Prostriedky podporujúce regeneráciu. Ako urýchliť proces regenerácie pokožky

Prečo si človek nemôže dorásť stratené časti tela? Prečo sme horší ako jašterice?

Vedci sa už dlho snažia pochopiť, ako obojživelníky, ako sú mloky a mloky regenerovať odseknuté chvosty, končatiny, čeľuste. Navyše ich poškodené srdce, očné tkanivo a miecha. Metóda, ktorú používajú obojživelníky na opravu, sa ukázala byť jasná, keď vedci porovnali regeneráciu zrelých jedincov a embryí. Ukazuje sa, že na skoré štádia vývoj, bunky budúceho tvora sú nezrelé, ich osud sa môže dobre zmeniť.

Ukázali to pokusy na žabích embryách. Keď má embryo len niekoľko stoviek buniek, časť tkaniva, ktoré je predurčené stať sa kožou, sa z neho môže vyrezať a umiestniť do oblasti mozgu. A toto tkanivo sa stane súčasťou mozgu. Ak sa podobná operácia vykoná na zrelšom embryu, potom sa koža stále vyvíja z kožných buniek - priamo v strede mozgu. Pretože osud týchto buniek je už vopred daný.

Pre väčšinu organizmov je bunková špecializácia, kde sa jedna bunka stáva bunkou imunitného systému a iná, povedzme, súčasťou kože, jednosmerná a bunky sa držia svojej „špecializácie“ až do smrti.

A bunky obojživelníkov môžu vrátiť čas a vrátiť sa do okamihu, keď sa ich účel mohol zmeniť. A ak mlok alebo salamander stratil labku, v poškodenej oblasti tela sa bunky kostí, kože a krvi stanú bunkami bez charakteristické rysy. Celá táto masa sekundárne „novorodených“ buniek (nazývaných blastéma) sa začína rýchlo deliť. A v súlade s potrebami „aktuálneho okamihu“ sa stávajú bunkami kostí, kože, krvi... Aby sa nakoniec stali novou labkou. Lepšie ako predtým.

A čo človek? Sú známe len dva typy buniek, ktoré môžu regenerovať, sú krvinky a pečeňové bunky. Tu je ale princíp regenerácie iný. Keď sa vyvinie cicavčie embryo, v procese špecializácie zostane niekoľko buniek. Ide o kmeňové bunky. Majú schopnosť dopĺňať krv alebo odumierajúce pečeňové bunky. Kostná dreň obsahuje aj kmeňové bunky, z ktorých sa môže stať svalové tkanivo, tuk, kosť alebo chrupavka – v závislosti od toho, čo živiny sú dané. Autor: najmenej v priekopách.

Ak vstreknete bunky kostnej drene do krvi myši s poškodenými svalmi, tieto bunky sa zhromaždia v mieste poranenia a opravia ho. Čo však platí pre myši, neplatí pre ľudí. žiaľ, svalové tkanivo dospelí nie sú obnovené.

A niektoré myši môžu

Sú na to nejaké šance Ľudské telo získa schopnosť zregenerovať chýbajúce časti? Alebo to zostáva oblasťou sci-fi?
Nedávno vedci s istotou vedeli, že cicavce sa nedokážu regenerovať. Všetko sa zmenilo úplne nečakane a ako sa to vo vede často stáva, úplnou náhodou. Imunologička Helen Heber-Katz z Philadelphie raz dala svojej laboratórnej asistentke rutinnú úlohu: prepichnúť uši laboratórnym myšiam a pripevniť na ne značky. O pár týždňov neskôr prišiel Heber-Katz ku myšiam s hotovými štítkami, ale... nenašiel diery v ušiach. Prirodzene, lekár dal jej laborantovi výprask a ona sa napriek jeho sľubom pustila do veci sama. Prešlo niekoľko týždňov - a vedci boli ohromení, keď videli čisté myšie uši bez akéhokoľvek náznaku zahojenej rany.

Tento zvláštny prípad viedol Herber-Katza k úplne neuveriteľnému predpokladu: čo ak myši jednoducho regenerovali tkanivo a chrupavku, aby vyplnili diery, ktoré nepotrebovali? Pri bližšom skúmaní sa ukázalo, že v poškodených oblastiach uší sa nachádza blastém – rovnaké nešpecializované bunky ako u obojživelníkov. Ale myši sú cicavce, nemali by mať také schopnosti...

A čo ostatné časti tela? Dr. Heber-Katz odrezal kus myšieho chvosta a... dostal 75 percent regenerácia!
Možno čakáte, že vám poviem, ako doktor odrezal myške labku... Márne. Dôvod je zrejmý. Bez kauterizácie myš jednoducho zomrie na masívnu stratu krvi, dlho predtým, ako začne regenerácia stratenej končatiny (ak vôbec). A kauterizácia eliminuje výskyt blastému. Taký plný zoznam regeneračných schopností Katsevove myši nebolo možné zistiť. Toto je však už veľa.

Ale, preboha, nestrihajte chvosty svojim domácim myšiam! Pretože v laboratóriu vo Philadelphii žijú špeciálne domáce zvieratá - s poškodeným imunitným systémom. A Heber-Katz zo svojich experimentov vyvodila nasledujúci záver: regenerácia je vlastná iba zvieratám so zničenými T-bunkami (bunkami imunitného systému).

A obojživelníky, mimochodom, nemajú vôbec žiadny imunitný systém. To znamená, že odpoveď na tento jav je zakorenená v imunitnom systéme. Cicavce majú rovnaké gény potrebné na regeneráciu tkanív ako obojživelníky, ale T bunky bránia týmto génom fungovať.

