Kas ir šūnu dalīšanās?

Dalīšanās ir tikai neliela daļa no šūnas dzīves. Lielāko laika daļu šūna pavada interfāzē, kurā tā aug, pilda savu funkciju un gatavojas nākamajai dalīšanai. Interfāze iedalās trijās posmos, kuriem seko pati dalīšanās fāze.

Šūnas, kas pagaidām vai pastāvīgi ir izstājušās no cikla, atrodas miera stāvoklī, ko apzīmē ar G0. Aknu šūnas tajā var uzturēties gadiem un atgriezties ciklā pēc orgāna bojājuma, turpretī nobriedis neirons no G0 vairs neiziet.

1. G1 posms: šūna aug, veido olbaltumvielas un organellas, un tiek izvērtēts, vai apstākļi ir piemēroti dalīšanai.
2. S posms: notiek visa iedzimtības materiāla divkāršošana, un katra hromosoma iegūst otru, identisku hromatīdu.
3. G2 posms: tiek pārbaudīta divkāršošanas precizitāte, izlabotas kļūdas un sagatavots dalīšanās aparāts.
4. M posms: notiek kodola dalīšanās jeb mitoze un pēc tam citoplazmas dalīšanās jeb citokinēze.

Mitoze ir nepārtraukta norise, taču mācību nolūkos to dala piecos posmos, kurus var atšķirt mikroskopā pēc hromosomu izskata un novietojuma. Visa posma jēga ir mehāniska precizitāte: katram no diviem māsu hromatīdiem jānonāk pretējā šūnas polā.

Kļūda jebkurā solī noved pie tā, ka meitšūnā nonāk par vienu hromosomu vairāk vai mazāk. Šādu stāvokli sauc par aneiploīdiju, un lielākā daļa šādu šūnu iet bojā, taču izdzīvojušās var kļūt par audzēja aizsākumu.

1. Profāze: hromatīns sablīvējas redzamās hromosomās, kodoliņš izzūd, sāk veidoties dalīšanās vārpsta.
2. Prometafāze: kodola apvalks sabrūk, un vārpstas pavedieni piestiprinās pie hromosomu centromēriem.
3. Metafāze: hromosomas sarindojas šūnas vidusdaļā vienā plaknē, un tiek pārbaudīts, vai visas ir pareizi piestiprinātas.
4. Anafāze: māsu hromatīdi atdalās un tiek vilkti uz pretējiem poliem.
5. Telofāze: ap abām hromosomu grupām atjaunojas kodola apvalks, hromosomas atkal izplešas.
6. Citokinēze: citoplazma pāršķeļas ar saraušanās gredzenu, un rodas divas patstāvīgas šūnas.

Mejoze notiek tikai sēkliniekos (testis) un olnīcās (ovarium). Tā sastāv no divām secīgām dalīšanām pēc vienas vienīgas iedzimtības materiāla divkāršošanas, un rezultāts ir četras haploīdas šūnas ar 23 hromosomām katrā.

Pirmās dalīšanās profāzē homologās hromosomas savienojas pārī un apmainās ar atbilstošiem posmiem. Šo apmaiņu sauc par krustmiju, un tā ir galvenais iemesls, kāpēc brāļi un māsas nav ģenētiski vienādi. Otrs daudzveidības avots ir tas, ka katra hromosomu pāra tēva un mātes puse metafāzē nostājas neatkarīgi viena no otras.

Vīrietim un sievietei mejoze norisinās ļoti atšķirīgi. Spermatoģenēze sākas pubertātē un turpinās nepārtraukti, no katras sākuma šūnas iegūstot četras spermatozoīdus. Sievietei mejoze sākas jau augļa dzīves laikā, tad apstājas uz gadu desmitiem un pabeidzas tikai pēc apaugļošanās, turklāt no katras šūnas nobriest viena olšūna, bet pārējais materiāls tiek izgrūsts polārajos ķermenīšos.

Abas norises izmanto vienu un to pašu mehānisko aparātu, taču to bioloģiskais mērķis ir pretējs. Mitoze saglabā, mejoze jauc un samazina.

Šūna nedalās tāpēc, ka tai to gribas. Dalīšanos atļauj augšanas faktori, saikne ar kaimiņšūnām un pietiekami resursi, bet aizliedz bojāts iedzimtības materiāls, telpas trūkums vai saīsinājušies hromosomu gali.

Cikla gaitā ir vairāki kontrolpunkti, kuros norise var tikt apturēta, līdz problēma ir novērsta. Ja bojājums ir pārāk liels, šūna tiek novirzīta uz pašiznīcināšanos jeb apoptozi. Tieši šis mehānisms visbiežāk ir bojāts vēža šūnās: tās dalās, neraugoties uz bojājumiem, un neiet bojā tad, kad tām būtu jāiet.

