Регенерация

Регенерация — Медицинская энциклопедия

I

Регенерация (лат. regeneratio возрождение, возобновление)

обновление в процессе жизнедеятельности структур организма (физиологическая регенерация) и восстановление тех из них, которые были утрачены в результате патологических процессов (репаративная регенерация). Физиологическая Р. включает непрерывное обновление структур. Репаративная Р.

развертывается на базе физиологической (т.е. в ее основе лежат те же механизмы) и отличается лишь большей интенсивностью проявлений. Поэтому репаративную Р.

следует рассматривать как нормальную реакцию организма на повреждение, характеризующуюся усилением физиологических механизмов воспроизведения специфических тканевых элементов того или иного органа.

Значение Р.

для организма определяется тем, что на основе клеточного и внутриклеточного обновления органов обеспечивается широкий диапазон приспособительных колебаний и функциональной активности в меняющихся условиях среды, а также восстановление и компенсация функций, нарушенных в результате действия различных патогенных факте. Физиологическая и репаративная Р. является структурной основой всего разнообразия проявлений жизнедеятельности организма в норме и патологии.

Процесс Р. развертывается на системном, органном, тканевом, клеточном, внутриклеточном уровнях. Осуществляется путем прямого и непрямого деления клеток, внутриклеточных органелл и их размножения. Универсальными формами Р.

являются обновление внутриклеточных структур и их гиперплазия. При этом возможна собственно внутриклеточная Р.

, когда после гибели части клетки ее строение восстанавливается за счет размножения сохранившихся органелл, либо увеличение числа органелл в одной клетке при гибели другой (компенсаторная гиперплазия органелл).

Восстановление исходной массы органа после его повреждения осуществляется различными путями. В одних случаях сохранившаяся часть органа не изменяется или изменяется мало, а недостающая его часть отрастает от раневой поверхности в виде четко отграниченного регенерата.

Такой способ восстановления утраченной части органа называют эпиморфозом. В других случаях происходит перестройка оставшейся части органа, в процессе которой он постепенно приобретает исходные очертания и размеры.

Этот вариант регенераторного процесса называют морфаллаксисом.

Принято считать, что репаративная Р. представляет собой заключительную фазу различных патологических процессов, развертывающуюся после дистрофических, некротических и воспалительных изменений.

Однако современные исследования свидетельствуют о том, что немедленно после начала действия патогенного фактора резко интенсифицируется физиологическая Р.

, направленная на компенсацию внезапно возникшего ускоренного расходования структур или их гибели; в это время она представляет собой по существу уже репаративную регенерацию.

Существуют две точки зрения на источники Р.

Согласно одной из них, пролиферируют так называемые камбиальные, незрелые клеточные элементы, которые, интенсивно размножаясь и быстро дифференцируясь, восполняют убыль высокодифференцированных клеток данного органа, обеспечивающих его специфическую функцию (теория резервных клеток).

Другая точка зрения допускает, что источником Р. могут быть высокодифференцированные клетки органа, которые в условиях патологического процесса перестраиваются, утрачивают часть своих специфических органелл и одновременно приобретают способность к митотическому делению с последующей пролиферацией и дифференцировкой.

В одних случаях Р. заканчивается формированием части, идентичной погибшей по форме и построенной из такой же ткани (полная регенерация, реституция, гомоморфоз). В других случаях в результате Р. вместо утраченного может образоваться иной орган, например у ракообразных вместо усика формируется конечность (гетероморфоз).

Наблюдают также неполное развитие регенерирующего органа — гипотипию, например меньшее число пальцев на конечности у тритона. Случается и обратное — формирование большего по сравнению с нормой, например, числа конечностей, обильное новообразование костной ткани в месте перелома (избыточная регенерация, или суперрегенерация).

Иногда в зоне повреждения образуется не специфическая для данного органа, а соединительная ткань, которая в дальнейшем подвергается рубцеванию (неполная регенерация, или субституция). По разным причинам течение репаративной Р.

может принимать затяжной характер, качественно извращаться, сопровождаться образованием вяло гранулирующих длительно незаживающих язв, формированием ложного сустава и т.д. В подобных случаях говорят о патологической регенерации.

Регенерационная способность у высших животных, в частности у человека, характеризуется разнообразными проявлениями. Так, в некоторых органах и тканях, например в костном мозге, покровном эпителии, слизистых оболочках, костях, физиологическая Р.

выражается в непрерывном обновлении клеточного состава, а репаративная — в полном восстановлении дефекта ткани и реконструкции ее исходной формы путем интенсивного митотического деления клеток.

В других органах, например в печени, почках, поджелудочной железе, легких, обновление клеточного состава происходит сравнительно медленно, а ликвидация повреждения и нормализация нарушенных функций обеспечиваются в них на основе размножения клеток и наращивания массы органелл в предсуществующих сохранившихся клетках.

В результате масса последних увеличивается, они подвергаются гипертрофии, соответственно этому возрастает их функциональная активность. Характерно, что в этих органах их исходная форма чаще всего не восстанавливается, в месте повреждения образуется рубец, а восполнение утраченной части происходит за счет неповрежденных органов, т.е.

восстановительный процесс протекает по типу регенерационной гипертрофии. В ц.н.с. и миокарде, где способность к митотическому делению клеток отсутствует, структурное и функциональное восстановление после повреждения достигается исключительно или почти исключительно за счет увеличения массы органелл в сохранившихся клетках и гипертрофии последних, т.е. восстановительная способность выражается только в форме внутриклеточной регенерации.

Эффективность процесса Р. во многом определяется условиями, в которых он протекает. Важное значение имеет общее состояние организма. Так, истощение, авитаминозы, нарушения иннервации затормаживают репаративную Р. и способствуют ее переходу в патологическую.

