Отряд животных разделяется на: отряд животных разделяется на — Школьные Знания.com

Китообра́зные (лат. Cetacea) — отряд млекопитающих, полностью приспособленных к жизни в воде. Китообразных вместе с парнокопытными иногда относят к внесистематической группе китопарнокопытных. В обиходе китами называют всех китообразных, кроме дельфинов и морских свиней. Китообразные являются самыми крупными из известных животных, которые когда-либо обитали на Земле.

Отряд Китообразные (Cetacea) (Brisson, 1762) четко разделяется на 2 подотряда — зубатые киты (Odontoceti) (Flower, 1867) и усатые киты (Mysticeti) (Flower, 1864).^[1]

 → Систематика китообразных

[править] Происхождение

Морфологически и экологически это наиболее обособленная и специализированная группа млекопитающих. Ближе всего стоит, видимо, к парнокопытным. Вопрос об их происхождении открыт: возможно, что ближайшие предки усатых и зубатых китов осваивали водную среду независимо друг от друга и все их сходство — результат параллельной эволюции. На этом основании их иногда предлагается считать разными отрядами.

Ископаемые остатки примитивных китов, зевглодонтов («яремнозубых»), найдены в морских отложениях Африки, Европы, Новой Зеландии, Антарктиды и Северной Америки. Некоторые из них были гигантами длиной более 20 м.

[править] Краткая характеристика

Китообразные — специфическая чисто водная группа млекопитающих, сильно отклонившаяся в своем строении и образе жизни от наземных отрядов. Кит может достигать огромных размеров, так как его конечностям не приходится поддерживать вес тела: в воде он находится как бы в невесомости.

Форма тела Китообразных хорошо обтекаемая, торпедообразная, суживающаяся от груди к хвосту. Тело заканчивается горизонтально расположенным хвостовым плавником. Шея сильно укорочена, шейный перехват не выражен. Задние конечности исчезли, а передние превратились в грудные плавники. У большинства имеется спинной плавник. Хвостовой плавник с хвостовым стеблем — главный локомоторный орган. Грудные плавники направляют движение тела вверх и вниз, а спинной плавник придает телу большую устойчивость в воде.

Кожный покров очень упругий. Подкожное пространство заполнено жидким жиром. Это защищает организм от теплопотерь, повышает силу сцепления эпидермиса с дермой, и уменьшает силу трения при быстром поступательном движении животных. Кожа также защищает их тело от повреждений. Волосяной покров редуцирован.

Окраска тела может меняться либо с возрастом, либо вследствие индивидуальной и географической изменчивости, или же в результате травм.

Сальные и потовые железы отсутствуют. Единственная пара млечных желез расположена под жировым пластом. Соски у самок скрыты в глубоком кожном кармане, откуда выступают лишь в лактационный период.

Одна или две ноздри открываются наверху головы. Специфическое устройство гортани помогает изоляции дыхательного и пищеводного путей.

Головной мозг относительно маленький, с хорошо развитыми извилинами на больших полушариях. Обонятельные доли недоразвиты или отсутствуют. Орган обоняния редуцирован. Слабо развит орган вкуса, сравнительно хорошо — органы осязания и зрения. Из органов чувств лучше всего развит орган слуха. Ушные раковины редуцированы.

Строение внутреннего уха очень сложное, что соответствует его высокой чувствительности к звуковым и ультразвуковым колебаниям. Структура среднего и внутреннего уха позволяет воспринимать ультразвуковые колебания и использовать слух для эхолокации.

Сочленения передних конечностей, кроме плечевого, неподвижны. Пальцев четыре или пять. Ключиц нет. Лопатка широкая, без гребней, у большинства видов с двумя отростками. Рудименты таза (две отдельные косточки) с позвоночником не связаны. У самцов к ним прикреплена проксимальная часть пениса, а у самок — мышцы, расширяющие влагалище.

Сильные мышцы хвоста расположены вдоль позвоночного столба.

[править] Поведение и образ жизни

Большинство видов это стадные животные. Животные держатся группами от нескольких сотен до тысяч голов. Некоторые виды плавают очень быстро, другие относительно медлительны.

Большинство китов держатся в поверхностных водах, некоторые могут нырять на значительную глубину.

Стада китов могут совершать нечто похожее на массовое самоубийство. Иногда сто и более их особей одновременно выбрасываются на берег. Даже если задыхающихся животных отбуксировать назад в море, они вновь возвращаются на сушу. Причины такого поведения выяснить пока не удалось.

[править] Питание

По характеру добывания корма всех китообразных можно отнести либо к фильтровальщикам либо к хватальщикам.

К фильтровальщикам относятся усатые киты, которые ловят добычу в массовом количестве при помощи цедильного аппарата (китового уса) и проглатывают отцеженные организмы целыми партиями.

К хватальщикам относятся зубатые киты; они ловят добычу, как правило, поштучно.

Питаются преимущественно мелкой добычей — мелкой рыбой, ракообразными, моллюсками.

Киты заглатывают пищу целиком и поглощают в сутки до тонны корма.

У кашалота глотка очень широкая, так что он может свободно проглотить человека, но у усатых китов она гораздо уже и пропускает разве что мелкую рыбу. Кашалот питается главным образом кальмарами и часто кормится на глубине более 1,5 км.

Косатка – единственный представитель отряда, регулярно поедающий не только рыб и беспозвоночных, но и теплокровных животных – птиц, тюленей и китов.

[править] Размножение и потомство

Самка рожает под водой одного детеныша. Он выходит из ее тела хвостом вперед.

Детеныш вполне развит и почти сразу способен следовать за стадом. Он сосет мать примерно 6 мес и быстро растет, достигая половозрелости к трем годам, хотя увеличение размеров продолжается до 12 лет.

Большинство крупных китов размножается раз в два года.

[править] Продолжительность жизни

Несмотря на свои огромные размеры, эти животные не так уж долговечны. Науке известно очень мало экземпляров гладких китов возрастом более 20 лет.

Распространены везде в морях и океанах.

Большинство из Китовых избегает по возможности берегов, так как близость их может повредить им.

Только некоторые дельфины живут в пресной воде, другие заходят в реки, но редко далее чем заметен прилив.

Все другие китообразные живут только в соленой воде, но предпринимают более или менее регулярно короткие или дальние странствования по морям.

[править] Охрана и статус

Люди охотятся на китов с древности, а китобойный промысел существовал еще до 10 века. Кроме мяса, большую ценность представляет китовый жир (ворвань), идущий на изготовление мыла и косметических кремов.

В настоящее время китобойный промысел почти повсеместно запрещен, так как в результате нерациональной добычи популяция китов очень сильно сократилась и некоторые их виды оказались на грани вымирания. Международные соглашения допускают отлов и забивание отдельных экземпляров для научных исследований. Кроме того, некоторым народам, например эскимосам, для которых охота на китов – одно из важнейших традиционных занятий, разрешено продолжать ее в ограниченных масштабах.

• Профессор Томилин Авенир Григорьевич. Китообразные фауны морей СССР, 1961
• Жизнь животных. — М.: Государственное издательство географической литературы. А. Брем. 1958.

Классификация рыб

Все рыбы относятся к типу хордовых. Выделяют также два подтипа бесчерепных (Acrania) и черепных (Craniata), или позвоночных. Эти два подтипа разделяются на несколько подклассов и отрядов.

• Подтип Acrania (бесчерепные)
• Класс Cephalochordata (головохордовые)
• Отряд Branchiostomoidea (ланцетники)
• Подтип Craniata (черепные)
• Надкласс Agnatha (бесчелюстные)
• Класс Marsupobranchii (мешкожаберные)
• Отряд Petromyzonoidea (миноги)
• Класс Myxini (миксины)
• Отряд Myxinoidea (миксины)
• Надкласс Gnathostomata (челюстнoротые)
• Класс Elasmobranchii (пластиножаберные)
• Подкласс Selachii (акулы и скаты)
• Надотряд Selachoidea (акулы)
• Отряд Heterodontoidea (разнозубообразные)
• Отряд Hexanchoidea (многожаберникообразные)
• Отряд Lamnoidea (ламнообразные)
• Отряд Squaloidea (катранообразные)
• Надотряд Hypotremata (скаты)
• Отряд Batoidea (скатообразные)
• Класс Holocephali (цельноголовые)
• Отряд Chimaeroidea (химерообразные)
• Класс Osteichthyes (костные рыбы)
• Подкласс Choanichthyes (хоановые)
• Отряд Dipnoidea (двоякодышащие)
• Отряд Crossopterygoidea (кистеперые)
• Подкласс Actinopterygii (лучеперые)
• Надотряд Chondrosteoidea (костнохрящевые)
• Отряд Cladistioidea (многоперообразные)
• Отряд Acipenceroidea (осетрообразные)
• Надотряд Holostei (костные ганоиды)
• Отряд Semionotoidea (панцирникообразные)
• Отряд Amioidea (амиеобразные)
• Надотряд Teleostei (костистые рыбы)
• Отряд Isospondyloidea (сельдеобразные, или мягкоперые)
• Отряд Esociformes (щукообразные)
• Отряд Bathyclupeoidea (глубоководные сельдеобразные)
• Отряд Mormyroidea (клюворылообразные)
• Отряд Ateleopoidea (ложнодолгохвостообразные)
• Отряд Gyanturoidea (гигантурообразные)
• Отряд Lyomeroidea (мешкоротообразные)
• Отряд Ostariophysoidea (карпообразные, или костнопузырные)
• Отряд Apodoidea (угреобразные)
• Отряд Heteromoidea (спиношипообразные)
• Отряд Synbranchioidea (слитножаберникообразные)
• Отряд Synentognathoidea (сарганообразные)
• Отряд Cyprinodontoidea (карпозубообразные)
• Отряд Salmopercoidea (перкопсообразные)
• Отряд Berycomorphoidea (бериксообразные)
• Отряд Zeomorphoidea (солнечникообразные)
• Отряд Anacanthoidea (трескообразные)
• Отряд Thoracostoidea (колюшкообразные)
• Отряд Solenichthyoidea (иглообразные)
• Отряд Allotriognathoidea (опахообразные)
• Отряд Percomorphoidea (окунеобразные)
• Отряд Scleropareioidea (скорпенообразные)
• Отряд Cephalacanthoidea (долгоперообразные)
• Отряд Hypostomosoidea (пегасообразные)
• Отряд Pleuronectoidea (камбалообразные)
• Отряд Icosteoidea (тряпичникообразные)
• Отряд Chaudhurioidea (чаудхуриевообразные)
• Отряд Mastocembeloidea (хоботнорылообразные)
• Отряд Discocephalioidea (прилипалообразные)
• Отряд Plectognathoidea (скалозубообразные)
• Отряд Gobiesociformes (присоскообразные)
• Отряд Bathrachoidea (жабообразные)
• Отряд Pediculatiformes (удильщикообразные)

Распространенные типы бесполого размножения

При бесполом размножении одна особь производит потомство, которое генетически идентично ей. Воспроизведение — это изумительная кульминация индивидуального превосходства, когда организмы «преодолевают» время посредством воспроизводства потомства. У животных организмов размножение может происходить посредством двух основных процессов: бесполого размножения и полового размножения.

Организмы, полученные в результате бесполого размножения, являются продуктом митоза.В этом процессе родитель-одиночка воспроизводит клетки тела и делится на двух особей. Таким образом размножаются многие беспозвоночные, в том числе морские звезды и морские анемоны. Общие формы бесполого размножения включают почкование, геммулы, фрагментацию, регенерацию, бинарное деление и партеногенез.

Почкование: Hydras

Гидры демонстрируют форму бесполого размножения, называемую почкованием . При этой форме бесполого размножения потомство вырастает из тела родителя, а затем превращается в новую особь. В большинстве случаев бутонизация ограничивается определенными специализированными областями. В некоторых других ограниченных случаях бутоны могут появиться из любого количества мест на теле родителя. Потомство обычно остается привязанным к родителю, пока не станет зрелым.

Gemmules (внутренние почки): губки

Губки демонстрируют форму бесполого размножения, основанную на производстве геммул или внутренних почек.В этой форме бесполого размножения родитель выделяет особую массу клеток, из которых может развиться потомство. Эти геммулы выносливы и могут образовываться, когда родитель находится в суровых условиях окружающей среды. Геммулы менее подвержены обезвоживанию и в некоторых случаях могут выжить при ограниченном поступлении кислорода.

Фрагментация: планарианцы

Планарии демонстрируют форму бесполого размножения, известную как фрагментация. При этом типе воспроизводства тело родителя распадается на отдельные части, каждая из которых может произвести потомство. Отделение частей является преднамеренным, и если ваши части достаточно велики, отдельные части разовьются в новых людей.

Регенерация: иглокожие

Иглокожие демонстрируют форму бесполого размножения, известную как регенерация. При этой форме бесполого размножения новый человек развивается из части другого. Обычно это происходит, когда часть тела, например, рука, отделяется от тела родителя. Отделенный кусок может вырасти и превратиться в совершенно новую личность. Регенерацию можно рассматривать как модифицированную форму фрагментации.

Двоичное деление: Парамеция

Парамеции и другие простейшие простейшие, в том числе амебы и эвглены, размножаются путем двойного деления. В этом процессе родительская клетка дублирует свои органеллы и увеличивается в размере за счет митоза. Затем клетка делится на две идентичные дочерние клетки. Бинарное деление обычно является наиболее распространенной формой размножения у прокариотических организмов, таких как бактерии и археи.