Doktor Heber-Katz verí, že organizmy mali pôvodne dva spôsoby hojenia rán – imunitný systém a regenerácia. Ale v priebehu evolúcie sa oba systémy stali navzájom nekompatibilnými – a bolo treba urobiť voľbu. Aj keď sa regenerácia môže na prvý pohľad zdať najlepšia voľba, T-bunky sú pre nás vitálnejšie. Koniec koncov, sú hlavnou zbraňou tela proti nádorom. Aký je úžitok z toho, že si môžeme dorásť stratenú ruku, ak sa v tele súčasne rýchlo rozvíjajú rakovinové bunky?
Ukazuje sa, že imunitný systém, pričom nás chráni pred infekciami a rakovinou, zároveň potláča našu schopnosť „samoopravy“.

Na ktorú bunku kliknúť

Doros Platika, šéf bostonskej spoločnosti Ontogeny, je presvedčený, že jedného dňa budeme môcť tento proces spustiť regenerácia, aj keď úplne nerozumieme všetkým jeho detailom. Naše bunky obsahujú vrodenú schopnosť pestovať nové časti tela, rovnako ako počas vývoja plodu. Inštrukcie na pestovanie nových orgánov sú zapísané v DNA každej našej bunky, stačí ich prinútiť „zapnúť“ svoju schopnosť a potom sa proces sám o seba postará.

Špecialisti na ontogenézu pracujú na vytváraní produktov, ktoré zahŕňajú regeneráciu. Prvý je už pripravený a možno ho čoskoro povolia na predaj v Európe, USA a Austrálii. Ide o rastový faktor nazývaný OP1, stimuluje rast nových kostného tkaniva. OP1 pomôže pri liečbe zložitých zlomenín, kedy sú dve časti zlomenej kosti navzájom veľmi nesprávne zarovnané, a preto sa nemôžu hojiť. V takýchto prípadoch je končatina často amputovaná. Ale OP1 stimuluje kostné tkanivo, takže začne rásť a vyplní medzeru medzi časťami zlomenej kosti.

Všetko, čo lekári musia urobiť, je dať signál kostných buniek„narástli“ a telo samo vie, koľko kostného tkaniva je potrebné a kde. Ak sa takéto rastové signály nájdu pre všetky typy buniek, bude možné vypestovať novú nohu len niekoľkými injekciami.

Kedy sa noha stane dospelou?

Je pravda, že na ceste k takejto svetlej budúcnosti je niekoľko úskalí. Po prvé, stimulácia bunky na regeneráciu môže viesť k rakovine. Obojživelníky, ktoré nemajú imunitnú obranu, sú pred rakovinou akosi chránené – namiesto nádorov im rastú nové časti tela. Ale bunky cicavcov tak ľahko podľahnú nekontrolovanému masívnemu deleniu...

Ďalším úskalím je problém s načasovaním. Keď embryám začnú rásť končatiny, chemických látok, diktujúci tvar novej končatiny, ľahko sa šíri po celom drobnom tele. U dospelých sú vzdialenosti oveľa väčšie. Tento problém možno vyriešiť vytvorením veľmi malej končatiny a potom ju začať pestovať. Presne toto robia mloci. Narastanie novej končatiny im trvá len pár mesiacov, no nám je to trochu dlhšie. Ako dlho trvá, kým človeku narastie nová noha? normálna veľkosť? Londýnsky vedec Jeremy Brokes verí, že najmenej 18 rokov...

Platika je však optimistickejšia: „Nevidím dôvod, prečo by vám v priebehu niekoľkých týždňov alebo mesiacov nemohla narásť nová noha, takže kedy budú môcť lekári ponúknuť ľuďom so zdravotným postihnutím novú službu – pestovanie nových nôh a rúk? Platika hovorí o päť rokov.

Nepravdepodobné? Ale keby pred piatimi rokmi niekto povedal, že naklonujú človeka, nikto by mu neveril... Ale potom tu bola ovečka Dolly. A dnes, keď sme zabudli na úžasnosť tejto operácie samotnej, diskutujeme o úplne inom probléme – majú vlády právo zastaviť vedecký výskum? A prinútiť vedcov hľadať kúsok extrateritoriálneho oceánu pre jedinečný experiment? Hoci existujú úplne neočakávané hypostázy. Napríklad zubné lekárstvo. Bolo by pekné, keby stratené zuby opäť narástli... To sa podarilo japonským vedcom.

Systém ich liečby je podľa ITAR-TASS založený na génoch, ktoré sú zodpovedné za rast fibroblastov – teda práve tkanív, ktoré rastú okolo zubov a držia ich. Ako vedci uvádzajú, svoju metódu najskôr otestovali na psovi, ktorý sa predtým vyvinul ťažká forma parodontálne ochorenie. Keď vypadli všetky zuby, postihnuté oblasti boli ošetrené látkou, ktorá obsahovala rovnaké gény a agar-agar – kyslá zmes, ktorá poskytuje živné médium pre reprodukciu buniek. O šesť týždňov neskôr vybuchli tesáky psa. Rovnaký účinok bol pozorovaný u opice so zubami prerezanými až po základňu. Podľa vedcov je ich metóda oveľa lacnejšia ako protetika a prvýkrát umožňuje obrovskému množstvu ľudí doslova získať zuby späť. Najmä keď si uvedomíte, že po 40. roku života je 80 percent populácie planéty náchylných na paradentózu.

Regenerácia(z lat. regeneratio - znovuzrodenie) - proces obnovy stratených alebo poškodených štruktúr telom. Regenerácia udržiava štruktúru a funkcie tela, jeho celistvosť. Existujú dva typy regenerácie: fyziologická a reparačná. Obnova orgánov, tkanív, buniek alebo vnútrobunkových štruktúr po ich zničení počas života organizmu sa nazýva fyziologické regenerácia. Obnova štruktúr po úraze alebo iných poškodzujúcich faktoroch sa nazýva reparačný regenerácia. Pri regenerácii dochádza k procesom ako determinácia, diferenciácia, rast, integrácia a pod., podobne ako procesy prebiehajúce v embryonálnom vývoji. Pri regenerácii však všetky prichádzajú sekundárne, t.j. vo vytvorenom organizme.

