Cykl przemian i przewidywanie zagrożeń

W przeciwieństwie do dość zaawansowanej wiedzy o funkcjach różnych tkanek w gospodarce organizmu nie zawsze jest jasne, dlaczego pewne tkanki pozostają nienaruszone, a inne są regularnie wymieniane. Ponad­to niewiele wiemy na temat ważnego zagadnienia, co determinuje inten­sywność produkcji tkanek nietrwałych (labilnych), a co wstrzymuje tkan­ki stałe od dalszej ekspansji.

Wytwory naskórka (komórki nabłonkowe) ostatecznie ulegają rogo­waceniu, wskutek czego są jakby wyłączone z metabolizmu, podlegają szybciej zużyciu, złuszczają się i muszą być zastąpione przez nowe ko­mórki. Ten prosty przykład może nam służyć jako wskazówka w poszu­kiwaniu ogólnych zasad przemian biochemicznych. Ciało jako samodziel­ny, utrzymujący się układ bezwzględnie podlega fizycznym i chemicznym zagrożeniom ze strony więcej lub mniej niesprzyjającego środowiska. Nie­które z tych zagrożeń mają prosty charakter fizyczny (np. zniszczenie skóry), inne polegają na zmianach chemicznych lub fluktuacjach tempe­ratury. Żadna część ciała nie może być całkowicie wolna od zagrożeń. Jakkolwiek silne są kości, to jednak u pewnych osobników jakaś z nich ostatecznie może ulec złamaniu. By uczynić kości jeszcze mocniejszymi, trzeba by zebrać nie tylko więcej materiału, lecz ? co gorsza ? odpo­wiednio przenosić go z miejsca na miejsce. Żółw ochrania się domem z materiału, który jest trudny do rozbicia. W swym ?domu” żyje on dłużej aniżeli większość innych istot, lecz żółwie nie należa do najbar­dziej rozpowszechnionych zwierząt i nie są zdolne, by zagnieździć się w wielu środowiskach, na przykład na drzewach lub w powietrzu. Nawet tak masywne zabezpieczenie, jak skorupa, nie zdaje egzaminu na idealny sposób życia. Wydaje się, że w ogóle najlepsze zabezpieczenie można uzyskać nie przez nadzwyczajnie silną budowę i trwały materiał, lecz przez cykl przemian, który umożliwia odnowę. Wymiana komórek może przebiegać ciągle, jak np. w skórze, lub być wznawiana, gdy zachodzi potrzeba, jak w procesach gojenia tkanek łącznych lub szkieletowych.

W tym znaczeniu ciągłe zmiany w odnawiającej się populacji są pew­ną postacią homeostazy. Daje ona trwałe zabezpieczenie przeciw nie­uniknionym niszczącym wpływom, które narzuca otoczenie. Jakie to ma znaczenie, widzimy jasno na przykładzie skóry, która jest bezpośrednio poddawana niszczeniu. Jest to także łatwe do zrozumienia w przypadku nabłonka przewodu pokarmowego, który musi stykać się ze wszystkimi chemicznymi wpływami wprowadzanego pokarmu ? włącznie z produk­tami bakterii, jakie się w nim znajdują. Natomiast jest mniej jasne, dlaczego w innych tkankach potrzebna jest ciągła wymiana komórek. Nie ma widocznej potrzeby szybkiej odnowy krwinek czerwonych. Możli­we, że czynnikiem ograniczającym jest tutaj energia potrzebna do prze­noszenia tych krwinek w obrębie organizmu. Jest taniej rozprowadzać prawie czystą hemoglobinę, a po zużyciu szybko ją niszczyć, zastępując nową prosto z ?fabryki”, niż rozprowadzać instrukcje, mechanizm i ma­teriał potrzebny dla jej odnowy. Nawiasem mówiąc u ptaków prefero­wany jest ten ostatni sposób jako korzystniejszy dla nich. Ich bowiem krwinki czerwone, są wprawdzie ? jak i u ssaków ? komórkami końco­wymi, ale mają jądra, co pozwala ptakom obywać się bez dużej ?fabry­ki”. Znaczne odciążenie kości od produkcji hemoglobiny umożliwiło pta­kom wytwarzanie części kości lżejszych, spneumatyzowanych. Krwinki czerwone powstają (hemopoeza) u ptaków na mniejszą skalę w kilku narządach, szczególnie w kościach szpikowych, wątrobie i śledzionie.

Wymiana komórek jest oczywiście nie jedynym środkiem odnowy. W niektórych tkankach wymiana jest prawdopodobnie niepożądana z po­wodu sprawowanej funkcji. Na przykład aktywność układu nerwowego zależy od skomplikowanego systemu łączności pomiędzy komórkami. Do jej odnowienia potrzebne są bardzo złożone ?instrukcje”, toteż w istocie regeneracja może zachodzić jedynie u prostszych zwierząt i prostszych części układu nerwowego. Nie występuje skuteczna regeneracja w mózgu ssaków (a także u głowonogów). Tam, gdzie mózg zawiera pamięć zdolną do utrzymywania zapisów doświadczeń osobniczych, wydaje się oczywi­ste, że trudno jest zapewnić również instrukcje dla replikowania tych zapisów, jeśli komórki uległy zniszczeniu. Być może, iż dlatego komórki nerwowe (neurony) tracą zdolność podziału. Nie tracą one jednak zdol­ności syntezy. Przeciwnie, cykl przemian białka jest specjalnie aktywny w układzie nerwowym. Komórki nerwowe charakteryzuje duża ilość kwasu rybonukleinowego w ich cytoplazmie ? bazofilne ciałka Nissla. Prawdopodobnie istnieje ciągły przepływ materiału wzdłuż włókien ner­wu od ciała komórki. Nie jest jednak pewne, co dzieje się w peryferyjnym jej końcu.

Jasne jest więc, że te statyczne ?postmitotyczne” komórki zasadniczo nie różnią się od pozostałych. Istotne może być tylko to, że są one za­opatrzone w specjalnie aktywne mechanizmy samoodnowy. Nie mogą one też być zastąpione ? jak to się dzieje w innych populacjach komórek ? gdy ulegną zniszczeniu i dlatego muszą stale odnawiać się same. Przy­puszczalnie tak przedstawia się sytuacja i w mięśniach prążkowanych. Bardzo wielka liczba jąder w każdym włóknie syncytialnym (wielojądro­wym) mięśnia sugeruje przebieg ciągłych procesów wymiany (chociaż sama miozyna ulega przemianie w małym stopniu lub wcale).

Both comments and pings are currently closed.

Comments are closed.