Партеногенез

Роланд Бирке / Фотобиблиотека / Getty Images

Партеногенез включает в себя развитие неоплодотворенной яйцеклетки. Большинство организмов, которые размножаются с помощью этого метода, также могут воспроизводиться половым путем. Такие животные, как водяные блохи, размножаются партеногенезом. Большинство видов ос, пчел и муравьев (не имеющих половых хромосом) также размножаются путем партеногенеза. Кроме того, некоторые рептилии и рыбы способны размножаться таким образом.

Преимущества и недостатки бесполого размножения

Карен Гоулетт-Холмс / Oxford Scientific / Getty Images

Бесполое размножение может быть очень выгодным для некоторых высших животных и простейших. Организмы, которые остаются в одном конкретном месте и не могут искать себе пару, должны будут размножаться бесполым путем. Еще одно преимущество бесполого размножения состоит в том, что можно произвести большое количество потомков, не «затрачивая» на родителей много энергии или времени. Стабильная и малоизменяемая среда — лучшее место для организмов, которые размножаются бесполым путем.

Одним из основных недостатков этого типа воспроизводства является отсутствие генетической изменчивости. Все организмы генетически идентичны и поэтому имеют одни и те же недостатки. Мутация гена может сохраняться в популяции, поскольку она постоянно повторяется у идентичного потомства. Поскольку организмы, полученные бесполым путем, лучше всего растут в стабильной среде, негативные изменения в окружающей среде могут иметь смертельные последствия для всех людей. Из-за большого количества потомства, которое может быть произведено за относительно короткий период времени, популяционные взрывы часто происходят в благоприятных условиях.Такой экстремальный рост может привести к быстрому истощению ресурсов и экспоненциальной смертности населения.

Бесполое размножение другими организмами

Животные и простейшие — не единственные организмы, размножающиеся бесполым путем. Дрожжи, грибы, растения и бактерии также способны к бесполому размножению.Чаще всего дрожжи размножаются почкованием. Грибки и растения размножаются бесполым путем через споры. Также растения могут размножаться бесполым путем вегетативного размножения. Бактериальное бесполое размножение чаще всего происходит за счет бинарного деления. Поскольку бактериальные клетки, полученные в результате этого типа воспроизводства, идентичны, все они чувствительны к одним и тем же типам антибиотиков.

Смотри: Леопардовая акула рожает без спаривания

методов воспроизведения | Безграничная биология

Методы воспроизведения

Воспроизводство животных необходимо для выживания вида; это может происходить либо бесполым, либо половым путем.

Цели обучения

Опишите воспроизводство животных

Основные выводы

Ключевые моменты

• Репродукция (или продолжение рода) — это биологический процесс, посредством которого новое «потомство» производится от своих «родителей».
• Бесполое размножение дает генетически идентичные организмы, потому что один человек воспроизводится без другого.
• При половом размножении генетический материал двух особей одного и того же вида объединяется, чтобы произвести генетически различное потомство; это обеспечивает смешение генофонда видов.
• Организмы, которые размножаются путем бесполого размножения, имеют тенденцию к экспоненциальному росту и зависят от мутаций для изменения ДНК, в то время как те, которые размножаются половым путем, дают меньшее количество потомков, но имеют большую генетическую изменчивость.

Ключевые термины

• воспроизводство : биологическое производство новых особей
• клон : живой организм, полученный бесполым путем от одного предка, которому он генетически идентичен

Репродукция животных

Репродукция (или размножение) — это биологический процесс, посредством которого новое «потомство» (отдельные организмы) производится от их «родителей». «Основополагающей чертой всей известной жизни является то, что каждый отдельный организм существует в результате воспроизводства. Самое главное, воспроизводство необходимо для выживания вида. Известные методы размножения в целом можно разделить на два основных типа: половое и бесполое.

При бесполом размножении особь может размножаться без взаимодействия с другой особью этого вида. Деление бактериальной клетки на две дочерние клетки является примером бесполого размножения.Этот тип воспроизводства производит генетически идентичные организмы (клоны), тогда как при половом размножении генетический материал двух особей объединяется, чтобы произвести потомство, которое генетически отличается от своих родителей.

Во время полового размножения мужская гамета (сперматозоид) может быть помещена внутрь тела самки для внутреннего оплодотворения, или сперма и яйца могут быть выпущены в окружающую среду для внешнего оплодотворения. Люди являются примером первого, а морские коньки — вторым. После брачного танца самка морского конька откладывает яйца в брюшной мешок самца морского конька, где они оплодотворяются. Яйца вылупляются, и потомство в течение нескольких недель развивается в сумке.

Половое размножение морских коньков : Самки морских коньков откладывают яйца для воспроизводства, которые затем оплодотворяются самцами. В отличие от почти всех других животных, самец морского конька вынашивает детенышей до рождения.

Бесполое и половое размножение

Количество организмов, размножающихся бесполым путем, увеличивается в геометрической прогрессии.Однако, поскольку они полагаются на мутации для изменения своей ДНК, все представители этого вида имеют схожие уязвимости. Организмы, которые размножаются половым путем, дают меньшее количество потомков, но большое количество вариаций в их генах делает их менее восприимчивыми к болезням.

Многие организмы могут размножаться как половым, так и бесполым путем. Тля, слизистая плесень, актинии и некоторые виды морских звезд являются примерами видов животных, обладающих этой способностью. Когда факторы окружающей среды благоприятны, используется бесполое размножение, чтобы использовать подходящие условия для выживания, такие как изобилие пищи, адекватное жилище, благоприятный климат, болезни, оптимальный pH или правильное сочетание других требований образа жизни.Популяции этих организмов экспоненциально увеличиваются за счет бесполых репродуктивных стратегий, позволяющих в полной мере использовать богатые ресурсы снабжения. Когда источники пищи истощаются, климат становится враждебным или индивидуальное выживание подвергается опасности из-за некоторых других неблагоприятных изменений условий жизни, эти организмы переключаются на половые формы воспроизводства.

Половое размножение обеспечивает смешение генофонда видов. Изменения, обнаруженные у потомства при половом размножении, позволяют некоторым особям лучше приспособиться к выживанию и обеспечивают механизм избирательной адаптации.Кроме того, половое размножение обычно приводит к формированию стадии жизни, способной выдержать условия, угрожающие потомству бесполого родителя. Таким образом, семена, споры, яйца, куколки, цисты или другие «зимующие» стадии полового размножения обеспечивают выживание в неблагоприятные времена, поскольку организм может «переждать» неблагоприятные ситуации, пока не произойдет возврат к пригодности.

Типы полового и бесполого размножения

Бесполое и половое размножение, два метода воспроизводства среди животных, дают потомство, которое является клонированным или генетически уникальным.

Цели обучения

Обсудить методы полового и бесполого размножения

Основные выводы

Ключевые моменты

• Бесполое размножение включает деление, почкование, фрагментацию и партеногенез, в то время как половое размножение достигается за счет комбинации репродуктивных клеток двух особей.
• Способность вида к размножению посредством фрагментации зависит от размера части, которая отламывается, в то время как при бинарном делении особь отщепляется и образует двух особей одинакового размера.
• Почкование может привести к появлению совершенно новой взрослой особи, которая формируется отдельно от исходного тела или может оставаться прикрепленной к исходному телу.
• Наблюдаемый у беспозвоночных и некоторых позвоночных, партеногенез дает потомство, которое может быть гаплоидным или диплоидным.
• Половое размножение, создание потомства с новой комбинацией генов, может также включать гермафродитизм, при котором организм может самооплодотворяться или спариваться с другим особью того же вида.

Ключевые термины

• бинарное деление : процесс, при котором клетка делится бесполым путем с образованием двух дочерних клеток
• гермафродитизм : наличие половых органов обоих полов
• партеногенез : форма бесполого размножения, при которой рост и развитие эмбрионов происходят без оплодотворения

Способы размножения: бесполое и половое

Бесполое размножение

Бесполое размножение дает потомство, которое генетически идентично родителю, поскольку все потомство является клонами первоначального родителя.Этот тип воспроизводства встречается у прокариотических микроорганизмов (бактерий) и у некоторых эукариотических одноклеточных и многоклеточных организмов. Животные могут размножаться бесполым путем путем деления, почкования, фрагментации или партеногенеза.

Деление

Деление, также называемое бинарным делением, происходит у прокариотических микроорганизмов и у некоторых беспозвоночных, многоклеточных организмов. После периода роста организм разделяется на два отдельных организма. Некоторые одноклеточные эукариотические организмы подвергаются бинарному делению путем митоза.У других организмов часть особи отделяется, образуя вторую особь. Этот процесс происходит, например, у многих астероидных иглокожих через расщепление центрального диска. Некоторые морские анемоны и некоторые коралловые полипы также размножаются путем деления.

Деление : Коралловые полипы размножаются бесполым путем делением, когда организм разделяется на два отдельных организма.

Бутонирование

Почкование — это форма бесполого размножения, которая возникает в результате разрастания части клетки или области тела, приводящей к разделению от исходного организма на двух особей.Почкование обычно происходит у некоторых беспозвоночных животных, таких как кораллы и гидры. У гидр образуется почка, которая развивается во взрослую особь, которая отрывается от основного тела; тогда как у кораллов бутон не отделяется, а размножается как часть новой колонии.

Бутонирование : Гидра размножается бесполым путем посредством бутонизации, когда образуется почка, которая развивается во взрослую особь и отделяется от основного тела.

Фрагментация

Фрагментация — это разделение тела на две части с последующей регенерацией.Если животное способно к фрагментации и часть достаточно большая, отдельная особь вырастет заново.

Многие морские звезды размножаются бесполым путем путем фрагментации. Например, если рука отдельной морской звезды сломана, она возродит новую морскую звезду. Известно, что работники рыболовства пытались убить морских звезд, поедающих их моллюсков или устриц, разрезая их пополам и бросая обратно в океан. К несчастью для рабочих, каждая из двух частей может регенерировать новую половину, в результате чего вдвое больше морских звезд охотятся на устриц и моллюсков.Фрагментация также наблюдается у кольчатых червей, турбеллярий и порифер.

Fragmentation : Морские звезды могут воспроизводиться посредством фрагментации. Большая рука, фрагмент другой морской звезды, превращается в новую личность.

Обратите внимание, что при фрагментации обычно наблюдается заметная разница в размере особей, тогда как при делении образуются две особи приблизительно одинакового размера.

Партеногенез

Партеногенез — это форма бесполого размножения, при которой яйцеклетка превращается в полноценную особь без оплодотворения.Полученное потомство может быть гаплоидным или диплоидным, в зависимости от процесса и вида. Партеногенез происходит у беспозвоночных, таких как водяные блохи, коловратки, тли, палочники, некоторые муравьи, осы и пчелы. Пчелы используют партеногенез для производства гаплоидных самцов (трутней) и диплоидных самок (рабочих). Если яйцо оплодотворяется, получается матка. Пчелиная матка контролирует воспроизводство пчел в улье, чтобы регулировать тип производимой пчелы.

Некоторые позвоночные животные, такие как рептилии, земноводные и рыбы, также размножаются посредством партеногенеза.Хотя партеногенез чаще встречается у растений, он наблюдается у видов животных, которые были разделены по полу в наземных или морских зоопарках. Два дракона Комодо, капотоголовая акула и черноперая акула дали партеногенное потомство, когда самки были изолированы от самцов.

Половое размножение

Половое размножение — это сочетание (обычно гаплоидных или имеющих один набор непарных хромосом) репродуктивных клеток от двух особей с образованием третьего (обычно диплоидного или имеющего пару хромосом каждого типа) уникального потомства.Половое размножение дает потомство с новыми комбинациями генов. Это может быть адаптивным преимуществом в нестабильных или непредсказуемых средах. Как люди, мы привыкли думать о животных как о двух разных полах, мужском и женском, определенных при зачатии. Однако в животном мире существует множество вариаций на эту тему.

Гермафродитизм

Гермафродитизм встречается у животных, у которых одна особь имеет как мужские, так и женские репродуктивные части. Беспозвоночные, такие как дождевые черви, слизни, ленточные черви и улитки, часто являются гермафродитами.Гермафродиты могут самооплодотворяться или спариваться с другими представителями своего вида, оплодотворяя друг друга и производя потомство. Самооплодотворение часто встречается у животных с ограниченной подвижностью или неподвижных, таких как ракушки и моллюски.

Определение пола

Определение пола у животных может регулироваться наличием хромосом или влиянием факторов окружающей среды.

Цели обучения

Различать различные способы определения пола потомства животными

Основные выводы

Ключевые моменты

• Млекопитающие, птицы и некоторые другие виды животных зависят от гетерозиготных или гомозиготных комбинаций хромосом для определения пола.
• Прохладные или теплые температуры влияют на определение пола у таких видов, как крокодилы и черепахи.
• Некоторые виды, такие как устрицы, способны менять пол несколько раз в течение своей жизни.

Ключевые термины

• protandry : состояние, при котором организм начинает жизнь как мужчина, а затем превращается в женщину
• протогиния : состояние, при котором организм начинает жизнь как женщина, а затем превращается в мужчину
• гомозиготный : организма, в котором обе копии данного гена имеют один и тот же аллель
• гетерозиготный : организм, имеющий два разных аллеля данного гена

Определение пола

Пол млекопитающих определяется генетически по наличию X- и Y-хромосом.Гомозиготные по X (XX) особи — женские, а гетерозиготные (XY) — мужские. Наличие Y-хромосомы вызывает развитие мужских характеристик, а ее отсутствие приводит к женским характеристикам. Система XY также встречается у некоторых насекомых и растений.