Fyziologické regenerácia je proces aktualizácie fungujúcich štruktúr tela. Vďaka fyziologickej regenerácii je zachovaná štrukturálna homeostáza a orgány môžu neustále vykonávať svoje funkcie. Zo všeobecného biologického hľadiska je fyziologická regenerácia, podobne ako metabolizmus, jej prejavom najdôležitejšia vlastnosťživot ako sebaobnovy.

Príkladom fyziologickej regenerácie na intracelulárnej úrovni sú procesy obnovy subcelulárnych štruktúr v bunkách všetkých tkanív a orgánov. Jeho význam je obzvlášť veľký pre takzvané „večné“ tkanivá, ktoré bunkovým delením stratili schopnosť regenerácie. Týka sa to predovšetkým nervového tkaniva.

Príklady fyziologickej regenerácie na bunkovej a tkanivovej úrovni sú obnova epidermis kože, rohovky oka, epitelu sliznice čreva, periférnych krviniek atď. Obnovujú sa deriváty epidermy - vlasy a nechty. Ide o tzv proliferatívny regenerácia, t.j. doplnenie počtu buniek v dôsledku ich delenia. V mnohých tkanivách sú špeciálne kambiálne bunky a ohniská ich proliferácie. Sú to krypty v epiteli tenké črevo, kostná dreň, proliferatívne zóny v kožnom epiteli. Intenzita bunkovej obnovy v týchto tkanivách je veľmi vysoká. Ide o takzvané „labilné“ tkanivá. Všetky červené krvinky napríklad teplokrvných živočíchov sú nahradené za 2-4 mesiace a epitel tenkého čreva je úplne nahradený za 2 dni. Tento čas je potrebný na to, aby sa bunka presunula z krypty do vilu, vykonala svoju funkciu a zomrela. Bunky orgánov, ako sú pečeň, obličky, nadobličky atď., sa obnovujú oveľa pomalšie. Ide o takzvané „stabilné“ tkaniny.

Intenzita proliferácie sa posudzuje podľa počtu mitóz na 1000 spočítaných buniek. Ak vezmeme do úvahy, že samotná mitóza trvá v priemere asi 1 hodinu a celý mitotický cyklus v somatických bunkách trvá v priemere 22-24 hodín, potom je zrejmé, že na určenie intenzity obnovy bunkového zloženia tkanív je potrebné spočítať počet mitóz počas jedného alebo niekoľkých dní. Ukázalo sa, že počet deliacich sa buniek nie je v rôznych časoch dňa rovnaký. Tak to bolo otvorené denný rytmus bunkového delenia, ktorého príklad je znázornený na obr. 8.23.

Denný rytmus v počte mitóz sa zistil nielen v normálnych, ale aj v nádorových tkanivách. Je odrazom všeobecnejšieho vzorca, a to rytmu všetkých telesných funkcií. Jednou z moderných oblastí biológie je chronobiológia -študuje najmä mechanizmy regulácie denných rytmov mitotickej aktivity, ktorá má veľmi dôležité pre medicínu. Existencia dennej periodicity v počte mitóz naznačuje prispôsobiteľnosť fyziologickej regenerácie organizmom. Okrem denných dávok sú lunárne a Výročný cykly obnovy tkanív a orgánov.

Vo fyziologickej regenerácii existujú dve fázy: deštruktívna a obnovujúca. Predpokladá sa, že produkty rozpadu niektorých buniek stimulujú proliferáciu iných. Hormóny hrajú hlavnú úlohu pri regulácii bunkovej obnovy.

Fyziologická regenerácia je vlastná organizmom všetkých druhov, ale obzvlášť intenzívne sa vyskytuje u teplokrvných stavovcov, pretože majú vo všeobecnosti veľmi vysokú intenzitu fungovania všetkých orgánov v porovnaní s inými živočíchmi.

Reparačný(z lat. reparatio - obnova) regenerácia nastáva po poškodení tkaniva alebo orgánu. Je veľmi rôznorodá z hľadiska faktorov spôsobujúcich škodu, výšky škôd a spôsobov vymáhania. Mechanická trauma, ako je operácia, akcia toxické látky, popáleniny, omrzliny, ožiarenie, pôst a iné patogény – to všetko sú škodlivé faktory. Regenerácia je najviac študovaná po mechanické poranenie. Schopnosť niektorých živočíchov, ako je hydra, planaria, niektoré annelids, hviezdice, morské striekačky atď., obnoviť stratené orgány a časti tela vedcov už dlho udivuje. Charles Darwin napríklad považoval za úžasnú schopnosť slimáka reprodukovať hlavu a schopnosť salamandra obnoviť oči, chvost a nohy presne na miestach, kde boli odrezané.

Rozsah škôd a následné vymáhanie sa značne líšia. Extrémnou možnosťou je obnova celého organizmu z jeho samostatnej malej časti, vlastne zo skupiny somatických buniek. U zvierat je takáto obnova možná v hubách a koelenterátoch. Spomedzi rastlín je možný vývoj úplne novej rastliny dokonca aj z jednej somatickej bunky, ako to bolo získané na príklade mrkvy a tabaku. Tento typ procesov obnovy je sprevádzaný vznikom novej morfogenetickej osi tela a nazýva sa B.P. Tokinová „somatická embryogenéza“, pretože v mnohých ohľadoch pripomína embryonálny vývoj.

