Πόσα κύτταρα υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα;

Συνολικός αριθμός κυττάρων στον ανθρώπινο οργανισμό. Σύγκριση αριθμών από τρεις διαφορετικές πηγές: από την υπάρχουσα βιβλιογραφία (πάνω αριστερά), από έναν απλό υπολογισμό βάση του όγκου του σώματος και του μεγέθους των κυττάρων (κάτω αριστερά) και από την εργασία της Bianconi και των συνεργατών της (δεξιά).
(Πηγή: Biancone et al, Annals of Human Biology)

Ο αριθμός των κυττάρων φαίνεται πως βρίσκεται υπό αυστηρό γενετικό και αναπτυξιακό έλεγχο: στους κατώτερους οργανισμούς για παράδειγμα τα βακτήρια και οι ζύμες είναι μονοκύτταροι, ενώ ένας ενήλικας Caenorhabditis elegans αποτελείται ακριβώς από 959 (αρσενικό) ή 1031 (ερμαφρόδιτο) σωματικά κύτταρα. Στους ανώτερους οργανσιμούς ο αριθμός των κυττάρων καθορίζεται από ομοιοστατικούς μηχανισμούς όπως ο πολλαπλασιασμός, η διαφοροποίηση και ο κυτταρικός θάνατος. Αρκετοί εκκρινόμενοι παράγοντες καθορίζουν το μέγεθος των ιστών, αυξάνοντας ή μειώνοντας το ρυθμό της κυτταρικής διαίρεσης. Για παράδειγμα η μυοστατίνη ρυθμίζει τη μυική σκελετική μάζα, ενώ η λεπτίνη το ποσό του λιπώδους ιστού.

Στους πιο περίπλοκους οργανισμούς, όπως ο άνθρωπος, ο ρύθμιση του κυτταρικού αριθμού δεν μπορεί να είναι ακριβείας σε επίπεδο κυττάρου. Παρόλα αυτά φαίνεται να υπάρχει κάποιο εύρος τιμών, γύρω από κάποια βασικό αριθμό. Η παρατήρηση αυτή ενισχύεται από τις εξής διαπιστώσεις:

1. Αν και υπάρχουν προφανείς διαφορές στη ύψος και τη μάζα μεταξύ ενηλίκων, η διαφοροποίηση αυτή δεν είναι μεγαλύτερη από μία τάξη μεγέθους και μάλλον εμρηνεύεται ως αποτέλεσμα αύξησης του μεγέθους των κυττάρων, σε συνδυασμό ή κατά μόνας με την μη αύξηση του αριθμού των κυττάρων όπως συμβαίνει στην παχυσαρκία.
2. Η ανάλυση του αριθμού των κυττάρων σε ένα όργανο ή σε κάποιο ιστό, αποκαλύπτει μεγάλο βαθμό ομοιότητας μεταξύ των ανθρώπων, όπως π.χ. ο αριθμός των ερυθρών αιμοσφαιρίων.
3. Φαίνεται να υπάρχει ένας βέλτιστος αριθμός κυττάρων, η ποσότητα των οποίων ελέγχεται σε γενετικό επίπεδο με τον ίδιο τρόπο για όλα τα άτομα του ίδιου είδους. Κι αυτό καθώς απαιτείται μία κρίσιμη κυτταρική μάζα για την ανάπτυξη του ζυγωτού σε έναν πλήρη οργανισμό, με συντονισμένη λειτουργεία και φυσιολογία, τα οποία βρίσκονται πάντα υπό το άγρυπνο βλέμα της εξελικτικής διαδικασίας. Σίγουρα υπάρχουν σαφείς φυσικές σταθερές ανώτερων και κατώτερων ορίων στο μέγεθος ενός οργάνου κι ενός οργανισμού, όπως στα οστά ή στη μηχανική της καρδιά η αναλογία επιφάνειας-όγκου, αλλά και βιολογικοί ηχανισμοί που αποσκοπούν στον έλεγχο της μάζας και των αριθμών κυττάρων στους ιστούς.

