CONCEPTE GENERALE REFERITOARE LA PROCESUL DE DEZVOLTARE - GAINI

CONCEPTE GENERALE REFERITOARE LA PROCESUL DE DEZVOLTARE - GAINI

Dezvoltarea poate fi definita ca un proces complex de crestere si diferentiere, care rezulta din interactiunea genomului cu citoplasma, fenomen care se desfasoara la nivelul mediului intern celular, la acest proces contribuind si alte elemente care constituie mediul extern [67].

Procesul de dezvoltare poate fi considerat o secventa programata de modificari fenotipice sub controlul temporal, spatial si cantitativ al genelor, control ireversibil sau greu reversibil, cel putin in conditiile obisnuite de dezvoltare (Sussman, 1965, citat de St. Popescu-Vifor, 1978, 1985). Suma acestor modificari reprezinta ciclul vital al unui organism.

Aceasta diferentiere (specializare), celulara, tesuturi, organe, functii, se realizeaza ireversibil in timp, pana in momentul in care organismul respectiv se maturizeaza devenind adult. In acelasi timp are loc o transformare continua a compozitiei organismului, a formei acestuia si a tipului de metabolism.

Acest proces este atat de ordin calitativ cat si cantitativ, avand loc diferite transformari, care fac ca organismul sa fie intr-o continua evolutie, pana se ajunge la stadiul de adult.

Pentru realizarea acestui complex proces al dezvoltarii organismului, se intrepatrund cel putin trei fenomene importante si anume: replicarea genica, diferentierea celulara si cresterea organismului .

Replicarea genica, se refera la modul prin care, in cursul mitozei, seturile de informatie genetica (genele din cromozomi) se duplica.

Diferentierea celulara care reprezinta procesul major al dezvoltarii, este procesul prin care celulele de origine comuna si deci identice din punct de vedere genetic, diverg in privinta structurii si functiei si dau nastere la celule diferentiate morfologic si fiziologic. Celulele diferentiate se unesc pentru a forma tesuturi cu functie unitara, tesuturi care la randul lor se pot asocia pentru a forma organele.

Cresterea care reprezinta sporirea masei organismului si care este intim asociata cu activitatea metabolica celulara.

1.1. REPLICAREA GENICA

In interfaza dintre doua diviziuni mitotice, precum si in stadiul de diplonem din profaza meiozei primare, cromozomii se replica si devin unitati bicromatidice, in urma clivajului care are loc de-a lungul cromatidei initiale. Odata cu replicarea cromozomului se replica si genele, plasate in structura cromozomului. Rezulta deci, ca la sfarsitul fiecarei diviziuni celulare, fiecare celula fiica va contine aceleasi gene, replicate ale genelor initiale din celula mama.

Mecanismul de realizare al replicarii genelor, se bazeaza pe faptul ca principalul element constitutiv al cromozomului il reprezinta macromolecula de ADN, care este alcatuita din doua lanturi polinucleotidice.

Mecanismul care determina replicarea moleculei de ADN este si cel care determina replicarea genica. Mecanismul de replicare al moleculei de ADN este determinat la randul lui de structura bicatenara a acestei molecule. In acest sens, replicarea moleculei de ADN implica desfacerea celor doua lanturi polinucleotidice si formarea a cate unui lant complementar pentru fiecare din cele doua lanturi separate. Acest lucru este posibil prin desfacerea legaturilor de hidrogen care unesc cele doua lanturi. Aceasta desfacere, incepe de la o extremitate sau dintr-un punct oarecare al moleculei de ADN, dupa care desfacerea continua de-a lungul macromoleculei. In urma acestui proces, are loc o rotire a lanturilor polinucleotidice spre exterior, cu 180 de grade, in jurul radicalului fosforic. Aceasta derulare a lanturilor, este insotita de sinteza unor noi lanturi polinucleotidice complementare, mentinandu-se corespondenta care trebuie sa existe intre bazele purinice si cele pirimidinice, in sensul ca o nucleotida din lantul initial care contine adenina se va lega de o nucleotida libera care contine timina si invers, iar o nucleotida din lantul initial ce contine guanina se va lega de o nucleotida libera ce contine citozina si invers. Astfel, are loc o dedublare a moleculei de ADN, fiecare macromolecula realizata fiind formata dintr-un lant polinucleotidic vechi si unul nou sintetizat. Acesta reprezinta tipul de replicare semiconservativa a macromoleculei de ADN, respectiv a unei gene, reactie catalizata de ADN-polimeraza.