Existujú príklady obnovy veľkých oblastí tela pozostávajúcich z komplexu orgánov. Príkladom je regenerácia ústneho konca v hydre, hlavového konca v lišaj a zotavenie hviezdica z jedného nosníka (obr. 8.24). Rozšírená je regenerácia jednotlivých orgánov, napríklad končatín mloka, chvosta jašterice, očí článkonožcov. Hojenie kože, rán, poškodenia kostí a iné vnútorné orgány je menej rozsiahly proces, ale nemenej dôležitý pre obnovu štrukturálnej a funkčnej integrity tela. Zvlášť zaujímavá je schopnosť embryí v skorých štádiách vývoja zotaviť sa po významnej strate materiálu. Táto schopnosť bola posledným argumentom v zápase medzi zástancami preformationizmu a epigenézy a priviedla G. Driescha v roku 1908 ku koncepcii embryonálnej regulácie.

Ryža. 8.24. Regenerácia komplexu orgánov u niektorých druhov bezstavovcov. A - hydra; B - lišaj; IN - Hviezdica

(vysvetlenie nájdete v texte)

Existuje niekoľko odrôd alebo metód reparatívnej regenerácie. Patria sem epimorfóza, morfalaxia, hojenie epiteliálnych rán, regeneračná hypertrofia, kompenzačná hypertrofia.

Epitelizácia Pri hojení rán s poškodeným epitelovým krytom je proces približne rovnaký, bez ohľadu na to, či k regenerácii orgánu ďalej dochádza epimorfózou alebo nie. Hojenie epidermálnej rany u cicavcov, keď povrch rany vysychá a vytvára kôru, prebieha nasledovne (obr. 8.25). Epitel na okraji rany zhrubne v dôsledku zväčšenia objemu buniek a expanzie medzibunkových priestorov. Fibrínová zrazenina hrá úlohu substrátu pre migráciu epidermis do hĺbky rany. Migrujúce epitelové bunky nepodliehajú mitóze, ale majú fagocytárnu aktivitu. Bunky z protiľahlých okrajov prichádzajú do kontaktu. Potom prichádza keratinizácia epidermis rany a oddelenie kôry pokrývajúcej ranu.

Ryža. 8.25. Schéma niektorých prebiehajúcich udalostí

počas epitelizácie kožnej rany u cicavcov.

A- začiatok vrastania epidermis pod nekrotické tkanivo; B- splynutie epidermy a oddelenie chrasty:

1 -spojivové tkanivo, 2- epidermis, 3- chrasta, 4- nekrotické tkanivo

V čase, keď sa epidermis stretne s protiľahlými okrajmi, je pozorovaný výbuch mitózy v bunkách umiestnených bezprostredne okolo okraja rany, ktorý potom postupne klesá. Podľa jednej verzie je toto prepuknutie spôsobené znížením koncentrácie mitotického inhibítora - kaylónu.

Epimorfóza je najzrejmejšia metóda regenerácie, spočívajúca vo vyrastení nového orgánu z amputačnej plochy. Regenerácia končatín mlokov a axolotlov bola podrobne študovaná. Existujú regresívne a progresívne fázy regenerácie. Regresívna fáza začať s uzdravenie rana, počas ktorej dochádza k týmto hlavným udalostiam: zastavenie krvácania, kontrakcia mäkkého tkaniva pahýľa končatiny, tvorba fibrínovej zrazeniny na povrchu rany a migrácia epidermy pokrývajúcej povrch amputácie.

Potom to začne zničenie osteocyty na distálnom konci kosti a iné bunky. Súčasne bunky zapojené do zápalového procesu prenikajú do zničených mäkkých tkanív, pozoruje sa fagocytóza a lokálny edém. Potom namiesto vytvorenia hustého plexu vlákien spojivového tkaniva, ako sa to deje pri hojení rán u cicavcov, sa diferencované tkanivo stráca v oblasti pod epidermou rany. Charakterizovaná osteoklastickou kostnou eróziou, čo je histologický znak dediferenciácia. Pokožka rany, už preniknutá regeneračnými nervovými vláknami, začína rýchlo hrubnúť. Priestory medzi tkanivami sú stále viac vyplnené mezenchymálnymi bunkami. Akumulácia mezenchymálnych buniek pod epidermou rany je hlavným indikátorom tvorby regeneračných blastémy. Bunky blastému vyzerajú rovnako, ale v tomto okamihu sú stanovené hlavné črty regenerujúcej sa končatiny.

Potom to začne progresívna fáza, ktorý je najviac charakterizovaný procesmi rastu a morfogenézy. Rýchlo sa zvyšuje dĺžka a hmotnosť regeneračného blastému. Rast blastému sa vyskytuje na pozadí tvorby znakov končatín v plnom prúde, t.j. jeho morfogenéza. Keď sa už vyvinul celkový tvar končatiny, regenerát je stále menší ako normálna končatina. Čím väčšie je zviera, tým väčší je tento rozdiel vo veľkosti. Dokončenie morfogenézy si vyžaduje čas, po ktorom regenerát dosiahne veľkosť normálnej končatiny.

Niektoré štádiá regenerácie predných končatín u mloka po amputácii na úrovni ramien sú znázornené na obr. 8.26. Čas potrebný na úplnú regeneráciu končatín sa líši v závislosti od veľkosti a veku zvieraťa, ako aj od teploty, pri ktorej sa vyskytuje.

Ryža. 8.26. Etapy regenerácie predných končatín u mloka

U mladých lariev axolotl sa končatina môže zregenerovať za 3 týždne, u dospelých mlokov a axolotlov za 1-2 mesiace a u suchozemských ambistov to trvá asi 1 rok.