Скорость репаративной Р. в известной мере определяется и возрастом. Однако сколько-нибудь заметных отклонений от типичного течения процесса Р. при этом не отмечается. Большее значение имеют тяжесть самой болезни и ее осложнения, чем возрастное ослабление регенерационной способности.

Изменение условий, в которых протекает процесс Р., может приводить как к количественным, так и качественным его изменениям, например, обычно не происходит регенерации костей свода черепа от краев дефекта.

Однако, если этот дефект заполнить костными опилками, он закрывается полноценной костной тканью.

В регуляции процессов Р. участвуют многочисленные факторы эндо- и экзогенной природы. Наиболее изучено влияние на Р. гормонов. Регуляция митотической активности клеток различных органов осуществляется гормонами коры надпочечников, щитовидной железы, половых желез и др.

Важную роль в этом отношении играют Гастроинтестинальные гормоны. Известны мощные эндогенные регуляторы митотической активности — кейлоны, Простагландины, их антагонисты и другие биологически активные вещества. Важное место в исследованиях механизмов регуляции Р.

занимает изучение роли различных отделов нервной системы в их течении и исходах. Новым направлением в разработке этой проблемы является изучение иммунологической регуляции процессов Р.

, в частности установление факта переноса лимфоцитами «регенерационной информации», стимулирующей пролиферативную активность клеток различных внутренних органов.

Знание механизмов регуляции регенерационной способности органов и тканей открывает перспективы создания научных основ стимуляции репаративной Р. и управления процессами выздоровления.

См. также Компенсаторные процессы.

Библиогр.: Новое в учении о регенерации, под ред. Л.Д. Лиознера, М., 1977, библиогр.; Саркисов Д.С. Очерки истории общей патологии, М., 1988; Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций, под ред. Д.С. Саркисова, М., 1987, библиогр.

II

Регенерация (лат. regeneratio возрождение, восстановление; Ре- + genero, generatum порождать, производить)

в биологии — восстановление организмом утраченных или поврежденных частей.

Регенерация внутриклеточная (син. Саркисова внутриклеточная регенерация) — Р. поврежденных органоидов и мембранных структур клетки; характерна для клеток миокарда, нервной системы.

Регенерация клеточная — Р. органов или тканей путем размножения неповрежденных клеток; характерна для покровного эпителия, соединительной ткани.

Регенерация неполная (син. субституция) — P., при которой погибшие участки замещаются тканью иного вида (обычно грануляционной, а затем рубцом).

Регенерация патологическая —

1) см. Регенерация репаративная,

2) P., характеризующаяся замедленным течением процессов заживления или избыточным развитием замещающей ткани.

Регенерация полная (син. реституция) — P., при которой погибшие участки замещаются тканью того же вида и той же структуры.

Регенерация репаративная (син.: Р. патологическая, репарация) — Р. участков органов или тканей, погибших в результате какого-либо патологического процесса.

Регенерация физиологическая — Р. тканей, отмирающих в процессе нормальной жизнедеятельности организма, например Р. эпидермиса.

Источник: Медицинская энциклопедия на Gufo.me

Источник: //gufo.me/dict/medical_encyclopedia/%D0%A0%D0%B5%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F

РЕГЕНЕРАЦИЯ

статьи

РЕГЕНЕРАЦИЯ, восстановление организмом утраченных частей на той или иной стадии жизненного цикла. Регенерация обычно происходит в случае повреждения или утраты какого-нибудь органа или части организма.

Однако помимо этого в каждом организме на протяжении всей его жизни постоянно идут процессы восстановления и обновления. У человека, например, постоянно обновляется наружный слой кожи.

Птицы периодически сбрасывают перья и отращивают новые, а млекопитающие сменяют шерстный покров. У листопадных деревьев листья ежегодно опадают и заменяются свежими. Такую регенерацию, обычно не связанную с повреждениями или утратой, называют физиологической.

Регенерацию, происходящую после повреждения или утраты какой-либо части тела, называют репаративной. Здесь мы рассмотрим только репаративную регенерацию.

Репаративная регенерация может быть типичной или атипичной. При типичной регенерации утраченная часть замещается путем развития точно такой же части.

Причиной утраты может быть внешнее воздействие (например, ампутация), или же животное намеренно отрывает часть своего тела (аутотомия), как ящерица, обламывающая часть своего хвоста, спасаясь от врага.

При атипичной регенерации утраченная часть замещается структурой, отличающейся от первоначальной количественно или качественно. У регенерировавшей конечности головастика число пальцев может оказаться меньше исходного, а у креветки вместо ампутированного глаза может вырасти антенна.

Регенерация у животных

Способность к регенерации широко распространена среди животных. Вообще говоря, низшие животные чаще способны к регенерации, чем более сложные высокоорганизованные формы.

Так, среди беспозвоночных гораздо больше видов, способных восстанавливать утраченные органы, чем среди позвоночных, но только у некоторых из них возможна регенерация целой особи из небольшого ее фрагмента. Тем не менее общее правило о снижении способности к регенерации с повышением сложности организма нельзя считать абсолютным.

Такие примитивные животные, как гребневики и коловратки, практически не способны к регенерации, а у гораздо более сложных ракообразных и амфибий эта способность хорошо выражена; известны и другие исключения. Некоторые близкородственные животные сильно различаются в этом отношении.

Так, у дождевого червя из небольшого кусочка тела может полностью регенерировать новая особь, тогда как пиявки неспособны восстановить один утраченный орган. У хвостатых амфибий на месте ампутированной конечности образуется новая, а у лягушки культя просто заживает и никакого нового роста не происходит.

