prostredníctvom fyziologických zmien na bunkovej úrovni.

Pozrite sa na to takto. Plávanie je vytrvalostná činnosť rovnako ako beh, napriek tomu sú plavci schopní natiahnuť oveľa viac vody ako bežec, ktorý sa stal triatlonistom. Áno, cyklistika a beh sú si navzájom oveľa viac podobnejšie ako plávanie. Ide o to, že cyklisti rozvíjajú svoje svaly športovo špecifickým spôsobom, ktorý im umožňuje generovať oveľa viac energie na bicykli, než je schopný bežec, ktorý sa zmenil na triatlonistu.

Existuje niekoľko vecí, ktoré môžete urobiť. Monty spomenul to najzrejmejšie, a to je zvýšenie sily nôh. Áno, nižšie telesné hmotnosti sú jednou z ciest. Páči sa mi skôr jeho iná možnosť, ktorou je jazda do kopca. V mojej oblasti (okres San Diego na severe vnútrozemia) sme požehnaní vďaka našej tesnej blízkosti mnohých a dlhým a strmým svahom. Svoj jed si môžete vybrať tu: 20% alebo 4 000 stôp. Jediná vec, ktorú San Diego nemá, kde jazdím, je a nedostatok ročníkov.

Prečo je jazda na kopci dôležitá? Pretože núti športovca dlhodobo jazdiť na veľmi vysokej úrovni úsilia. Priznajme si to, ak sa túlate po meste po bytoch so svojimi priateľmi, váš pulz sa nedostane tak vysoko a rovnako ani váš udržateľný výkon. Ale čo sa stane, keď stúpate po 7% stúpaní niekoľko kilometrov?

Dúfam, že chcem povedať, že nie je pevne dané, že vaša srdcová frekvencia musí byť o 10 alebo 15 úderov nižšia, keď ste na bicykli v porovnaní s behom. Ak nemôžete zvýšiť srdcový tep pri bicyklovaní, je to jednoducho preto, že ste lepší bežec ako cyklista. Myšlienkou nie je pokúsiť sa zvýšiť svoju srdcovú frekvenciu, ale zvýšiť úroveň svojich schopností bicyklovať, aby sa váš dobre trénovaný kardiovaskulárny systém mohol dostať z lavičky do hry.

Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je určite zdvihnúť závažia nižšej postavy, ako bolo uvedené vyššie. Uprednostňujem však športovejšie špecifické spôsoby, pretože práve preto sú cyklisti schopní generovať cyklistickú silu, ktorej triatlonisti nemôžu dúfať, že sa jej vyrovnajú.

Radšej by som cvičil silové cvičenia na bicykli. Cyklisti sa kvôli tomu často pohybujú na motorkách, ale jazde za motorovým skútrom existujú logistické prekážky. Niekto by sa mohol uchýliť k tréningom trénerov, ako je ten, ktorý popisujem v inom článku drift spotreby kyslíka. Ďalším spôsobom je jazdiť veľa kopcov a konkrétne tréningy na kopcoch možno nájsť na stránkach s cyklistickým tréningom na celom webe.

Existujú dve ďalšie veci, ktoré spomeniem, pričom obe sú kontroverzné a ku ktorým nemám vedecké dôkazy. Nedostanú sa ani na úroveň hypotéz a možno by bolo najlepšie ich štylizovať do „pojmov“. Obaja vychádzajú z predpokladu, že lepší triatlonisti inklinujú k vytrvalostnej fyziológii, to znamená, že sú menej svalnatí, majú prevažne pomalé svalové vlákna a sú zameraní na vytrvalosť. Okrem toho sa cvičia spôsobom, ktorý uprednostňuje vytrvalostnú fyziológiu.

Umenie súťažnej cyklistiky odmeňuje tých, ktorí obsahujú zvedavú prímes schopností. Predstavte si 10-míľový beh, ku ktorému dochádza väčšinou pri ustálenom behu, ale s občasným úplným šprintom do kopca alebo na štvrť míle. Predstavte si, že len tí, ktorí držia krok počas týchto balistických snáh, môžu pokračovať v pretekoch. Je zrejmé, že pre vrcholovú cyklistiku je sila kľúčová.

Vo svetle tohto je asi jednoduchšie si predstaviť, prečo je sila cyklistových nôh taká vyvinutá, že pri jazde na bicykli dokáže vytvárať rovnaké srdcové frekvencie a úrovne spotreby kyslíka, ako keď beží.

