Що таке регенерація які основні види регенерації. Регенерація, її види та рівні. Умови, що впливають протягом відновлювальних процесів. Як прискорити процес фізіологічної та репаративної регенерації

Регенерація(від лат. regeneratio – відродження) – процес відновлення організмом втрачених або пошкоджених структур. Регенерація підтримує будову та функції організму, його цілісність. Розрізняють два види регенерації: фізіологічну та репаративну. Відновлення органів, тканин, клітин або внутрішньоклітинних структур після руйнування їх у процесі життєдіяльності організму називають фізіологічноїрегенерацією. Відновлення структур після травми або дії інших ушкоджуючих факторів називають репаративноїрегенерацією. При регенерації відбуваються такі процеси, як детермінація, диференціювання, зростання, інтеграція та ін, подібні до процесів, що мають місце в ембріональному розвитку. Проте за регенерації вони йдуть вже вдруге, тобто. у сформованому організмі.

ФізіологічнаРегенерація є процесом оновлення функціонуючих структур організму. Завдяки фізіологічній регенерації підтримується структурний гомеостаз та забезпечується можливість постійного виконання органами їх функцій. З загальнобіологічної точки зору, фізіологічна регенерація, як і обмін речовин, є проявом такої найважливішої якості життя, як самооновлення.

Прикладом фізіологічної регенерації на внутрішньоклітинному рівні є процеси відновлення субклітинних структур у клітинах усіх тканин та органів. Значення її особливо велике для про «вічних» тканин, які втратили здатність до регенерації шляхом поділу клітин. Насамперед це стосується нервової тканини.

Прикладами фізіологічної регенерації на клітинному та тканинному рівнях є оновлення епідермісу шкіри, рогівки ока, епітелію слизової оболонки кишечника, клітин периферичної крові та ін. Це так звана проліферативнарегенерація, тобто. заповнення чисельності клітин з допомогою їх поділу. У багатьох тканинах існують спеціальні камбіальні клітини та осередки їх проліферації. Це крипти в епітелії тонкої кишки, кістковий мозок, проліферативні зони в епітелії шкіри. Інтенсивність клітинного поновлення в перерахованих тканинах дуже велика. Це так звані «лабільні» тканини. Всі еритроцити теплокровних тварин, наприклад, змінюються за 2-4 місяці, а епітелій тонкої кишки повністю змінюється за 2 діб. Цей час потрібен для переміщення клітини з крипти на ворсинку, виконання нею функції та загибелі. Клітини таких органів, як печінка, нирка, наднирник та ін, оновлюються значно повільніше. Це так звані "стабільні" тканини.

Про інтенсивність проліферації судять за кількістю мітозів, що припадають на 1000 клітин. Якщо врахувати, що сам мітоз в середньому триває близько 1 год, а весь цикл мітоту в соматичних клітинах в середньому протікає 22-24 год, то стає ясно, що для визначення інтенсивності оновлення клітинного складу тканин необхідно підрахувати кількість мітозів протягом однієї або декількох діб. . Виявилося, що кількість клітин, що діляться, не однакова в різні години доби. Так було відкрито добовий ритм клітинних поділів,приклад якого зображено на рис. 8.23.

Добовий ритм кількості мітозів виявлено у нормальних, а й у пухлинних тканинах. Він є відображенням загальної закономірності, саме ритмічності всіх функцій організму. Одна із сучасних областей біології - хронобіологія -вивчає зокрема механізми регуляції добових ритмів мітотичної активності, що має дуже важливе значення для медицини. Існування добової періодичності кількості мітозів вказує на регульованість фізіологічної регенерації організмом. Крім добових існують місячні та річніцикли оновлення тканин та органів.

У фізіологічній регенерації виділяють дві фази: руйнівну та відновну. Вважають, що продукти розпаду частини клітин стимулюють проліферацію інших. Велику роль регуляції клітинного оновлення грають гормони.

Фізіологічна регенерація властива організмам всіх видів, але особливо інтенсивно вона протікає у теплокровних хребетних, оскільки вони взагалі дуже висока інтенсивність функціонування всіх органів проти іншими тваринами.

Репаративна(від лат. reparatio – відновлення) регенерація настає після пошкодження тканини або органу. Вона дуже різноманітна за факторами, що спричиняють пошкодження, за обсягами ушкодження, способами відновлення. Механічна травма, наприклад оперативне втручання, дія отруйних речовин, опіки, обмороження, променеві дії, голодування, інші хвороботворні агенти, - все це фактори, що ушкоджують. Найбільш широко вивчено регенерацію після механічної травми. Здатність деяких тварин, таких, як гідра, планарію, деякі кільчасті черв'яки, морські зірки, асцидія та ін, відновлювати втрачені органи та частини організму здавна дивувала вчених. Ч. Дарвін, наприклад, вважав дивовижними здатність равлика відтворювати голову та здатність саламандри відновлювати очі, хвіст та ноги саме в тих місцях, де вони відрізані.

Об'єм пошкодження та подальше відновлення бувають дуже різними. Крайнім варіантом є відновлення цілого організму з окремої малої його частини, фактично із групи соматичних клітин. Серед тварин таке відновлення можливе у губок та кишковопорожнинних. Серед рослин можливий розвиток цілої нової рослини навіть із однієї соматичної клітини, як це отримано на прикладі моркви та тютюну. Такий вид відновлювальних процесів супроводжується виникненням нової морфогенетичної осі організму та названий Б.П. Токіним «соматичним ембріогенезом», бо багато в чому нагадує ембріональний розвиток.

Існують приклади відновлення великих ділянок організму, які з комплексу органів. Як приклад служать регенерація ротового кінця у гідри, головного кінця у кільчастого черв'яка та відновлення морської зірки з одного променя (рис. 8.24). Широко поширена регенерація окремих органів, наприклад кінцівки тритону, хвоста ящірки, очей членистоногих. Загоєння шкірних покривів, ран, пошкоджень кісток та інших внутрішніх органів є менш об'ємним процесом, але не менш важливим для відновлення структурно-функціональної цілісності організму. Особливий інтерес представляє здатність зародків ранніх стадіях розвитку відновлюватися після значної втрати матеріалу. Ця здатність була останнім аргументом у боротьбі між прихильниками преформізму та епігенезу та привела в 1908 р. Г. Дріша до концепції ембріональної регуляції.

Рис. 8.24. Регенерація комплексу органів деяких видів безхребетних тварин. А -гідра; Б -кільчастий черв'як; В -морська зірка

(Пояснення див. у тексті)

Існує кілька різновидів чи способів репаративної регенерації. До них відносять епіморфоз, морфалаксис, загоєння епітеліальних ран, регенераційну гіпертрофію, компенсаторну гіпертрофію.

Епітелізаціяпри загоєнні ран з порушеним епітеліальним покривом йде приблизно однаково, незалежно від того, далі відбуватиметься регенерація органу шляхом епіморфозу чи ні. Епідермальне загоєння рани у ссавців у тому випадку, коли ранова поверхня висихає з утворенням кірки, проходить так (рис. 8.25). Епітелій на краю рани потовщується внаслідок збільшення об'єму клітин та розширення міжклітинних просторів. Потік фібрину відіграє роль субстрату для міграції епідермісу в глиб рани. У мігруючих епітеліальних клітинах немає мітозів, проте вони мають фагоцитарну активність. Клітини з протилежних країв входять у контакт. Потім настає кератинізація ранового епідермісу та відділення кірки, що покриває рану.

Рис. 8.25. Схема деяких подій, що відбуваються

при епітелізації шкірної рани у ссавців.

А-початок вростання епідермісу під некротичну тканину; Б-зрощення епідермісу та відділення струпа:

1 -сполучна тканина, 2- епідерміс, 3- струп, 4- некротична тканина

До моменту зустрічі епідермісу протилежних країв у клітинах, розташованих безпосередньо навколо краю рани, спостерігається спалах мітозів, який потім поступово падає. За однією з версій, цей спалах викликаний зниженням концентрації інгібітору мітозів - кейлону.

Епіморфозє найбільш очевидним способом регенерації, що полягає у відростанні нового органу від ампутаційної поверхні. Регенерація кінцівки тритону та аксолотлю вивчена детально. Виділяють регресивну та прогресивну фази регенерації. Регресивна фазапочинається з загоєннярани, під час якого відбуваються такі основні події: зупинка кровотечі, скорочення м'яких тканин кукси кінцівки, освіта над поверхнею ранової згустку фібрину і міграція епідермісу, що покриває ампутаційну поверхню.

Потім починається руйнуванняостеоцитів на дистальному кінці кістки та інших клітин. Одночасно в зруйновані м'які тканини проникають клітини, що у запальному процесі, спостерігається фагоцитоз і місцевий набряк. Потім замість утворення щільного сплетення волокон сполучної тканини, як це відбувається при загоєнні ран у ссавців, в ділянці під рановим епідермісом втрачаються диференційовані тканини. Характерна остеокластична ерозія кістки, що є гістологічною ознакою дедиференціювання.Раневий епідерміс, вже пронизаний нервовими волокнами, що регенерують, починає швидко потовщуватися. Проміжки між тканинами дедалі більше заповнюються мезенхімоподібними клітинами. Скупчення мезенхімних клітин під рановим епідермісом є головним показником формування регенераційної бластеми.Клітини бластеми виглядають однаково, але саме в цей момент закладаються основні риси кінцівки, що регенерує.