Многие беспозвоночные способны к регенерации значительной части тела. У губок, гидроидных полипов, плоских, ленточных и кольчатых червей, мшанок, иглокожих и оболочников из небольшого фрагмента тела может регенерировать целый организм. Особенно примечательна способность к регенерации у губок.

Если тело взрослой губки продавить через сетчатую ткань, то все клетки отделятся друг от друга, как просеянные сквозь сито.

Если затем поместить все эти отдельные клетки в воду и осторожно, тщательно перемешать, полностью разрушив все связи между ними, то спустя некоторое время они начинают постепенно сближаться и воссоединяются, образуя целую губку, сходную с прежней. В этом участвует своего рода «узнавание» на клеточном уровне, о чем свидетельствует следующий эксперимент.

Губки трех разных видов разделяли описанным способом на отдельные клетки и как следует перемешивали. При этом обнаружилось, что клетки каждого вида способны «узнавать» в общей массе клетки своего вида и воссоединяются только с ними, так что в результате образовалась не одна, а три новых губки, подобные трем исходным.

Ленточный червь, длина которого во много раз превышает его ширину, способен воссоздать целую особь из любого участка своего тела. Теоретически возможно, разрезав одного червя на 200 000 кусочков, получить из него в результате регенерации 200 000 новых червей. Из одного луча морской звезды может регенерировать целая звезда.

Моллюски, членистоногие и позвоночные не способны регенерировать целую особь из одного фрагмента, однако у многих из них происходит восстановление утраченного органа. Некоторые в случае необходимости прибегают к аутотомии.

Птицы и млекопитающие как эволюционно наиболее продвинутые животные меньше других способны к регенерации. У птиц возможно замещение перьев и некоторых частей клюва.

Млекопитающие могут восстанавливать покров, когти и частично печень; они способны также к заживлению ран, а олени – к отращиванию новых рогов взамен сброшенных.

Процессы регенерации

В регенерации у животных участвуют два процесса: эпиморфоз и морфаллаксис. При эпиморфической регенерации утраченная часть тела восстанавливается за счет активности недифференцированных клеток. Эти клетки, похожие на эмбриональные, накапливаются под пораненным эпидермисом у поверхности разреза, где они образуют зачаток, или бластему.

Клетки бластемы постепенно размножаются и превращаются в ткани нового органа или части тела. При морфаллаксисе другие ткани тела или органа непосредственно преобразуются в структуры недостающей части.

У гидроидных полипов регенерация происходит главным образом путем морфаллаксиса, а у планарий в ней одновременно участвуют и эпиморфоз, и морфаллаксис.

Регенерация путем образования бластемы широко распространена у беспозвоночных и играет особенно важную роль в регенерации органов у амфибий. Существует две теории происхождения бластемных клеток: 1) клетки бластемы происходят из «резервных клеток», т.е.

клеток, оставшихся неиспользованными в процессе эмбрионального развития и распределившихся по разным органам тела; 2) ткани, целостность которых была нарушена при ампутации, «дедифференцируются» в области разреза, т.е.

дезинтегрируются и превращаются в отдельные бластемные клетки.

Таким образом, согласно теории «резервных клеток», бластема образуется из клеток, остававшихся эмбриональными, которые мигрируют из разных участков тела и скапливаются у поверхности разреза, а согласно теории «дедифференцированной ткани», бластемные клетки происходят из клеток поврежденных тканей.

В подтверждение как одной, так и другой теории имеется достаточно данных. Например, у планарий резервные клетки более чувствительны к рентгеновским лучам, чем клетки дифференцированной ткани; поэтому их можно разрушить, строго дозируя облучение, чтобы не повредить нормальные ткани планарии. Облученные таким образом особи выживают, но утрачивают способность к регенерации.

Однако если только переднюю половину тела планарии подвергнуть облучению, а затем разрезать, то регенерация происходит, хотя и с некоторой задержкой. Задержка свидетельствует о том, что бластема образуется из резервных клеток, мигрирующих на поверхность разреза из необлученной половины тела.

Миграцию этих резервных клеток по облученной части тела можно наблюдать под микроскопом.

Сходные эксперименты показали, что у тритона регенерация конечностей происходит за счет бластемных клеток местного происхождения, т.е. за счет дедифференцировки поврежденных тканей культи.

Если, например, облучить всю личинку тритона, за исключением, скажем, правой передней конечности, а затем ампутировать эту конечность на уровне предплечья, то у животного отрастает новая передняя конечность.

Очевидно, что необходимые для этого бластемные клетки поступают именно из культи передней конечности, так как все остальное тело подверглось облучению.

Более того, регенерация происходит даже в том случае, если облучают всю личинку, за исключением участка шириной 1 мм на правой передней лапке, а затем последнюю ампутируют, производя разрез через этот необлученный участок. В этом случае совершенно очевидно, что бластемные клетки поступают с поверхности разреза, поскольку все тело, включая правую переднюю лапку, было лишено способности к регенерации.

Описанные процессы анализировали с применением современных методов. Электронный микроскоп позволяет наблюдать изменения в поврежденных и регенерирующих тканях во всех деталях.

Созданы красители, выявляющие определенные химические вещества, содержащиеся в клетках и тканях.

Гистохимические методы (с применением красителей) дают возможность судить о биохимических процессах, происходящих при регенерации органов и тканей.

Полярность

Одна из самых загадочных проблем в биологии – происхождение полярности у организмов. Из шаровидного яйца лягушки развивается головастик, у которого с самого начала на одном конце тела находится голова с головным мозгом, глазами и ртом, а на другом – хвост.

Подобным же образом, если разрезать тело планарии на отдельные фрагменты, на одном конце каждого фрагмента развивается голова, а на другой – хвост. При этом голова всегда образуется на переднем конце фрагмента.