Čo sa dá urobiť pre úbohého trénovaného pomalého triatlonistu? Okrem toho, že robí všetko, čo je v jeho silách, aby zvýšil svoju cyklistickú silu, existuje aj niekoľko „obchádzok“. Jedným z nich je podľa môjho názoru pre triatlonistu jazdiť so strmším uhlom sedadla v spojení so všetkým ostatným, čo uvádzame v našich článkoch o vhodné na tri bicykle.

Z môjho pohľadu to nielenže zachováva širší a biomechanicky efektívnejší uhol bedrového kĺbu pri jazde v aero pozícii, ale umožňuje mu to rozložiť prácu pedálu aj na iné skupiny tvoriace bedrové svalstvo.

Inými slovami, váš maximálny výkon počas pedálu môže byť nižší ako u cyklistu, ale vaša aplikácia sily počas celého pedálu môže byť rovnaká. Triatlonisti si možno nikdy nevyvinú obrovské svaly vastus medialis, ktoré sú zrejmé takmer u každého profesionálneho cyklistu, ale jeho hamstringy môžu zabrať veľkú časť vôle a jazda so strmším uhlom sedadla to uľahčuje.

Kadencia je tiež dôležitá pre silu triatlonistu a nie je to len problém pre triatlonistov. Je iróniou, že cyklisti rozumejú kadencii a pracujú na nej do takej miery, ako triatlonisti nie.

V oboch vyššie uvedených príkladoch triatlonisti lepšie zvládnu svoju vytrvalostnú kapacitu a budú jazdiť s vyššou srdcovou frekvenciou bez toho, aby pociťovali svalové vyčerpanie. Vďaka lepšiemu využívaniu kadencie a „pákov“ môžu obchodovať so špičkovým výkonom, ktorý v každom prípade ťažko generujú, za stálejšiu aplikáciu energie, a to na viac cyklov v danom časovom období.

V našej diskusii o pomalej zložke VO2 [pozri odkaz vyššie] je jedným potenciálnym zhoršovateľom nábor rýchlych svalových vlákien, keď sú pre túto prácu vhodnejšie vlákna pomalého zášklbu. Mám podozrenie, že je to zhoršené aplikáciou vyššieho špičkového výkonu namiesto trvalého výkonu, tj. Rmutovania prevodového stupňa namiesto točenia.

To môže viesť k závodným javom, ako sú kŕče v nohách, dokonca aj počas bežeckého segmentu, ktoré by triatlonista mohol viniť z nerovnováhy elektrolytov, keď by nemal hľadať nič iné ako cyklistický tréning a techniku.


Poskytovanie prístupu k zdravotnej starostlivosti Texanom tam, kde sú

HSC, ktorého hlavnou hodnotou je slúžiť druhým, sa zaväzuje pomáhať poskytovať zdravotnú starostlivosť a zlepšovať prístup všetkým Texanom prostredníctvom služieb a vzdelávania.

HSC spúšťa kampaň zameranú na prekonávanie zdravotných rozdielov

HSC, ktorého hlavnou hodnotou je slúžiť druhým, sa zaväzuje pomáhať poskytovať zdravotnú starostlivosť a zlepšovať prístup všetkým Texanom prostredníctvom služieb a vzdelávania.

HSC dostáva grant 3,9 milióna dolárov na rozšírenie programu, ktorý zvyšuje rozmanitosť medzi výskumníkmi rakoviny

Rakovina neúmerne ovplyvňuje určité rasy a etnické skupiny, ktoré sú tiež nedostatočne zastúpené v oblasti medicíny a biomedicínskych vied

HSC Pride: Zvýšené používanie zámen je novovznikajúci trend medzi zdravotníkmi

Vic Holmes, PA-C, povedal, že nosenie jeho zámen je spôsob, ako sa spojiť s ľuďmi a spôsob, ako ľuďom povedať: „Viem, kto ste. Vážim si toho, kto ste, a nebudem s vami zaobchádzať inak, ako s tým, kým ste."

Včasné zistenia inovatívnej štúdie Alzheimerovej choroby medzi rôznymi populáciami, ktoré sú k dispozícii výskumníkom v oblasti demencie

Prostredníctvom Inštitútu pre transláciu je teraz k dispozícii stále viac údajov, ktoré majú vedcom pomôcť porozumieť biológii Alzheimerovej choroby medzi rôznymi populáciami v kontexte sociokultúrnych, behaviorálnych a environmentálnych faktorov.