Потім починається прогресивна фаза,для якої найбільш характерні процеси росту та морфогенезу. Довжина та маса регенераційної бластеми швидко збільшуються. Зростання бластеми відбувається і натомість йде повним ходом формування характеристик кінцівки, тобто. її морфогенез. Коли форма кінцівки в загальних рисах вже склалася, регенерат все ще менший за нормальну кінцівку. Чим більша тварина, тим більша ця різниця в розмірах. Для завершення морфогенезу потрібен час, після якого регенерат досягає розмірів нормальної кінцівки.

Деякі стадії регенерації передньої кінцівки тритону після ампутації на рівні плеча показані на рис. 8.26. Час, необхідний для повної регенерації кінцівки, варіює залежно від розміру та віку тварини, а також від температури, за якої вона протікає.

Рис. 8.26. Стадії регенерації передньої кінцівки у тритону

У молодих личинок аксолотлів кінцівка може регенерувати за 3 тижні, у дорослих тритонів і аксолотлів за 1-2 міс, а у наземних амбістів для цього потрібно близько 1 року.

При епіморфної регенерації який завжди утворюється точна копія віддаленої структури. Таку регенерацію називають атиповою.Існує багато різновидів атипової регенерації. Гіпоморфоз -регенерація із частковим заміщенням ампутованої структури. Так, у дорослої шпорцевої жаби виникає шилоподібна структура замість кінцівки. Гетероморфоз -поява іншої структури дома втраченої. Це може виявлятися у вигляді гомеозової регенерації, що полягає у появі кінцівки на місці антен або ока у членистоногих, а також у зміні полярності структури. З короткого фрагмента планарії можна стабільно одержувати біполярну планарію (рис. 8.27).

Зустрічається утворення додаткових структур, або надмірна регенерація.Після надрізу кукси при ампутації головного відділу планарії виникає регенерація двох або більше голів (рис. 8.28). Можна отримати більше пальців при регенерації кінцівки аксолотля, повернувши кінець кукси кінцівки на 180°. Додаткові структури є дзеркальним відображенням вихідних чи регенеруючих структур, поруч із якими розташовані (закон Бейтсона).

Рис. 8.27. Біполярна планарія

Морфаллаксисце регенерація шляхом перебудови ділянки, що регенерує. Прикладом служить регенерація гідри з кільця, вирізаного з середини тіла, або відновлення планарії з однієї десятої або двадцятої її частини. На раневой поверхні у разі немає значних формообразовательных процесів. Відрізаний шматочок стискається, клітини всередині нього перебудовуються, і виникає ціла особина

зменшених розмірів, яка потім зростає. Цей спосіб регенерації вперше описав Т. Морган у 1900 р. Відповідно до його опису морфалаксис здійснюється без мітозів. Нерідко має місце поєднання епіморфного зростання на місці ампутації з реорганізацією шляхом морфалаксису в прилеглих частинах тіла.

Рис. 8.28. Багатоголова планарія, отримана після ампутації голови

та нанесення насічок на кукси

Регенераційна гіпертрофіявідноситься до внутрішніх органів. Цей спосіб регенерації полягає у збільшенні розмірів залишку органу без відновлення вихідної форми. Ілюстрацією служить регенерація печінки хребетних, у тому числі ссавців. При крайовому пораненні печінки віддалена частина органу ніколи не відновлюється. Ранева поверхня гоїться. У той же час всередині частини, що залишилася, посилюється розмноження клітин (гіперплазія) і протягом двох тижнів після видалення 2/3 печінки відновлюються вихідні маса і об'єм, але не форма. Внутрішня структура печінки виявляється нормальною, часточки мають типову їм величину. Функція печінки також повертається до норми.

Компенсаторна гіпертрофіяполягає у змінах в одному з органів при порушенні в іншому, що відноситься до тієї самої системи органів. Прикладом є гіпертрофія в одній із нирок при видаленні іншої або збільшення лімфатичних вузлів при видаленні селезінки.

Останні два способи відрізняються місцем регенерації, але механізми їх однакові: гіперплазія та гіпертрофія.

Відновлення окремих мезодермальних тканин, таких, як м'язова та скелетна, називають тканинної регенерації.Для регенерації м'яза важливе збереження хоча б невеликих її кукс на обох кінцях, а для регенерації кістки необхідна окістя. Регенерація шляхом індукції відбувається у певних мезодермальних тканинах ссавців у відповідь на дію специфічних індукторів, які вводять внутрішньо пошкодженої області. Цим способом вдається отримати повне заміщення дефекту кісток черепа після введення в нього кісткової тирси.

Таким чином, існує безліч різних способів або типів морфогенетичних явищ при відновленні втрачених та пошкоджених частин організму. Відмінності між ними не завжди очевидні, і потрібне глибше розуміння цих процесів.

Вивчення регенераційних явищ стосується як зовнішніх проявів. Існує ціла низка питань, що мають проблемний та теоретичний характер. До них відносяться питання регуляції та умов, у яких протікають відновлювальні процеси, питання походження клітин, що беруть участь у регенерації, здатності до регенерації у різних груп, тварин та особливостей відновлювальних процесів у ссавців.

Встановлено, що кінцівки амфібій після ампутації та у процесі регенерації відбуваються реальні зміни електричної активності. При проведенні електричного струму через ампутовану кінцівку у дорослих жаб шпорця спостерігається посилення регенерації передніх кінцівок. У регенератах збільшується кількість нервової тканини, з чого робиться висновок, що електричний струм стимулює вростання нервів у краї кінцівок, які в нормі не регенерують.

Спроби стимулювати подібним чином регенерацію кінцівок у ссавців виявилися безуспішними. Так, під дією електричного струму або при поєднанні дії електричного струму з фактором росту нервів вдавалося отримати у щура тільки розростання скелетної тканини у вигляді хрящових і кісткових мозолів, які не були схожі на нормальні елементи скелета кінцівок.

Безперечна регуляція регенераційних процесів з боку нервової системи.При ретельній денервації кінцівки під час ампутації епіморфна регенерація повністю пригнічується та бластема ніколи не утворюється. Було проведено цікаві досліди. Якщо нерв кінцівки тритону відвести під шкіру основи кінцівки, утворюється додаткова кінцівка. Якщо його відвести до основи хвоста – стимулюється утворення додаткового хвоста. Відведення нерва на бічну ділянку ніяких додаткових структур не викликає. Ці експерименти призвели до створення концепції регенераційних полів .

Було встановлено, що з ініціації регенерації вирішальним є кількість нервових волокон. Тип нерва не грає ролі. Вплив нервів на регенерацію пов'язується з трофічною дією нервів на тканині кінцівок.

Отримано дані на користь гуморального регулюваннярегенераційних процесів. Особливо поширеною моделлю для вивчення цього є печінка, що регенерує. Після введення нормальним інтактним тваринам сироватки або плазми крові від тварин, які зазнали видалення печінки, у перших спостерігалася стимуляція мітотичної активності клітин печінки. Навпаки, при введенні травмованим тваринам сироватки від здорових тварин одержували зниження кількості мітозів у пошкодженій печінці. Ці досліди можуть свідчити як про наявність у крові травмованих тварин стимуляторів регенерації, так і про присутність у крові інтактних тварин інгібіторів клітинного поділу. Пояснення результатів дослідів ускладнюється необхідністю враховувати імунологічний ефект ін'єкцій.

Найважливішим компонентом гуморального регулювання компенсаторної та регенераційної гіпертрофії є імунологічна відповідь.Не лише часткове видалення органу, а й багато впливів викликають обурення в імунному статусі організму, поява аутоантитіл та стимуляцію процесів клітинної проліферації.

Великі розбіжності існують щодо питання про клітинних джерелахрегенерації. Звідки беруться чи як виникають недиференційовані клітини бластеми, морфологічно подібні до мезенхімних? Існує три припущення.

1. Гіпотеза резервних клітинпередбачає, що попередниками регенераційної бластеми є звані резервні клітини, які зупиняються на якомусь ранньому етапі своєї диференціювання і беруть участь у розвитку до отримання стимулу до регенерації.

2. Гіпотеза тимчасового дедиференціювання,або модуляції клітин передбачає, що у відповідь на регенераційний стимул диференційовані клітини можуть втрачати ознаки спеціалізації, але потім знову диференціюються в той же клітинний тип, тобто, втративши на час спеціалізацію, вони не втрачають детермінацію.

3. Гіпотеза повного дедиференціюванняспеціалізованих клітин до стану, подібного до мезенхімних клітин і з можливим подальшим трансдиференціюванням або метаплазією, тобто. перетворенням на клітини іншого типу, вважає, що у разі клітина втрачає як спеціалізацію, а й детермінацію.