Эксперименты ясно показывают, что у планарии существует градиент метаболической (биохимической) активности, проходящий по передне-задней оси ее тела; при этом наивысшей активностью обладает самый передний конец тела, а в направлении к заднему концу активность постепенно снижается.

У любого животного голова всегда образуется на том конце фрагмента, где метаболическая активность выше. Если направление градиента метаболической активности в изолированном фрагменте планарии изменить на противоположное, то и формирование головы произойдет на противоположном конце фрагмента.

Градиент метаболической активности в теле планарий отражает существование какого-то более важного физико-химического градиента, природа которого пока неизвестна.

В регенерирующей конечности тритона полярность новообразуемой структуры, по-видимому, определяется сохранившейся культей.

По причинам, которые еще остаются неясными, в регенерирующем органе формируются только структуры, расположенные дистальнее раневой поверхности, а те, что расположены проксимальнее (ближе к телу), не регенерируют никогда.

Так, если ампутировать кисть тритона, а оставшуюся часть передней конечности вставить обрезанным концом в стенку тела и дать этому дистальному (отдаленному от тела) концу прижиться на новом, необычном для него месте, то последующая перерезка этой верхней конечности вблизи плеча (освобождающая ее от связи с плечом) приводит к регенерации конечности с полным набором дистальных структур. У такой конечности имеются на момент перерезки следующие части (начиная с запястья, слившегося со стенкой тела): запястье, предплечье, локоть и дистальная половина плеча; затем, в результате регенерации, появляются: еще одна дистальная половина плеча, локоть, предплечье, запястье и кисть. Таким образом, инвертированная (перевернутая) конечность регенерировала все части, расположенные дистальнее раневой поверхности. Это поразительное явление указывает на то, что ткани культи (в данном случае культи конечности) контролируют регенерацию органа. Задача дальнейших исследований – выяснить, какие именно факторы контролируют этот процесс, что стимулирует регенерацию и что заставляет клетки, обеспечивающие регенерацию, скапливаться на раневой поверхности. Некоторые ученые полагают, что поврежденные ткани выделяют какой-то химический «раневой фактор». Однако выделить химическое вещество, специфичное для ран, пока не удалось.

Регенерация у растений

Широкое распространение регенерации в царстве растений обусловлено сохранением у них меристем (тканей, состоящих из делящихся клеток) и недифференцированных тканей. В большинстве случаев регенерация у растений – это, в сущности, одна из форм вегетативного размножения.

Так, на кончике нормального стебля имеется верхушечная почка, обеспечивающая непрерывное образование новых листьев и рост стебля в длину в течение всей жизни данного растения.

Если отрезать эту почку и поддерживать ее во влажном состоянии, то из имеющихся в ней паренхимных клеток или из каллуса, образующегося на поверхности среза, часто развиваются новые корни; почка при этом продолжает расти и дает начало новому растению. То же самое происходит в природе, когда отламывается ветка.

Плети и столоны разделяются в результате отмирания старых участков (междоузлий). Таким же образом разделяются корневища ириса, волчьей стопы или папоротников, образуя новые растения.

Обычно клубни, например клубни картофеля, продолжают жить после отмирания подземного стебля, на котором они выросли; с наступлением нового вегетационного периода они могут дать начало собственным корням и побегам.

У луковичных растений, например у гиацинтов или тюльпанов, побеги формируются у основания чешуй луковицы и могут в свою очередь образовывать новые луковицы, которые в конечном счете дают корни и цветоносные стебли, т.е. становятся самостоятельными растениями. У некоторых лилейных воздушные луковички образуются в пазухах листьев, а у ряда папоротников на листьях вырастают выводковые почки; в какой-то момент они опадают на землю и возобновляют рост.

Корни менее способны к образованию новых частей, чем стебли. Клубню георгина для этого необходима почка, образующаяся у основания стебля; однако батат может дать начало новому растению из почки, образуемой корневой шишкой.

Листья тоже способны к регенерации. У некоторых видов папоротников, например у кривокучника (Camptosorus), листья сильно вытянуты и имеют вид длинных волосовидных образований, заканчивающихся меристемой.

Из этой меристемы развивается зародыш с зачаточными стеблем, корнями и листьями; если кончик листа родительского растения наклонится вниз и соприкоснется с землей или мхом, зачаток начинает расти. Новое растение отделяется от родительского после истощения этого волосовидного образования.

Листья суккулентного комнатного растения каланхое несут по краям хорошо развитые растеньица, которые легко отпадают. Новые побеги и корни формируются на поверхности листьев бегонии.

Специальные тельца, называемые зародышевыми почками, развиваются на листьях некоторых плауновых (Lycopodium) и печеночников (Marchantia); упав на землю, они укореняются и образуют новые зрелые растения.

Многие водоросли успешно размножаются, расчленяясь на фрагменты под ударами волн. См. также СИСТЕМАТИКА РАСТЕНИЙ.

Источник: //www.krugosvet.ru/enc/biologiya/regeneratsiya

РЕГЕНЕРА́ЦИЯ

Авторы: Э. Н. Григорян

РЕГЕНЕРА́ЦИЯ в био­ло­гии (от позд­не­ла­тин­ско­го regeneratio – воз­ро­ж­де­ние, во­зоб­нов­ле­ние), вос­ста­нов­ле­ние рас­те­ния­ми или жи­вот­ны­ми ут­ра­чен­ных или по­вре­ж­дён­ных ор­га­нов и тка­ней, а так­же це­ло­го ор­га­низ­ма из его час­ти. Спо­соб­ность к Р.