Kapitola TCOM spoločnosti Honor pre zlatý humanizmus víta nových účastníkov

Študenti, všetci členovia triedy 2022, boli vybraní pre svoje vynikajúce humanistické správanie prejavované počas lekárskej fakulty.

Získajte najnovšie aktualizácie o reakcii HSC na COVID-19.

© 2021 University of North Texas
Health Science Center vo Fort Worth


Materiály a metódy

Všetky myši boli spätne krížené na pozadie C57Bl/6 a boli umiestnené v zariadení pre zvieratá bez špecifických patogénov, akreditované AALAC, na Baylor College of Medicine (Houston, TX).

Hematopoetické analýzy

Na analýzu periférnej krvi sa myšiam po transplantácii (n = 8/genotyp) odobrala krv 4, 8, 12 a 16 týždňov po transplantácii. Červené krvinky boli lyžované a vzorky boli zafarbené CD45.1-APC, CD45.2-FITC, CD4-pacifická modrá, CD8-pacifická modrá, B220-pacifická modrá, B220-PE-cy7, Mac1-PE-cy7 a Gr Protilátky -1-PE-cy-7 (BD Pharmingen, eBiosciences). Na analýzu a triedenie buniek boli použité prietokové cytometre FacsARIA, LSRII a FACS-Scan. Hematopoeticky viazané progenitory boli analyzované na základe expresie bunkových povrchových markerov, ktoré je možné identifikovať pomocou prietokovej cytometrie, ako je popísané [37]. Pre kompletný krvný obraz sa periférna krv odobrala z retroorbitálneho plexu do skúmaviek obsahujúcich draslík EDTA (Sarstedt, Nümbrecht, Nemecko) od 8-10 týždňov starého WT a Atxn1L -/ - myši (n = 10 myší/genotyp) a analyzovali sa analyzátorom Hemavet (Drew Scientific, TX, USA). LT-HSC definované v texte a legendách. ST-HSC: Sca-1 +, c-kit +, CD34 +, Flt3-MPP: Sca-1 +, c-kit +, CD34 +, Flt3 + CLPs: Lineage-, IL7rα +, Sca-1 +, c -kit + CMP: Lineage-, IL7rα-, Sca-1-, c-kit +, CD34 +, CD16/32-GMP: Lineage-, IL7rα-, Sca-1-, c-kit +, CD34 +, CD16 /32 + MEP:: Lineage-, IL7rα-, Sca-1-, c-kit +, CD34-, CD16/32-.

Transplantácia kostnej drene

Kompetitívne testy transplantácie kostnej drene sa uskutočňovali intravenóznou injekciou primiešaných buniek celej kostnej drene darcu CD45.2 s CD45.1 kompetitívnou kostnou dreňou. Myši príjemcu C57Bl/6 boli letálne ožiarené rozdelenou dávkou 10,5 Gy, s odstupom 3 hodín. Myši C57Bl/6 zodpovedajúce pohlaviu a veku boli použité ako konkurenti pre každý experiment. V každom experimente sa použilo osem recipientných myší (n = 8 myší/genotyp) a každý experiment sa opakoval aspoň dvakrát. Dávka kompetitívnych buniek bola vo všetkých transplantátoch udržiavaná konštantná na 250 000 bunkách.

Na stanovenie repopulačných jednotiek na testy obmedzujúceho riedenia sme použili 1,0 × 103, 3,0 × 104 a 1,0 × 105 WT alebo Atxn1L -/ - bunky celej kostnej drene zhromaždené z (n = 3/genotyp) CD45.2 myší rovnakého pohlavia a veku (počet recipientných zvierat v každej riediacej skupine, pozri obrázok 2), zmiešané s 250 000 bunkami CD45.1. Pozitívne štepenie bolo hodnotené na základe viacrodičovej repopulácie vyššej ako 0,1%. Percento neodpovedajúcich bolo vypočítané pomocou softvéru L-Calc (StemCell Technologies).

Transplantácie HSC sa uskutočnili tak, ako je opísané vyššie, ale namiesto buniek darcu celej kostnej drene sa transplantovali purifikované HSC. Pokiaľ nie je uvedené inak, HSC sa izolovali pomocou metódy bočnej populácie (SP) pre výtok farbiva Hoechst [38], potom nasledovalo farbenie KSL (c-Kit +, Sca1 +, rodokmeň-) a CD150 +. Recipientné myši (n = 8/genotyp) dostali 20 triedených HSC a 250 000 WT konkurenčných buniek. Farbenie a izolácia HSC sa uskutočňovali tak, ako bolo opísané vyššie [37].