Сучасні методи дослідження не дозволяють абсолютно достовірно довести всі три припущення. Проте абсолютно вірно, що в куксах аксолотлевих пальців відбувається вивільнення хондроцитів з навколишнього матриксу і міграція їх в регенераційну бластему. Подальша їхня доля не визначена. Більшість дослідників визнають дедиференціювання та метаплазію при регенерації кришталика у амфібій. Теоретичне значення цієї проблеми полягає в допущенні можливості або неможливості змін клітиною її програми настільки, що вона повертається в стан, коли знову здатна ділитися і репрограмувати свій синтетичний апарат. Наприклад, хондроцит стає міоцитом чи навпаки.

Здатність до регенерації не має однозначної залежності від рівня організації,хоча давно вже було помічено, що більш низько організовані тварини мають кращу здатність до регенерації зовнішніх органів. Це підтверджується дивовижними прикладами регенерації гідри, планарій, кільчастих черв'яків, членистоногих, голкошкірих, нижчих хордових, наприклад, асцидій. З хребетних найкращою регенераційною здатністю мають хвостаті земноводні. Відомо, що різні види того самого класу можуть сильно відрізнятися за здатністю до регенерації. Крім того, при вивченні здатності до регенерації внутрішніх органів виявилося, що вона значно вища у теплокровних тварин, наприклад, у ссавців, порівняно із земноводними.

Регенерація у ссавціввідрізняється своєрідністю. Для регенерації деяких зовнішніх органів необхідні спеціальні умови. Мова, вухо, наприклад, не регенерують при крайовому ушкодженні. Якщо ж нанести наскрізний дефект через усю товщу органа, відновлення йде добре. У деяких випадках спостерігали регенерацію сосків навіть при ампутації їх з основи. Регенерація внутрішніх органів може дуже активно. З невеликого фрагмента яєчника поновлюється цілий орган. Про особливості регенерації печінки вже було сказано вище. Різні тканини ссавців теж добре регенерують. Є припущення, що неможливість регенерації кінцівок та інших зовнішніх органів у ссавців має пристосувальний характер і зумовлена відбором, оскільки при активному способі життя ніжні морфогенетичні процеси ускладнювали б існування. Досягнення біології у сфері регенерації успішно застосовують у медицині. Однак у проблемі регенерації дуже багато невирішених питань.

Розрізняють такі рівні регенерації: молекулярна, ультрасруктурна, клітинна, тканинна, органна.

23. Репаративна регенераціяможе бути типовою (Гомоморфоз) та атиповою (гетероморфоз). При гомоморфозі відновлюється такий самий орган, як і втрачений. При гетероморфозі відновлені органи відрізняються від типових. При цьому відновлення втрачених органів може відбуватися шляхом епіморфозу, морфалаксису, ендоморфозу (або регенераційної гіпертрофії), компенсаторної гіпертрофії.

Епіморфоз(Від грец. ??? - Після і????? - Форма) - Це відновлення органу шляхом відростання від ранової поверхні, що підлягає при цьому чуттєвій перебудові. Тканини, що прилягають до пошкодженої ділянки, розсмоктуються, відбувається інтенсивний поділ клітин, що дають початок зачатку регенерату (бластеми). Потім відбувається диференціювання клітин та формування органу або тканини. За типом епіморфозу проходить регенерація кінцівок, хвоста, зябер у аксолотля, трубчасті кістки від окістя після вилущування діафіза у кроликів, щурів, м'язи від м'язової кукси у ссавців та ін. До епіморфозу відноситься і рубцювання, при якому відбувається закриття ран, втраченого органу. Епіморфозна регенерація не завжди дає точну копію віддаленої структури. Таку регенерацію називають атиповою. Розрізняють кілька різновидів атипової регенерації.

Гіпоморфоз(від грец. ??? - під, внизу і ????? - форма) - регенерація з частковим заміщенням ампутованої структури (у дорослого шпорцевих жаби виникає остеподібна структура замість кінцівки). Гетероморфоз (від грец. ?????? - Інший, інший) - Поява іншої структури на місці втраченої (поява кінцівки на місці антен або очі у членистоногих).

Морфалаксис (від грец. ????? - Форма, вид, ?????, ?? - обмін, зміна) - це регенерація, при якій відбувається реорганізація тканин з ділянки, що залишилася після пошкодження, майже без клітинного розмноження шляхом перебудови . З частини тіла шляхом перебудови утворюється ціла тварина чи орган менших розмірів. Потім розміри особи, що утворилася, або органу збільшуються. Морфалаксис спостерігається в основному в низькоорганізованих тваринах, тоді як епіморфоз - у більш високоорганізованих. Морфалаксис є основою регенерації гідр. гідроїдних поліпів, планарій. Часто морфалаксис та епіморфоз відбуваються одночасно, у поєднанні.

Регенерація, що відбувається всередині органу, називається ендоморфозом або регенераційною гіпертрофією. У цьому відновлюється не форма, а маса органу. Наприклад, при крайовому пораненні печінки відокремлена частина органу ніколи не відновлюється. Пошкоджена поверхня відновлюється, а всередині іншої частини посилюється розмноження клітин і протягом кількох тижнів після видалення 2/3 печінки відновлюється вихідна маса та об'єм, але не форма. Внутрішня структура печінки виявляється нормальною, її частинки мають типовий розмір та функція органу відновлюється. Близькою до регенераційної гіпертрофії є компенсаторна гіпертрофія або вікарна (замісна). Цей засіб регенерації пов'язаний із збільшенням маси органу або тканини, спричинений активним фізіологічним навантаженням. Збільшення органу відбувається за рахунок поділу клітин та їхньої гіпертрофії.

Гіпертрофіяклітин полягає у зростанні, збільшенні числа та розмірів органел. У зв'язку із збільшенням структурних компонентів клітини підвищується її життєдіяльність та працездатність. При компенсації - півторної гіпертрофії відсутня пошкоджена поверхня.

Спостерігається цей вид гіпертрофії при видаленні одного із парних органів. Так, при видаленні однієї з нирок інша відчуває підвищене навантаження і збільшується в розмірі. Компенсаторна гіпертрофія міокарда часто виникає у хворих на гіпертонію (при звуженні периферичних кровоносних судин), при пороках клапанів. У чоловіків при розростанні передміхурової залози утрудняється виділення сечі та гіпертрофується стінка сечового міхура.

Регенерація відбувається у багатьох внутрішніх органах після різних запальних процесів інфекційного походження, і навіть після ендогенних порушень (нейроэндокринные розлади, пухлинний ріст, дію токсичних речовин). Репаративна регенерація у різних тканинах проходить по-різному. У шкірі, слизових оболонках, сполучній тканині після пошкодження відбувається інтенсивне розмноження клітин та відновлення тканини, подібної до втраченої. Таку регенерацію називають повною, або pecmu-туційною. У разі неповного відновлення, при якому заміщення відбувається іншою тканиною чи структурою, говорять про субституцію.

Регенерація органів відбувається як після видалення їх частини хірургічним шляхом чи у спадок травмування (механічного, термічного та інших.), а й після перенесення патологічних станів. Наприклад, на місці глибоких опіків можуть бути масивні розростання щільної сполучної рубцевої тканини, але нормальна структура шкіри не відновлюється. Після перелому кістки без усунення уламків нормальна будова не відновлюється, а розростається хрящова тканина і утворюється несправжній суглоб. При пошкодженні покривів відновлюється як сполучнотканинна частина, так і епітелій. Однак швидкість розмноження клітин пухкої сполучної тканини є більш високою, тому ці клітини заповнюють дефект, утворюють вен волокна і після великих ушкоджень формується рубцева тканина. Щоб не допустити цього, застосовують пересадку шкіри, взятої у тієї чи іншої людини.

В даний час для регенерації внутрішніх органів застосовують штучні пористі каркаси, якими ростуть тканини, регенерують. Тканини проростають через пори та цілісність органу відновлюється. Регенерацією за каркасом можна відновити кровоносні судини, сечоводу, сечовий міхур, стравохід, трахею та інші органи.

Стимуляція регенераційних процесів. За звичайних умов експерименту у ссавців ряд органів не регенерується (головний та спинний мозок) або відновлювальні процеси у них виражені слабо (кістки склепіння черепа, судини, кінцівки). Однак існують методи впливу, які дозволяють в експерименті (а іноді і в клініці) стимулювати регенераційні процеси і стосовно окремих органів домогтися повноцінного відновлення. До таких впливів відноситься заміщення віддалених ділянок органів гомо-і гетеротрансплантатом, який сприяє замісній регенерації. Сутність замісної регенерації полягає у заміщенні чи проростанні трансплантатів регенераційними тканинами господаря. Крім того, трансплантат є каркасом, завдяки якому спрямована регенерація стінки органу.

Для ініціювання стимуляції регенераційних процесів дослідники використовують також ряд речовин різноманітної природи – екстракти з тварин та рослинних тканин, вітаміни, гормони щитовидної залози, гіпофіза, надниркових залоз та лікарські препарати.