воз­ник­ла в хо­де эво­лю­ции как адап­тив­ное свой­ст­во в от­вет на жё­ст­кие воз­дей­ст­вия сре­ды. Она про­яв­ля­ет­ся в разл. сте­пе­ни как у раз­ных ви­дов ор­га­низ­мов, так и на раз­ных эта­пах их жиз­нен­но­го цик­ла. Тер­мин «Р.» ввёл Р. А. Ре­о­мюр (1712), изу­чав­ший Р. ко­неч­но­стей реч­но­го ра­ка. Р.

на­блю­да­ет­ся в ес­теств. ус­ло­ви­ях, но мо­жет быть ин­ду­ци­ро­ва­на и уси­ле­на в ус­ло­ви­ях экс­пе­ри­мен­та. При Р. час­то ис­поль­зу­ют­ся кле­точ­ные и мо­ле­ку­ляр­ные ме­ха­низ­мы раз­ви­тия ор­га­низ­ма, но она не яв­ля­ет­ся бук­валь­но по­втор­ным раз­ви­ти­ем, т. к.

осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в ус­ло­ви­ях ок­ру­же­ния фор­ми­рую­ще­го­ся уча­ст­ка вос­ста­нов­ле­ния спе­циа­ли­зир. тка­ня­ми взрос­ло­го ор­га­низ­ма.

Регенерация у животных и человека

Од­но­кле­точ­ные жи­вот­ные, напр. амё­ба, вос­ста­нав­ли­ва­ют свою це­ло­ст­ность мно­го­крат­но при ус­ло­вии со­хра­не­ния яд­ра клет­ки. Сре­ди мно­го­кле­точ­ных макс. спо­соб­но­стью к вос­ста­нов­ле­нию да­же из ма­лых фраг­мен­тов ор­га­низ­ма или групп кле­ток об­ла­да­ют губ­ки, гид­ры, иг­ло­ко­жие, а так­же чер­ви. У выс­ших жи­вот­ных Р.

ус­лов­но мо­жет быть раз­де­ле­на на фи­зио­ло­ги­че­скую и ре­па­ра­тив­ную. Пер­вая на­прав­ле­на на вос­ста­нов­ле­ние об­нов­ляю­щих­ся кле­ток кро­ви, ко­жи, не­ко­то­рых эпи­те­ли­ев, вто­рая – на вос­ста­нов­ле­ние ут­ра­чен­но­го в ре­зуль­та­те трав­мы или на­па­де­ний хищ­ни­ка. Осн. роль в про­цес­сах фи­зио­ло­гич. Р.

во взрос­лом ор­га­низ­ме иг­ра­ют тка­не­вые ство­ло­вые клет­ки, на­хо­дя­щие­ся под кон­тро­лем со сто­ро­ны ок­ру­же­ния, т. н. ниш ство­ло­вых кле­ток. Близ­ки­ми к фи­зио­ло­гич. Р. яв­ля­ют­ся ги­пер­пла­зия и ги­пер­тро­фия, на­прав­лен­ные на уве­ли­че­ние объ­ё­ма тка­ни при воз­рос­ших на неё на­груз­ках.

Руб­це­ва­ние, при­су­щее выс­шим по­зво­ноч­ным (в т. ч. че­ло­ве­ку), не­об­хо­ди­мое для бы­ст­ро­го за­жив­ле­ния ран и пре­дот­вра­ще­ния ин­фи­ци­ро­ва­ния, так­же яв­ля­ет­ся спо­со­бом Р. При этом ме­ха­низ­мы фи­зио­ло­гич. Р. и др. ука­зан­ных ти­пов ре­ге­не­ра­ци­он­ных про­цес­сов раз­ли­ча­ют­ся. Ре­па­ра­тив­ная Р.

про­ис­хо­дит в слу­ча­ях ут­ра­ты хво­ста и ко­неч­но­сти, тка­ней гла­за и серд­ца у ам­фи­бий, плав­ников, серд­ца и сет­чат­ки гла­за у рыб, ки­шеч­ни­ка и по­ло­вых кле­ток у дро­зо­фи­лы и т. д. Все эти и др. ви­ды ре­па­ра­тив­ной Р. исполь­зу­ют­ся при изу­че­нии кле­точ­ных и мо­ле­ку­ляр­ных ме­ха­низ­мов про­цес­са с при­ме­не­ни­ем совр.

тех­ни­ки транс­ге­не­за, се­к­ве­ни­ро­ва­ния ге­но­ма, ме­то­дов по­ли­ме­раз­ной цеп­ной ре­акции, био­ин­фор­ма­ти­ки, про­те­ом­но­го ана­ли­за и др.

У низ­ших жи­вот­ных для вос­ста­нов­ле­ния бы­ва­ет дос­та­точ­но про­сто­го ре­мо­де­ли­ро­ва­ния ис­ход­ной тка­ни (мор­фол­лак­сис).

У бо­лее слож­но ор­га­ни­зо­ван­ных жи­вот­ных в от­вет на по­вре­ж­де­ние мо­би­ли­зу­ют­ся кле­точ­ные по­пу­ля­ции, даю­щие на­ча­ло клет­кам-пред­ше­ст­вен­ни­кам, ко­то­рые, в свою оче­редь, обес­пе­чи­ва­ют рост и фор­ми­ро­ва­ние по­вре­ж­дён­ных или уте­рян­ных час­тей те­ла (эпи­мор­фоз, эпи­морф­ная Р.). В не­ко­то­рых слу­ча­ях клет­ки-пред­ше­ст­вен­ни­ки для Р.