In felul acesta, toate celulele provenite dintr-o celula de baza vor contine acelasi material genic, replicate ale genelor initiale. Acest lucru este valabil si pentru zigot.

1.2. DIFERENTIEREA CELULARA

Diferentierea celulara reprezinta procesul prin care celulele de origine comuna si deci identice din punct de vedere genetic diverg in privinta structurii si rolului lor, dand astfel nastere la tesuturi ce sunt diferite din punct de vedere morfologic si fiziologic. Tesuturile se unesc pentru a forma organele. Aceasta separare a celulelor de acelasi fel, reprezinta procesul prin care celulele diferentiate organizate in grupuri exprima un fenotip diferit.

Un fapt evident este acela ca in cadrul procesului de diferentiere exista asemanari intre diferite organisme. In prima faza a dezvoltarii, imediat dupa fecundare, zigotul sufera o serie de diviziuni succesive in diferite planuri, fapt care duce la realizarea unui numar mare de celule de dimensiuni mici, stadiu cunoscut sub denumirea de morula. Pe masura ce procesul de segmentare se deruleaza, se poate observa ca multimea de celule nu formeaza un conglomerat, ci compune o sfera care are partea din mijloc libera. In aceasta etapa, avem de-a face cu stadiul de blastula. Blastula este insa un stadiu tranzitoriu in procesul de dezvoltare, fiind urmata aproape imediat de o perioada care se poate caracteriza printr-o deplasare spre interior a celulelor dintr-o anumita zona a blastulei, realizandu-se procesul de gastrulare. Ca urmare a migrarii celulelor spre interior se creeaza trei straturi de celule denumite, foite embrionare : foita exterioara sau ectodermul din care mai tarziu se va forma pielea si sistemul nervos; foita interioara sau endodermul din care se va forma tubul digestiv, intre ele aflandu-se foita intermediara (mediana) sau mezodermul din care se vor forma muschii, scheletul, rinichii si alte organe.

Pentru a scoate in evidenta fenomenele care stau la baza procesului de diferentiere, putem discuta de trei categorii de fenomene prin care se realizeaza importante modificari si anume: diferentierea in timp, diferentierea in spatiu si diferentierea in privinta formei.

Diferentierea in timp sau histogeneza. Acest proces se poate urmari la nivelul zigotului care este intr-un continuu proces de transformare, urmarind o anumita regiune de la nivelul acestuia, se poate observa ca pe masura ce numarul diviziunilor se mareste, regiunea respectiva are aspectul unui conglomerat de celule asemanatoare intre ele. Mai tarziu, aceste grupuri de celule asemanatoare vor forma un anumit tip de tesut (muschi, os, ficat etc.). In acelasi timp aceleasi grupuri distincte isi vor schimba si compozitia chimica, ducand in final la realizarea unui tesut net diferentiat, specific organismului adult.

Diferentierea in spatiu sau regionalizarea. La inceput, ovula fecundata are o forma aproape sferica. Cand se formeaza blastula, aceasta este mai mult sau mai putin uniforma, fiind relativ asemanatoare in toate partile. Treptat insa, tesuturile se vor separa unele de altele, urmand apoi ca aceste tesuturi sa se diferentieze la randul lor si sa se asocieze in formarea diferitelor organe.

Diferentierea in privinta formei sau morfogeneza. Este vorba de diferenta intre forma relativ sferica a zigotului si forma complicata specifica stadiului de adult al organismului, atat din punct de vedere al exteriorului, cat si al formei luate de catre organele interne.

Trebuie specificat, ca aceste trei fenomene au loc atat la nivelul celulei cat si al tesutului. Spre exemplu, tesutul muscular care ia nastere din mezodermul timpuriu in urma procesului de histogeneza la nivel celular. In general insa avem de-a face cu histogeneza la nivel tisular, deoarece este greu ca o singura celula sa realizeze un anumit tip de histogeneza. Alta este situatia in privinta neuronului, situatie in care avem de-a face cu histogeneza la nivel celular, la nivel tisular evidentiindu-se separarea sistemului nervos in creier si maduva spinarii.