Hromosomu galos atrodas telomēri, kas ar katru dalīšanos saīsinās. Kad tie kļūst pārāk īsi, šūna neatgriezeniski pārstāj dalīties. Šo dabisko dalīšanos skaita ierobežojumu parastām šūnām audu kultūrā aprakstīja Leonards Heiflīks, un tas ir viens no šūnu novecošanās pamatiem.

Kļūdas var skart gan dalīšanās ātrumu, gan hromosomu sadalījumu. Pirmajā gadījumā veidojas audzēji, otrajā, ja skarta dzimumšūna, hromosomu slimības.

• Ļaundabīgs audzējs: šūnas ignorē kontrolpunktus, dalās nekontrolēti un iebrūk apkārtējos audos.
• Labdabīgs audzējs: dalīšanās ir pastiprināta, bet šūnas paliek savā vietā un neiebrūk kaimiņaudos.
• Mejozes kļūda dzimumšūnā: rodas embrijs ar lieku vai trūkstošu hromosomu, piemēram, Dauna sindroms ar trim 21. hromosomas kopijām.
• Asinsrades traucējumi: kaulu smadzeņu dalīšanās apspiešana pēc ķīmijterapijas vai starojuma izraisa mazasinību, infekcijas un asiņošanu.
• Brūču dzīšanas traucējumi: ja dīgļslāņa šūnas nespēj pietiekami ātri dalīties, piemēram, cukura diabēta vai smaga olbaltumvielu trūkuma gadījumā, brūce dzīst ilgi.

Ārstam reti interesē dalīšanās kā tāda, bet bieži interesē, cik strauji dalās konkrēti audi. Patologs to novērtē audu paraugā, hematologs asins analīzē, ģenētiķis hromosomu preparātā.

Kariotipēšanā šūnas audzē barotnē, apstādina metafāzē un aplūko hromosomas mikroskopā. Tā atklāj skaita un lielu struktūras izmaiņu kļūdas. Smalkākas izmaiņas meklē ar molekulārām metodēm.

Audzēja audos patologs saskaita dalīšanās figūras redzes laukos vai izmanto krāsojumu pret olbaltumvielām, kas parādās tikai dalīties gatavās šūnās. Šis rādītājs ietekmē audzēja ļaundabīguma pakāpi un ārstēšanas izvēli. Ar šūnu dalīšanās traucējumiem strādā onkologs, hematologs, ģenētiķis un patologs, atkarībā no tā, kurš audu veids ir skarts.

Sarunvalodā „šūnu dalīšanās“, „šūnu augšana“ un „šūnu atjaunošanās“ bieži tiek lietoti kā sinonīmi, lai gan tās ir dažādas norises. Augšana nozīmē šūnas apjoma palielināšanos un var notikt bez dalīšanās, piemēram, sirds muskulī pie paaugstinātas slodzes.

Audu apjoma pieaugumu, ko rada šūnu skaita palielināšanās, sauc par hiperplāziju, bet to, ko rada atsevišķu šūnu palielināšanās, par hipertrofiju. Prostatas labdabīgā palielināšanās ir hiperplāzija, savukārt sportista muskuļu pieaugums pārsvarā hipertrofija.

Vēl viena izplatīta sajaukšana ir starp mejozi un mitozi dzimumdziedzeros. Dzimumdziedzeros notiek abas: dīgļšūnas vispirms vairojas ar mitozi un tikai pēc tam ieiet mejozē.

Mācību grāmatas mitozi attēlo kā tīru, gandrīz mehānisku norisi. Patiesībā tā ir pārsteidzoši kļūdaina, un šūnas galvenais sasniegums ir nevis kļūdu neesamība, bet gan spēja tās pamanīt un izlabot pirms punkta, aiz kura atpakaļceļa nav.

Otrs pārsteigums ir tas, ka daļa mūsu ķermeņa šūnu ir vecākas par lielāko daļu audu. Acs lēcas centra olbaltumvielas un smadzeņu garozas neironi mūs pavada praktiski visu mūžu bez nomaiņas. Tieši tāpēc lēcas gadu gaitā uzkrātie bojājumi izpaužas kā katarakta, un tieši tāpēc insultā zaudētie neironi netiek aizstāti ar jauniem, bet to funkciju pārņem citi tīkli.

Trešais, praktiski svarīgais, ir tas, ka lielākā daļa pretvēža līdzekļu nav vērsti pret vēzi kā tādu, bet pret dalīšanos vispār. Tieši šī neselektivitāte izskaidro blakusparādību kopu, kas visos gadījumos izskatās līdzīga: matu izkrišana, gļotādu iekaisums un asinsainas izmaiņas.