Определение пола : Наличие X- и Y-хромосом является одним из факторов, определяющих пол у млекопитающих, причем самцы являются гетерозиготным полом. У птиц Z и W хромосомы определяют пол, а самки являются гетерозиготным полом.

Определение пола птиц зависит от наличия Z- и W-хромосом. Гомозиготный по Z (ZZ) приводит к самцу, а гетерозиготный (ZW) — к самке. W, по-видимому, важен для определения пола человека, как и Y-хромосома у млекопитающих. Некоторые рыбы, ракообразные, насекомые (например, бабочки и мотыльки) и рептилии используют эту систему.

Пол некоторых видов определяется не генетикой, а некоторыми аспектами окружающей среды. Например, определение пола у некоторых крокодилов и черепах часто зависит от температуры в критические периоды развития яиц.Это называется определением пола по окружающей среде или, более конкретно, определением пола в зависимости от температуры. У многих черепах при более низких температурах во время инкубации яиц появляются самцы, а при более высоких температурах — самки. У некоторых крокодилов при умеренных температурах рождаются самцы, а в теплых и холодных — самки. У некоторых видов пол зависит как от генетики, так и от температуры.

Особи некоторых видов меняют пол в течение жизни, попеременно то самец, то самец.Если особь — это прежде всего женщина, ее называют протогиния или «первая женщина»; если это прежде всего самец, его называют протандрием или «первым самцом». Например, устрицы рождаются самцами, растут, становятся самками и откладывают яйца; некоторые виды устриц меняют пол несколько раз.

Влияние отслоения и повторного прикрепления клеток на нервную сетчатку и пигментный эпителий сетчатки

Фоторецепторы

В течение 12 часов после экспериментальной отслойки сетчатки внешние сегменты фоторецепторов обнаруживают признаки структурного повреждения.Первоначально дистальный конец внешнего сегмента становится вакуолизированным или деформируется, и к 24–72 часам все внешние сегменты стержня и конуса значительно короче и искажаются дезориентированными дисками. ¹⁹ Дегенерация наружных сегментов может продолжаться до тех пор, пока сегменты в зоне отслоения не появятся только в виде пустых мембранных мешочков, прикрепленных к соединительной ресничке. ¹⁰

Обломки внешнего сегмента попадают в субретинальное пространство, где они фагоцитируются клетками RPE и макрофагами, которые мигрировали в эту область. ^{10, 18}

Хотя отслоение сетчатки прерывает процесс образования и отслоения диска, специфические белки внешнего сегмента продолжают продуцироваться, но локализуются в аномальных клеточных местах. Опсин, обычно концентрирующийся во внешнем сегменте, начинает накапливаться в витреде плазматической мембраны к внешнему сегменту в течение суток после экспериментальной отслойки сетчатки (рис. 29.5). ¹⁹ Peripherin / rds, другой белок внешнего сегмента, специфичный для краев дисков, также перераспределяется и начинает появляться в цитоплазматических везикулах. ²⁰ Белки внешнего сегмента конуса, по-видимому, более восприимчивы к повреждению, при этом перераспределенные опсины конуса сохраняются в течение всего 1 недели после отслоения сетчатки, после чего их экспрессия снижается. ²¹

В течение первого дня отслойки внутренние сегменты кажутся в основном нормальными, но между первым и третьим днем ​​они начинают проявлять признаки дегенерации: чаще всего набухание, разрушение и потеря митохондрий (и потеря мечения антицитохромоксидазой) в эллипсоидная область, ^{3, 22} общее нарушение организованного грубого эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи в миоидной области и, в течение нескольких дней, общее уменьшение размера внутреннего сегмента.Интересно отметить, что соединительная ресничка, которая необходима для образования внешнего сегмента, сохраняется даже в сильно пораженных внутренних сегментах при длительных отслоениях. Это очень важно, поскольку его потеря может предотвратить регенерацию внешних сегментов после повторного прикрепления. Точно так же потеря митохондрий также может значительно повлиять на способность фоторецепторов к регенерации, потому что скорость метаболизма в этих клетках является одной из самых высоких в организме.

Внешний ядерный слой содержит тела фоторецепторных клеток.Эти клеточные тела расширяют отросток к внешнему плексиформному слою, где они образуют синапсы с нейронами второго порядка. Палочки и колбочки имеют характерные синаптические окончания, называемые сферулами и ножками соответственно. ²³ Внешний плексиформный слой также содержит отростки нейронов второго порядка, тела клеток которых лежат во внутреннем ядерном слое. Эти процессы синапсы друг с другом и с фоторецепторами. Тела фоторецепторных клеток и синаптические терминалы демонстрируют быструю реакцию на отслоение с обширной вакуолизацией, дегенерацией митохондрий и дезорганизацией микротрубочек и актиновых филаментов.Смерть клеток через апоптотический путь достигает пика на 3-й день после отслоения сетчатки, но продолжается на низких уровнях до тех пор, пока сетчатка отслаивается, процесс, который, по-видимому, опосредуется каспазами 3, 7 и 9. ^{24, 25} Недавние исследования показали, что при блокировании каспазных путей киназы взаимодействующих с рецепторами белков (RIP) способствуют некрозу и преодолевают ингибирование апоптоза. Следовательно, для эффективной защиты фоторецепторов требуется нацеливание как на каспазные, так и на RIP-киназные пути ²⁶ (Box 29.2).

После гибели клеток некоторые фоторецепторы вытесняются в субретинальное пространство, где они фагоцитируются макрофагами, в то время как другие, по-видимому, подвергаются дегенерации и фагоцитозу во внешнем ядерном слое. ²⁸

Не все фоторецепторы дегенерируют с одинаковой скоростью; области обширной дегенерации сосуществуют с участками относительно интактных фоторецепторов. ¹⁹ Кажется, что после отслоения сетчатки тельца палочковых клеток дегенерируют быстрее, чем колбочки. ²¹ В области, в которой почти все тела стержневых клеток проявляют признаки дегенерации и даже гибели клеток, тела соседних колбочек могут выглядеть относительно неповрежденными. В соответствии с этим наблюдением, стержневые шарики, по-видимому, особенно чувствительны к эффектам отслоения. Эти синаптические окончания обычно заполнены синаптическими пузырьками и содержат одну или две большие пресинаптические ленты. Когда сетчатка была отслоена в течение 3 дней, многие из этих терминалей кажутся лишенными пузырьков, за исключением нескольких, которые остаются в виде ореола вокруг сильно усеченной ленты. ²⁹ Многие терминалы выглядят так, как будто они «втянуты» в тело клетки, и некоторые синаптические структуры, обычно связанные с внешним плексиформным слоем, теперь возникают внутри внешнего ядерного слоя (рис. 29.6). ^{29, 30} Как и тела фоторецепторных клеток колбочек и палочек, синаптические окончания колбочек, по-видимому, лучше переживают ранние эффекты отслоения, чем стержневые окончания. Хотя их форма может довольно резко измениться, они, по-видимому, не втягиваются, и при электронной микроскопии остаются заполненными синаптическими пузырьками. ^{30, 31}

Введение в науку о культуре тканей животных — Глава книги

Технология культивирования тканей животных в настоящее время становится важной моделью для многих ученых в различных областях биологии и медицины. Несмотря на различные разработки в культуре животных клеток и тканей с конца 1800-х годов, до начала 1950-х годов прогресс в культуре животных тканей застопорился из-за отсутствия подходящей клеточной линии. В начале 1950-х годов был впервые продемонстрирован успешный рост клеток, полученных из рака шейки матки г-жи Генриетты Лакс.Этот прорыв с использованием клеток г-жи Генриетты Лакс в культуре успешно трансформировал медицинские и биологические исследования, сделав многочисленные клеточные, молекулярные и терапевтические открытия, включая прорыв первой эффективной вакцины против полиомиелита [1, 2]. Эта культура теперь называется HeLa, о которой к 2017 году было опубликовано более 60 000 публикаций, и которая была задействована в многочисленных инновациях, удостоенных Нобелевской премии [2–4].

Культуры животных клеток — важный инструмент для биологических исследований.Важность технологии клеточных культур в биологической науке осознали давно. Более ранние эксперименты по дедифференцировке клеток из-за избирательного разрастания фибробластов привели к усовершенствованию методов культивирования. Культура животных клеток включает выделение клеток из ткани перед созданием культуры в подходящей искусственной среде. Первоначальная изоляция клеток от тканей может быть достигнута путем дезагрегации ферментативными или механическими методами. Источником изолированных клеток обычно является среда in vivo , но иногда клетки также происходят из существующей клеточной линии или клеточного штамма.Культура клеток животных предлагает подходящие модельные системы для исследования следующих факторов:

• Скрининг и разработка лекарств.
• Мутагенез и канцерогенез.
• Нормальная физиология и биохимия клеток.
• Возможное воздействие лекарств и токсичных соединений на клетки.

Кроме того, он также позволяет получать надежные и воспроизводимые результаты и, таким образом, считается важной модельной системой в клеточной и молекулярной биологии. Культура клеток млекопитающих требует оптимальной среды для роста.Условия окружающей среды делятся на потребности в питании и физико-химические требования. Требования к питанию включают субстрат или среду, которая обеспечивает поддержку и необходимые питательные вещества, такие как аминокислоты, углеводы, витамины, минералы, факторы роста, гормоны и газы (O ₂ , CO ₂ ). Все эти факторы контролируют физические и химические факторы, такие как pH, осмотическое давление и температуру. В культуре тканей животных большинство клеток зависят от закрепления и поэтому требуют твердой или полутвердой основы в виде субстрата (прилипшей или однослойной культуры), тогда как другие клетки можно культивировать в культуральной среде, называемой суспензионной культурой.Технологии клеточных культур появились как инструмент для оценки эффективности и токсичности новых лекарств, вакцин и биофармацевтических препаратов, а также играют важную роль в вспомогательных репродуктивных технологиях. Культура животных клеток — один из наиболее важных и разнообразных методов в текущих исследовательских потоках. Клетки животных, растений и микробов всегда культивируют в заранее определенной питательной среде в контролируемых лабораторных условиях. Клетки животных сложнее микроорганизмов. Из-за их генетической сложности трудно определить оптимальные потребности в питательных веществах животных клеток, культивируемых в условиях in vitro .Клеткам животных требуются дополнительные питательные вещества по сравнению с микроорганизмами, и они обычно растут только при прикреплении к специально покрытым поверхностям. Несмотря на эти проблемы, различные типы животных клеток, включая как недифференцированные, так и дифференцированные, могут успешно культивироваться.

Культура тканей включает поддержание и размножение клеток in vitro в оптимальных условиях. Культивирование животных клеток, тканей или органов в контролируемой искусственной среде называется культурой тканей животных.Первоначально важность культуры тканей животных была осознана во время разработки вакцины против полиомиелита с использованием первичных клеток почек обезьян (вакцина против полиомиелита была первым коммерческим продуктом, созданным с использованием культур клеток млекопитающих). Эти первичные клетки почек обезьяны были связаны со многими недостатками [5–8], такими как:

• Вероятность заражения посторонними агентами (риск заражения различными вирусами обезьян высок).
• Большинство клеток зависят от закрепления и могут эффективно культивироваться только в том случае, если они прикреплены к твердому или полутвердому субстрату (обязательно прилипший рост клеток).
• Клетки недостаточно хорошо охарактеризованы для производства вирусов.
• Нехватка животных-доноров, поскольку они находятся на грани исчезновения.

Основание культуры тканей животных можно считать датой 1880 г., когда Арнольд показал, что лейкоциты могут делиться вне тела [9]. Затем, в начале 19 века, Джолли исследовал поведение клеток животных в сыворотке лимфы [9]. Развитие культуры тканей животных началось после революционного метода культивирования тканей лягушки, который был открыт Харрисоном в 1907 году.Благодаря этим усилиям Харрисон считается отцом культуры тканей. В своем эксперименте он ввел ткань эмбрионов лягушки в лимфатические сгустки лягушки и показал, что не только ткань выживает, но и нервные волокна вырастают из клеток. В середине 20-го века диплоидные фибробластные клетки человека были созданы Хейфликом и Мурхедом [10]. Они назвали эту клеточную линию MRC-5 (линия клеток фибробластов, полученных из легочной ткани). Позже Виктор и др. (1964) исследовали использование этой клеточной линии в производстве вируса бешенства для производства вакцины [11].Через пару лет они предложили протокол крупномасштабного производства вместе с методом оценки иммуногенности очищенной антирабической вакцины. В то же время были созданы клетки BHK-21 (C13) (клетки почек детенышей хомячка). Эти клетки чувствительны к аденовирусу D человека, реовирусу 3 и вирусу везикулярного стоматита. Коммерческое производство вакцины от инактивированного ящура (вирусного заболевания, вызывающего язвы во рту и сыпь на руках и ногах у детей) вакцины было начато с использованием процесса суспендирования [12].Еще в 1914 году Лози и Эбелинг [13] культивировали первые раковые клетки, а через несколько десятилетий первая непрерывная линия клеток грызунов была создана Эрлом (1943) [14]. В 1951 году Гей установил, что опухолевые клетки человека могут давать начало непрерывным клеточным линиям. Клеточная линия, рассматриваемая как первая непрерывная клеточная линия человека, была получена от больной раком Генриетты Лакс, как упоминалось выше, и клетки HeLa все еще используются очень широко. Непрерывные клеточные линии, полученные из рака человека, являются наиболее широко используемым ресурсом в современной лаборатории.За открытием HeLa последовало одобрение FDA на производство интерферона из клеточных линий HeLa [15]. В дополнение к прогрессу в области культивирования клеток были изучены различные среды, которые, как правило, основаны на определенных потребностях клеток в питании, такие как бессывороточные среды, начиная с полностью определенной среды Хэма в 1965 году. В 1970-х годах сыворотка- свободные среды были оптимизированы добавлением гормонов и факторов роста. В настоящее время доступны тысячи клеточных линий, и для создания и поддержания этих клеточных линий доступно множество сред.