Počas epimorfnej regenerácie sa nie vždy vytvorí presná kópia odstránenej štruktúry. Táto regenerácia sa nazýva atypické. Existuje mnoho druhov atypických regenerácií. hypomorfóza - regenerácia s čiastočnou náhradou amputovanej štruktúry. U dospelej žaby s pazúrikmi sa teda namiesto končatiny objavuje štruktúra podobná šidlu. Heteromorfóza - objavenie sa inej štruktúry na mieste stratenej. To sa môže prejaviť vo forme homeotickej regenerácie, ktorá spočíva vo výskyte končatiny na mieste tykadiel alebo očí u článkonožcov, ako aj v zmene polarity štruktúry. Z krátkeho fragmentu planárií možno spoľahlivo získať bipolárnu planáriu (obr. 8.27).

Dochádza k tvorbe prídavných štruktúr, príp nadmerná regenerácia. Po prerezaní pahýľa pri amputácii hlavovej časti planárika dochádza k regenerácii dvoch alebo viacerých hlavíc (obr. 8.28). Dostupné viac prstov pri regenerácii axolotlovej končatiny otočenie konca pahýľa končatiny o 180°. Doplnkové štruktúry sú zrkadlové obrazy pôvodných alebo regenerovaných štruktúr, vedľa ktorých sa nachádzajú (Batesonov zákon).

Ryža. 8.27. Bipolárna planária

Morfalaxia - Ide o regeneráciu reštrukturalizáciou regeneračnej oblasti. Príkladom je regenerácia hydry z prsteňa vyrezaného zo stredu jej tela, alebo obnova planária z jednej desatiny či dvadsiatiny jej časti. V tomto prípade sa na povrchu rany nevyskytujú žiadne výrazné procesy tvarovania. Odrezaný kus sa zmenší, bunky v ňom sa preusporiadajú a objaví sa celý jedinec

zmenšená, ktorá potom rastie. Tento spôsob regenerácie prvýkrát opísal T. Morgan v roku 1900. V súlade s jeho popisom prebieha morfalaxia bez mitózy. Často dochádza ku kombinácii epimorfného rastu v mieste amputácie s reorganizáciou prostredníctvom morfalaxie v priľahlých častiach tela.

Ryža. 8.28. Viachlavá planária získaná po amputácii hlavy

a aplikovanie rezov na pahýľ

Regeneračná hypertrofia sa týka vnútorných orgánov. Táto metóda regenerácie zahŕňa zvýšenie veľkosti zostávajúceho orgánu bez obnovenia pôvodného tvaru. Ilustráciou je regenerácia pečene stavovcov vrátane cicavcov. Pri okrajovom poranení pečene sa odstránená časť orgánu nikdy neobnoví. Povrch rany sa hojí. Vo vnútri zostávajúcej časti sa zároveň zvyšuje bunková proliferácia (hyperplázia) a do dvoch týždňov po odstránení 2/3 pečene sa obnoví pôvodná hmota a objem, nie však tvar. Vnútorná štruktúra pečene sa ukazuje ako normálna, laloky majú typickú veľkosť. Funkcia pečene sa tiež vráti do normálu.

Kompenzačná hypertrofia pozostáva zo zmien v jednom z orgánov s porušením v inom, patriacom do toho istého orgánového systému. Príkladom je hypertrofia v jednej z obličiek, keď je odstránená druhá alebo zväčšenie lymfatických uzlín pri odstránení sleziny.

Posledné dve metódy sa líšia v mieste regenerácie, ale ich mechanizmy sú rovnaké: hyperplázia a hypertrofia.

Obnova jednotlivých mezodermálnych tkanív, ako je svalové a kostrové tkanivo, sa nazýva regenerácia tkaniva. Pre regeneráciu svalov je dôležité zachovať aspoň malé pahýle na oboch koncoch a pre regeneráciu kostí je nevyhnutný periost. K regenerácii indukciou dochádza v určitých mezodermálnych tkanivách cicavcov v reakcii na pôsobenie špecifických induktorov, ktoré sa zavádzajú do poškodenej oblasti. Táto metóda umožňuje úplne nahradiť defekt kostí lebky po zavedení kostných pilín.

Existuje teda veľa rôznych metód alebo typov morfogenetických javov pri obnove stratených a poškodených častí tela. Rozdiely medzi nimi nie sú vždy zrejmé a je potrebné hlbšie pochopenie týchto procesov.

Štúdium regeneračných javov sa týka nielen vonkajšie prejavy. Existuje množstvo problémov, ktoré sú problematického a teoretického charakteru. Patria sem otázky regulácie a podmienok, v ktorých prebiehajú procesy obnovy, otázky pôvodu buniek zapojených do regenerácie, schopnosti regenerácie v rôzne skupiny, zvieratá a znaky procesov obnovy u cicavcov.

Zistilo sa, že na končatinách obojživelníkov po amputácii a počas procesu regenerácie dochádza k skutočným zmenám elektrickej aktivity. Keď elektrický prúd prejde cez amputovanú končatinu, dospelé pazúrovité žaby vykazujú zvýšenú regeneráciu predných končatín. V regenerátoch sa zvyšuje množstvo nervového tkaniva, z čoho sa usudzuje, že elektrický prúd stimuluje vrastanie nervov do okrajov končatín, ktoré sa normálne neregenerujú.

Pokusy stimulovať regeneráciu končatín u cicavcov podobným spôsobom boli neúspešné. Áno, pod vplyvom elektrický prúd alebo pri kombinácii pôsobenia elektrického prúdu s nervovým rastovým faktorom bolo možné u potkana dosiahnuť iba rast kostrového tkaniva vo forme chrupavkových a kostných mozoľov, ktorý sa nepodobal normálnym prvkom kostry končatín .

