組織の成長

組織の成長は、組織がサイズを増大させるプロセスです。動物では、組織の成長は胚発生、出生後の成長、および組織再生中に発生します。組織の成長の基本的な細胞基盤は細胞増殖のプロセスであり、細胞の成長と細胞分裂が並行して発生します。^{[1] [2] [3] [4]}

組織の成長中に細胞増殖がどのように制御され、最終的な組織サイズが決定されるかは、生物学における未解決の問題です。制御されない組織の成長は、がんの原因となります。

臓器内の細胞増殖の速度の違いは、細胞分裂の方向と同様に比率に影響を与える可能性があり、したがって組織の成長は、組織形態形成の他のメカニズムとともに組織の形成に寄与します。

哺乳類の皮膚などの一部の動物組織では、皮膚の成長は最終的には皮膚が覆う体の表面積によって決まることは明らかです。これは、基底層内の皮膚幹細胞の細胞増殖が、皮膚が体全体の表面を覆うように機械的に制御されている可能性が高いことを示唆しています。体の成長は皮膚の機械的な伸張を引き起こし、それが基底層内 の皮膚幹細胞によって感知され、その結果、細胞増殖率の増加と、分化する基底層上娘細胞の生成だけでなく、幹細胞分裂の平面配向を促進して新しい皮膚幹細胞を生成することにつながります。

基底層内の皮膚幹細胞の細胞増殖は、機械的に制御される転写共活性化因子のYAP / TAZファミリーによって促進されます。転写共活性化因子は核内のTEADファミリーDNA結合転写因子に結合し、標的遺伝子の発現を活性化して細胞増殖を促進します。

骨格の骨や、腸、膵臓、腎臓、脳といった哺乳類の内臓など、他の動物組織については、ゲノムにコード化された発生遺伝子調節ネットワークがどのようにしてこのような異なるサイズや比率の臓器につながるのかは依然として不明 です。

動物の組織はそれぞれ成長速度が異なり、生成される器官の大きさも大きく異なりますが、動物の体全体の成長速度はインスリン/ IGF-1ファミリーの循環ホルモンによって調整できます。このホルモンは体内の多くの細胞でPI3K/AKT/mTOR経路を活性化し、細胞の成長と分裂の平均速度を上昇させ、多くの組織で細胞増殖速度を上昇させます。哺乳類では、 IGF-1の生成は成長ホルモンと呼ばれる別の循環ホルモンによって誘発されます。成長ホルモンまたはIGF-1の過剰生成は巨人症の原因であり、これらのホルモンの生成不足は小人症の原因です。

皮膚や腸などの成体動物の組織は大きさを維持していますが、幹細胞と前駆細胞の増殖によって細胞が絶えず入れ替わり、同時に分化した娘細胞が剥離して同等の損失を受けています。Wntシグナル伝達経路の活性の勾配は、少なくとも腸内では、そしておそらく皮膚でも、幹細胞と前駆細胞の増殖を維持する上で基本的な役割を果たしているようです。

組織が損傷すると、 YAP / TAZ経路、Wntシグナル伝達経路、PI3K/AKT/mTOR経路を活性化する成長因子など、組織の成長を制御する多くの経路の活性が上昇します。