В общих чертах, культуру тканей животных можно разделить на две категории:

• Культуры, которые обеспечивают межклеточные взаимодействия и способствуют коммуникации или передаче сигналов между клетками.
• Культуры, в которых потеряна межклеточная коммуникация или взаимодействия или отсутствует передача сигналов между ними.

Первая категория включает три различных типа систем культур: органные культуры, гистотипические культуры и органотипические культуры. Ко второй категории относятся культуры в монослоях или в виде суспензий.Культура органов представляет собой культуру нативной ткани, которая сохраняет большую часть гистологических характеристик in vivo , тогда как культивирование клеток для их повторной агрегации с образованием тканеподобной структуры известно как гистотипическая культура. В гистотипических культурах индивидуальные клеточные клоны первоначально происходят из органа, а затем культивируются отдельно до высокой плотности в трехмерной матрице для изучения взаимодействий и передачи сигналов между гомологичными клетками. В культурах органов целые эмбриональные органы или небольшие фрагменты ткани культивируются in vitro таким образом, чтобы они сохраняли свою архитектуру ткани, т.е.е. характерное распределение различных типов клеток в данном органе.

В органотипической культуре клетки различного происхождения смешиваются вместе в определенных пропорциях и пространственных отношениях, чтобы реформировать компонент органа, то есть рекомбинацию разных типов клеток для получения более определенной ткани или органа. Некоторые термины, часто используемые в культуре тканей животных, следующие.

Культура клеток . Культура клеток — это процесс удаления клеток из животного или растения и их последующий рост в искусственно контролируемой среде.

Первичная культура клеток. Это первая культура (свежевыделенная клеточная культура) или культура, полученная непосредственно из тканей животного или человека ферментативными или механическими методами. Эти клетки обычно медленно растут, неоднородны и несут в себе все особенности ткани своего происхождения. Основная цель этой культуры — поддерживать рост клеток на подходящем субстрате, доступном в виде стеклянных или пластиковых контейнеров, в контролируемых условиях окружающей среды.Поскольку они получены непосредственно из исходной ткани, они имеют тот же кариотип (количество и внешний вид хромосом в ядре эукариотической клетки), что и исходная ткань. После пересева первичные культуры клеток могут дать начало клеточным линиям, которые могут либо погибнуть после нескольких пересевов (такие клеточные линии известны как конечные клеточные линии), либо могут продолжать расти бесконечно (они называются непрерывными клеточными линиями). Обычно нормальные ткани дают начало конечным клеточным линиям, тогда как раковые клетки / ткань (обычно анеуплоидные) дают начало непрерывным клеточным линиям.Тем не менее, есть несколько исключительных примеров непрерывных клеточных линий, которые происходят из нормальных тканей и сами по себе не являются канцерогенными, например MDCK собачья почка, фибробласт 3T3 и т. Д. Предполагается, что эволюция непрерывных клеточных линий из первичных культур включает мутацию, которая изменяет их свойства по сравнению со свойствами конечных линий. Последовательное пересевание клеточных линий с течением времени может увеличить шансы генотипической и фенотипической изменчивости. Биоинформатические исследования, основанные на протеомных фенотипах, обнаружили, что в клеточных линиях Hepa1-6 отсутствуют митохондрии, что отражает перестройку метаболических путей в отличие от первичных гепатоцитов.С появлением новых технологий, таких как 3D-культивирование, использование первичных клеток становится все более распространенным и дает улучшенные результаты. Первичные клетки, которые получают непосредственно из тканей человека или животных с помощью ферментативных или механических процедур, можно разделить на два типа:

• Зависимые от якорения или прикрепленные клетки. Адгезивные клетки — это те клетки, которые требуют прикрепления для роста и также называются якорно-зависимыми клетками. Другими словами, эти клетки способны прикрепляться к поверхности культурального сосуда.Эти типы клеток часто происходят из тканей органов, например из почек, где клетки неподвижны и встроены в соединительную ткань.
• Ячейки, не зависящие от анкеровки или подвесные . Подвесные клетки не требуют прикрепления или какой-либо поддержки для своего роста и также называются независимыми от закрепления клетками. Все суспензионные клетки выделяются из системы крови, например лимфоциты лейкоцитов, и взвешиваются в плазме.

По нескольким причинам клетки, полученные из первичных культур, имеют ограниченную продолжительность жизни, т.е.е. клетки не могут содержаться бесконечно. Увеличение количества клеток в первичной культуре приводит к истощению субстрата и питательных веществ, что может влиять на клеточную активность и приводить к накоплению высоких уровней токсичных метаболитов в культуре. В конечном итоге это может привести к подавлению роста клеток. Эта стадия называется стадией слияния (контактное ингибирование), когда необходимо создать вторичную культуру или субкультуру для обеспечения непрерывного роста клеток.

Вторичная культура клеток. Это просто относится к первому пассированию клеток, переключению на другой вид системы культивирования или первой культуре, полученной из первичной культуры. Обычно это выполняется, когда клетки в прилипших культурах занимают весь доступный субстрат или когда клетки в суспензионных культурах превосходят способность среды поддерживать дальнейший рост, и пролиферация клеток начинает уменьшаться или полностью прекращается. Чтобы поддерживать оптимальную плотность клеток для продолжения роста и стимулировать дальнейшую пролиферацию, первичную культуру необходимо пересеять.Этот процесс известен как вторичная культура клеток. Основные различия между первичными и вторичными культурами клеток приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Различия между первичными и вторичными культурами клеток.

Клеточная линия. После пересева или пассирования первичной культуры она представляет собой линию клеток.Клеточная линия, в которой наблюдается неограниченный рост клеток во время последующего субкультивирования, называется непрерывной клеточной линией, тогда как конечные клеточные линии испытывают гибель клеток после нескольких субкультур.

Штамм клеток. Клеточная линия — это постоянно укоренившаяся клеточная культура, которая будет непрерывно пролиферировать, если подходящая свежая среда предоставляется постоянно, тогда как клеточные штаммы адаптированы для культивирования, но, в отличие от клеточных линий, имеют конечный потенциал деления. Штамм клеток получают либо из первичной культуры, либо из линии клеток.Это осуществляется путем отбора или клонирования тех конкретных клеток, которые имеют определенные свойства или характеристики (например, конкретную функцию или кариотип), которые необходимо определить.

Таким образом, первая культура, созданная из среды in vivo , называется первичной культурой. Эту первичную культуру можно многократно пересевать для развития клеточных линий. Клеточные линии обычно представляют собой иммортализованные или трансформированные клетки, то есть клетки, утратившие контроль над делением из-за мутаций или генетических изменений, или из-за того, что первичная клетка была трансфицирована некоторыми генами, которые иммортализовали клетки.Большинство клеточных линий являются канцерогенными, так как происходят из опухолей. Клетки, полученные из первичной клеточной линии, не вызывают этого беспокойства, однако поддерживать эти клетки сложно. В обычной практике для первичных культур клеток требуется питательная среда, содержащая большое количество различных аминокислот, микроэлементов и, иногда, некоторых типов гормонов или факторов роста. Первичные клеточные культуры можно эффективно использовать до нескольких пассажей, примерно от двух до четырех, после чего их риск заражения выше, чем для клеточных линий.Однако у первичных культур клеток есть свои преимущества. Биологический ответ, полученный от первичной культуры, будет ближе к таковому в среде in vivo , чем ответ, полученный от клеточных линий. За многие годы было создано и испытано несколько клеточных линий в различных условиях окружающей среды. Это обширное исследование привело к получению большого количества данных, подтверждающих использование определенных клеточных линий в качестве моделей первичных клеток. Было высказано предположение, что вместо первичных культур следует использовать клеточные линии, которые были хорошо протестированы в различных условиях, в случае, если последние являются дорогостоящими.

Как обсуждалось выше, первичная культура клеток — это первая культура клеток, тканей или органов, полученных непосредственно из организма; другими словами, это культура до первой субкультуры, тогда как клеточная линия предназначена для поддержания или размножения культуры после субкультуры. Существуют определенные методы, доступные для развития первичных культур клеток, такие как:

• Механическое дезагрегация.
• Ферментативная дезагрегация.
• Первичные методы эксплантации.

1.4.1. Механическая дезагрегация

Необходимо дезагрегировать мягкие ткани, например мягкие опухоли. Механический подход включает разрезание или сбор ткани и последующий сбор выпавших клеток. Это может быть достигнуто путем просеивания, спринцевания и пипетирования. Эта процедура недорогая, быстрая и простая, однако все эти подходы связаны с риском повреждения клеток, поэтому механическая дезагрегация используется только тогда, когда жизнеспособность клеток в конечном урожае не очень важна.

1.4.2. Ферментативная дезагрегация

Этот подход включает эффективную дезагрегацию клеток с высоким выходом с помощью таких ферментов, как трипсин, коллагеназа и другие. Дезагрегация на основе ферментов обеспечивает гидролиз волокнистой соединительной ткани и внеклеточного матрикса. В настоящее время широко используется ферментативный метод, поскольку он обеспечивает высокий уровень извлечения клеток без ущерба для их жизнеспособности.

1.4.2.1. Дезагрегация на основе трипсина или трипсинизация

Это позволяет дезагрегировать ткань с использованием трипсина, обычно сырого трипсина, поскольку этот трипсин содержит другие протеазы.Кроме того, клетки могут хорошо переносить неочищенный трипсин, и окончательный эффект неочищенного трипсина может быть легко нейтрализован сывороткой или ингибитором трипсина (в случае бессывороточной среды требуется добавление ингибитора трипсина). Чистый трипсин также можно использовать для дезагрегации клеток, при условии, что он менее токсичен и очень специфичен по своему действию. Обзор развития первичной клеточной культуры показан на рисунке 1.1. Два общих подхода, а именно теплая и холодная трипсинизация, описаны ниже.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.1. Альтернативные подходы к приготовлению первичных культур клеток.

Загрузить рисунок:

Теплая трипсинизация

Этот подход широко используется для дезагрегации клеток. На начальном этапе срезы ткани промывают базальным солевым раствором для рассечения и затем переносят в контейнер с теплым трипсином (37 ° C).Регулярно каждые 30 мин содержимое тщательно перемешивают. Затем после диссоциации супернатанта клетки разделяют для диспергирования в подходящей среде. Эффективного диспергирования клеток можно добиться, поместив контейнер на лед.

Холодная трипсинизация

Этот метод также называется трипсинизацией с предварительным холодным воздействием. В этом процессе снижается вероятность повреждения клеток из-за постоянного воздействия трипсина, что приводит к высокому выходу жизнеспособных клеток с улучшенной выживаемостью клеток (после 24 часов инкубации).Поскольку этот метод не требует частого перемешивания или центрифугирования, его можно легко применить в исследовательской лаборатории. Во время этого процесса после мытья и измельчения кусочки ткани хранятся во льду во флаконе, а затем подвергаются обработке холодным трипсином в течение 6–24 часов. Затем, после обработки холодным трипсином, трипсин удаляется и утилизируется. Однако фрагменты ткани все еще содержат остаточный трипсин. Эти фрагменты инкубируют при 37 ° C (20–30 мин) с последующим повторным пипетированием.Это будет способствовать рассредоточению клеток. Полностью диспергированные клетки можно подсчитать с помощью счетчика клеток и правильно разбавить, а затем использовать в дальнейшем.

Недостатки дезагрегации трипсина

Трипсинизация клеток может повредить некоторые клетки, такие как эпителиальные клетки, и иногда она неэффективна для определенных тканей, таких как волокнистая соединительная ткань, поэтому для диссоциации клеток также рекомендуются другие ферменты.

1.4.2.2. Дезагрегация на основе коллагеназы

Коллагеназа — это фермент, который отвечает за расщепление пептидных связей в коллагене.Коллаген — это структурный белок, который в большом количестве содержится у высших животных, в основном во внеклеточном матриксе соединительной ткани и мышц. Коллагеназа, в основном сырая коллагеназа, может успешно использоваться для разделения нескольких тканей, которые могут быть или не быть чувствительными к трипсину. С очищенной коллагеназой также экспериментировали, но она показала плохие результаты по сравнению с сырой коллагеназой. До настоящего времени дезагрегация коллагеназы проводилась на нескольких опухолях человека, эпителиальных тканях, головном мозге, легких и других тканях млекопитающих.Комбинация коллагеназы с гиалуронидазой дает лучшие результаты при дезагрегации печени крысы или кролика, чего можно достичь путем перфузии всего органа in situ . Несколько исследователей также использовали комбинацию трипсина и коллагеназы для диссоциации клеток для получения куриной сыворотки.