Niet pochýb o tom, že regeneračné procesy sú regulované o nervový systém. Keď je končatina pri amputácii dôkladne denervovaná, epimorfná regenerácia je úplne potlačená a blastém sa nikdy nevytvorí. Uskutočnili sa zaujímavé experimenty. Ak sa nerv končatiny mloka vtiahne pod kožu spodnej časti končatiny, vytvorí sa ďalšia končatina. Ak sa dostane ku koreňu chvosta, stimuluje sa tvorba ďalšieho chvosta. Redukcia nervu do laterálnej oblasti nespôsobuje žiadne ďalšie štruktúry. Tieto experimenty viedli k vytvoreniu konceptu regeneračné polia. .

Zistilo sa, že pre naštartovanie regenerácie je rozhodujúci počet nervových vlákien. Na type nervu nezáleží. Vplyv nervov na regeneráciu je spojený s trofickým účinkom nervov na tkanivá končatín.

Údaje prijaté v prospech humorálna regulácia regeneračné procesy. Obzvlášť bežným modelom na štúdium je regenerujúca sa pečeň. Po podaní séra alebo krvnej plazmy zo zvierat, ktoré sa podrobili odstráneniu pečene normálnym intaktným zvieratám, sa u zvierat pozorovala stimulácia mitotickej aktivity pečeňových buniek. Na rozdiel od toho, keď bolo zraneným zvieratám podané sérum od zdravých zvierat, dosiahol sa pokles počtu mitóz v poškodenej pečeni. Tieto experimenty môžu naznačovať prítomnosť stimulátorov regenerácie v krvi zranených zvierat a prítomnosť inhibítorov bunkového delenia v krvi intaktných zvierat. Vysvetlenie výsledkov experimentov je komplikované potrebou brať do úvahy imunologický účinok injekcií.

Najdôležitejšou zložkou humorálnej regulácie kompenzačnej a regeneračnej hypertrofie je imunologickú odpoveď. Nie len čiastočné odstránenie orgán, ale mnohé vplyvy spôsobujú poruchy imunitného stavu organizmu, vznik autoprotilátok a stimuláciu procesov bunkovej proliferácie.

V otázke je veľký nesúhlas bunkové zdroje regenerácia. Odkiaľ pochádzajú alebo ako vznikajú nediferencované bunky blastému, morfologicky podobné mezenchymálnym bunkám? Existujú tri predpoklady.

1. Hypotéza rezervné bunky znamená, že prekurzormi regeneračného blastému sú takzvané rezervné bunky, ktoré sa zastavia v určitom ranom štádiu svojej diferenciácie a nezúčastňujú sa procesu vývoja, kým nedostanú stimul na regeneráciu.

2. Hypotéza dočasná dediferenciácia, alebo modulácia buniek naznačuje, že v reakcii na regeneračný stimul môžu diferencované bunky stratiť známky špecializácie, ale potom sa opäť diferencujú na rovnaký typ buniek, t.j. keď dočasne stratili špecializáciu, nestrácajú odhodlanie.

3. Hypotéza úplná dediferenciáciašpecializované bunky do stavu podobného mezenchymálnym bunkám a s možnou následnou transdiferenciáciou alebo metapláziou, t.j. transformácia na bunky iného typu, verí, že v tomto prípade bunka stráca nielen špecializáciu, ale aj rozhodnosť.

Moderné výskumné metódy nám neumožňujú s absolútnou istotou dokázať všetky tri predpoklady. Je však absolútne pravda, že v pahýľoch axolotlových prstov sa chondrocyty uvoľňujú z okolitej matrice a migrujú do regeneračného blastému. Ich ďalší osud nie je určený. Väčšina výskumníkov rozpoznáva dediferenciáciu a metapláziu počas regenerácie šošovky u obojživelníkov. Teoretický význam tohto problému spočíva v predpoklade možnosti či nemožnosti bunky zmeniť svoj program do takej miery, že sa vráti do stavu, kedy je opäť schopná rozdeliť a preprogramovať svoj syntetický aparát. Napríklad chondrocyt sa stane myocytom alebo naopak.

Schopnosť regenerácie nie je jednoznačne závislá na úroveň organizácie, aj keď sa už dávno zistilo, že nižšie organizované zvieratá majú lepšiu schopnosť regenerácie vonkajších orgánov. Potvrdzujú to úžasné príklady regenerácie hydry, planárikov, annelidov, článkonožcov, ostnatokožcov a nižších strunatcov, ako sú ascididy. Spomedzi stavovcov majú najlepšiu regeneračnú schopnosť chvostové obojživelníky. Je známe, že rôzne druhy rovnakej triedy sa môžu značne líšiť v schopnosti regenerácie. Pri skúmaní schopnosti regenerácie vnútorných orgánov sa navyše ukázalo, že u teplokrvných živočíchov, ako sú cicavce, je výrazne vyššia v porovnaní s obojživelníkmi.

Regenerácia cicavcov je jedinečný. Na regeneráciu niektorých vonkajších orgánov sú potrebné špeciálne podmienky. Jazyk a ucho sa napríklad neregenerujú s okrajovým poškodením. Ak aplikujete priechodný defekt cez celú hrúbku orgánu, zotavenie prebieha dobre. V niektorých prípadoch bola regenerácia bradaviek pozorovaná aj po amputácii na spodine. Regenerácia vnútorných orgánov môže byť veľmi aktívna. Z malého fragmentu vaječníka sa obnoví celý orgán. Vlastnosti regenerácie pečene už boli diskutované vyššie. Dobre sa regenerujú aj rôzne tkanivá cicavcov. Existuje predpoklad, že nemožnosť regenerácie končatín a iných vonkajších orgánov u cicavcov je adaptívnej povahy a je spôsobená selekciou, keďže pri aktívnom životnom štýle by jemné morfogenetické procesy sťažovali existenciu. Úspechy biológie v oblasti regenerácie sa úspešne uplatňujú v medicíne. V probléme regenerácie je však veľa nevyriešených problémov.