24. ФІЗІОЛОГІЧНА РЕГЕНЕРАЦІЯ

Фізіологічна регенерація властива всім організмам. Процес життєдіяльності обов'язково включає два моменти: втрату (деструкцію) та відновлення морфологічних структур на клітинному, тканинному, органному рівнях.

У членистоногих фізіологічна регенерація пов'язана із зростанням. Наприклад, у ракоподібних і личинок комах скидається хітинізований покрив, що стає тісним і тим самим перешкоджає збільшенню тіла. Бурхлива зміна покривів, також звана линянням, спостерігається у змій, коли тварина миттєво звільняється від старого ороговілого шкірного епітелію, у птахів і ссавців при сезонній зміні пір'я і вовни. У ссавців і людини систематично лущиться шкірний епітелій а клітини слизових оболонок кишківника замінюються майже щодобово. Порівняно швидко відбувається зміна еритроцитів, середня тривалість життя яких близько 125 днів. Це означає, що у тілі людини кожну секунду гине близько 4 млн. еритроцитів і водночас у кістковому мозку утворюється стільки нових червоних кров'яних тілець.

Доля клітин, загиблих у процесі життєдіяльності, неоднакова. Клітини зовнішніх покривів після загибелі злущуються і потрапляють у зовнішнє середовище. Клітини внутрішніх органів зазнають подальших змін і можуть відігравати важливу роль у процесі життєдіяльності. Так, клітини слизової оболонки кишечника багаті ферментами і після злущування, входячи до складу кишкового соку, беруть участь у травленні,

Загиблі клітини замінюються на нові, що утворюються в результаті поділу. Протягом фізіологічної регенерації впливають зовнішні та внутрішні фактори. Так, зниження атмосферного тиску викликає збільшення кількості еритроцитів, тому в людей, які постійно живуть у горах, вміст еритроцитів у крові більше, ніж у долинах; такі ж зміни відбуваються у мандрівників під час підйому в гори. На число еритроцитів впливають фізичне навантаження, їда, світлові ванни.

Про вплив внутрішніх факторів на фізіологічну регенерацію можна судити з таких прикладів. Денервація кінцівок змінює функцію кісткового мозку, що позначається зниження кількості еритроцитів. Денсрвація шлунка та кишечника веде до уповільнення та порушення фізіологічної регенерації у слизовій оболонці цих органів.

Б. М. Завадовський, згодовуючи птахам препарати щитовидної залози, викликав передчасну бурхливу линьку. Циклічне оновлення слизової оболонки матки перебуває у зв'язку з жіночими статевими гормонами тощо. буд. Отже, вплив залоз внутрішньої секреції на фізіологічну регенерацію безсумнівно. З іншого боку, діяльність залоз зумовлена функцією нервової системи та факторами зовнішнього середовища, наприклад повноцінним харчуванням, світлом, мікроелементами, що надходять з їжею, і т.д.

Регенерація – процес вторинного розвитку органу чи тканини, викликаний ушкодженнями будь-якого роду.

Регенерація відбувається на всіх рівнях матерії

За здатністю до регенераціївиділяють 3 групи тканин та органів:

1. Регенераторна реакція у формі новоутворення клітин: епітелій шкіри, кістковий мозок, кісткова тканина, епітелій тонкої кишки, лімфатична система.

2. Проміжна форма. Відбувається поділ клітин та внутрішньоклітинна регенерація. Печінка, легені, нирки, надниркові залози, скелетна мускулатура.

3. Переважає внутрішньоклітинна регенерація. Клітини центральної нервової системи, міокарда.

Фізіологічна регенерація- Відновлення елементів організму, що зносилися в процесі життєдіяльності. Діє протягом усього онтогенезу, підтримує сталість структур, незважаючи на загибель клітин. Інтенсивні процеси фізіологічної регенерації при відновленні клітин крові, епідермісу, слизових оболонок. Прикладами може бути линяння птахів, зростання зубів у гризунів. Фізіологічна регенерація відбувається не тільки в тканинах з клітинами, що інтенсивно діляться, але і там, де клітини діляться незначно. 25 гепатоцитів із 1000 гинуть і стільки ж відновлюються. Фізіологічна регенерація – динамічний процес, який включає клітинний поділ та інші процеси. Забезпечення функцій є основою нормального функціонування організму.

Оновлюються похідні епідермісу – волосся та нігті. Це так звана проліферативнарегенерація, тобто. заповнення чисельності клітин з допомогою їх поділу.

Репаратина регенерація, її значення. Способи репаративної регенерації. Прояв регенераційної здатності у філогенезі. Молекулярно-генетичні, клітинні та системні механізми регенерації. Особливості відновлювальних процесів у ссавців.

Репаративна (відновна) регенерація– відновлення пошкоджених тканин та органів після надзвичайних впливів. При повній регенерації відновлюється повна вихідна будова тканини після її ушкодження, її архітектура залишається незмінною. Поширена в організмів, здатних до безстатевого розмноження. Наприклад, біла планарію, гідра, молюски (якщо видалити голову, але залишити нервово – вузлову структуру). Типова репаративна регенерація можлива у вищих організмів, зокрема. та людини. Наприклад, усунення некротичних клітин органів. У гострій стадії пневмонії відбувається деструкція альвеол та бронхів, потім відбувається відновлення. При дії гепатотропних отрут виникають дифузні некротичні зміни печінки. Після припинення дії отрут відновлюється архітектоніка за рахунок поділу гепатоцитів – клітин печінкової паренхіми. Відновлюється вихідна структура. Гомоморфоз- Відновлення структури в тому вигляді, в якому вона існувала до руйнування. Неповна репаративна регенерація - регенерований орган відрізняється від віддаленого - гетероморфоз. Вихідна структура не відновлюється, інколи ж замість одного органу розвивається інший орган. Наприклад, око у раку. При видаленні деяких випадках розвивається антена. У людини печінка при видаленні частини печінкової частки аналогічно регенерує. Виникає рубець і через 2 – 3 місяці після операції маса печінки відновлюється, а відновлення форми органа не відбувається. Це відбувається через видалення та пошкодження сполучної тканини під час операції.

Надмірна регенерація- Утворення додаткових структур. Після надрізу кукси при ампутації головного відділу планарії виникає регенерація двох або більше голів.

У ссавців можуть регенерувати всі 4 види тканини:

1. Сполучна тканина. Пухка сполучна тканина має високу здатність до регенерації. Найкраще регенерують інтерстиціальні компоненти - утворюється рубець, що заміщається тканиною. Кісткова тканина – аналогічно. Основні елементи, що відновлюють тканину – остеобласти (малодиференційовані камбіальні клітини кісткової тканини);

2. Епітеліальна тканина. Має виражену регенераційну реакцію. Епітелій шкіри, рогова оболонка ока, слизові оболонки ротової порожнини, губ, носа, шлунково-кишкового тракту, сечового міхура, слинні залози, паренхіма нирок. За наявності дратівливих факторів можуть відбуватися патологічні процеси, що призводять до розростання тканин, що призводить до ракових пухлин.

3. М'язова тканина. Значно менше регенерує, ніж епітеліальна та сполучна тканини. Поперечна мускулатура – амітоз, гладка – мітоз. Регенерує за рахунок недиференційованих клітин сателітів. Можуть розростатися та регенерувати окремі волокна, і навіть цілі м'язи.

4. Нервова тканина. Має погану здатність до регенерації. В експерименті показано, що клітини периферичної та вегетативної нервової системи, рухові та чутливі нейрони у спинному мозку мало регенерують. Аксони добре регенерують за рахунок шванновських клітин. У головному мозку замість них – глія, тож регенерація не відбувається.

способи репаративної регенерації:

· Епітелізація-загоєння епітеліальних ран.

· Епіморфоз- відростання нового органу від ампутаційної поверхні

· Морфолаксис– регенерація шляхом перебудови ділянки, що регенерує (Прикладом служить регенерація гідри з кільця, вирізаного з середини її тіла, або відновлення планарії з однієї десятої або двадцятої її частини.)

· Регенераційна гіпертрофія- До внутрішніх органів. Цей спосіб регенерації полягає у збільшенні розмірів залишку органу без відновлення вихідної форми.

· Компенсаторна гіпертрофія-укладається у змінах в одному з органів при порушенні в іншому, що відноситься до тієї ж системи органів. (Гіпертрофія в одній з нирок при видаленні іншої або збільшення лімфатичних вузлів при видаленні селезінки.)

Біологічне та медичне значення проблеми регенерації. Прояв регенераційної здатності у людини. Ренерація патологічно змінених органів та оборотність патологічно змінених органів. Регенераційна терапія.

При розрізі рану спрямовується кров, лейкоцити якої запускають запальний процес. Клітини прилеглої епітеліальної тканини діляться і утворюють «струп» (рубець). Потім починається процес загоєння.

Нині інтенсивно вивчаються проблеми регенерації, особливо пов'язані з медициною. Стовбурові клітини мають властивості:

Стовбурова клітина не є остаточно диференційованою (вона швидше детермінована);

Стовбурова клітина здатна до необмеженого поділу;

При розподілі частина клітин залишається стовбуровими, інша частина піддається процесу диференціювання.