Этот процесс включает первоначальный перенос желаемой ткани в базальный солевой раствор, содержащий антибиотики. Затем проводят промывку с отстаиванием и переносят в среду, содержащую коллагеназу.Раствор инкубируют в течение 1–5 дней с последующим повторным пипетированием для равномерного распределения клеток. Разделению этих диспергированных ячеек способствует поддержание раствора в стационарной фазе, чтобы еще больше стимулировать оседание ячеек, как показано на рисунке 1.2.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.2. Стандартная кривая роста клеток в культуре.

Загрузить рисунок:

1.4.2.3. Другие ферменты

В дополнение к вышеупомянутым ферментам были протестированы некоторые другие ферменты, такие как бактериальные протеазы (например, диспаза, проназа), но, к сожалению, не показали значительных результатов. Однако ферменты, такие как гиалуронидаза и нейраминидаза, привлекли внимание из-за их значительных результатов и, таким образом, потенциально могут использоваться в конъюгации с ферментами, описанными выше.

1.4.3. Техника первичного экспланта

В 1907 году Харрисон впервые продемонстрировал методику первичного экспланта, которая впоследствии претерпела множество модификаций.Простой протокол для метода первичного эксплантата представлен на рисунке 1.1. Как и в описанных выше процедурах, в этом процессе ткань сначала суспендируют в основном солевом растворе, а затем тщательно измельчают и промывают путем отстаивания. Фрагменты тканей равномерно распределены по поверхности роста. После этого следует добавление подходящей среды и инкубация в течение 3-5 дней. Старая среда заменяется свежей, если не достигается желаемый рост или значительный рост клеток.После достижения оптимального роста эксплантаты отделяются и переносятся в новые культуральные сосуды, содержащие свежую среду.

Этот метод в основном используется для дезагрегации небольших количеств тканей. Механическая и ферментативная дезагрегация не подходят для небольших количеств тканей, так как существует риск повреждения клеток, что в конечном итоге может повлиять на их жизнеспособность. Основным недостатком этого метода является плохая адгезия некоторых тканей к поверхности роста (материал субстрата), что может создать проблемы при выборе клеток для желаемого роста.Однако этот метод часто используется для культивирования эмбриональных клеток, в частности глиальных клеток, фибробластов, миобластов и эпителиальных клеток.

После развития первичной клеточной культуры важно удалить нежизнеспособные клетки из дезагрегированных клеток, что может быть достигнуто путем многократной смены среды. Лишь некоторые останутся после разбавления среды и, наконец, постепенно исчезнут, когда жизнеспособные клетки начнут размножаться. Альтернативный подход центрифугирования, смешивание клеток с фиколлом и метризоатом натрия, также может быть использован для удаления нежизнеспособных клеток из первичной клеточной культуры.Мертвые клетки образуют на дне осадок, который легко удалить из раствора.

Методы культивирования тканей животных включают частое использование тканей животных или человека, что вызывает потребность в правилах безопасности и этике использования животных в исследованиях, также известных как медицинская этика. При обращении с животными возникает множество проблем, с которыми обычно не сталкиваются при использовании тканей животных. В дополнение к согласию местных этических комитетов, согласие пациента или его / ее родственников требуется для начала исследования или изучения человеческого образца в виде материала плода или образцов биопсии.Образцы, взятые у донора-человека, должны сопровождаться формой согласия донора в установленном формате. При работе с тканями человека следует учитывать следующие вопросы [16]:

• Согласие пациента или родственников на использование ткани в исследовательских целях.
• Право собственности на образцы, в частности на клеточные линии и их производные, то есть получатель не будет торговать или передавать клеточные линии и их производные.
• Согласие на генетическую модификацию, в частности, в случае клеточных линий.
• Патент или интеллектуальные права на коммерческое использование клеточных линий.
• Рекомендации должны быть уточнены, чтобы соответствовать требованиям последних разработок в области культуры тканей животных. Эти руководящие принципы составлены так, чтобы предлагать знания новичкам в этой области и другим лицам, участвующим в обучении и обучении, с данными, необходимыми для повышения их осведомленности о проблемах и позволяющих им решать их более эффективно. Основное внимание в руководящих принципах уделяется:

  • i.

    Приобретение клеточной линии.

  • ii.

    Аутентификация клеточной линии.

  • iii.

    Характеристика клеточной линии.

  • iv.

    Криоконсервация клеточной линии.

  • v.

    Разработка клеточной линии.

  • vi.

    Нестабильность клеточной линии.

  • vii.

    Правовые и этические требования при получении клеточных линий из тканей человека и животных.

  • viii.

    Микробное заражение клеточной линии.

  • ix.

    Неправильная идентификация клеточной линии.

  • х.

    Подбор и обслуживание оборудования.

  • xi.

    Перенос клеточных линий между лабораториями.

Обычно при работе с тканями человека донора / родственника просят подписать заявление об отказе от ответственности в установленном формате перед забором ткани.Это может снизить вероятность возникновения юридических проблем [16].

Обращение с тканями человека сопряжено с высоким риском воздействия различных инфекций, поэтому очень важно обращаться с человеческим материалом в шкафу для биологической опасности. Перед использованием ткани необходимо тщательно проверить на наличие различных инфекций, таких как гепатит, туберкулез и ВИЧ. Кроме того, средства массовой информации, аппаратура и изделия из стекла должны быть должным образом стерилизованы (автоклавированы), чтобы значительно снизить вероятность распространения любых инфекций.

Клеточная линия может быть определена как постоянно укоренившаяся клеточная культура, которая будет размножаться вечно при условии постоянного снабжения подходящей свежей средой и наличия пространства для размножения клеток.Таким образом, обычно линию клеток можно определить как размножение культуры после первого пересева. Другими словами, когда первичная культура подвергается субкультивированию, это приводит к развитию клеточной линии. Клеточные линии отличаются от клеточных штаммов тем, что они становятся бессмертными. Линия клеток содержит несколько линий клеток, сходных или разных по своим фенотипическим характеристикам, и такие клетки могут быть отобраны путем клонирования или разделения клеток или с помощью любой другой подходящей процедуры. Линия клеток, полученная после отбора или клонирования, называется штаммом клеток, который не имеет бесконечного срока службы, поскольку они умирают после ряда делений.

1.8.1. Типы клеточных линий

Как обсуждалось выше, клеточные линии, которые теряют способность делиться через ограниченный период времени, являются конечными клеточными линиями, то есть эти клеточные линии имеют ограниченную продолжительность жизни. Обычно конечные клеточные линии содержат клетки, которые могут делиться в 20–100 раз (т. Е. Удваиваться в 20–100 раз), прежде чем теряют способность к делению. Степень удвоения популяции зависит от нескольких факторов, таких как происхождение клеток, тип клеток, происхождение, виды, культуральная среда и т. Д.Было отмечено, что удвоение популяции для линий клеток человека составляет 50–100 раз, тогда как линии клеток мыши делятся в 20–30 раз до исчезновения.

В независимой культуре непрерывное субкультивирование клеток или обработка клеток канцерогенами (химическими веществами), онкогенными вирусами и т. Д. Приводит к изменениям фенотипических характеристик, в частности морфологии, которые могут изменять клетки и приводить к развитию клеток, которые растут быстрее, чем нормальные клетки. Клеточные линии, полученные из этих измененных клеток, имеют бесконечную продолжительность жизни.Такие типы клеточных линий называются непрерывными клеточными линиями. Эти клеточные линии бессмертны, трансформированы и канцерогенны (в отличие от клеточных штаммов, из которых они были получены). Термины, часто используемые в культуре тканей животных, в частности в контексте клеточных линий, определены ниже:

• Адгезивные клетки. Клетки с потенциалом прикрепляться к поверхности культурального сосуда с использованием внеклеточного матрикса.
• Бессмертие. Достижение состояния культуры клеток, когда клетки непрерывно размножаются.
• Эффективность навесного оборудования. Доля клеток, которые действительно прилипают к поверхности культурального сосуда в течение заданного времени после инокуляции.
• Переходной. Перенос клеток из одного культурального сосуда в другой. Более конкретным термином является субкультивирование, при котором клетки сначала разделяют, а затем переносят в несколько сосудов для культивирования клеток. Номер пассажа будет конкретно относиться к тому, сколько раз линия клеток была пересевана. Ряд прилипших культур клеток перестанут делиться, когда они станут сливными (т.е. стадия, когда они полностью покрывают поверхность сосуда для культивирования клеток), и некоторое количество погибнет, если они будут оставаться в конфлюэнтном состоянии в течение более длительных периодов. Таким образом, прилипшие культуры клеток требуют повторного пассирования, а это означает, что, когда клетки находятся на стадии слияния, требуется субкультивирование. Регулярное пассирование требуется в случае суспензионных культур, когда суспендированные клетки быстро используют культуральную среду, особенно когда плотность клеток становится очень высокой. Хотя повторное пассирование важно для поддержания культур, этот процесс является сравнительно травматичным для прикрепившихся клеток, поскольку их необходимо трипсинизировать.Таким образом, пассирование прилипших культур клеток чаще одного раза в 48 часов не рекомендуется.
• Коэффициент разделения . Делитель коэффициента разбавления культуры клеток.
• Номер поколения . Число удвоений, которым подверглась клеточная популяция. Следует отметить, что номер прохода и номер поколения не совпадают.
• Время удвоения населения . Число удвоений популяции (PD или pd) — это расчетное число удвоений, которым подверглась популяция клеток с момента выделения.
• Номер прохода . Сколько раз культура была субкультивирована.

1.8.2. Стандартная номенклатура клеточных линий

Номер источника и клона (который представляет собой количество клеточных линий, полученных от одного и того же донора) помогает легче понять номенклатуру. За основной номенклатурой обычно следует присвоение кодов или обозначений клеточным линиям для их дальнейшей идентификации, например HeLa-S3 представляет собой линию клеток опухоли шейки матки человека, и аналогично NHB 2-1 представляет собой линию клеток, полученную из нормального мозга человека (NB), за которой следуют штамм клеток 2 и клон номер 1.Другой пример — линия клеток MG-63. Это 63-й образец опухоли, производящей большое количество интерферона бета. Следовательно, его номенклатура — «человеческая опухоль-63» или по-голландски «menselijk gezwell-63» или MG-63. В последнее время клеточные линии трансформировались в научные исследования и используются для нескольких целей, таких как:

• Производство вакцин.
• Исследование метаболизма лекарств.
• Цитотоксичность.
• Производство антител.
• Изучение функции гена.
• Разработка искусственных тканей (например.грамм. искусственная кожа).
• Производство биологических соединений (например, терапевтических белков).

Требования к клеточным линиям можно оценить в последних публикациях с использованием конкретных клеточных линий. Коллекция клеточной биологии Американской коллекции типовых культур (АТСС) содержит информацию о почти 3600 клеточных линиях, полученных от 150 видов. Хотя они являются полезным инструментом, исследователи должны проявлять осторожность при использовании клеточных линий вместо первичных клеток. В последнее время поддерживается одновременное использование клеточных линий и первичных клеток.

Клеточные линии должны отображать и сохранять функциональные характеристики как можно ближе к основным клеткам. Это может быть особенно сложно определить, поскольку часто функции первичных клеток не совсем понятны. Поскольку клеточные линии подвергаются генетическим манипуляциям, это может изменить их фенотип, нативные функции и реакцию на стимулы. Серийный пассаж клеточных линий может дополнительно вызывать генотипические и фенотипические вариации в течение длительного периода времени, а генетический дрейф также может вызывать гетерогенность культур.Следовательно, клеточные линии могут неадекватно представлять первичные клетки и могут давать разные результаты. Дополнительные проблемы включают вероятность заражения другими клеточными линиями и микоплазмами. В начале 1970-х годов перекрестное заражение, опосредованное клеточными линиями (межвидовыми или внутривидовыми), было исследовано Нельсоном-Рисом. Загрязнение одной линии клеток новой приводит к смешанным культурам или иногда к полному разрастанию исходных клеток контаминирующей линией, и это старая проблема. Нельсон-Рис использовал группирование хромосом (процедуру, при которой конденсированные хромосомы окрашивают для получения видимого кариотипа), чтобы доказать, что многочисленные бессмертные клеточные линии, ранее считавшиеся уникальными, на самом деле были клеточными линиями HeLa.Он также продемонстрировал тот факт, что заражение клетками HeLa отвечает за рост других клеточных линий [17–19]. Нельсон-Рис четко продемонстрировал, что большинство клеточных линий, исследуемых во всем мире и распространяемых банками клеток [20], были загрязнены клетками HeLa. Это наиболее серьезная проблема для индустрии культуры тканей животных. Во время контаминации клеточной линии контаминанты, особенно быстро пролиферирующие клетки, захватывают всю клеточную линию до того, как начнется ее собственный рост [21, 22].Клетки HeLa являются частым контаминантом, и, кроме того, другие контаминанты, такие как микоплазма, могут оставаться незамеченными в культурах клеток в течение длительного периода времени. Это продолжительное воздействие загрязняющих веществ может вызвать широкомасштабные изменения в экспрессии генов и поведении клеток. По некоторым данным, 15–35% клеточных линий, отправленных в банки клеток, вероятно, были заражены микоплазмами [23, 24]. Таким образом, при исследовании клеточных линий необходимо принимать соответствующие меры предосторожности.