Rozlišujú sa tieto stupne regenerácie: molekulárna, ultraštrukturálna, bunková, tkanivová, orgánová.

23. Reparatívna regenerácia môžu byť typické (homomorfóza) a atypické (heteromorfóza). Pri homomorfóze sa obnoví rovnaký orgán ako stratený. Pri heteromorfóze sa obnovené orgány líšia od typických. V tomto prípade môže dôjsť k obnove stratených orgánov prostredníctvom epimorfózy, morfalaxie, endomorfózy (alebo regeneračnej hypertrofie) a kompenzačnej hypertrofie.

Epimorfóza(z gréčtiny ??? - po a ????? - forma) - Ide o obnovu orgánu opätovným rastom z povrchu rany, ktorý podlieha senzorickej reštrukturalizácii. Tkanivá susediace s poškodenými oblasťami sa rozpúšťajú, dochádza k intenzívnemu deleniu buniek, čím vzniká základ regenerátu (blastém). Bunky sa potom diferencujú a tvoria orgán alebo tkanivo. Po type epimorfózy nasleduje regenerácia končatín, chvosta, žiabrov v axolotli, tubulárnych kostí z periostu po deskvamácii diafýzy u králikov, potkanov, svalov zo svalového pahýľa u cicavcov atď.. Epimorfóza zahŕňa aj zjazvenie, v r. ktoré sa rany zatvárajú, ale bez obnovy stratený orgán. Epimorfná regenerácia nie vždy vytvára presnú kópiu odstránenej štruktúry. Táto regenerácia sa nazýva atypická. Existuje niekoľko typov atypickej regenerácie.

Hypomorfóza(z gréčtiny ??? - pod, pod a ????? - forma) - regenerácia s čiastočnou náhradou amputovanej štruktúry (u dospelej žabky s pazúrikmi sa namiesto končatiny objavuje osteopodibný útvar). Heteromorfóza (z gréckeho ??? - iné, iné) - Vzhľad inej štruktúry namiesto stratenej (vzhľad končatiny na mieste antén alebo očí u článkonožcov).

Morfalaxia (z gréckeho ????? - forma, vzhľad, ????, ?? - výmena, zmena) je regenerácia, pri ktorej dochádza k reorganizácii tkaniva z oblasti, ktorá zostala po poškodení, takmer bez bunkovej reprodukcie reštrukturalizáciou. Z časti tela sa reštrukturalizáciou vytvorí celé zviera alebo orgán menšej veľkosti. Potom sa veľkosť jedinca, ktorý sa tvorí, alebo orgán zvyšuje. Morfalaxia sa pozoruje hlavne u zvierat s nízkou organizáciou, zatiaľ čo epimorfóza sa pozoruje u zvierat s vysokou organizáciou. Morfalaxia je základom regenerácie hydry. hydroidné polypy, planáriky. Morfalaxia a epimorfóza sa často vyskytujú súčasne, v kombinácii.

Regenerácia, ktorá sa vyskytuje vo vnútri orgánu, sa nazýva endomorfóza alebo regeneračná hypertrofia. V tomto prípade nie je obnovený tvar, ale hmota orgánu. Napríklad pri okrajovom poranení pečene sa oddelená časť orgánu nikdy neobnoví. Poškodený povrch sa obnoví a vo vnútri druhej časti sa zvýši bunková proliferácia a do niekoľkých týždňov po odstránení 2/3 pečene sa obnoví pôvodná hmota a objem, ale nie tvar. Vnútorná štruktúra pečene sa ukáže ako normálna, jej častice majú typickú veľkosť a funkcia orgánu je obnovená. V blízkosti regeneračnej hypertrofie je hypertrofia kompenzačná, alebo zástupná (náhradná). Tento spôsob regenerácie je spojený s nárastom hmoty orgánu alebo tkaniva spôsobeným aktívnym fyziologickým stresom. K zväčšeniu orgánu dochádza v dôsledku bunkového delenia a hypertrofie.

Hypertrofia rast buniek, zvyšovanie počtu a veľkosti organel. V dôsledku nárastu štrukturálnych zložiek bunky sa zvyšuje jej životná aktivita a výkonnosť. Pri kompenzačnej jeden a pol hypertrofii nie je poškodený povrch.

Tento typ hypertrofie sa pozoruje, keď sa odstráni jeden zo spárovaných orgánov. Takže, keď je jedna z obličiek odstránená, druhá zažíva zvýšený stres a zvyšuje sa veľkosť. Kompenzačná hypertrofia myokardu sa často vyskytuje u pacientov s hypertenziou (so zúžením periférnych krvných ciev) a s chlopňovými chybami. U mužov, keď predstojná žľaza rastie, je sťažené vylučovanie moču a stena močového mechúra hypertrofuje.

K regenerácii dochádza v mnohých vnútorných orgánoch po rôznych zápalových procesoch infekčného pôvodu, ako aj po endogénnych poruchách (neuroendokrinné poruchy, nádorové bujnenie, vystavenie toxickým látkam). Reparatívna regenerácia prebieha v rôznych tkanivách odlišne. V koži, slizniciach a spojivovom tkanive po poškodení dochádza k intenzívnemu množeniu buniek a obnove tkaniva podobného stratenému. Takáto regenerácia sa nazýva úplná alebo čiastočná. V prípade neúplnej obnovy, pri ktorej dochádza k náhrade iným tkanivom alebo štruktúrou, hovoria o substitúcii.