Se mai poate observa fenomenul diferentierii si prin tipurile de substante din care sunt alcatuite si care sunt secretate de catre celulele care alcatuiesc tesutul, respectiv organul sau aparatul considerat.

1.3. CRESTEREA

Procesul de crestere, reprezinta drumul parcurs de organismul viu, de la formarea lui pana la starea adulta si este caracterizat, de existenta unui fenomen biologic, care se refera la sporirea masei corporale (cresterea greutatii si a volumului), avand loc o serie de transformari cantitative datorita reproducerii permanente a celulelor corpului.

Se mai poate spune faptul, ca procesul de crestere reprezinta rezultatul interactiunii dintre baza ereditara si conditiile de mediu precum si interactiunea coordonata a proceselor biologice si chimice, care incepe cu fecundarea ovulului si se incheie la varsta adulta, avand ca finalitate edificarea organismului animal si asemanarea cu indivizii din care provine.

Cresterea unui organism animal mai poate fi definita si ca o marire a greutatii si a staturii, aceasta realizandu-se la nivelul diferitelor parti ale corpului (inaltime la greaban, lungime, largime, etc.). Prin urmare, cresterea constituie un proces cantitativ ( constand in sporirea masei corporale o data cu inaintarea in varsta), conducand individul spre dezvoltarea definitiva.

Cresterea organismului se desfasoara prin mecanisme de sinteza si depozitare de substante, determinate ereditar, atat din punct de vedere al periodicitatii cat si al tipului si cantitatii de substanta, toate aceste procese bazandu-se pe diferentierea celulara, pe hiperplazie si pe hipertrofia celulelor care rezulta in urma hiperplaziei.

Hiperplazia, reprezinta cresterea numarului de celule, rezultat din multiplicarea mitotica.

Hipertrofia este reprezentata de cresterea dimensiunilor celulare.

Hiperplazia este urmata de hipertrofie in cadrul procesului de dezvoltare imediat dupa fecundare. In dezvoltarea embrionului predomina multiplicarea celulelor, insotita de diferentiere, aceasta fiind urmata de aparitia primordiilor organelor, urmata de hiperplazie. De-a lungul dezvoltarii organismului, cele doua fenomene, hiperplazia si hipertrofia au loc in acelasi timp dar cu intensitati diferite. Spre exemplu dupa nastere, la nivelul unor organe sau tesuturi hiperplazia poate avea o intensitate mai redusa, iar cresterea organului sau aparatului respectiv se realizeaza pe baza hipertrofiei, toate acestea fiind determinate genetic, mediul avand insa si el un rol important.

Dovada implicarii genetice, poate fi remarcata si prin dezvoltarea diferentiata a musculaturii la subiecti apartinand la rase diferite, precum si de nivelul de selectie care poate fi atins de o rasa in comparatie cu alta, pentru acelasi caracter in aceleasi conditii de mediu etc.

La nivel hipofizar secretia de STH este maxima mai ales in perioada de inceput a cresterii, acest hormon fiind principalul factor care determina fenomenele de hiperplazie si hipertrofie mai ales in perioada de inceput a cresterii. Odata cu finalizarea cresterii si aparitiei maturitatii sexuale si corporale locul sau este luat de secretia precursorilor hormonilor sexuali, acestia avand pe langa rolul in aparitia maturitatii sexuale si functie de inhibitori a secretiei de STH.

De asemenea, STH are rol in sinteza de aminoacizi si in cresterea oaselor lungi prin depunerea calciului la nivel osos, tesuturile respective hipertrofiindu-se, in urma unui proces de anabolism. In acelasi timp STH are rol in prevenirea depunerilor de grasime prin desfacerea lipidelor in acizi grasi si glicerol, avand deci si rol lipolitic .

Dupa unii autori, nu se cunosc exact perioadele cand are loc proliferarea la nivelul tesuturilor si cand are loc hipertrofia. Se apreciaza ca cele mai multe diviziuni celulare au loc imediat dupa nastere, aceste doua procese desfasurandu-se diferentiat in functie de tesut sau organ, aceasta evolutie fiind ereditara.

Dintre autorii care s-au ocupat de studierea acestui proces putem aminti de Scholss (1911), Gray (1931), Medawar (1941), citati de St. Popescu-Vifor ( 1985). Acesti autori, afirma ca procesul de crestere este dirijat genetic, el reprezentand o sporire a masei corporale, incepand din momentul formarii zigotului si pana la atingerea maturitatii corporale. Tot acestia considera ca procesul de crestere, se desfasoara intr-un ritm specific speciei sau rasei respective, fiind coordonat de informatia genetica mostenita de catre fiecare individ.

