Contact inhibition
કોષ જીવવિજ્ઞાનમાં, સંપર્ક અવરોધ એ બે અલગ પરંતુ નજીકથી સંબંધિત ઘટનાઓનો સંદર્ભ આપે છેઃ સંપર્ક અવરોધ હલનચલન (સી. આઈ. એલ.) અને સંપર્ક અવરોધ પ્રસાર (સી. આઈ. પી.). સી. આઈ. એલ. એ એકબીજાના સંપર્કમાં હોય ત્યારે ફાઇબ્રોબ્લાસ્ટ જેવા કોષો દ્વારા પ્રદર્શિત અવગણના વર્તનનો ઉલ્લેખ કરે છે. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, જ્યારે બે કોષો એકબીજાનો સંપર્ક કરે છે, ત્યારે તેઓ ભવિષ્યમાં અથડામણ ટાળવા માટે તેમની ગતિને અલગ દિશામાં બદલવાનો પ્રયાસ કરે છે. જ્યારે અથડામણ અનિવાર્ય હોય છે, ત્યારે એક અલગ ઘટના બને છે જેમાં સંવર્ધનના કોષોની વૃદ્ધિ આખરે કોષ-ઘનતા આધારિત રીતે અટકી જાય છે. બંને પ્રકારના સંપર્ક અવરોધ સામાન્ય કોષોના જાણીતા ગુણધર્મો છે અને યોગ્ય પેશી વૃદ્ધિ, તફાવત અને વિકાસના નિયમનમાં ફાળો આપે છે. એ નોંધવું યોગ્ય છે કે ગર્ભ વિકાસ અને પેશીઓ અને ઘાના ઉપચાર દરમિયાન ઓર્ગેનોજેનેસિસ દરમિયાન બંને પ્રકારના નિયમન સામાન્ય રીતે નકારવામાં આવે છે અને દૂર થાય છે. જો કે, હલનચલન અને પ્રસારનો સંપર્ક અવરોધ કેન્સરના કોષોમાં અસામાન્ય રીતે ગેરહાજર છે, અને આ નિયમનની ગેરહાજરી ટ્યુમરિજેનેસિસમાં ફાળો આપે છે. મિકેનિઝમ સંપર્ક અવરોધ એ એક નિયમનકારી પદ્ધતિ છે જે કોષોને એક સ્તર એક કોષ જાડા (એક મોનોલેયર) માં વિકસતા રાખવા માટે કાર્ય કરે છે. જો કોષમાં પુષ્કળ ઉપલબ્ધ સબસ્ટ્રેટ જગ્યા હોય, તો તે ઝડપથી પ્રતિકૃતિ બનાવે છે અને મુક્તપણે ફરે છે. આ પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી કોષો સમગ્ર સબસ્ટ્રેટમ પર કબજો ન કરે. આ સમયે, સામાન્ય કોષો પ્રતિકૃતિ બનાવવાનું બંધ કરી દેશે. જેમ જેમ ગતિશીલ કોષો સમૃદ્ધ સંસ્કૃતિઓમાં સંપર્કમાં આવે છે, તેમ તેમ તેઓ સમય જતાં ગતિશીલતા અને માઇટોટિક પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો દર્શાવે છે. અસંખ્ય દિવસો સુધી સંપર્કમાં રહેલી વસાહતો વચ્ચે ઘાતાંકીય વૃદ્ધિ જોવા મળે છે, જેમાં માઇટોટિક પ્રવૃત્તિમાં અવરોધ ઘણી પાછળથી જોવા મળે છે. કોષ-કોષ સંપર્ક અને પ્રસાર અવરોધની શરૂઆત વચ્ચેનો આ વિલંબ ટૂંકા થાય છે કારણ કે સંવર્ધન વધુ સમૃદ્ધ બને છે. આમ, તે વ્યાજબી રીતે તારણ કાઢી શકાય છે કે સેલ-સેલ સંપર્ક એ પ્રસારના સંપર્ક અવરોધ માટે એક આવશ્યક સ્થિતિ છે, પરંતુ તે પોતે માઇટોટિક અવરોધ માટે અપૂરતી છે. અન્ય કોષો સાથે સંપર્ક કરવા ઉપરાંત, સંપર્ક-અવરોધિત કોષોને યાંત્રિક તાણ અને આસપાસના કોષો દ્વારા લાદવામાં આવેલા અવરોધો હેઠળ તેના કોષ વિસ્તારને ઘટાડવાની ફરજ પાડવી જોઈએ. ખરેખર, એવું સૂચવવામાં આવ્યું છે કે યાંત્રિક તણાવ માઇટોસિસ માટે અવરોધક સંકેત તરીકે કામ કરે છે. વધુમાં, એ નોંધવું અગત્યનું છે કે માઇટોટિક પ્રવૃત્તિનું આવું અવરોધ એ એક સ્થાનિક ઘટના છે; તે સંભવિત વિજાતીય સંવર્ધનમાં પસંદગીના