K regenerácii orgánov dochádza nielen po odstránení ich časti chirurgicky alebo následkom úrazu (mechanického, tepelného a pod.), ale aj po prenesení patologických stavov. Napríklad v mieste hlbokých popálenín môže dôjsť k masívnemu rastu hustého spojivového tkaniva jazvy, ale normálna štruktúra kože sa neobnoví. Po zlomenine kosti, pri absencii posunutia fragmentov, sa normálna štruktúra neobnoví, ale rastie chrupavkového tkaniva a vznikne falošný spoj. Keď je kožná vrstva poškodená, obnoví sa časť spojivového tkaniva aj epitel. Rýchlosť množenia uvoľnených buniek spojivového tkaniva je však vyššia, preto tieto bunky vyplnia defekt, vytvoria žilové vlákna a po väčšom poškodení sa vytvorí zjazvené tkanivo. Aby sa tomu zabránilo, používajú sa kožné štepy odobraté tej istej alebo inej osobe.

V súčasnosti sa na regeneráciu vnútorných orgánov používajú umelé porézne lešenia, na ktorých rastú a regenerujú tkanivá. Tkanivá prerastajú cez póry a obnovuje sa celistvosť orgánu. Regeneráciou za rámom sa dajú obnoviť cievy, močovod, močový mechúr, pažerák, priedušnica a ďalšie orgány.

Stimulácia regeneračných procesov. Za normálnych experimentálnych podmienok u cicavcov sa množstvo orgánov neregeneruje (mozog a miecha) alebo sú v nich regeneračné procesy slabo vyjadrené (kosti kalvária, cievy, končatiny). Existujú však metódy vplyvu, ktoré umožňujú experimentálne (a niekedy aj na klinike) stimulovať regeneračné procesy a vo vzťahu k jednotlivým orgánom dosiahnuť úplné zotavenie. Takéto účinky zahŕňajú nahradenie vzdialených oblastí orgánov homo- a heterotransplantátmi, ktoré podporujú regeneráciu náhrady. Podstatou náhradnej regenerácie je nahradenie alebo klíčenie štepov regeneračnými tkanivami hostiteľa. Okrem toho je transplantácia rámcom, cez ktorý je riadená regenerácia steny orgánu.

Na spustenie stimulácie regeneračných procesov výskumníci využívajú aj množstvo látok rôzneho charakteru – výťažky zo živočíšnych a rastlinných tkanív, vitamíny, hormóny štítnej žľazy, hypofýzy, nadobličiek a lieky.

24. FYZIOLOGICKÁ REGENERÁCIA

Fyziologická regenerácia je charakteristická pre všetky organizmy. Životný proces nevyhnutne zahŕňa dva momenty: stratu (deštrukciu) a obnovu morfologických štruktúr na bunkovej, tkanivovej a orgánovej úrovni.

U článkonožcov je fyziologická regenerácia spojená s rastom. Napríklad kôrovce a larvy hmyzu zhadzujú svoj chitinizovaný obal, stávajú sa tesnými a tým bránia rastu tela. Rýchla zmena kožného povlaku, nazývaná aj línanie, sa pozoruje u hadov, keď sa zviera súčasne oslobodzuje od starého keratinizovaného kožného epitelu, u vtákov a cicavcov pri sezónnej výmene peria a srsti U cicavcov a ľudí je kožný epitel systematicky exfoliované, úplne obnovené takmer v priebehu niekoľkých dní a bunky črevnej sliznice sa vymieňajú takmer denne. Pomerne rýchlo sa menia červené krvinky, ktorých priemerná dĺžka života je asi 125 dní. To znamená, že každú sekundu v ľudskom tele odumrie približne 4 milióny červených krviniek a súčasne kostná dreň vzniká rovnaký počet nových červených krviniek.

Osud buniek, ktoré odumierajú v procese života, nie je rovnaký. Po smrti sa bunky vonkajšej vrstvy odlupujú a vstupujú do vonkajšieho prostredia. Bunky vnútorných orgánov prechádzajú ďalšími zmenami a môžu hrať dôležitú úlohu v procese života. Bunky črevnej sliznice sú teda bohaté na enzýmy a po exfoliácii sa ako súčasť črevnej šťavy podieľajú na trávení,

Mŕtve bunky sú nahradené novými, ktoré vznikli v dôsledku delenia. Priebeh fyziologickej regenerácie ovplyvňujú vonkajšie a vnútorné faktory. Áno, downgrade atmosferický tlak spôsobuje zvýšenie počtu červených krviniek, preto ľudia, ktorí neustále žijú v horách, majú v krvi viac červených krviniek ako tí, ktorí žijú v údoliach; rovnaké zmeny sa vyskytujú u cestovateľov pri výstupe na hory. Počet červených krviniek ovplyvňuje fyzická aktivita, príjem potravy a ľahké kúpele.

Vplyv vnútorných faktorov na fyziologickú regeneráciu možno posúdiť z nasledujúcich príkladov. Denervácia končatín mení funkciu kostnej drene, čo vedie k zníženiu počtu červených krviniek. Denzácia žalúdka a čriev vedie k spomaleniu a narušeniu fyziologickej regenerácie v sliznici týchto orgánov.

B. M. Zavadovský, kŕmenie vtákov prípravkami na štítnu žľazu, spôsobil predčasné rýchle preliatie. Cyklická obnova sliznice maternice je spojená so ženskými pohlavnými hormónmi atď. Vplyv žliaz s vnútorným vylučovaním na fyziologickú regeneráciu je teda nepopierateľný. Na druhej strane je činnosť žliaz daná funkciou nervového systému a faktormi vonkajšie prostredie, napríklad správna výživa, svetlo, mikroelementy z potravy atď.