об­ра­зу­ют­ся из диф­фе­рен­ци­ро­ван­ных кле­ток, в дру­гих – бла­го­да­ря уча­стию ство­ло­вых кле­ток. В пер­вом слу­чае клет­ки те­ря­ют мор­фо­ло­гич. при­зна­ки ис­ход­ной спе­циа­ли­за­ции и вхо­дят в про­ли­фе­ра­тив­ную фа­зу, во вто­ром – ис­поль­зу­ют­ся ме­зен­хим­ные ство­ло­вые клет­ки (уча­ст­ву­ют в Р. мн. тка­ней), т. н. клет­ки-са­тел­ли­ты (при Р.

мышц), ство­ло­вые клет­ки во­ло­ся­но­го фол­ли­ку­ла (обес­пе­чи­ва­ют рост во­лос), ство­ло­вые клет­ки спер­ма­то­ген­но­го эпи­те­лия и ряд др. У пла­на­рий и гидр ство­ло­вые клет­ки рас­пре­де­ле­ны по все­му те­лу, что объ­яс­ня­ет вы­со­кие спо­соб­но­сти этих жи­вот­ных к ре­ге­не­ра­ции.

Р. ут­ра­чен­ных це­лых ор­га­нов наи­бо­лее со­вер­шен­на у хво­ста­тых зем­но­вод­ных. Она про­хо­дит 3 осн. эта­па: фор­ми­ро­ва­ние ра­не­во­го эпи­те­лия, на­ко­п­ле­ние кле­ток-пред­ше­ст­вен­ни­ков (фор­ми­ро­ва­ние бла­сте­мы) и фор­мо­об­ра­зо­ва­ние вновь воз­ник­ше­го ор­га­на (тка­ни). Ре­гу­ли­ру­ет­ся Р. на ге­не­тич.

уров­не, сис­те­мой меж­кле­точ­ных ком­му­ни­ка­ций и эпи­ге­не­тич. ме­ха­низ­ма­ми при уча­стии нерв­ной и им­мун­ной сис­тем, гор­мо­нов и др. био­ло­гиче­ски ак­тив­ных мо­ле­кул. Клю­че­вы­ми био­ло­гич. про­цес­са­ми Р. яв­ля­ют­ся кле­точ­ная про­ли­фе­ра­ция, ми­гра­ция, ин­те­гра­ция кле­ток и их диф­фе­рен­ци­ров­ка.

Раз­ные жи­вот­ные ис­поль­зу­ют раз­ные ме­ха­низ­мы ре­ге­не­ра­ции.

Регенерация у растений

У рас­те­ний Р. мо­жет про­ис­хо­дить на мес­те ут­ра­чен­ной час­ти те­ла (рес­ти­ту­ция); напр., по­верх­ность ра­не­ния по­кры­ва­ет­ся т. н. ра­не­вой пе­ри­дер­мой, ра­на на ство­ле или вет­ке за­руб­цо­вы­ва­ет­ся на­плы­ва­ми (кал­лю­са­ми) или на др. мес­те (напр.

, при от­ре­за­нии вер­ху­шеч­но­го по­бе­га уси­лен­но раз­ви­ва­ют­ся бо­ко­вые, вес­ной вос­ста­нав­ли­ва­ют­ся ли­стья вме­сто опав­ших осе­нью). Спо­соб­ность к вос­ста­нов­ле­нию у рас­те­ний об­на­ру­же­на поч­ти для всех ор­га­нов: ство­ла, кор­ня, ли­сть­ев, цвет­ков и др. Ча­ще под Р.

у рас­те­ний по­ни­ма­ют вос­ста­нов­ле­ние лишь на­силь­ст­вен­но уда­лён­ных час­тей. В при­ро­де ши­ро­ко рас­про­стра­не­на Р. от­рез­ка­ми кор­ня, кор­не­ви­ща, слое­ви­ща, стеб­ле­вы­ми и лис­то­вы­ми че­рен­ка­ми, изо­ли­ро­ван­ны­ми клет­ка­ми, отд.

про­то­пла­ста­ми, а у не­ко­то­рых во­до­рос­лей – не­боль­ши­ми уча­ст­ка­ми их мно­го­ядер­ной про­то­плаз­мы (сим­пла­ста).

Вы­де­ля­ют 3 спо­со­ба Р. у рас­те­ний: Р. тка­ни, уте­рян­ной при по­вре­ж­де­нии; об­ра­зо­ва­ние тка­ни de novo (рост струк­ту­ры, не су­ще­ст­вую­щей до по­вре­ж­де­ния); Р. це­ло­го рас­те­ния из од­ной со­ма­тич. клет­ки. По­след­ний спо­соб Р. яв­ля­ет­ся осн. от­ли­чи­ем от Р. у жи­вот­ных.

При этом спо­со­бе под дей­ст­ви­ем фи­то­гор­мо­нов (аук­син, ци­то­ки­нин) об­ра­зу­ют­ся зо­ны рос­та – ме­ри­сте­мы и фор­ми­ру­ют­ся кал­лю­сы, даю­щие на­ча­ло це­ло­му рас­те­нию, так же, как это про­ис­хо­дит в эм­брио­ге­не­зе. Об­щим для Р.

у рас­те­ний и жи­вот­ных яв­ля­ет­ся об­ра­зо­ва­ние по­пу­ля­ции кле­ток-пред­ше­ст­вен­ни­ков (кал­люс у рас­те­ний и бла­сте­ма у жи­вот­ных), фор­ми­рую­щих­ся в мес­те по­вре­ж­де­ния, на­ли­чие у них ство­ло­вых кле­ток.

Пред­по­ла­га­ет­ся, что, в от­ли­чие от по­зво­ноч­ных жи­вот­ных, у рас­те­ний при­сут­ст­ву­ет все­го один тип ство­ло­вых кле­ток, рас­пре­де­лён­ных по сис­те­ме со­су­дов рас­тит.