કેટલાક કોષો વચ્ચે થાય છે. કેન્સરમાં ભૂમિકા અપરિવર્તિત માનવ કોષો સામાન્ય કોષીય વર્તણૂક દર્શાવે છે અને પર્યાવરણીય પોષક તત્ત્વો, વૃદ્ધિ પરિબળ સંકેત અને કોષની ઘનતા વચ્ચેની આંતરક્રિયા દ્વારા તેમની વૃદ્ધિ અને પ્રસારમાં મધ્યસ્થી કરે છે. જેમ જેમ કોષની ઘનતા વધે છે અને સંવર્ધન સમૃદ્ધ બને છે, તેમ તેમ તેઓ કોષ ચક્રની ધરપકડ શરૂ કરે છે અને બાહ્ય પરિબળો અથવા કોષીય ચયાપચયને ધ્યાનમાં લીધા વિના પ્રસાર અને માઇટોજેન સંકેત માર્ગોને ઘટાડે છે. આ ગુણધર્મ પ્રસારના સંપર્ક અવરોધ તરીકે ઓળખાય છે અને તે યોગ્ય ગર્ભ વિકાસ, તેમજ પેશીઓની મરામત, તફાવત અને મોર્ફોજેનેસિસ માટે જરૂરી છે. કેન્સરગ્રસ્ત કોષો સામાન્ય રીતે આ ગુણધર્મ ગુમાવે છે અને આમ પડોશી કોષોના સંપર્કમાં હોય ત્યારે પણ અનિયંત્રિત રીતે એકબીજા પર વિભાજિત થાય છે અને વૃદ્ધિ પામે છે. આના પરિણામે આસપાસના પેશીઓ પર આક્રમણ થાય છે, નજીકના અવયવોમાં તેમનું મેટાસ્ટેસિસ થાય છે અને છેવટે ટ્યુમરિજેનેસિસ થાય છે. નગ્ન છછુંદર ઉંદરના કોષો, એક એવી પ્રજાતિ જેમાં કેન્સરનું ક્યારેય અવલોકન થયું નથી, સંપર્ક અવરોધ માટે અતિસંવેદનશીલતા દર્શાવે છે. આ તારણો કેન્સર પ્રતિકાર માટે સંકેત આપી શકે છે. વધુમાં, તાજેતરના અભ્યાસોએ વધુ પ્રસારના સંપર્ક અવરોધની કેટલીક પદ્ધતિઓ અને કેન્સર ઉપચારમાં તેની સંભવિત અસરો જાહેર કરી છે. વધુમાં, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે કોષ-કોષ સંલગ્નતા રચના માત્ર કોષ વિસ્તાર જેવા ભૌતિક અવરોધો લાદીને વૃદ્ધિ અને પ્રસારને પ્રતિબંધિત કરતી નથી, પરંતુ પ્રસારને ઘટાડતા સંકેત માર્ગોને ટ્રિગર કરીને પણ કરે છે. આવો જ એક માર્ગ હિપ્પો-વાયએપી સંકેત માર્ગ છે, જે મોટાભાગે સસ્તન પ્રાણીઓમાં કોષ વૃદ્ધિને રોકવા માટે જવાબદાર છે. આ માર્ગ મુખ્યત્વે સેરીન કિનસેસને સંડોવતા ફોસ્ફોરાયલેશન કાસ્કેડનો સમાવેશ કરે છે અને નિયમનકારી પ્રોટીન દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે, જે વૃદ્ધિ-નિયંત્રિત જનીનો સાથે બંધન કરીને કોષની વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરે છે. સેરીન/થ્રેઓનિન કિનેઝ હિપ્પો (સસ્તન પ્રાણીઓમાં અનુક્રમે એસટીકે4 અને એસટીકે3 જનીનો દ્વારા એન્કોડેડ એમએસટી1/એમએસટી2) ગૌણ કિનેઝ (એલએટીએસ1/એલએટીએસ2) ને સક્રિય કરે છે, જે વૃદ્ધિ જનીનોના ટ્રાન્સક્રિપ્શનલ એક્ટિવેટર વાયએપીને ફોસ્ફોરાયલેટ કરે છે. વાયએપીનું ફોસ્ફોરાયલેશન તેને ન્યુક્લિયસમાંથી નિકાસ કરે છે અને તેને વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપતા જનીનોને સક્રિય કરવાથી અટકાવે છે; આ રીતે હિપ્પો-વાયએપી માર્ગ કોષની વૃદ્ધિને અટકાવે છે. વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, હિપ્પો-વાયએપી માર્ગ સેલ-સેલ સંપર્કના જવાબમાં કાર્ય કરવા માટે અપસ્ટ્રીમ તત્વોનો ઉપયોગ કરે છે અને