Weiss, in anul 1939, defineste cresterea ca fiind o multiplicare numerica a unei populatii moleculare capabila sa se reproduca in continuare in ritmuri diferite, acest ritm urmarind curba energiei de crestere, fiind mai mare in prima parte a cresterii si scazand treptat o data cu atingerea maturitatii corporale.

Procesul de crestere este impartit de Maynard (1947), citat de St. Popescu-Vifor ( 1985), in doua categorii :

a)     cresterea propriu-zisa a organismului, in urma multiplicarii celulare, aceasta facandu-se pe seama cresterii atat in greutate cat si in volum a tuturor tesuturilor si organelor (oase, muschi, aparate).

b)     crestere bazata pe depunerile de grasime, numita de Maynard si crestere falsa.

Unii specialisti, nu sunt de acord cu aceasta clasificare a procesului de crestere, considerand depunerile de grasime ca intrand tot in categoria cresterii propriu-zise sau adevarate a organismului.

Deoarece atat cresterea propriu-zisa cat si cea falsa se datoreaza in mare parte asimilarii substantelor nutritive ingerate, deci de energie, ele urmeaza, in ambele cazuri, in cea mai mare parte acelasi proces de asimilatie, diferenta in modul de utilizare a substantelor nutritive facand-o sistemul neuro-endocrin. De mentionat faptul ca evolutia sistemului neuro-endocrin dicteaza atat tipul de celule care trebuie sintetizat cat si aparitia maturitatii sexuale.

Aparitia maturitatii sexuale este corelata (dupa unii autori) cu aparitia maturitatii corporale si totodata cu definitivarea cresterii propriu-zise, fiind atat in functie de specie cat si de anumite diferente individuale si depinzand de ereditatea fiecarui individ.

Se poate concluziona, faptul ca procesul de crestere are la baza o serie de episoade care se deruleaza dupa un ritm strict stabilit de catre un program epigenetic, in conditiile unui mediu favorabil.

In urma absorbtiei intestinale, substantele nutritive intrate in circulatia sangvina, vor fi distribuite in functie de importanta fiecarei categorii de tesut. In aceasta situatie, repartitia este corelata si cu faza procesului de crestere. Astfel, mai ales in faza de inceput a cresterii, prioritate au celulele tesuturilor neuronal si osos, acestea avand o importanta esentiala in dezvoltarea organismului in ansamblu. Tesutul muscular si mai ales cel adipos sunt intr-o anumita masura "neglijate" in aportul de substante nutritive in cazul cand nutritia este deficitara. Acest aspect, al interdependentei dintre diferitele tipuri de tesuturi, a fost studiat de J. Hammond.

N.C. Steele (1988), a studiat problema prioritatilor tisulare, stabilind un grafic cu privire la distributia prioritara a nutrientilor la nivelul tesuturilor, aceasta distributie fiind in functie de aportul substantelor nutritive si de cerintele organismului aflat in crestere. In acest sens, se poate evidentia faptul ca un nivel scazut al nutrientilor in sange determina o repartitie prioritara a acestora spre sistemele nervos si osos. Progresiv, pe masura ce aportul substantelor nutritive creste, distributia se extinde catre celelalte tesuturi (de exemplu cel muscular care se hipertrofiaza), ultimul fiind tesutul adipos subcutanat.

De semnalat faptul ca, cresterea nu se realizeaza cu aceeasi intensitate pentru toate partile organismului, aceasta fiind specifica fiecarui organ aparat sau sistem functional. In general, se poate evidentia faptul ca oasele sistemului periferic cresc cu o intensitate mai mare imediat dupa nastere, fata de oasele trunchiului. Aceeasi situatie se poate observa si la nivelul organelor si tesuturilor, acestea dezvoltandu-se diferit atat in perioada uterina cat si in perioada postuterina. Astfel, creierul prezinta o crestere redusa in ambele perioade, testiculele prezentand o crestere foarte pronuntata in perioada postuterina, rinichii avand o crestere relativ uniforma in ambele perioade. Aceasta crestere inegala este cunoscuta sub denumirea de crestere heterotrofa .