1.8.3. Выбор клеточной линии

Обычно отбор высокопродуктивных клеточных линий утомителен и трудоемок.Клетки с высокой производительностью обычно отбирают после трансфекции с использованием клонирования с ограниченным разведением, чтобы избежать перерастания непродуктивных и низкопродуктивных клеток из клеток с высоким уровнем продуцирования. Обычно этот процесс занимает более трех месяцев. В течение этого времени клетки необходимо время от времени проверять, чтобы гарантировать стабильность выбранного клона. Отбор высокопродуктивных клеточных линий млекопитающих является одной из серьезных проблем при производстве биофармацевтических препаратов. Возрастающая потребность в терапевтических белках требует срочной разработки методов отбора линий клеток млекопитающих, стабильно экспрессирующих рекомбинантные продукты на высоких уровнях эффективным, рентабельным и высокопроизводительным способом [25–27].Были исследованы многочисленные подходы к отбору и скринингу клеток, включая проточную цитометрию, методы гелевых микрокапель (инкапсулирование клеток в желатиновые шарики) и анализы секреции на основе матриц. В последнее время сортировка клеток, активируемая флуоресценцией, была использована для оценки специфической для клеток продуктивности (Qp) или количества продукта, продуцируемого на клетку в день [25–27]. Этот параметр используется при селекции биофармацевтических клеток индивидуально для каждой клетки, что позволяет выполнять многоцелевую характеристику и изолировать отдельные клоны клеток из гетерогенных популяций.При выборе клеточных линий учитывается несколько факторов, таких как [25–27]:

• Происхождение клеточной линии (человеческая или нечеловеческая клеточная линия; человеческие клеточные линии более уязвимы для различных типов заражения).
• Тип клеточной линии (конечная или непрерывная).
• Типы клеток (нормальные или трансформированные).
• Модели роста.
• Эффективность клонирования.
• Число клеток при определенных условиях культивирования (плотность насыщения).
• Время удвоения населения.
• Наличие клеточной линии.
• Наличие факторов роста или среды для его поддержания.
• Физическое выражение черт или характеристик.

1.8.3.1. Карантин

Во избежание микробного заражения новые клеточные линии должны быть помещены в карантин (полностью отделены от существующих запасов клеточных линий). Обычно для этого должна быть создана независимая карантинная лаборатория. В качестве альтернативного подхода можно рассматривать шкаф микробиологической безопасности (MSC) класса II и инкубатор, предназначенный для карантина.

1.8.4. Проверка клеточной линии

Для подтверждения происхождения клеточной линии и во избежание неправильной идентификации аутентификация клеточной линии выполняется с использованием установленного метода на основе ДНК. С развитием науки о культуре тканей теперь можно приравнять ДНК клеточной линии к ДНК исходной ткани, однако это возможно только для нескольких уже доступных клеточных линий. Анализ коротких тандемных повторов можно использовать для подтверждения происхождения клеточной линии. Образцы коротких тандемных повторов получают и сравнивают для клеточной линии и первичной культуры.Первичная культура должна быть заморожена или обработана, чтобы можно было четко определить, что клеточная линия получена от признанного донора. Этот метод рекомендуется для целей аутентификации, чтобы уникальная идентификация первичной культуры была доступна для международной базы данных (NCBI 2013) [28]. Некоторые другие методы, такие как методы генотипа (кариотип, картирование вариаций числа копий или даже полногеномное секвенирование), также могут использоваться для аутентификации клеточных линий.

1.8.5.Характеристика клеточных линий

Перед характеризацией обработчик сначала проверяет, что полученная клеточная линия подходит или приемлема для запланированного эксперимента или цели. Даже после подтверждения клеточной линии важно проверить, сохраняет ли клеточная линия все еще ключевые характеристики после постоянного пассирования. Для выявления изменений в клеточной линии наиболее рекомендуемым подходом является кариотипирование. Это может продемонстрировать, что линия клеток имеет нормальный кариотип, а затем эту линию клеток можно использовать для различных исследовательских целей.

Кариотипирование — это простой тест, который может выявить изменения в клеточной линии. В самом деле, обычным явлением является демонстрация того, что линия эмбриональных стволовых клеток или индуцированных плюрипотентных стволовых клеток имеет нормальный кариотип, если их предполагается использовать в экспериментах, включающих производство химер и передачу зародышевой линии. Молекулярные анализы вариации числа копий или профилирования РНК также будут указывать на изменения, но они более дорогостоящие. Тем не менее, можно сэкономить много времени и усилий, подтвердив наличие соответствующих характеристик перед началом работы.Также рекомендуется сделать снимок линии клеток в культуре при разной плотности популяции клеток и выполнить базовую характеристику (например, вычислить время удвоения популяции для этой линии клеток) вскоре после прибытия. Для вновь разработанной клеточной линии необходимо подтвердить происхождение клеточной линии и степень вариации между клетками, присутствующими в первичной культуре ткани.

1.8.6. Неправильная идентификация клеточных линий

Перекрестное заражение рассматривается как основная причина неправильной идентификации.Высокий риск перекрестного заражения обычно связан с непрерывными клеточными линиями, поскольку они могут заменять другие, медленно растущие клеточные линии. Ниже приводится список факторов, ответственных за неправильную идентификацию:

• Изменения клеточного поведения или морфологические вариации.
• Одновременное развитие двух клеточных линий в мезенхимальных стволовых клетках.
• Неспособность поддерживать надлежащую практику культивирования клеток.
• Разжижение не той ампулы.
• Неправильная маркировка колбы или ампулы.
• Устойчивость митотической активности питающих клеток, таких как эмбриональные стволовые клетки, из-за недостаточного облучения или обработки митомицином C.
• Плохо контролируемые манипуляции.
• Непреднамеренный перенос клеток в бутыль со средой.
• Использование нестерилизованной среды (используется без подходящей фильтрации для удаления клеток).

1.8.7. Поддержание клеточной линии

Текущая практика исследований требует разработки хороших моделей, поскольку хорошая наука не может быть достигнута с помощью плохих моделей.В текущем веке было разработано несколько процедур культивирования клеток, которые преодолевают недостатки традиционных процедур культивирования и являются более строгими с научной точки зрения, например, человеческие клетки, полученные из стволовых клеток, совместное культивирование различных типов клеток, каркасы и внеклеточные матриксы, архитектура ткани, перфузия. платформы, технологии «орган на кристалле», трехмерная культура и функциональность органов. Биологические взаимосвязи между такими моделями могут быть дополнительно улучшены с помощью органо-специфических подходов, более широко распространенной оценки клеточных ответов с использованием методов с высоким содержанием и с использованием биомаркерных соединений.Эти стратегии можно использовать для создания системы микрофизиологической модели. Одним из наиболее значительных преимуществ этого типа модельной системы является то, что она дает результаты, близкие к ситуации in vivo , однако контроль нескольких параметров считается серьезной проблемой для индустрии культуры тканей животных. Поддержание клеточной линии стало очень ценным делом как в академических исследованиях, так и в промышленной биотехнологии. Следующие факторы следует учитывать при поддержании клеточной линии в культуре.

1.8.7.1. Морфологическое исследование клеток

Клетки следует регулярно проверять на наличие любых других загрязнителей. Морфологическое обследование важно для исследования и дифференциации естественной клеточной организации и физиологического состояния клеток от загрязненных. Поэтому морфологическое исследование обычно используется в качестве качественного и количественного показателя различных биологических анализов.

1.8.7.2. Замена среды

Регулярная смена среды необходима для поддержания клеточных линий в культуре; однако частота смены среды всегда меняется.Например, пролиферирующим клеткам требуется больше питательных веществ по сравнению с непролиферирующими клетками. Скорость клеточного роста и метаболизма определяет интервал между сменой или добавлением свежей среды. Чтобы лучше понять это, мы можем рассмотреть HeLa, быстрорастущие трансформированные клетки. Чтобы избежать загрязнения и удовлетворить потребности клеток в питательных веществах, клеточную среду HeLa следует заменять дважды в неделю, тогда как для медленно растущих клеток (нетрансформированных клеток), например ИМР-90, среду можно менять раз в неделю.Таким образом, быстрорастущие или пролиферирующие клетки требуют более частой смены среды, чем медленно растущие или непролиферирующие клетки. При смене среды следует учитывать несколько факторов:

• Плотность клеток. Культуры с высокой плотностью клеток используют среду быстрее, чем культуры с низкой плотностью, поэтому среду необходимо менять чаще для высокой плотности клеток.
• Колебания pH. За изменениями pH следует внимательно следить, так как снижение pH может быть связано со снижением скорости роста клеток.Оптимальный pH для роста клеток — 7, а снижение pH (6,5) может замедлить рост клеток. Дальнейшее снижение pH (обычно до 6,0–6,5) может остановить рост клеток, и если низкий pH будет сохраняться, клетки начнут терять свою жизнеспособность. Таким образом, следует тщательно контролировать pH для каждой клеточной линии и контролировать с помощью подходящей среды. Изменение среды не требуется, когда pH снижается на 0,1 единицы / день, поскольку такое снижение не может повредить клетки, однако снижение pH на 0,4 единицы / день может повлиять на рост и, в конечном итоге, на жизнеспособность клеток, поэтому в этом случае немедленное требуется среднее изменение.
• Тип ячейки. Питающие клетки, такие как эмбриональные стволовые клетки и канцерогенные клетки, такие как трансформированные клеточные линии (непрерывные клеточные линии), быстро растут и, следовательно, требуют большего количества питательных веществ. Таким образом, быстрорастущие клетки требуют более частой смены среды, чем нормальные клетки.
• Фенотипические вариации. Важно тщательно изучить морфологию клеток, используя специальные методы, так как любое изменение морфологии может быть признаком загрязнения или ухудшения, что в конечном итоге может повлиять на рост клеток.

Субкультура определяется как перенос клеток из одной культуры в начало другой культуры. Во время этого процесса пролиферирующие клетки разделяются, что позволяет развивать новые клеточные линии. Этот этап называется пассажем, а номер пассажа — это зарегистрированное количество пересевов клеточной культуры. Многочисленные адгезивные клеточные культуры прекратят пролиферировать, когда достигнут стадии слияния (то есть, когда они полностью покроют поверхность сосуда для культивирования клеток), и, безусловно, погибнут, если они останутся в стадии слияния в течение длительного периода.Таким образом, прилипшие культуры клеток следует регулярно пассировать, то есть, когда клетки достигают стадии слияния, часть клеток необходимо пассировать или пересадить в новый сосуд для культивирования клеток. Однако не рекомендуется регулярно пересевать прилипшие клетки (не чаще, чем каждые 48 ч), поскольку они должны быть трипсинизированы. Напротив, суспензионные культуры с высокой плотностью клеток требуют обычного пассирования, поскольку они используют среду быстро.

Стандартная кривая роста клеток в культуре показана на рисунке 1.2.

Во время начальной лаг-фазы рост замедляется, поскольку клетки не адаптированы к окружающей среде. Как только они начинают адаптироваться к окружающей среде, они разрастаются экспоненциально, поэтому это называется экспоненциальной или логарифмической фазой. Это время, когда все клетки активно растут и потребляют среду. За это время следует сменить среду, иначе рост прекратится. Как обсуждалось выше, конфлюэнтная фаза достигается, когда культура превышает вместимость среды. На этом этапе культура должна быть разделена на субкультуры.Существует два типа субкультур: монослойные и суспензионные.

1.9.1. Однослойные культуры

Однослойные культуры включают зависящие от якорения клетки, которые могут быть созданы из ткани человека после ферментативной обработки для диспергирования их в отдельные клетки с целью образования монослоя или одноклеточного непрерывного слоя на дне сосуда. Клеточное прикрепление между клетками и интерфейсом облегчается поверхностными гликопротеинами и ионами кальция. Было изучено несколько количественных подходов для исследования жизнеспособных клеток в однослойных культурах, таких как:

• Микроскопический скрининг для изучения морфологических изменений.
• Исследования цитотоксичности.
• Инкубация с красителем с последующим колориметрическим анализом.

Первым этапом субкультивирования монослоев является удаление клеток с поверхности раздела сосуда с помощью трипсинизации или механических средств [30]. Затем конечную дисперсию разделяют и переносят в свежие культуры. Рост вторичных культур периодически контролируется и далее субкультивируется для получения третичных культур и т. Д. Как обсуждалось выше, временной интервал между субкультивированием полностью зависит от скорости роста и варьируется в зависимости от линии клеток.

1.9.2. Процедуры отделения клеток

Существуют различные способы отделения клеток от поверхности раздела культурального сосуда, такие как физические и химические методы (рисунок 1.3).

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.3. Методы диссоциации клеток.

Загрузить рисунок:

Использование протеаз не рекомендуется, если культуры слабо прикреплены, поэтому в таких случаях более уместны механическое встряхивание и соскоб.Из-за своих преимуществ трипсин часто используется для диссоциации клеток, однако другие ферменты, такие как проназа, диспаза и коллагеназа, используются, когда монослои не могут быть дезагрегированы трипсином. Для удаления Ca ⁺² требуется предварительная обработка ЭДТА, чтобы он не препятствовал действию ферментативной диссоциации и, в конечном итоге, можно было бы достичь однородной дисперсии [30]. Поскольку монослои толщиной в одну клетку являются простейшими тканями в многоклеточных организмах, они действуют как подходящая модель для развития и нормальной физиологии.Было определено, что внеклеточный материал (ЕСМ) следует тщательно учитывать при выборе подхода к диссоциации, поскольку это помогает в определении эффектов диссоциативного агента на цитоскелет, адгезивные соединения и десмосомы. Обычно монослои могут выдерживать различные механические нагрузки, оказываемые самим интерфейсом в условиях in vitro , и могут защищать внутреннюю среду от вредных внешних элементов. Поскольку диссоциирующие элементы или внешние факторы окружающей среды могут влиять на синтез ECM, перед обработкой требуется оптимизация диссоциирующего элемента, чтобы оценить подходящую дозу для диссоциации [30].