Центрів із застосування стовбурових клітин дуже мало, у Росії існує лише 2 таких центри. Однак стовбурові клітини є скрізь. Для лікування та експериментів береться пуповинна кров з метою одержання стовбурових клітин.

Кістки черепа в нормі не регенерують. Під керівництвом І.І.Полежаєва відбувалося видалення ділянки 10х10 см черепа собаки. З кістки отримували шляхом подрібнення кісткову тирсу, яку поміщали на рану. В іншому експерименті використовували кісткову тирсу донора і кров реципієнта. Через тиждень відбувалося розсмоктування тирси, а до кінця 1 року рана заростала.

Велике значення має регенерація після радіоактивного опромінення. Малі дози стимулюють, а великі, навпаки, інгібують даний процес.

Якщо провести механічне роздавлювання кукси або поміщення її в кислоту – регенерація йде у 50% випадків.

Єлізаров проводив ламання та подовження кісток. Їм були створені унікальні апарати, завдяки яким було можливе розсування кісток скелета та корекція їхньої форми.

Гостро постає проблема регенерації печінки. При цирозі печінки доводиться проводити її часткове видалення. Іноді подібна операція проводиться кілька разів, печінка швидко регенерує без збереження форми, зберігаючи функцію та загальну масу.

Регенерацію можна стимулювати антикейлоном, вітаміном В12, АТФ, РНК.

Виділяють типи регенерації у патологічно змінених органах.

Регенерація після дії токсичних речовин.

Регенерація після дії шкідливих фізичних факторів.

Регенерація після захворювань, що викликаються мікроорганізмами та вірусами.

Регенерація після порушення кровопостачання.

Регенерація після голоду, гіпокінезії (знерухомлення), атрофії.

Регенерація після ушкоджень, які викликаються в організмі порушенням функції органів.

78. Поняття про гомеостаз. Загальні закономірності гомеостазу живих систем. Генетичні, клітинні та системні основи гомеостатичних реакцій організму. Роль ендокринної, нервової та імунної систем у забезпеченні гомеостазу та адаптивних змін.

Термін «гомеостаз» був запропонований для розуміння сталості складу лімфи, крові та тканинної рідини. Гомеостаз характерний будь-якої системи, це свого роду узагальнення безлічі приватних проявів стабільності системи.

Гомеостаз - Підтримка сталості внутрішнього середовища організму в умовах зовнішнього середовища, що безперервно змінюються. Т.к. організм - багаторівневий об'єкт, що саморегулюється, його можна розглядати з точки зору кібернетики. Тоді організм - складна багаторівнева саморегулююча система з безліччю змінних.

Змінні входи:

Причина;

Роздратування.

Змінні виходи:

реакція;

Слідство.

Причина відхилення від норми реакції в організмі. Вирішальна роль належить зворотний зв'язок. Існує позитивний і негативний зворотний зв'язок.

Негативний зворотний зв'язокзменшує дію вхідного сигналу на вихідний. Позитивний зворотний зв'язокзбільшує дію вхідного сигналу вихідний ефект дії.

Живий організм – ультрастабільна система, яка здійснює пошук найбільш оптимального сталого стану, що забезпечується адаптаціями.

Адаптація- Підтримка змінних показників на поведінковому, анатомічному, біохімічному та інших рівнях.

Етологія- Наука, що вивчає поведінку тварин і людини. Типи поведінки тварин та людини обмежені їх морфологічними та фізіологічними особливостями. Людина є залежність поведінки від типу складання. Існують 3 типи складання:

ендоморфний;

ектоморфний;

мезоморфний.

Тварини можуть удосконалювати свої рухи за рахунок інформації, крім того, вони мають можливість їх регулювати. Тварини повинні розрізняти об'єкти довкілля, отримувати інформацію з допомогою органів чуття. Отримана інформація піддається переробці нервової та ендокринної систем. Багато типів поведінки можуть викликати гормональні зміни.

Морфологічні та фізіологічні ознаки схильні до природного відбору, поведінка у свою чергу, залежить від цих ознак, а значить, залежить і від природного відбору. Поведінка передається у спадок, підвищує пристосованість, збільшує тривалість життя, кількість нащадків. Різні поведінкові реакції дозволяють використовувати сприятливі умови середовища, захищають організм від несприятливих умов. Наприклад, у бджіл підтримання чистоти у вулику. За гігієнічну поведінку відповідають щонайменше 2 гени. Підтримка чистоти захищає бджіл від хвороб. Поведінка ящірки, яка відкидає хвіст, якщо це необхідно, - теж пристосувальна реакція. Інші типи поведінкових реакцій спостерігаються при захисті від хижаків, пошуку їжі, партнера, захисті потомства та багатьох інших випадках. Деякі комахи виділяють спеціальні хімічні речовини – феромони для залучення потомства. У шлюбний період жаби квакають та його «пісня» видоспецифічна.

Поведінкові ознаки мають не тільки адаптивні властивості, але можуть також і успадковуватися, що обумовлює природний відбір. Не всі типи поведінки виходять при передачі з генами, вони можуть купуватися - придбані. Різку межу між тими та іншими провести не можна, т.к. гени і середовище тісно взаємодіють один з одним, тому виділити окремо генетичні та придбані властивості не можна.

Можна навести такі приклади генетичних властивостей. Хорея Гентінгтона – спадкове захворювання, «танець», вражає ЦНС, у хворих також порушено просторову орієнтацію. Інший приклад, дауни бувають доброзичливими, лагідними, наслідують дії здорових людей.

Отже, важливі властивості поведінкових реакцій:

Поведінка схильна до дії природного відбору;

Поведінкові ознаки виникають з анатомії, морфології та фізіології тварини невіддільні про них;

Форми поведінки зазвичай адаптивні і часто можуть передаватися або генетично або в результаті навчання;

Багато біологічних видів існують певні форми поведінки.

Якщо організм не зміг адаптуватись на поведінковому рівні, він робить це на біохімічному рівні. Біохімічна адаптація дуже складна, найхарактерніша для рослин, т.к. тварині простіше мігрувати.

Процес адаптації буває за часом:

Еволюційна адаптація;

Акліматизація;

Негайна адаптація.

Еволюційна адаптація- Тривалий процес, придбання нової генетичної інформації, змінюється генотип, отже, змінюється і фенотип. Для свого завершення подібна адаптація потребує багатьох поколінь.

Акліматизація- Адаптації, які відбуваються в процесі життя в природних умовах.

Акліматація- Адаптації, що відбуваються в штучних умовах.

Відбувається протягом кількох годин – років (зима – літо). Зміна часових поясів, переведення часу.

Негайна адаптаціясупроводжується майже миттєвою адаптивною реакцією (психогенна дія, перехід із тепла в холод). Короткочасна реакція.

Будь-яка адаптація виникає в результаті взаємодії генетичних факторів та факторів зовнішнього середовища.

Генетичний аспектгомеостазу розглядають із 3 позицій:

Гомеостаз генотипу;

Гомеостаз організму як цілого. Контроль за єдністю генотипу всього організму. Підтримка гомеостазу здійснюється при загибелі видозмінених клітин.

Гомеостаз популяції. Закон генетичної стабільності у популяції.

У підтримці гомеостазу беруть участь різні системи.

Нервова сигналізація– основний інструмент передачі та оцінки сигналів із внутрішнього та зовнішнього середовища.

Гормониберуть участь у регуляції гомеостазу. Регулюють обмін речовин, води, білків, ліпідів, вуглеводів, енергії, електролітів. Контролюють роботу всіх органів, у тому числі нирок, печінки, ЦНС.

Імунна системазахищає сталість внутрішнього середовища організму від факторів 2-х груп:

Мікроорганізмів та екзогенних факторів з ознаками чужорідної генетичної інформацією;

Соматичні мутації. Достатньо змін у 1-2 генах, щоб спрацювала імунна система.

79.Проблеми трансплантації органів та тканин. Ауто-, ало- та ксенотрансплантація, трансплантація життєво важливих органів. Імунітет. Тканинна несумісність та шляхи її подолання. Штучні органи.

Через бурхливий розвиток трансплантологіїгостро постало питання про трансплантаційний імунітет.

Трансплантологія– медико-біологічна наука, що вивчає питання заготівлі, консервування та пересадки органів та тканин.

Трансплантаційний імунітет– своєрідна реакція організму на трансплантацію, що виявляється у відторгненні пересаджених органів прокуратури та тканин.

Класифікація термінів (Відень, 1967 рік).

Трансплантат- тканина або орган, що пересаджується.

Реципієнт- Той, кому пересідає орган або тканину.

Донор- Той, від кого беруть трансплантат.

Аутотрансплантація– пересадка тканин та органів у межах одного організму (у такому випадку говорять про аутотрансплантат)

Ізотрансплантація(ізотрансплантат) - пересадка тканин та органів між організмами, ідентичними за генетичними ознаками.