પ્રસારના ઘનતા-આધારિત અવરોધને નિયંત્રિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેડેરિન્સ ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન પ્રોટીન છે જે હોમોફિલિક બંધન દ્વારા સેલ્યુલર જંકશન બનાવે છે અને આમ સેલ-સેલ સંપર્ક માટે ડિટેક્ટર્સ તરીકે કામ કરે છે. અવરોધક માર્ગના કેડેરીન-મધ્યસ્થ સક્રિયકરણમાં α-અને β-કેટેનિનને સક્રિય કરવા માટે હોમોફિલિક બોન્ડ બનાવવા માટે ટ્રાન્સમેમ્બ્રેન ઇ-કેડેરીનનો સમાવેશ થાય છે, જે પછી હિપ્પો-વાયએપી માર્ગના ડાઉનસ્ટ્રીમ ઘટકોને ઉત્તેજીત કરે છે જેથી આખરે કોષની વૃદ્ધિને ઘટાડી શકાય. આ એ તારણ સાથે સુસંગત છે કે ઇ-કેડેરિન ઓવરએક્સપ્રેશન મેટાસ્ટેસિસ અને ટ્યુમરિજેનેસિસને અવરોધે છે. કારણ કે વાયએપી માઇટોજેનિક વૃદ્ધિ પરિબળ સંકેત અને આમ કોષ પ્રસાર સાથે સંકળાયેલ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે, તેવી શક્યતા છે કે ભવિષ્યના અભ્યાસો કેન્સરના કોષોમાં હિપ્પો-વાયએપી માર્ગની ભૂમિકા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે. જો કે, એ નોંધવું અગત્યનું છે કે સંપર્ક-અવરોધિત કોષો કોષ ચક્રની ધરપકડમાંથી પસાર થાય છે, પરંતુ વૃદ્ધ થતા નથી. હકીકતમાં, એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે સંપર્ક-અવરોધિત કોષો ઓછા સંમિશ્રિત સંવર્ધનમાં પુનરાવર્તિત થયા પછી સામાન્ય પ્રસાર અને મિટોજેન સંકેત ફરી શરૂ કરે છે. આમ, પ્રસારના સંપર્ક અવરોધને કોષ ચક્ર ધરપકડના ઉલટાવી શકાય તેવા સ્વરૂપ તરીકે જોવામાં આવી શકે છે. વધુમાં, કોષ ચક્રની ધરપકડથી વૃદ્ધત્વ તરફ સંક્રમણ કરવા માટે, સંપર્ક-અવરોધિત કોષોએ એમ. ટી. ઓ. આર. જેવા વૃદ્ધિ-સક્રિય માર્ગોને સક્રિય કરવા જોઈએ. એકવાર ઉચ્ચ-ઘનતા સંસ્કૃતિઓમાં કોષો એટલા સમૃદ્ધ બની જાય છે કે કોષ વિસ્તાર નિર્ણાયક મૂલ્યથી નીચે આવે છે, ત્યારે સંલગ્નતા રચનાઓ માર્ગોને ટ્રિગર કરે છે જે માઇટોજેન સિગ્નલિંગ અને કોષ પ્રસારને ઘટાડે છે. તેથી વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપતો એમ. ટી. ઓ. આર. માર્ગ અવરોધિત થાય છે, અને પરિણામે સંપર્ક-અવરોધિત કોષો કોષ ચક્રની ધરપકડથી વૃદ્ધાવસ્થામાં સંક્રમણ કરી શકતા નથી. કેન્સર ઉપચારમાં આની નિર્ણાયક અસરો છે; તેમ છતાં કેન્સરના કોષો સંપર્ક-અવરોધિત નથી, તેમ છતાં સંમિશ્રિત કેન્સર કોષ સંવર્ધન હજુ પણ તેમની વૃદ્ધત્વ મશીનરીને દબાવી દે છે. તેથી, આ એક બુદ્ધિગમ્ય સમજૂતી હોઈ શકે છે કે શા માટે વૃદ્ધત્વ-પ્રેરિત કેન્સર ઉપચાર દવાઓ બિનઅસરકારક છે. કોષની ગતિશીલતા મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, જ્યારે બે કોષો ટકરાય છે ત્યારે તેઓ ભવિષ્યની અથડામણને ટાળવા માટે અલગ દિશામાં આગળ વધવાનો પ્રયાસ કરે છે; આ વર્તણૂકને હલનચલનના સંપર્ક અવરોધ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જેમ જેમ બે કોષો