ор­га­низ­ма; дос­туп­ность этих кле­ток для вос­ста­нов­ле­ния уте­рян­ных рас­те­ни­ем час­тей, воз­мож­но, яв­ля­ет­ся при­чи­ной их бо­лее вы­со­ких ре­ге­не­ра­ци­он­ных спо­соб­но­стей. По­ка ос­та­ёт­ся не­яс­ным, что слу­жит сиг­на­лом, ини­ции­рую­щим Р., ка­ко­вы при­ро­да кле­ток – ис­точ­ни­ков Р., мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­тич. ос­но­ва спо­соб­но­сти к Р., мо­ле­ку­ляр­но-ге­не­тич. ме­ха­низ­мы ка­ж­до­го из эта­пов про­цес­са ре­ге­не­ра­ции.

Источник: //bigenc.ru/biology/text/3502410

Регенерация

1. Уровни регенерационной реакции.

2. Физиологическая репарация.

3. Репаративная регенерация.

4. Проявление регенерации в онтогенезе и филогенезе.

Важнейшая проблема медицины – восстановление поврежденных тканей и органов и возвращение им их функций. Проблема медицинская, но основа ее биологическая.

Регенерация – процесс вторичного развития органа или ткани, вызванный повреждениями какого – либо рода.

Первичное развитие – онтогенез.

Вторичное развитие – развитие, связанное не с естественным размножением, а с внешними воздействиями, но организм. Внешнее воздействие вовлекает дефинитивные органы и ткани в процесс развития. Дарвин подчеркивал, что половое размножение, бесполое размножение и регенерация – проявление одного и того же свойства организма.

Регенерация происходит на всех уровнях материи.

В процессе жизнедеятельности изменяется структура ДНК – молекулярная регенерация.

Регенерация может происходить внутри органоидов – внутриорганоидная регенерация. Восстанавливаются кристы митохондрий, цистерны комплекса Гольджи, части ЭПР и др. Например, гепатоцит человека, злоупотребляющего алкоголем.

Возможна регенерация целых органелл – органоидная. Восстанавливается число митохондрий, лизосом и других органоидов – гиперплазия.

Все вместе эти 3 уровня регенерации составляют внутриклеточную регенерацию.

Клеточная регенерация – увеличение количества клеток.

По способности к регенерации выделяют 3 группы тканей и органов:

1. Регенераторная реакция в форме новообразования клеток: эпителий кожи, костный мозг, костная ткань, эпителий тонкой кишки, лимфатическая система.

2. Промежуточная форма. Происходит деление клеток и внутриклеточная регенерация. Печень, легкие, почки, надпочечники, скелетная мускулатура.

3. Преобладает внутриклеточная регенерация. Клетки центральной нервной системы, миокарда.

Регенерация присуща всем организмам. С потерей или отсутствием способности к бесполому размножению теряется способность к соматической регенерации (из участка тела организм не образуется, но регенеративная функция отдельных частей организма сохраняется).

Регенерация может быть физиологической и репаративной. В свою очередь репаративная регенерация бывает нескольких видов:

– возмещающая;

– посттравматическая;

– восстановительная;

– патологическая.

По степени восстановления репаративная репарация может быть типической (полной) – гомоморфоз, морфолаксис и атипическая – неполная, гетероморфоз.

Физиологическая регенерация – восстановление частей организма, износившихся в процессе жизнедеятельности. Действует на протяжении всего онтогенеза, поддерживает постоянство структур, несмотря на гибель клеток. Интенсивные процессы физиологической регенерации при восстановлении клеток крови, эпидермиса, слизистых оболочек.

Примерами могут быть линька птиц, рост зубов у грызунов. Физиологическая регенерация происходит не только в тканях с интенсивно делящимися клетками, но и там, где клетки делятся незначительно. 25 гепатоцитов из 1000 погибают и столько же восстанавливаются. Физиологическая регенерация – динамический процесс, который включает в себя клеточное деление и другие процессы.

Обеспечение функций лежит в основе нормального функционирования организма.

Репаративная регенерация – восстановление поврежденных тканей и органов после чрезвычайных воздействий. При полной регенерации восстанавливается полное исходное строение ткани после ее повреждения, её архитектура остается неизменной. Распространена у организмов, способных к бесполому размножению.

Например, белая планария, гидра, моллюски (если удалить голову, но оставить нервно – узловую структуру). Типичная репаративная регенерация возможна у высших организмов, в т.ч. и человека. Например, при устранении некротических клеток органов. В острой стадии пневмонии происходит деструкция альвеол и бронхов, затем происходит восстановление.

При действии гепатотропных ядов возникают диффузные некротические изменения печени. После прекращения действия ядов восстанавливается архитектоника за счет деления гепатоцитов – клеток печеночной паренхимы. Восстанавливается исходная структура. Гомоморфоз – восстановление структуры в том виде, в котором она существовала до разрушения.

Неполная репаративная регенерация – регенерированный орган отличается от удаленного – гетероморфоз. Исходная структура не восстанавливается, а иногда вместо одного органа развивается другой орган. Например, глаз у рака. При удалении в некоторых случаях развивается антенна. У человека печень при удалении части печеночной доли аналогично регенерирует.

Возникает рубец и через 2 – 3 месяца после операции масса печени восстанавливается, а восстановления формы органа не происходит. Это происходит из-за удаления и повреждения соединительной ткани во время операции.

У млекопитающих могут регенерировать все 4 вида ткани.