Алотранспланація(Алотрансплантат) - пересадка тканин та органів між організмами одного біологічного виду.

Ксенотрансплантація(ксенотрансплантат) – пересадка тканин та органів між організмами різних біологічних видів.

Експлантація(Експлантат) - пересадка небіологічного матеріалу.

Комбінована пересадка(Комбінований трансплантат).

Гостро стоять 2 проблеми: збереження органів та тканин з їх незміненими властивостями. Інша проблема – подолання трансплантаційного імунітету.

Різні методи консервації.

1) Охолодження (недовгочасне).

2) Заморожування.

3) Ліофілізації.

Заморожування може розірвати тканину, що призводить до загибелі тканини. Але сперматозоїди здатні жити. Стан анабіозу деяких тварин. Кров замінюють кріопротекторами, після розморожування проводять зворотну заміну. Метод ліофілізації – заморожування висушуванням у повітрі. Зберігання заморожених людей. Існують банки тканин, банки органів наукової основі.

Подолання тканинної несумісності – робота хірургів, імунологів, фізіологів та інших фахівців. Цілий медичний напрямок - імунодепресивна терапія- спрямоване на вирішення цієї проблеми. Використовують хімічні, фізичні та біологічні чинники на організм реципієнта.

Фізичні методи- Радіоактивне випромінювання, рентгенівські промені.

Хімічні методи- Введення препаратів, що знижують імунітет. Вони дуже впливають на життєво важливі органи.

Біологічні методи- Введення антитоксичних сироваток, антибіотиків. Принцип дії – нейтралізація трансплантаційних антитіл. Найперспективніший метод.

Нині пересаджують майже всі: і органи, і тканини.

Історія трансплантології у Росії.

1933 – Ю.Воронова – перша у світі пересадка нирки.

1937 - Деміхов - перша в СРСР пересадка серця собаці.

1946 – Деміхов – пересадив серце та легені собаці.

1948 - Деміхов, Швековський - пересадка печінки собаці.

1954 – Деміхов пересадив другу голову собаці.

1965 – Петровський – перша успішна пересадка нирки.

1986 - Шумаков - перша в СРСР пересадка серця людині. (1967 - Крістіан Бернард - ПАР - успішна пересадка серця людині).

1990 – Єрамішанців – перша в СРСР пересадка печінки людині.

У Воронежі існує центр пересадки нирок. У клініці Шаріте у Німеччині щороку робляться 60-100 операцій із пересадки печінки.

У 2005 році в Англії проведено успішну операцію з пересадки печінки від одного донора – дитині та дорослій людині.

Попри заслуги, трансплантологія обмежена законодавством, ще, багато органів є «дефіцитними».

80. Біологічні ритми. Хронобіологія та хрономедицина.

Наука, що вивчає біоритми біоритмологія.

Біологічний ритм- коливання ритму чи швидкості будь-якого біологічного процесу, що настає приблизно через рівні проміжки часу. Біологічні ритми притаманні всім живим організмам.

З погляду взаємодії організму та середовища виділяють:

- адаптивні ритми (екологічні).Коливання з періодами, близькими до основних геофізичних ритмів. (місячні, річні, сезонні, припливно-відливні ритми).

- фізіологічні (робочі) ритми.

Коливання, що відбивають діяльність робочих систем органів організму.

Класифікація біоритмів.

1. Ритми високої частоти.

Коливання відбуваються з періодом від часток секунди до 30 хвилин. Ритми ЕКГ, скорочення серця, дихання, перистальтики ШКТ.

Ритми середньої частоти.

Від 30 хвилин до 28 години.

· ультрадіані-До 20 годин. (Чередування швидкого і повільного сну. Оральна поведінка.)

· циркадні 20-28 годин. Це видозмінені добові ритми. Вони вроджені, ендогенні, зумовлені властивостями організму та його генотипу. Виявлено у всіх організмів. (Кров'яний тиск, пульс, зміна температури тіла)

Мезоритми.

· Інфрадіанні -28 годин-6 діб. (зростання бороди, скорочення серця)

· циркасептальні -близько 7 діб. (комари відкладають яйця через 7 днів, активність гормонів епіфіза, смертність від неінфекційних захворювань, відторгнення та приживання трансплантату.)

Макроритми

20 днів – рік

Мегаритми.

Періоди у десятки років.

З усієї різноманітності ритмічних процесів основна увага зосереджена на добових та сезонних ритмах. Добоваі сезоннаритмічність відбувається усім рівнях біологічних реакцій. Ритми служать 2-м цілям: пристосування організмів до очікуваних умов середовища, складання унікальної системи часу, інтеграція всіх ритмів докупи.

Поняття циклу передбачає періодичність процесу. Час між однаковими станами сусідніх ритмів період Т. Число циклів за одиницю часу – частота. Розмір, що відповідає середньому значенню корисного сигналу – мезер.Найбільше відхилення від мезеру - амплітуда. Час, коли реєструється конкретна величина – фаза.Момент найбільшого підняття – акрофаза, момент найменшого підняття – Батіфаза.

Захворювання, пов'язані з порушеннями біологічних ритмів десинхронози.

Можуть бути явні та приховані.

Явний десинхронозвідрізняється присутністю занепаду сил, швидкою стомлюваністю, почастішанням пульсу, артеріального тиску, дихання.

Прихований десинхронозпризводить до дискомфорту, порушень сну та апетиту. Це передболювальний стан.

тотальний десинхроноз. У цьому відбуваються загальні зміни всіх систем органів.

частковий десинхроноз, у разі мають місце збої окремих органів прокуратури та їх функцій.

Хронічний десинхронозвідбувається через часті відступи від звичного режиму життя.

Гострий– виникає через сильне, грубе порушення режиму праці та відпочинку, сну, харчування. Найбільш різкий спостерігається у дітей та людей похилого віку.

Ритмічність спочатку виникає в результаті періодичного впливу навколишнього середовища, потім закріплюються генетично.

З біоритмології виділилися:

хронобіологія;

Хронопатологія;

Хронодіагностика;

Хронотерапія;

Хронофармакологія (прийом препаратів у певний час);

Хроногігієна (дотримання режиму праці відпочинку).

Хронобіологія- розділ біології, що вивчає біологічні ритми, перебіг різних біологічних процесів (переважно циклічних) у часі.

Хрономедицина - використання закономірностей біоритмів для покращення профілактики, діагностики та лікування хвороб людини.

81. Біологічна еволюція. Сучасні теорії еволюції
Принципи еволюції (за Ламарком)

В основі біологічної еволюції лежать процеси самовідтворення макромолекул та організмів.

Біологічна еволюція- Необоротний і спрямований історичний розвиток живої природи, вона супроводжується:

Зміною генетичного складу популяції;

формування адаптацій;

Утворенням та вимиранням видів;

Перетворенням екосистем та біосфери в цілому.

ВОЛГОГРАДСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ

Реферат

з біології

на тему:

«Регенерація, її види та рівні. Умови, що впливають протягом відновлювальних процесів»

Виконав:студент групи 108

Тимофєєв Д. М

Волгоград 2003

Вступ

Види регенерації

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Регенерація – оновлення структур організму в процесі життєдіяльності та відновлення тих структур, які були втрачені внаслідок патологічних процесів. Більшою мірою регенерація властива рослинам і безхребетним тваринам, меншою - хребетним. Регенерація – у медицині – повне відновлення втрачених частин.

Явлення регенерації були знайомі людям ще у давнину. До кінця 19 ст. був накопичений матеріал, що розкриває закономірності регенераторної реакції у людини та тварин, але особливо інтенсивно проблема регенерації розробляється з 40-х рр. 20 ст.

Вчені давно намагаються зрозуміти, яким чином земноводні – наприклад, тритони та саламандри – регенерують відірвані хвости, кінцівки, щелепи. Більше того, у них відновлюються і пошкоджене серце, і тканини очей, і спинний мозок. Спосіб, застосовуваний земноводними для саморемонту, став зрозумілим, коли вчені порівняли регенерацію зрілих особин та ембріонів. Виявляється, на ранніх стадіях розвитку клітини майбутньої істоти незрілі, їхня доля цілком може змінитися.

У даному рефераті буде дано поняття та розглянуто види регенерації, а також особливості перебігу відновлювальних процесів.

Поняття регенерації

РЕГЕНЕРАЦІЯ(від позднелат. regenera-tio -відродження, відновлення) у біології, відновлення організмом втрачених або пошкоджених органів і тканин, а також відновлення цілого організму з його частини. Регенерація спостерігається у природних умовах, а також може бути викликана експериментально.

Регенераціяу тварин та людини- утворення нових структур замість видалених або загиблих внаслідок пошкодження (репаратинпая регенерація) або втрачених у процесі нормальної життєдіяльності (фізіологічна регенерація); вторинне розвиток, викликане втратою розвиненого раніше органу. Регенеруючий орган може мати таку ж будову, як віддалений, відрізнятися від нього або зовсім не бути схожим на нього (атипова регенерація) 1 .