Pre sekundárne transplantáty sa myši primárneho príjemcu usmrtili 16 týždňov po transplantácii a HSC derivované z CD45.2 od darcu sa izolovali, ako je opísané vyššie. Päťdesiat HSC bolo transplantovaných do sekundárnych príjemcov CD45.1 spolu s 250 000 CD45.1 kompetitívnou celou kostnou dreňou.

Test navádzania

Účinnosť navádzania buniek darcu do kostnej drene príjemcu bola charakterizovaná dvoma spôsobmi.Najprv 30 000 KSL buniek zo združeného WT a Atxn1L -/ - myši (CD45.2) boli izolované a transplantované do smrteľne ožiarených myší príjemcov CD45.1 (n = 5/genotyp). Osemnásť hodín po transplantácii boli recipientné myši usmrtené a ich kostná dreň bola analyzovaná na prítomnosť CD45.2 pozitívnych buniek pomocou prietokovej cytometrie. Frakcia celej kostnej drene bola tiež nanesená na metylcelulózové médium v ​​32 mm miskách (n = 5 misiek/genotyp). Kontroly zahŕňali ožiarené recipientné myši, ktoré nedostali žiadnu dreň CD45.2. Výsledné kolónie sú odvodené z CD45.2 donorových buniek, ktoré sa usadili v kostnej dreni recipientnej myši. Takže 12 dní po nanesení sa kolónie spočítali v každej jamke, aby sa vyhodnotila účinnosť navádzania darcovských buniek.

Metylcelulózové kultúry

HSC boli identifikované pomocou metódy Hoechst dyeflux spolu s pozitívnym farbením pre c-kit, Sca-1, CD150 a bez buniek pozitívnych na rad. Jednotlivé HSC sa roztriedili na 96-jamkové platne obsahujúce metylcelulózové médium (StemCell Technologies). Počet kolónií sa spočítal v dňoch 4, 7 a 14 a vyhodnotil sa na základe morfológie v deň 10.

Pre in vitro test proliferácie kolónií, HSC sa roztriedili a naniesli na 6-jamkové platne obsahujúce metylcelulózu, 100 HSC na jamku. O sedem dní neskôr sa vybrali jednotlivé kolónie a resuspendovali sa v médiu HBSS obsahujúcom FBS (Gibco). Bunková suspenzia sa dvakrát premyla, zafarbila PI v citrane sodnom a analyzovala sa prietokovou cytometriou.

Retrovírusová transdukcia

Vektory MSCV-Atxn1L-IRES-GFP a MSCV-IRES-GFP boli zabalené pomocou buniek HEK293T spoločnou transfekciou s pCL-Eco [39]. Myši boli ošetrené 5-fluóruracilom (150 mg/kg telesnej hmotnosti, American Pharmaceutical Partners) 6 dní pred odberom celej kostnej drene. Kostná dreň bola obohatená o bunky exprimujúce Sca-1 pomocou magnetickej selekcie (AutoMACS, Miltenyi), transdukovaná retrovírusom, ako bolo opísané vyššie [7], a pestovaná v kultúre. Po 48 hodinách sa bunky zozbierali, zafarbili na Sca-1, c-kit a rodové markery a bunky GFP+ KSL sa roztriedili a naniesli na platne so 6 jamkami obsahujúcimi metylcelulózové médium. O desať dní neskôr sa spočítal počet kolónií v každej jamke.

Testy proliferácie

Celá kostná dreň od WT a Atxn1L -/ - myši (n = 5/genotyp) boli izolované a zafarbené na rôzne populácie hematopoetických progenitorov. Bunky sa potom fixovali a farbili na BrdU alebo Ki-67 podľa protokolu farbenia BrdU dodaného výrobcom (BD-Pharmingen).

Experimenty s 5-fluóruracilom

Ak chcete zistiť, ako WT a Atxn1L -/ - myši reagujú na stres, myši boli liečené chemoterapeutickým liekom 5-FU. Na stanovenie miery prežitia myši (n = 5/genotyp) dostali jednu injekciu 5-FU (150 mg/kg telesnej hmotnosti) a analyzovali sa na proliferáciu alebo apoptózu o 3, 5 a 7 dní neskôr prietokovou cytometriou.

