Wiosna w lesie
Nim skończył się luty w lasach już pojawiły się już pierwsze kwiaty. Teraz nadszedł bardzo dobry...
Ułatwienia dostępu
Niektóre komórki naszego ciała same się przemieszczają! Ten ruch jest ściśle kontrolowany. Może być zarówno obroną, ale też – jak w przypadku nowotworów – może stać się poważnym zagrożeniem.
Każda czerwona krwinka w naszym organizmie żyje około 120 dni. W tym czasie nieustannie zmienia miejsce położenia. Działanie układu krążenia sprawia, że krew bez przerwy płynie po całym ciele, w wraz z nią krwinki. Ruch krwinek jest bierny, nie wymaga „wysiłku”, po prostu komórki płyną z prądem krwi.
Zawiłe ścieżki migracji
W naszym ciele są jednak komórki, które przemieszczają się same, ruchem przypominającym pełzanie. Taki ruch nazywa się ameboidalnym. Po raz pierwszy ten rodzaj wędrówki opisano u jednokomórkowych organizmów – ameb. Aktywne przemieszczanie się komórek to migracja.
Żeby łatwiej zrozumieć jak taka migracja się odbywa, musimy poznać wewnętrzny świat naszego organizmu, krainę którą przemierza mikroskopijny podróżnik – komórka. Ciało zbudowane jest ze skupionych komórek o podobnej budowie i pełniących zbliżone funkcje – to tkanki. Tkanki tworzą narządy, np. wątrobę, nerki, mięśnie i skórę. W skład tkanek, oprócz komórek, wchodzi substancja zewnątrzkomórkowa, która wypełnia przestrzeń między komórkami. Zbudowana jest ona głównie z białek, między innymi kolagenu. Podróżująca komórka często wybiera trasę wyznaczoną przestrzeniami międzykomórkowymi – dlatego szlak jakim podąża przypomina labirynt.
W ten sposób migrują komórki podczas rozwoju organizmu człowieka, gojenia się ran czy podczas aktywności układu odpornościowego – tak jak widoczny na filmie neutrofil (komórka układu odporności) podążający śladem bakterii.
Cechą wspólną komórek migrujących jest to, że ich ruch jest zawsze ukierunkowany. Nie rozpraszają się chaotycznie, lecz zmierzają w określone miejsce. Zwykle prowadzi je sygnał chemiczny wytwarzany w punkcie docelowym. Komórki wędrują, podążając za wzrastającą intensywnością sygnału aż do miejsca, gdzie jest najmocniejszy. To cel ich wędrówki [1,2].
Ostatnio dodane do Rozoom
Między komórkami czy na wprost?
Pierwszym krokiem w procesie migracji jest polaryzacja komórki czyli najprościej mówiąc ustalenie, gdzie jest jej przód a gdzie tył. Taka polaryzacja jest reakcją na bodźce chemiczne docierające do błony komórkowej. Po wyznaczeniu kierunku migracji czoło komórki, czyli przód, zmienia swój kształt na płaski i wydłużony. Dodatkowo w błonę otaczającą komórkę wbudowują się białka, które ułatwią jej przyczepienie się do podłoża, czyli do białek obecnych w przestrzeni otaczającej komórki. Cały ruch przypomina pełzanie. Wiodąca część komórki wysuwa wąskie wypustki zwane lamelipodiami lub filopodiami (podia z gr. nogi). Te wysunięte fragmenty komórek działają jak odnóża, które są zaopatrzone w zaczepy z białek adhezyjnych. Odpowiedzialne są one za przyleganie i możliwość przesuwanie całej komórki do przodu. Wypustki przedniej części komórki są stabilizowane przez tworzenie się nowych punktów zaczepu. W aktywnym ruchu komórek bierze też udział cytoszkielet komórki czyli układ specjalnych białek odpowiedzialnych za utrzymanie i zmianę kształtu, ruch, a także za przemieszczanie się elementów wewnętrznych komórki.