Термін «регенерація» запропонований у 1712 франц. вченим Р. Реомюр, що вивчав регенерацію ніг річкового раку. У багатьох безхребетних можлива регенерація цілого організму зі шматочка тіла. У високоорганізованих тварин це неможливо – регенерують лише окремі органи чи їх частини. Регенерація може відбуватися шляхом зростання тканин на рановій поверхні, перебудови частини органу, що залишилася, в новий або шляхом зростання залишку органу без зміни його форми . Уявлення про ослаблення здатності до регенерації у міру підвищення організації тварин помилково, тому що процес регенерації залежить не тільки від рівня організації тварини, а й від багатьох інших факторів і характеризується, отже, мінливістю. Неправильно також твердження, що здатність до регенерації закономірно знижується з віком; вона може й підвищуватись у процесі онтогенезу, але в період старості часто спостерігають її зниження. За останню чверть століття показано, що, хоча у ссавців і людини цілі зовнішні органи не регенерують, внутрішні їх органи, а також м'язи, скелет, шкіра здатні до регенерації, яку вивчають на органному, тканинному, клітинному та субклітинному рівнях. Розробка методів посилення (стимуляції) слабкої та відновлення втраченої здатності до регенерації наблизить вчення про регенерацію до медицини.

Регенерація у медицині.Розрізняють фізіологічну, репаративну та патологічну регенерацію. При травмах та ін. патологічних станах, що супроводжуються масовою загибеллю клітин, відновлення тканин здійснюється за рахунок репаративна(відновлювальної) регенерації. Якщо в процесі репаративної регенерації втрачена частина заміщається рівноцінною, спеціалізованою тканиною, говорять про повну регенерацію (реституцію); якщо на місці дефекту розростається неспеціалізована сполучна тканина, - про неповну регенерацію (загоєння за допомогою рубцювання). У ряді випадків при субституції функція відновлюється рахунок інтенсивного новоутворення тканини (аналогічної загиблої) в неушкодженої частини органа. Це новоутворення відбувається шляхом або посиленого розмноження клітин, або рахунок внутрішньоклітинної регенерації- відновлення субклітинних структур при незміненому числі клітин (серцевий м'яз, нервова тканина). Вік, особливості обміну речовин, стан нервової та ендокринної систем, харчування, інтенсивність кровообігу у пошкодженій тканині, супутні захворювання можуть послабити, посилити чи якісно змінити процес регенерації. У деяких випадках це призводить до патологічної регенерації. Її прояви: виразки, що тривало не гояться, порушення зрощення переломів кісток, надмірні розростання тканин або перехід одного типу тканини в інший. Лікувальні впливи на процес регенерації полягають у стимуляції повної та запобігання патологічній регенерації.

Регенераціяу рослинможе відбуватися дома втраченої частини (реституція) чи іншому місці тіла (репродукція). Весняне відновлення листя замість опалого восени - природна регенерація типу репродукції. Зазвичай, проте, під регенерацією розуміють лише відновлення насильно відторгнених частин. За такої регенерації організм насамперед використовує основні шляхи нормального розвитку. Тому регенерація органів у рослин відбувається переважно шляхом репродукції: відібрані органи компенсуються розвитком існуючих або новостворених метамерних закладень. Так, при відрізанні верхівки пагона посилено розвиваються бічні пагони. Рослини або їх частини, що розвиваються не метамерно, легко регенерують шляхом реституції, як і ділянки тканин. Наприклад, поверхня поранення може покритися так званою рановою перидермою; рана на стовбурі або гілці може зарубцюватись напливами (Калюс).Розмноження рослин живцями – найпростіший випадок регенерації, коли з невеликої вегетативної частини відновлюється ціла рослина.

Широко поширена регенерація і з відрізків кореня, кореневища чи слані. Можна виростити рослини з листя живців, шматочків листа (наприклад, у бегоній). У деяких рослин вдавалася регенерація із ізольованих клітин і навіть із окремих ізольованих протопластів, а деяких видів сифонових водоростей - з невеликих ділянок їх багатоядерної протоплазми. Молодий вік рослини зазвичай сприяє регенерації, але на ранніх стадіях онтогенезу орган може виявитися нездатним до регенерації. Як біологічне пристосування, що забезпечує заростання ран, відновлення випадково втрачених органів, а нерідко і вегетативне розмноження, регенерація має значення для рослинництва, плодівництва, лісівництва, декоративного садівництва та інших. Вона дає матеріал й у вирішення низки теоретичних проблем, зокрема. та проблем розвитку організму. Велику роль процесах регенерації грають ростові речовини.

Види регенерації

Розрізняють два види регенерації - фізіологічну та репаративну.

Фізіологічна регенерація- безперервне оновлення структур на клітинному (зміна клітин крові, епідермісу та ін.) та внутрішньоклітинному (оновлення клітинних органел) рівнях, яким забезпечується функціонування органів та тканин.

Репаративна регенерація – процес ліквідації структурних ушкоджень після дії патогенних факторів.

Обидва види регенерації є відокремленими, незалежними друг від друга. Так, репаративна регенерація розгортається з урахуванням фізіологічної, т. е. з урахуванням тих самих механізмів, і відрізняється лише більшої інтенсивністю проявів. Тому репаративну регенерацію слід як нормальну реакцію організму на ушкодження, що характеризується різким посиленням фізіологічних механізмів відтворення специфічних тканинних елементів тієї чи іншої органу.

Значення регенерації для організму визначається тим, що на основі клітинного та внутрішньоклітинного оновлення органів забезпечується широкий діапазон пристосувальних коливань їхньої функціональної активності в мінливих умовах навколишнього середовища, а також відновлення та компенсація порушених під впливом різних патогенних факторів функцій 1 .

Фізіологічна та репаративна регенерації є структурною основою всієї різноманітності проявів життєдіяльності організму в нормі та патології.

Процес регенерації розгортається різних рівнях організації - системному, органному, тканинному, клітинному, внутрішньоклітинному. Здійснюється він шляхом прямого та непрямого поділу клітин, оновлення внутрішньоклітинних органел та їх розмноження. Оновлення внутрішньоклітинних структур та їх гіперплазія є універсальною формою регенерації, властивою всім без винятку органам ссавців та людини. Вона виражається або у формі власне внутрішньоклітинної регенерації, коли після загибелі частини клітини її будова відновлюється за рахунок розмноження органел, що збереглися, або у вигляді збільшення числа органел (компенсаторна гіперплазія органел) в одній клітці при загибелі іншої.

Відновлення вихідної маси органу після його ушкодження здійснюється різними шляхами. В одних випадках частина органу, що збереглася, залишається незміненою або малозміненою, а недостатня його частина відростає від ранової поверхні у вигляді чітко відмежованого регенерату. Такий спосіб відновлення втраченої частини органу називають епіморфозом. В інших випадках відбувається перебудова частини органу, що залишилася, в процесі якої він поступово набуває вихідних форм і розмірів. Цей варіант процесу регенерації називають морфалаксисом. Найчастіше епіморфоз і морфалаксис зустрічаються в різних поєднаннях. Спостерігаючи збільшення розмірів органу після його ушкодження, насамперед говорили про його компенсаторну гіпертрофію. Цитологічний аналіз цього процесу показав, що у його основі лежить розмноження клітин, т. е. регенераторна реакція. У зв'язку з цим процес отримав назву «регенераційна гіпертрофія».

Прийнято вважати, що репаративна регенерація розгортається після настання дистрофічних, некротичних та запальних змін, Так, проте, буває далеко не завжди. Значно частіше негайно після початку дії патогенного фактора різко інтенсифікується фізіологічна регенерація, спрямована на компенсацію втрат структур, у зв'язку з їх раптовим прискореним витрачанням або загибеллю. У цей час вона є по суті репаративною регенерацією.

Про джерела регенерації є дві точки зору. Згідно з однією з них (теорія резервних клітин), відбувається проліферація камбіальних, незрілих клітинних елементів (так з. стовбурових клітин і клітин-попередників), які, інтенсивно розмножуючись і диференціюючись, заповнюють зменшення високодиференційованих клітин даного органу, що забезпечують його специфічну функцію. Інша точка зору припускає, що джерелом регенерації можуть бути високодиференційовані клітини органу, які в умовах патологічного процесу можуть перебудовуватися, втрачати частину своїх специфічних органел і одночасно набувати здатності до мітотичного поділу з подальшою проліферацією та диференціюванням.