Как указано на рисунке 1.4, субкультивирование обычно проводится между фазами среднего логарифма и плато; не рекомендуется начинать субкультивирование во время лаг-фазы.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.4. Субкультивирование.

Загрузить рисунок:

Понимание моделей роста необходимо для:

• Планирования культуральных экспериментов.
• Регулярное содержание культуры.
• Мониторинг пролиферации клеток.
• Оценка реакции культуры на внешние факторы.

При субкультивировании монослоев необходимо учитывать следующие моменты.

Плотность клеток

Время субкультивирования зависит от плотности клеток. Плотность клеток обычно бывает высокой на стадии слияния. Таким образом, всякий раз, когда нормальные или трансформированные клетки достигают стадии слияния, рекомендуется проводить субкультивирование, поскольку это может поддерживать баланс между добавлением питательных веществ и потреблением клетками / микроорганизмами.На стадии слияния, когда используется вся зона роста и клетки начинают сближаться друг с другом, рост может быть затруднен из-за отрицательной силы (контактного торможения), развивающейся между клетками, стремящимися к питательным веществам для дальнейшего удовлетворения своих энергетических потребностей.

Истощение питательных веществ

Обычно в микробиологии внезапное падение pH означает увеличение плотности клеток, что опять же означает стадию слияния, поэтому падение pH часто требует субкультивирования.

Причина для пересева

Субкультивирование также проводится в тех случаях, когда клетки должны использоваться для каких-либо конкретных целей, кроме обычного размножения, для получения высокого урожая или запаса, или для изменения типа среды. В таких случаях клетку необходимо часто пересевать.

Запланированное время для субкультуры

Как мы знаем, регулярное субкультивирование обычно проводится в соответствии со строгим графиком для получения значимых результатов.Плотность посева должна быть увеличена в случае, если клетка не достигнет стадии слияния в подходящее время, и плотность посева должна быть уменьшена, когда клетки достигнут стадии слияния немного раньше. Теперь можно определить правильную плотность посева и интервал пересева, изучая стандартные кривые роста. В большинстве случаев смена среды проводится через 3–4 дня, а субкультивирование — через 7 дней.

Этапы монослойной субкультуры показаны на рисунке 1.5. Субкультивирование монослоя включает несколько этапов:

• Среду удаляют и монослой промывают.
• Обработка клетки трипсином.
• Трипсин удален, остается остаточная пленка.
• Инкубация (37 ° C в течение 30 мин).
• Округление клеток после инкубации.
• Ресуспензия клеток в среде.
• Пересев клеток.
• Стадия слияния монослоя.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.5. Процесс монослойного субкультивирования.

Загрузить рисунок:

Для большинства непрерывных клеточных линий посевная концентрация для субкультивирования составляет от 1 × 10 ⁴ до 5 × 10 ⁴ мл. Однако для создания новой культуры начальная концентрация должна быть высокой, а затем должна быть уменьшена для соответствия требованиям культуры.

Большинство клеточных линий выращивают как однослойные адгезивные клетки, которые растут только на поверхности культуральных сосудов, однако некоторые клетки не являются адгезивными, например клетки, полученные из лейкемической ткани.Более того, некоторые клетки не нуждаются в поддержке для своего роста. Эти клетки можно механически удерживать в суспензии, и такие культуры называются суспензионными культурами. Трансформированные клетки обычно субкультивируют этим методом. Суспензионная культура тканей животных аналогична методу, используемому для субкультивирования бактерий или дрожжей. У суспензионных культур перед однослойными культурами есть ряд преимуществ:

• Может быть достигнуто массовое производство или массовое производство.
• Культивированная клетка имеет доступ к питанию со всех сторон.
• Простота обслуживания.
• Частой замены носителя не требуется.
• Лаг-период короткий.
• Процесс распространения идет быстро.
• Масштабирование удобно.
• Обработка трипсином или другими ферментами не требуется.

Для суспензионных культур, как и для монокультуры, сообщалось об аналогичных параметрах, то есть о плотности культуры, колебаниях pH, расписании, цели субкультуры и т. Д. Во время этого процесса клетки суспендируют в культуральной колбе (рис.6), который содержит питательную среду. В методе колбы с мешалкой среду непрерывно перемешивают с помощью магнитного маятника, чтобы обеспечить однородное перемешивание и избежать агрегации. Этому магнитному маятнику позволяют вращаться у основания колбы, и суспензию клеток следует регулярно контролировать на предмет загрязнения, образования агрегатов или каких-либо признаков порчи.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.6. Колба с мешалкой для крупномасштабных суспензионных культур.

Загрузить рисунок:

1.10.1. Синхронизация клеток

Синхронизированные клетки имеют одинаковую скорость роста во всех поколениях, тогда как несинхронизированный рост означает разные скорости роста клеток, как показано на рисунке 1.7. Культуру клеток необходимо синхронизировать, чтобы клетки находились в одной фазе в одно и то же время, что упрощает определение скорости роста.Синхронизация клеток важна для изучения развития клеток в клеточном цикле, который необходимо периодически контролировать. Было введено несколько методов для достижения синхронизации ячеек. Эти подходы можно разделить на две категории:

• Синхронизация ячеек физическими средствами.
• Синхронизация клеток химическими средствами.

Приблизить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 1.7. Простая иллюстрация синхронизированного (клетки делятся одновременно) и несинхронизированного роста (клетки не делятся в одно и то же время).

Загрузить рисунок:

Синхронизация клеток с использованием физических методов более эффективна, чем химические методы, поскольку последние могут вызвать токсичность для клеток. Лишение питательных ресурсов (часть химического подхода) не может использоваться для синхронизации трансформированных клеток.Поскольку клеточный цикл состоит из различных фаз развития или роста, они определяют синхронность клеток, и в первом цикле можно получить больше синхронности, чем во втором или третьем циклах.

1.10.2. Синхронизация клеток с помощью химических средств

В этом подходе клетки синхронизируются путем блокирования метаболических реакций, что может быть достигнуто либо путем добавления веществ-ингибиторов в культуральную среду, либо путем лишения микроорганизмов или клеток источников питания.

Ингибиторы, такие как тимидин, аминоптерин, гидроксимочевина, цитозин и арабинозид, которые обладают различными эффектами, используются для блокирования синтеза ДНК во время S-фазы клеточного цикла, переводя клетки в ту же фазу.

Удаление основных веществ роста, таких как сыворотка или изолейцин, из культуральной среды в течение почти 24 часов приводит к накоплению клеток в фазе G1. Такой подход, заключающийся в лишении клеток определенных питательных компонентов, подвергает клетки сходным типам стресса, в ответ на который клетки будут проявлять аналогичные адаптации, и, таким образом, может быть достигнута синхронность.

1.10.3. Синхронизация клеток физическими средствами

Разделение клеток физическими средствами для достижения синхронизации может быть выполнено с использованием таких характеристик, как плотность клеток, сродство к антителам, рассеяние света или флуоресцентное излучение меченых клеток. Методы, которые могут быть обычно использованы для разделения клеток на основе их адаптации и фенотипических вариаций, включают центробежное отмучивание и разделение клеток, активируемое флуоресценцией.

Центробежное отмучивание — это процесс повышения скорости оседания с целью увеличения выхода клеток.Процесс основан на размере ячейки и скорости оседания. Во время этого процесса ячейки в среде выбрасываются в разделительную камеру так, что они прижимаются к краям. Это происходит таким образом, что центростремительная сила будет эквивалентна скорости оседания клеток. Поскольку клетки, присутствующие в культуре, должны иметь фенотипические вариации, такие как размер, форма, плотность, клеточная поверхность и т.д., таким образом, клетки на разных фазах клеточного цикла имеют тенденцию оседать с разной скоростью и в разных положениях в камере.За всем процессом можно наблюдать через иллюминатор, поскольку камера освещена стробоскопическим светом.

Экстракты водорослей содержат большое количество потенциальных вторичных метаболитов, которые могут быть использованы для стимулирования или стимулирования роста клеток в условиях in vitro . Эти метаболиты можно использовать в среде для дальнейшего увеличения роста клеток. Наше недавнее исследование красных водорослей, Porphyra vietnamensis , обнаружило среди его разнообразных химических соединений некоторые со значительными фармакологическими свойствами [31–50].Такие типы водорослей можно использовать для стимуляции роста клеток животных. Shinohara et al наблюдали, что фикоцианины водорослей ответственны за рост клеток человека в культуре [50]. В их исследовании стимулирующие рост вещества, полученные из сине-зеленых водорослей, Synechococcus elongatus var., Были разделены для получения фракции билипротеинов, которая способствовала росту клеток RPMI 8226; Аллофикоцианин оказался более активным, чем фикоцианин.

Культура тканей — это искусство выращивания клеток вне живого организма.Поскольку мы уже обсуждали исторический фон и текущие инновации в области биотехнологии в первых двух томах, понятно, что существуют прямые и косвенные отношения между биологией развития клеток растений и животных [47]. При культивировании как растительных, так и животных клеток возникают определенные проблемы, такие как истощение питательных веществ в ростовой среде, накопление апоптотических / некротических клеток, остановка (или старение) клеточного цикла из-за межклеточной коммуникации или контактного ингибирования и т. Д., Которые следует исследовать. далее [47].Для манипулирования культурами клеток растений и животных могут использоваться различные подходы. Субкультивирование — обычная практика, применяемая для замены старой среды новой, обогащенной питательными веществами, средой. Субкультура также может быть использована для предотвращения основной проблемы старения. Это включает перенос небольшого количества клеток в новую чашку для культивирования. Система совместного выращивания животных и растений не исследовалась из-за ее большей уязвимости к заражению культуры. Однако есть возможность поддерживать подходящие асептические условия и поощрять систему совместного культивирования для дальнейшего изучения влияния их роста друг на друга [47].

Успех продуктов для культивирования тканей животных зависит от их эффективности, рентабельности и потенциала расширения. Недавние и текущие достижения в области культуры тканей усложнили разработку биоматериалов, которые были предложены или использованы для выращивания клеток животных [51]. Эта сложность обычно увеличивает сложность разработки подходящих технологий для обрабатывающей промышленности. Стоит отметить, что большинство особенностей, подходящих для создания биоматериалов, проистекают из структуры и функции растений [51].Несколько исследований показали, что децеллюляризованные ткани растений можно использовать в качестве подходящей основы для культивирования клеток человека. Было замечено, что с помощью подхода простой биофункциональности можно добиться адгезии человеческих клеток к различным наборам растительных тканей. Повышенная эффективность транспорта воды и гидрофильность тканей растений способствуют увеличению количества клеток в течение продолжительных периодов культивирования [51]. Кроме того, клетки животных способны хорошо адаптироваться к микроструктуре каркасов растений без нарушения каких-либо физиологических условий.Это приводит к идеальному расположению клеток и формированию идеального рисунка над питающим слоем растительных клеток. Этот поддерживающий микро-каркас на основе растительной ткани может быть использован в качестве альтернативного потенциального каркаса для клеток млекопитающих [51].

В последнее время наблюдается бум биополимеров природного и синтетического происхождения [51–53]. Важно понимать возможные взаимодействия между клетками и этими материалами для разработки новых материалов [48, 54]. Когда изолированные клетки из подходящих тканей культивируются на пластиковой культуральной чашке, этот переход клеток из среды in vivo в среду in vitro приводит к потере нескольких функций, и клетки обычно начинают дедифференцировку по неизвестным причинам.Идентификация сигналов микросреды, ответственных за изменения клеточного фенотипа и функции, поможет понять поведение клеток в условиях in vitro, . Большинство текущих исследований, связанных с тканевыми конструкциями, включает подходящие каркасы, которые не только действуют как якорные клетки, но также помогают в более подробном изучении клеточного поведения и стадий развития [48, 54]. Было разработано несколько каркасов, которые предлагают подходящую архитектуру, в частности, исходную структурную целостность и поддержку, или основу в виде матрицы, в которой клетки располагаются сами и образуют массу функционирующей ткани [51-53].Было также разработано несколько методов, таких как трехмерные матрицы для культивирования клеток животных, чтобы помочь понять, как клетки исследуют свое окружение [51–53]. Матрица биоматериала сконструирована таким образом, что она может контролировать положение и функционирование клеток в искусственных средах [48, 54]. Что касается большинства материалов, разработанных до сих пор, нам не хватает понимания влияния биоматериала или окружающей микросреды на развитие, поведение и функции клеток.