1. Соединительная ткань. Рыхлая соединительная ткань обладает высокой способностью к регенерации. Лучше всего регенерируют интерстициальные компоненты – образуется рубец, замещающийся тканью. Костная ткань – аналогично. Основные элементы, восстанавливающие ткань – остеобласты (малодифференцированные камбиальные клетки костной ткани);

2. Эпителиальная ткань. Обладает выраженной регенерационной реакцией. Эпителий кожи, роговая оболочка глаза, слизистые оболочки полости рта, губ, носа, желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря, слюнные железы, паренхима почек. При наличии раздражающих факторов могут происходить патологические процессы, приводящие к разрастанию тканей, что приводит к раковым опухолям.

3. Мышечная ткань. Значительно меньше регенерирует, чем эпителиальная и соединительная ткани. Поперечная мускулатура – амитоз, гладкая – митоз. Регенерирует за счет недифференцированных клеток – сателлитов. Могут разрастаться и регенерировать отдельные волокна, и даже целые мышцы.

4. Нервная ткань. Обладает плохой способностью к регенерации. В эксперименте показано, что клетки периферической и вегетативной нервной системы, двигательные и чувствительные нейроны в спинном мозге мало регенерируют. Аксоны хорошо регенерируют за счет Шванновских клеток. В головном мозге вместо них – глия, поэтому регенерация не происходит.

При регенерации миокарда и центральной нервной системы сначала образуется рубец, а затем идет регенерация за счет увеличения размеров клеток, внутриклеточная регенерация также имеет место. Клетки миокарда митозом не делятся. Разница происходит из-за развития в эмбриональном периоде. У взрослых организмов очень мощно функционирует ЭПР и это тормозит клеточное деление.

Процесс регенерации конечности у тритона/ саламандры.

После ампутации регенерация конечности происходит строго упорядоченно, всегда одинаково. Восстанавливающийся конец округляется, затем приобретает коническую форму, растет в длину, становится похожим на ласт. Потом закладываются пальцы. К 8 неделе регенерация конечности полностью завершена.

На клеточном уровне выделяют несколько фаз регенерации конечности:

1) фаза заживления раны;

2) процесс демонтирования;

3) фаза « конической бластемы»;

4) фаза редифференцировки.

Фаза заживления раны. В этот период происходит обрастание клетками раны на культе, возникает апикальная «шапочка» (если контакт нарушен – регенерации не будет).

Процесс демонтирования. После заживления, в тканях, прилежащих к культе, происходит рассасывание ткани. Мышечные волокна утрачивают упорядоченность, становятся «растрепанными». В костной ткани утрачивается надкостница, появляются гигантские фагоцитирующие клетки, имеющие не менее 3-х ядер.

Эти клетки захватывают матрикс и освобождают место для роста новой кости и хряща, удаляя ненужный материал. Концевая часть культи становится отечной и выпячивается. В культе накапливаются однотипные дедифференцированные клетки, уподобленные эмбриональным клеткам.

Через некоторое время начинается деление дедифференцированных клеток.

В отрастающую культю врастают нервы, и наступает стадия « конической бластемы». Конечность имеет форму ласта, нарастает клеточная масса, восстанавливается кровоток. Возникает «регенерационная почка».

Фаза редифференцировки. Конечность удлиняется, начинается редифференцировка, и процесс регенерации подходит к концу. Если денервировать конечность – регенерация не произойдет т.к. нервная ткань выполняет эндокринную, проводящую функции. Кроме того, нервная ткань осуществляет секрецию белкового гормона, под контролем которого осуществляется регенерация.

Процесс регенерации у человека.

При разрезе в рану устремляется кровь, лейкоциты которой запускают воспалительный процесс. Клетки прилежащей эпителиальной ткани делятся и образуют «струп» (рубец). Потом начинается процесс заживления.

В настоящее время интенсивно изучаются проблемы регенерации, особенно связанные с медициной. Стволовые клетки обладают свойствами:

– стволовая клетка не является окончательно дифференцированной (она скорее детерминирована);

– стволовая клетка способна к неограниченному делению;

– при делении часть клеток остается стволовыми, другая часть подвергается процессу дифференцировки.

Центров по применению стволовых клеток очень мало, в России существует только 2 таких центра. Однако стволовые клетки есть везде. Для лечения и экспериментов берется пуповинная кровь с целью получения стволовых клеток.

Кости черепа в норме не регенерируют. Под руководством И.И.Полежаева происходило удаление участка 10х10 см черепа собаки. Из кости получали путем измельчения костные опилки, которые помещали на рану. В другом эксперименте использовали костные опилки донора и кровь реципиента. Через неделю происходило рассасывание опилок, а к концу 1 года рана зарастала.

Большое значение имеет регенерация после радиоактивного облучения. Малые дозы стимулируют, а большие, наоборот ингибируют данный процесс.

Если провести механическое раздавливание культи или помещение ее в кислоту – регенерация идет в 50% случаев.

Елизаров проводил ломку и удлинение костей. Им были созданы уникальные аппараты, благодаря которым было возможно раздвижение костей скелета и коррекция их формы.

Остро стоит проблема регенерации печени. При циррозе печени приходится проводить ее частичное удаление. Иногда подобная операция проводится несколько раз, печень быстро регенерирует без сохранения формы, сохраняя функцию и общую массу.

Регенерацию можно стимулировать антикейлоном, витамином В12, АТФ, РНК.

Выделяют типы регенерации в патологически измененных органах.

1. Регенерация после воздействия токсических веществ.

2. Регенерация после воздействия вредных физических факторов.

3. Регенерация после заболеваний, вызываемых микроорганизмами и вирусами.

4. Регенерация после нарушения кровоснабжения.

5. Регенерация после голода, гипокинезии (обездвиживании), атрофии.

6. Регенерация после повреждений, вызываемых в организме нарушением функции органов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: //studopedia.ru/4_6269_regeneratsiya.html