Komórki mogą przemieszczać się, modyfikując swój kształt i przeciskając się przez wąskie przestrzenie międzykomórkowe. Tak zwykle podróżują komórki układu odpornościowego.
Inaczej postępują komórki nowotworowe. które zdobyły zdolność migracji. Wędrówka komórek nowotworowych jest kilkuetapowa. W pierwszym etapie komórki opuszczają guz, w kolejnym przechodzą przez ścianę naczyń krwionośnych i zostają przetransportowane z krwią do innej części ludzkiego ciała. Następnie opuszczają krwiobieg i migrują do tkanki, w której osiadają i dzielą się tworząc przerzuty. Trudno je powstrzymać, ponieważ komórki nowotworowe podczas swojej podróży same torują sobie drogę, wytwarzając specjalne białka-enzymy, niszczące tkanki, przez które migrują. Zachowują się jak bezlitosny rycerz przedzierający się w czasie bitwy przez tłumy przeciwników [4].
Różne sposoby migracji komórek. Ilustr. autorka
Ostatnio dodane do Rozoom
Leukocyty na patrolu
Jednak oprócz procesów chorobotwórczych migracja jest również elementem walki z zakażeniem organizmu. Obecne w krwiobiegu leukocyty czyli białe krwinki (patrz zdjęcie tytułowe) są gotowe do starcia z zagrożeniem np. bakteriami, wirusami czy uszkodzeniami w naszym organizmie. Leukocyty są strażnikami naszego organizmu, a ich krążenie we krwi można porównać do patrolu, podczas którego kontrolują bezpieczeństwo całego ciała, wykorzystując szlaki wyznaczone przez naczynia krwionośne. Jednak w sytuacji niebezpieczeństwa czyli np. zakażenia organizmu, muszą zboczyć ze szlaku i dostać się do centrum wydarzeń. W pierwszym kroku leukocyty płynące środkiem naczynia krwionośnego zbliżają się do jego ściany. Stykając się zmieniają tempo i sposób ruchu, co powoduje, że dany leukocyt zaczyna toczyć się po ścianie naczynia. W kolejnym etapie zmienia on kształt, przeciskając się między komórkami w ścianie naczynia i dalej kieruje się w stronę sygnału z centrum infekcji. W odróżnieniu od komórek nowotworowych leukocyty nie torują sobie drogi, ale mozolnie pokonują wszystkie przeszkody, przeciskając się wąskimi szczelinami.
Czy jesteśmy w stanie określić jak szybko przemieszczają się nasze komórki? Udowodniono, że jeden z rodzajów białych krwinek – neutrofil porusza się z prędkością od 8 do 16 mikrometrów/min (mikrometr to jedna milionowa metra). Neutrofil potrzebowałby więc około 15 godzin, aby przebyć odległość 1 cm. A przedostanie się przez warstwę komórek, np. przejście przez ścianę naczyń krwionośnych zajmuje mu mniej więcej 60 sekund [5].
Źródła:
[1] www.mechanobio.info/development/what-is-cell-migration/ [2] Wanda Kłopocka, Jarosław Korczyński. Migracja – regulacja zjawiska przez wybrane szlaki sygnałowe [3] Anna Balcerak, Maciej Wakuła, Alicja Trębińska, Ewa A. Grzybowska. Migracja i inwazyjność komórek nowotworowych; rola plastyczności komórek i udział macierzy zewnątrzkomórkowej w tworzeniu przerzutów [4] Maciej S. Wideł, Maria Wideł. Mechanizmy przerzutowania i molekularne markery progresji nowotworów złośliwych. Postepy Hig Med Dosw. (online), 2006; 60: 453-470 [5] Luu N T, Rainger G E, Nash G B. Kinetics of the Different Steps During Neutrophil Migration Through Cultured Endothelial Monolayers Treated With Tumour Necrosis Factor-Alpha J Vasc Res 1999;36(6):477-85.Artykuł przygotowany przez zespół Mobilnego Projektu Edukacyjnego Naukowiej w ramach projektu „Małopolskie Centrum Nauki – projekt zintegrowany”.