Физиологически клетки всегда окружены сложной и динамичной микросредой, которая включает внеклеточный матрикс, факторы роста и цитокины, а также соседние клетки. Внеклеточный матрикс помогает соединять белки внеклеточного матрикса клетки через специфические рецепторы клеточной поверхности, такие как интегрины [55–57]. Такие рецепторы отвечают за соединение внутриклеточного цитоскелета с внеклеточным матриксом [48, 54]. Важно понимать взаимодействие между лигандами, присутствующими во внеклеточном матриксе, и рецепторами клетки.Такое взаимодействие позволяет множеству внутриклеточных сигнальных процессов, которые могут привести к изменению клеточного поведения, такого как рост, миграция и дифференцировка. Природные внеклеточные матрицы, такие как коллаген, содержат естественные адгезивные лиганды, которые способствуют клеточной связи с интегринами. Такие биоматериалы можно рассматривать как потенциальные ресурсы для создания новых биоматериалов [55–57]. Одним из основных недостатков таких природных внеклеточных матриц является неспособность контролировать их физико-химические свойства.Недавно были исследованы несколько природных биоматериалов. В одном из недавних нововведений в химии лигандов была обнаружена короткая пептидная последовательность (аргинин – глицин – аспарагиновая кислота), которая отвечает за клеточную адгезию [55–57]. Этот пептид можно конъюгировать с другими биологически инертными полимерами для изучения их действия на культивируемые клетки животных [55–57]. Эти пептиды, однажды конъюгированные с матрицей из инертного биоматериала, могут инициировать клеточную адгезию, что в дальнейшем может позволить исследователям разработать подходящие матрицы, на поверхности которых эти пептиды могут быть конъюгированы.Этот подход позволяет разрабатывать подходящие матрицы, потенциал адгезии и химию которых можно контролировать. Кроме того, включение факторов роста в матрицу облегчает их контролируемое распределение в клетках. Следовательно, клеточную адгезию и рост клетки можно контролировать, изменяя химическую природу полимерной сети. Один из наиболее распространенных подходов — функционализация. Факторы роста также можно иммобилизовать над полимерными сетями для изучения и манипулирования клетками.Один из распространенных примеров такой иммобилизации используется при изучении инсулина и эпидермального фактора роста [55–57].

Иммобилизация по образцу — более надежный подход, так как в этом процессе клеткам позволяют культивироваться в матрице с архитектурой, которая производит трехмерную структуру, имитирующую среду in vivo [55–57]. В таком систематическом пространственном расположении встраиваются белки факторов роста или другие белки, такие как те, которые несут лиганды, чтобы стимулировать взаимодействие между клеточными рецепторами и лигандами.Такие искусственные каркасы помогают в развитии ткани за счет недиффузионных механизмов, в которых движение белков не зависит от градиента концентрации. Этот тип стимуляции иммобилизованными факторами роста имитирует среду in vivo закрепленных за мембраной факторов роста, таких как гепарин-связывающий эпидермальный фактор роста, трансформирующий фактор роста и фактор некроза опухоли. Более того, рост клеток также может быть усилен за счет совместной иммобилизации с факторами адгезии и с помощью термочувствительных полимеров, что позволяет клеткам развиваться и, что наиболее важно, позволяет восстанавливать клетки за счет снижения температуры [55–57].

Трехмерные биоматериалы с большим размером пор (более 100 мкм м) несут большое количество функциональных единиц, необходимых для регенерации различных тканей. Размер пор более 100 мкм мкм необходим для клеточной адгезии и пролиферации, тогда как биоматериалы с размером пор 325 мкм мкм способствуют миграции клеток через каркасы. Каркасы с размером пор менее 85 мкм мкм показали наименьшую интенсивность клеточной адгезии и миграции.До сих пор большинство исследований тканевой инженерии были сосредоточены на макроразмерных каркасах для клеток размером более 100 мкм м (субклеточный размер) или клеточных структурах более 10 мкм мкм (размер клетки). Такие массивные структуры необходимы для создания систем органов реальных размеров [49]. Однако для создания функциональных единиц ткани необходимы не только субклеточные и клеточные масштабы, но и наноструктуры размером 1–100 нм. Этот тип структурной организации важен для контроля клеточного поведения, в частности межклеточных взаимодействий, межклеточных взаимодействий и клеточного окружения [49].Восстановление характеристик клеток, в частности структуры и функций, может быть достигнуто только путем реконструкции наноструктур самой ткани. Современные перспективы тканевой инженерии во многом зависят от понимания взаимодействия клеток с этими наноструктурами. Эти крошечные структуры с трехмерным расположением могут прямо или косвенно влиять на функции клеток [49]. Тенденция к созданию все меньших по размеру структур (так называемая миниатюризация), в основном для регенерации компонентов внутри целевой ткани, оказалась надежным подходом для исследователей.К настоящему времени было разработано несколько наноматериалов, имитирующих естественные ткани. Эти наноструктуры представляют собой тканевые трансплантаты, каркасы из биоматериалов, которые конструируются и затем производятся на молекулярном уровне [49]. Доступно несколько методов для оптимизации материалов, даже на уровне атомов, молекул и супермолекул, в масштабе 1–100 нм. С помощью нанотехнологий можно изготавливать или конструировать различные материалы или устройства, чтобы предложить продукт с высокой биосовместимостью и, что наиболее важно, с предсказуемыми биологическими и физическими свойствами [49].Биотехнология животных — это обширная дисциплина, которая включает в себя науку о ДНК, генную инженерию, трансгенную науку и исследования стволовых клеток. Исследования ДНК включают в себя методы выделения ДНК и скрининга, тогда как генная инженерия включает манипуляции с генетическим составом организма для синтеза продукта или изменения характера организма [58, 59]. В настоящее время все эти области используются для производства биофармацевтических препаратов. Более того, исследования ферментов, в основном белковая инженерия, иммобилизация и биотрансформация, имеют несколько применений в науке о культуре тканей животных [58, 59].

Отслоение сетчатки и кровоизлияния — Северо-западные специалисты по глазам животных

Отслоение сетчатки и кровотечения

Определение:

Отслоение сетчатки — это разделение нейросенсорной сетчатки и лежащего под ней слоя

Кровоизлияние в сетчатку — это кровь внутри сетчатки или скопление крови перед сетчаткой или за ней

Анатомия / физиология:

Отслоения сетчатки могут образовываться тремя механизмами:

• Материал, который накапливается за сетчаткой, выталкивая ее вперед.Это вещество может быть жидкостью, клетками и / или белками
• Разрыв сетчатки
• Тракция на сетчатке от прикрепления к стекловидному телу или мембранам

Кровоизлияния в сетчатку образуются, когда кровь выходит из сосудов, что может возникнуть в результате разрыва сосуда, утечки сосудов и / или плохой свертываемости

Клинические признаки:

Потеря зрения является основным признаком отслоения сетчатки, но возникает только тогда, когда поражена большая область сетчатки, и ее трудно рутинно обнаружить у пациентов с нормальным зрением контралатерального глаза.В случае полного отслоения сетчатка может сместиться вперед и визуализироваться через зрачок, касающийся задней части хрусталика. При длительной отслойке могут образовываться увеличенные кровеносные сосуды радужки, способствующие развитию глаукомы.

Причины:

Причины отслоения сетчатки многочисленны и включают высокое кровяное давление, предрасположенность к породе, внутриглазную операцию, внутриглазное воспаление, системные инфекции, иммуноопосредованные состояния, рак, травмы и врожденные пороки развития глаз.

• Причины гипертонии включают гиперадренокортицизм, гипертиреоз, почечную недостаточность, сахарный диабет и опухоли.
• Системные инфекции включают грибковые, клещевые, протозойные и бактериальные организмы.
• Породы, предрасположенные к непривязанности, включают, среди прочих, бишон фризе, ши-тцу, миниатюрный пудель и лабрадор ретривер.

Причины кровоизлияния в сетчатку включают высокое кровяное давление, снижение тромбоцитов в крови, снижение факторов свертывания, сахарный диабет и рак.

Экзамен:

Сетчатку исследуют с помощью непрямой и / или прямой офтальмоскопии. Полное обследование сетчатки требует расширения зрачков, хотя в некоторых случаях это невозможно или не рекомендуется. Мы оцениваем наличие разрывов сетчатки, кровотечений или воспалений; по появлению отслоения проводится диагностика причины. Может потребоваться скрининговая лабораторная работа и / или тесты на определенные заболевания. При подозрении на гипертонию измеряется артериальное давление. Артериальное давление измеряется у собак и кошек аналогично тому, как оно измеряется у людей, с манжетой, наложенной на выбритую область конечности или хвоста.

Лечение:

Как при отслойке сетчатки, так и при кровоизлияниях в сетчатку наиболее важным является лечение основного заболевания. По многим причинам это приводит к разрешению отслоения. В случаях отслоения, связанного с породами или хирургическим вмешательством, при наличии разрыва может быть показана операция по повторному прикреплению сетчатки.

Мониторинг:

Необходимы регулярные перепроверки для оценки повторного прикрепления сетчатки в ответ на терапию.Если присутствует системное заболевание, мы будем сотрудничать с вашим ветеринаром и / или другими специалистами, которые будут заботиться о вашем питомце.

Хирург:

При небольших отслойках, которые требуют только лазерной хирургии для предотвращения прогрессирования, ее можно выполнить в этой больнице. Операция по повторному прикреплению сетчатки — это узкоспециализированная процедура, которую проводят лишь несколько ветеринарных офтальмологов в стране. Операция включает в себя проникновение в глаз, чтобы разрушить соединения между сетчаткой и стекловидным телом, изменить положение сетчатки и затем закрепить сетчатку на месте с помощью лазера.Эту процедуру не проводят специалисты Northwest Animal Eye Specialists, но мы направляем пациентов, которым будет полезно хирургическое вмешательство, в больницу, которая ее предоставляет.

Прогноз:

Прогноз для зрения зависит от основной причины, продолжительности отслоения, реакции на лечение и сопутствующего офтальмологического заболевания. Даже обширные отряды могут присоединиться к ним с возвращением зрения. При разрывах сетчатки прогноз зависит от времени от отслойки до операции, при этом продолжительность 4 недели обычно считается максимальным временем для разумного прогноза зрения.

Пересмотрено 20.04.10

медуз | Характеристики, среда обитания, диета, анатомия и факты

Медуза , любой морской планктонный представитель класса Scyphozoa (тип Cnidaria), группа беспозвоночных животных, состоящая примерно из 200 описанных видов, или класса Cubozoa (примерно 20 видов). ). Этот термин также часто применяется к некоторым другим книдариям (таким как представители класса Hydrozoa), которые имеют медузоидную (колоколообразную или блюдцеобразную) форму тела, как, например, гидромедузы и сифонофоры (включая португальского человека- войны).Несвязанные формы, такие как гребешки (тип Ctenophora) и сальпы (тип Chordata), также называют медузами. Сцифозные медузы можно разделить на два типа: свободно плавающие медузы и сидячие (то есть стволовые животные, прикрепляющиеся к водорослям и другим объектам с помощью стебля). Сидячие полиповидные формы составляют отряд Stauromedusae.

Британская викторина

Животные меньше

Австралия изобилует местными животными, большими и маленькими.Изучите свои знания о кенгуру и коалах в этой викторине.

Свободноплавающие сцифозные медузы встречаются во всех океанах и включают знакомых дискообразных животных, которых часто можно найти дрейфующими вдоль береговой линии. Большинство из них живут всего несколько недель, но известно, что некоторые живут год или дольше. Тела большинства имеют размер от 2 до 40 см (от 1 до 16 дюймов) в диаметре; некоторые виды значительно крупнее, их диаметр достигает 2 метров (6.6 футов). Сцифозные медузы почти на 99 процентов состоят из воды, что связано с составом студня, который составляет основную массу почти у всех видов. Большинство из них питаются веслоногими рачками, личинками рыб и другими мелкими животными, которых ловят щупальцами, имеющими стрекательные клетки (нематоцисты). Некоторые, однако, просто используют суспензию корма, извлекая из воды мелких животных и водоросли (фитопланктон). Как и у всех книдарий, их тела состоят из двух клеточных слоев, эктодермы и энтодермы, между которыми находится студенистая мезоглея.У медуз прозрачный слой мезоглеи довольно толстый.

Жизненный цикл свободно плавающих сцифозных медуз обычно состоит из трех стадий. Стадия полипа сидячей (сцифистомы) бесполым путем отрастает молодые медузы с верхнего конца, и каждая такая эфира превращается во взрослую особь. Взрослые особи бывают либо мужчинами, либо женщинами, но у некоторых видов они меняют пол с возрастом. У многих видов нормальное слияние яйцеклетки и сперматозоидов приводит к появлению эмбриона, который вынашивается в кишечнике взрослого человека до тех пор, пока он не становится ресничной личинкой планулы, но у некоторых это развитие происходит в море.После того, как личинка планулы покидает своего родителя, она какое-то время живет в планктоне и в конечном итоге прикрепляется к камню или другой твердой поверхности, где вырастает в новую сцифистому. Такой жизненный цикл характерен для отряда Semaeostomeae, который насчитывает около 50 видов медуз, в основном прибрежных, некоторые из которых имеют очень широкий ареал. В их число входят представители родов Aurelia и Chrysaora и большая красная медуза, Tiburonia granrojo (подсемейство Tiburoniinae), один из трех видов медуз, у которых отсутствуют щупальца.

Отряд Coronatae включает около 30 видов в основном глубоководных медуз, часто темно-бордового цвета. Глубокая круглая канавка отделяет центральную часть колоколообразного корпуса от периферии, которая разделена на широкие створки, или лепестки. Краевые щупальца большие и твердые. Известно, что некоторые виды имеют стадию сцифистомы, но жизненный цикл большинства форм еще не описан. Венценосные медузы — самые примитивные из современных сцифозов, которые, как полагают, произошли непосредственно от ископаемой формы Conulata , которая процветала между 180 и 600 миллионами лет назад.Некоторые из известных сидячих стадий образуют разветвленные колонии, которые когда-то были отдельно идентифицированы под названием Stephanoscyphus .