Differenzierungszustand

Differenzierungszustand bezeichnet in der Biologie den Zustand einer Zelle, in dem sie eine bestimmte, spezialisierte Funktion ausbildet. Er stellt den Übergang von einem undifferenzierten oder weniger differenzierten Zustand zu einer Gewebeat- oder Zelltyp-spezifischen Identität dar. Unterschiede zu Stammzellen oder zu Entwicklungsphasen, in denen Zellen noch Potenzial für mehrere Zelltypen besitzen, werden durch den Differenzierungsgrad erkennbar.

Die Differenzierung erfolgt durch Veränderungen in der Genexpression, begleitet von epigenetischen Modifikationen und der Aktivierung oder Hemmung spezifischer Signalwege. Muskeln, Nervensystem, Blut- und Hautgewebe zeigen charakteristische Muster der Marker-Expression, Morphologie und Funktion. In vielen Geweben ist die Differenzierung mit einer Verringerung oder Aufgabe der Teilungsfähigkeit verbunden. Terminal differenzierte Zellen haben meist eine spezialisierte Funktion und bleiben über längere Zeit stabil.

Man unterscheidet Potenzialitätstypen wie totipotent, pluripotent, multipotent und unipotent, die beschreiben, in welchem Umfang sich Zellen zu weiteren Zelltypen entwickeln können. Der Differenzierungszustand wird durch intrinsische Programme (Transkriptionsfaktoren) und extrinsische Signale (zelluläre Kommunikation, Umweltfaktoren, Signalingwege wie Wnt, Notch, BMP, FGF) bestimmt. Epigenetische Landschaften und mechanische Einflüsse spielen ebenfalls eine Rolle.

Nachweis und Bewertung erfolgen über Marker-Profile, Immunostaining oder Sequenzierungsverfahren, die Abfolge und Muster der Genexpression darstellen. Bedeutungsvoll ist der Differenzierungszustand in Entwicklung, Gewebehomöostase und Regeneration; fehlerhafte Regulation kann zu Entwicklungsstörungen oder Krebs beitragen.