S cieľom posúdiť obnovu krvotvorby po strese, WT a Atxn1L -/ - myši (n = 10/genotyp) boli raz ošetrené 5-FU a ich periférny krvný obraz bol monitorovaný každé tri dni počas 28 dní pomocou analyzátora Hemavet (Drew Scientific, TX, USA).

Testy Annexin-V

Na vyhodnotenie bunkovej smrti a apoptózy sa použilo farbenie anexínom-V. Stručne, bunky boli zozbierané a zafarbené požadovanými markermi podľa vyššie uvedeného farbiaceho protokolu. Bunky sa dvakrát premyli studeným PBS a inkubovali sa pri teplote miestnosti v 1 x väzbovom pufri (10 mM HEPES, 140 mM NaCI, 2,5 mM CaCl2) obsahujúceho Annexin V-APC (BD-Pharmingen). Bunky sa analyzovali prietokovou cytometriou do jednej hodiny od farbenia.

Mikročipová analýza

HSC sa čistili, ako je opísané vyššie. Bunky sa purifikovali od 8 týždňov starých myší. Približne 30 000 HSC od WT a Atxn1L -/ - myši sa purifikovali na izoláciu RNA. RNA bola izolovaná pomocou súpravy RNAqueous kit (Ambion, Austin, TX, USA) a ošetrená DNázou I. RNA bola lineárne amplifikovaná pomocou dvoch kôl založených na T-7 in vitro prepis pomocou súpravy MessageAmp (Ambion). RNA sa následne označila pomocou UTP a CTP konjugovaných s biotínom (Enzo Biotech). Amplifikovaná RNA bola hybridizovaná k čipom MOE430.2 podľa štandardného protokolu v jadre BCM Microarray (Houston, TX). Údaje boli analyzované pomocou GCRMA s korekciou na falošný objav [40]. Údaje možno nájsť v GEO, s prístupovým číslom: GSE44285.

Bioinformatická analýza

Vo všetkých prípadoch analýzy prekrývania medzi súbormi génov bol vykonaný Fisherov presný test na stanovenie hodnôt p a štatistickej významnosti. Vygenerovali sme aj Z-skóre na meranie odchýlky medzi pozorovaným prekrývaním (počet génov spoločných medzi dvoma súbormi) a tým, čo by sa očakávalo, ak by bol jeden súbor pevný a náhodný súbor by sa s ním prekrýval (napr. P-sig, Q-sig a odtlačok prsta HSC). Očakávaná veľkosť prekrývania bola stanovená ako súčin frekvencie fixnej ​​sady a veľkosti porovnávacej sady. Frekvencia bola stanovená ako počet génov v pevnom súbore vydelený počtom všetkých génov, z ktorých bolo možné odobrať vzorky, veľkosť porovnávacej sady bola obmedzená na veľkosť komparátora prekrývajúceho sa so vzorkovým vesmírom (tj. Pri porovnávaní na viacerých platformách) , veľkosť komparátora bola obmedzená na podmnožinu komparátora reprezentovaného vo vesmíre pevnej množiny. Na vytvorenie siete na obrázku 6D sme použili homológ na mapovanie myšacích génových symbolov do ľudských ortológov. Potom sme identifikovali všetky interakcie v interaktóme, kde jeden z partnerov bol exprimovaný v HSC podľa súboru údajov o odtlačkoch prstov HSC [7]. Na vytvorenie obrazu siete sme použili Cytoscape. Génové produkty, ktoré boli dodatočne identifikované ako gény odtlačkov prstov HSC, sme ich zafarbili červenou farbou. Gény exprimované HSC sú sfarbený do ružova.

Pre údaje z mikročipov sme použili balík R Bioconductor GCRMA na spracovanie údajov o nízkej intenzite. Na generovanie T-štatistiky a moderovaných hodnôt p sme použili balík limma. Na stanovenie génových symbolov pre sady sond v poli sme použili balíček Bioconductor mouse4302 v2.2 a rovnaké uvoľnenie sme použili na porovnanie predtým publikovaných zoznamov génov HSC a našich nových výsledkov poľa.

Etické vyhlásenie

Všetky práce so zvieratami boli vykonávané podľa národných a medzinárodných smerníc. Inštitucionálny výbor pre starostlivosť a používanie zvierat (IACUC) na Baylor College of Medicine schválil protokoly zvierat pre prácu tu opísanú. Na túto prácu sa nepoužili žiadne vzorky ľudí alebo primátov (iba získavanie údajov).


Pozri si video: Coll de Rates full climb 2018 (Február 2023).