H Eva Bianconi και οι συνεργάτες της δημοσιεύουν μία έρευνα στο Annals of Human Biology (2013) με τίτλο “An estimation of the number of cells in the human body” με στόχο να συζητήσουν τα διάφορα θεωρητικά ζητήματα και να καταλήξουν σε ένα νούμερο σχετικά με τον αριθμό των κυτάρων που υπάρχει σε έναν ενήλικα. Όπως οι ίδιοι επισημαίνουν υπάρχουν αριθμοί που κυμαίνονται μεταξύ 10¹² – 10²⁰, και στις περισσότερες φορές είναι χωρίς κάποια βιβλιογραφική αναφορά. Δείτε αναλυτικά τη σχετική δημοσίευση.

Οι ερευνητές συγκεντρώνοντας στοιχεία από τη βιβλιογραφία και εκτελώντας διάφορους μαθηματικούς και μορφολογικούς υπολογισμούς (υπολογίζοντας τον αριθμό των κυτάρων σε επιλεγμένα όργανα, δομές και περιοχές), βρήκαν σχετικά με τον αριθμό των κυττάρων ενός άντρα, ηλικίας περίπου 30 ετών που ζυγίζει 70 κιλά, έχει ύψος 1,72 μέτρα και όγκο επιφάνειας 1,85 τετραγωνικά μέτρα:

1. Μέση μάζα ενός κυττάρου θηλαστικού είναι 1ng
2. Ο μέσος όγκος ενός κυττάρου θηλαστικά είναι 4×10^-9 cm³ (ή 4 pL)
3. Ο μέσος όγκος του ανθώπινου σώματος είναι 63,83 και 66,61 λίτρα
4. Συνολικός αριθμός κυττάρων που υπολογίστηκαν: 3,72 x10¹³

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, η γνώση του αριθμού των κυττάρων ενός οργάνου ή ενός ιστού μπορεί να φανεί χρήσιμος στη διάγνωση και την πρόγνωση. Καθώς πολλές φορές η αξιολόγηση μίας βιοψίας οδηγεί σε εσφαλμένο συμπέρασμα λόγω υπο-εκτιμήσης του αριθμού των κυττάρων του αντίστοιχου οργάνου. Επιπλέον η γνώση του αριθμού των κυττάρων σε συνδυασμό με τους βιολογικούς μηχανισμούς που τον καθορίζουν, θα ήταν σημαντικό για την κατανόηση της βιολογίας και της κινητικής του καρκίνου ή άλλων ασθενειών του ανθρώπου.

Από εξελικτικής σκοπιάς ο αριθμός των κυττάρων σε διαφορετικά είδη, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να μετρηθεί η πολυπλοκότητα των οργάνων και των οργανισμών, ενδιαφέρουσα παράμετρος την ταξινόμηση και την κατανόηση την ενδοειδικής ποικιλομορφίας σε φαινοτυπικό επίπεδο.

Διδακτική Αξιοποίηση
Τα παραπάνω στοιχεία μπορούν να γίνουν αφορμή για να συζητηθεί ο αριθμός κυττάρων ως ακόμα μία φαινοτυπική ιδιότητα. Επιπλέον θα μπορούσε να συσχετιστεί η επιλογή κατάλληλης φαρμακευτικής αγωγής στα πλαίσια μίας εξατομικευμένης θεραπείας, γνωρίζοντας τον ακριβή αριθμό κυττάρων ενός οργάνου ή ενός ιστού που προσπαθούμε να θεραπεύσουμε. Αν κάποιος διαβάσει αναλυτικότερα την εργασία θα βρει συγκεκριμένο αριθμό κυττάρων, ανά συγκεκριμένους ιστούς και όργανα: τι ποιό καλύτερο για να επιβαιωθεί εκόμα ένας βιολογικός νόμος που συσχετίζει τη δομή με τη λειτουργία; Τέλος θα μπορούσε να δοθεί και μία εξελικτική διάσταση, επισημαίνοντας την υπάρχουσα ενδοειδική ποικιλομορφία η οποία ενδεχομένως κάποια στιγμή (ίσως και ποτέ) να μπει στο φίλτρο της φυσικής επιλογής ευνοώντας κάποιος συγκεκριμένους συνδυασμούς κυτταρικών τύπων, αριθμού και μεγέθους κυττάρων.