સંપર્કમાં આવે છે, તેમ તેમ તેમની લોકોમોટિવ પ્રક્રિયા લકવાગ્રસ્ત થઈ જાય છે. આ એક બહુસ્તરીય, બહુપક્ષીય પદ્ધતિ દ્વારા પરિપૂર્ણ થાય છે જેમાં અથડામણ પર કોષ-કોષ સંલગ્નતા સંકુલની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. આ સંકુલનું વિચ્છેદન મોટે ભાગે કોષોમાં તણાવ દ્વારા સંચાલિત હોવાનું માનવામાં આવે છે અને આખરે અથડાતા કોષોની બદલાતી દિશામાં પરિણમે છે. પ્રથમ, ગતિશીલ કોષો ટકરાય છે અને તેમના સંબંધિત લેમેલ દ્વારા સ્પર્શ કરે છે, જેનું એક્ટિન ઉચ્ચ પ્રતિગામી પ્રવાહ દર્શાવે છે. લેમેલની વચ્ચે સેલ્યુલર સંલગ્નતા રચાય છે, જે સંલગ્નતાની આસપાસના વિસ્તારમાં તરત જ એક્ટિનના પ્રતિગામી પ્રવાહ દરને ઘટાડે છે. પરિણામે, કોષોનો વેગ અને ગતિશીલતા ઓછી થાય છે. આ પછી એક્ટિન સ્ટ્રેસ ફાઈબર્સ અને માઇક્રોટ્યુબ્યુલ્સને અથડાતા બંને ભાગીદારોમાં એકબીજા સાથે રચવા અને સંરેખિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ તાણ તંતુઓનું સંરેખણ સ્થાનિક રીતે લેમેલમાં સ્થિતિસ્થાપક તણાવ એકઠા કરે છે. આખરે, તણાવનું નિર્માણ ખૂબ મોટું થઈ જાય છે, અને કોષ સંલગ્નતા સંકુલ વિખેરાઈ જાય છે, લેમેલ પ્રોટ્રુઝનને તોડી નાખે છે, અને સ્થિતિસ્થાપક તણાવને દૂર કરવાના પ્રયાસમાં કોષોને જુદી જુદી દિશામાં મુક્ત કરે છે. એક સંભવિત વૈકલ્પિક ઘટના જે એસેમ્બલી ડિસોસીએશન તરફ દોરી જાય છે તે એ છે કે સ્ટ્રેસ ફાઇબર સંરેખણ પર, કોષોની અગ્રણી ધાર સંલગ્ન લેમેલથી દૂર પુનઃધ્રુવીય બને છે. આ માત્ર સંપર્કના સ્થાનિક સ્થળ પર જ નહીં, સમગ્ર કોષના શરીરમાં નોંધપાત્ર સ્થિતિસ્થાપક તણાવ પેદા કરે છે, અને તે જ રીતે સંલગ્નતા સંકુલના વિચ્છેદનનું કારણ બને છે. સ્થિતિસ્થાપક તણાવને બાહ્યપ્રવાહના પતન, જટિલ વિચ્છેદન અને કોષોના વિખેરણનું પ્રાથમિક પ્રેરક બળ માનવામાં આવે છે. આ કાલ્પનિક તણાવની લાક્ષણિકતા અને કલ્પના કરવામાં આવી હોવા છતાં, લેમેલામાં તણાવ કેવી રીતે વધે છે અને તાણના નિર્માણમાં કોષનું પુનઃધ્રુવીકરણ કેવી રીતે ફાળો આપે છે તે તપાસ માટે ખુલ્લું છે. વધુમાં, જેમ જેમ પ્રતિકૃતિ કોષોની માત્રામાં વધારો કરે છે, તેમ તેમ તે કોષો બીજાને સ્પર્શ કર્યા વિના આગળ વધી શકે તેવી દિશાઓની સંખ્યામાં ઘટાડો થાય છે. કોષો અન્ય કોષથી દૂર જવાનો પણ પ્રયાસ કરશે કારણ કે તેઓ તેમની આસપાસના વિસ્તારને વધુ સારી રીતે વળગી રહે છે, જે અન્ય કોષોની સરખામણીમાં સબસ્ટ્રેટમ તરીકે ઓળખાતી રચના છે. જ્યારે બે કોષો ટકરાતા હોય ત્યારે વિવિધ પ્રકારના કોષો હોય છે, ત્યારે એક અથવા બંને અથડામણનો પ્રતિસાદ આપી શકે છે. કેટલીક અમર કોષ રેખાઓ, અનિશ્ચિત સમય સુધી ફેલાવા માટે સક્ષમ હોવા છતાં, હજુ પણ સંપર્ક અવરોધનો અનુભવ કરે છે, જોકે સામાન્ય રીતે સામાન્ય કોષ રેખાઓ કરતાં ઓછી હદ સુધી. હાયલ્યુરોનિક એસિડ સિન્થેઝ સંદર્ભો કોષ જીવવિજ્ઞાન કોષ સંવર્ધન પણ જુઓ.