Умови, що впливають протягом відновлювальних процесів

Результати процесу регенерації можуть бути різними. В одних випадках регенерація закінчується формуванням частини, ідентичної загиблої форми J побудованої з такої ж тканини. У цих випадках говорять про повну регенерацію (реституцію, або гомоморфоз). В результаті регенерації може утворитися і зовсім інший орган, ніж віддалений, що позначають як гетероморфоз (напр., У ракоподібних кінцівки замість вусика). Спостерігають також неповний розвиток регенеруючого органу – гіпотипцю (наприклад, поява меншої кількості пальців на кінцівці у тритону). Трапляється і зворотне - формування більшого числа кінцівок, ніж у нормі, рясне новоутворення кісткової тканини в місці перелому та ін. (надлишкова регенерація , або суперрегенерація). У ряді випадків у ссавців та людини в результаті регенерації в зоні ушкодження утворюється не специфічна для даного органу тканина, а сполучна тканина, що надалі піддається рубцюванню , що позначають як неповну регенерацію. плі реституцією. Завершення відновного процесу повною регенерацією , або субституцією, значною мірою визначається збереженням або пошкодженням сполучнотканинного каркаса органу. Якщо вибірково гине лише паренхіма органу, напр. печінки, то зазвичай настає повна її регенерація ; якщо некрозу піддається і строма, процес завжди закінчується формуванням рубця. В силу різних причин (гіповітаміноз, виснаження та ін.) протягом репаративної регенерації може приймати затяжний характер, якісно перекручуватися, супроводжуючись утворенням мляво гранулюючих, довго не гояться виразок, формуванням хибного суглоба замість зрощення кісткових уламків, гіперрегенерацією тканини, метаплазією та ін. випадках говорять про патологічну регенерацію.

Ступінь та форми вираження регенераційної здатності неоднакові у різних тварин. Ряд найпростіших, кишковопорожнинних, плоских черв'яків, немертин, кільчастих черв'яків, голкошкірих, напівхордових і личинково-хордових мають здатність відновлювати зокремого фрагмента чи шматочка тіла цілий організм. Багато представників цих груп тварин здатні відновлювати лише великі ділянки тіла (напр., головний чи хвостовий його кінці). Інші відновлюють лише окремі втрачені органи або їх частина (регенерація ампутованих кінцівок, вусиків, очей – у ракоподібних; частин ноги, мантії, голови, очей, щупалепів, раковини – у молюсків; кінцівок, хвоста, очей, щелеп – у хвостатих амфібій та ін. .). Прояви регенераційної здатності у високоорганізованих тварин, а також людини відрізняються значною різноманітністю - можуть відновлюватися великі частини внутрішніх органів (напр., печінки), м'язи, кістки, шкіра та ін., а також окремі клітини після загибелі частини їхньої цитоплазми та органел.

У зв'язку з тим, що вищі тварини не здатні повністю відновлювати організм або великі його частини з невеликих фрагментів, як одна з важливих закономірностей регенераційної здатності в 19 ст. було висунуто становище, що вона знижується у міру підвищення організації тварини. Однак у процесі поглибленої розробки проблеми регенерації, особливо проявів регенерації у ссавців та людини, ставала все більш очевидною помилковість цього положення. Численні приклади свідчать про те, що серед порівняно низькоорганізованих тварин зустрічаються такі, які відрізняються слабкою регенераційною здатністю (губки, круглі черв'яки), у той час як багато відносно високоорганізованих тварин (голкошкірі, нижчі хордові) цією здатністю володіють досить високою мірою. Крім того, серед близькоспоріднених видів тварин нерідко зустрічаються як добре, так і погано регенеруючі.

Численні дослідження відновлювальних процесів у ссавців та людини, що систематично проводилися з середини 20 ст., також свідчать про неспроможність уявлення про різке зниження або навіть повну втрату регенераційної здатності в міру підвищення організації тварини та спеціалізації її тканин 1 . Концепція регенераційної гіпертрофії свідчить про те, що відновлення вихідної форми органу не є єдиним критерієм наявності регенераційної здатності і що для внутрішніх органів ссавців ще більш важливим показником у цьому відношенні є їхня здатність відновлювати свою вихідну масу, тобто загальна кількість структур, що забезпечують специфічну функцію. В результаті електронно-мікроскопічних досліджень докорінно змінилися уявлення про діапазон проявів регенераторної реакції і, зокрема, стало очевидним, що елементарною формою цієї реакції є розмноження клітин, а відновлення і гіперплазія їх ультраструктур. Це, своєю чергою, стало основою віднесення до процесів регенерації такого феномена, як гіпертрофія клітини. Вважалося, що в основі цього процесу лежить просте збільшення ядра та маси колоїду цитоплазми. Електронно-мікроскопічні дослідження дозволили встановити, що гіпертрофія клітини - процес структурний, зумовлений збільшенням числа ядерних і цитоплазматичних органел і на основі цього забезпечує нормалізацію специфічної функції даного органу при загибелі тієї чи іншої його частини, тобто в принципі це процес регенераторний, відновлювальний. За допомогою електронної мікроскопії була розшифрована сутність і такого поширеного явища, як оборотність дистрофічних змін органів і тканин. Виявилося, що це не просто нормалізація складу колоїду ядра та цитоплазми, порушеного в результаті патологічного процесу, а значно складніший процес нормалізації архітектоніки клітини за рахунок відновлення структури пошкоджених органел та їх новоутворення. Т. о. і цей феномен, який раніше стояв особняком серед інших загальнопатологічних процесів, виявився проявом регенераторної реакції організму.

В цілому ж всі ці дані стали основою істотного розширення уявлень про роль і значення процесів регенерації в життєдіяльності організму, і зокрема для висування принципово нового положення про те, що ці процеси мають відношення не тільки до загоєння ушкоджень, а є основою функціональної активності органів. . Важливу роль у затвердженні цих нових уявлень про діапазон та сутність процесів регенерації зіграла думка, що головним у регенерації органу є не лише досягнення ним вихідних анатомічних параметрів, а й нормалізація порушеної функції, що забезпечується різними варіантами структурних перетворень . Саме в такому принципово новому висвітленні під структурно-функціональним кутом зору вчення про регенерацію втрачає своє переважно біологічне звучання (відновлення віддалених органів) і стає першочергово важливим для вирішення основних проблем сучасного клина. медицини, зокрема проблеми компенсації порушених функцій .

Ці дані переконують у тому, що регенераційна здатність у вищих тварин і, зокрема, у людини характеризується значною різноманітністю своїх проявів. Так, у деяких органах та тканинах, напр. у кістковому мозку, покривному епітелії, слизових оболонках, кістках, фізіологічна регенерація виявляється у безперервному оновленні клітинного складу, а репаратпвна регенерація - у повному відновленні дефекту тканини та реконструкції її вихідної форми шляхом інтенсивного мітотичного поділу клітин. інших органах, напр. у печінці, нирках, підшлунковій залозі, органах ендокринної системи, легень та ін., оновлення клітинного складу відбувається порівняно повільно, а ліквідація пошкодження та нормалізація порушених функцій забезпечуються на основі двох процесів - розмноження клітин та нарощування маси органел у передіснуючих клітинах, що збереглися, в результаті чого вони піддаються гіпертрофії і цього зростає їх функціональна активність. Характерно, що вихідна форма цих органів після пошкодження найчастіше не відновлюється, у місці травми утворюється рубець, а поповнення втраченої частини відбувається за рахунок непошкоджених відділів, тобто відновлювальний процес протікає за типом регенераційної гіпертрофії. Внутрішні органи ссавців і людини мають величезну потенційною здатністю до регенерацпонної гіпертрофії, напр., печінка протягом 3-4 тижнів після резекції 70% її паренхіми з приводу доброякісних пухлин, ехінокока та ін. клітини яких не мають здатність до мітотичного поділу, структурне і функціональне відновлення після пошкодження досягається виключно або майже виключно за рахунок збільшення маси органел в клітинах, що збереглися, і їх гіпертрофії, тобто відновна здатність виражається тільки у формі внутрішньоклітинної регенерації.

У різних органах в основі характерного для ссавців та людини різноманітності проявів фізіологічної та репаративної регенерації лежать, швидше за все, структурно-функціональні особливості кожного з них. Напр., добре виражена здатність до розмноження клітин, властива епітелію шкіри та слизових оболонок, пов'язана з основною його функцією – безперервною підтримкою цілості покривів на кордоні з навколишнім середовищем. Також особливостями функції пояснюється висока здатність кісткового мозку до клітинної регенерації безперервним відділенням нових і нових клітин від загальної маси в кров. Епітеліальні клітини, що вистилають ворсинки тонкої кишки, регенерують за клітинним типом, тому що для здійснення ферментативної діяльності вони сходять з ворсинки в просвіт кишки, а їх місце відразу займають нові клітини, у свою чергу вже готові відторгнутися так само, як це щойно трапилося з їхніми попередницями. Відновлення опорної функції кістки може бути досягнуто тільки шляхом проліферації клітин, і саме в області перелому, а не в іншому місці . У інших органів, напр. у печінці, нирках, легенях, підшлунковій залозі, надниркових залозах, необхідний обсяг роботи після пошкодження забезпечується насамперед відновленням вихідної маси, оскільки основна функція цих органів пов'язана не стільки із збереженням форми, скільки з певною кількістю та розмірами структурних одиниць, що виконують у кожному з них специфічну діяльність,- печінкових часточок, альвеол, панкреатичних острівців, нефронів та ін. У центральній нервовій системі, зокрема, функція, напр., пірамідної клітини (пірамідального нейроцита) кори головного мозку полягає в безперервному підтримці зв'язків з оточуючими і які знаходяться в різних органах нервовими клітинами. Вона забезпечується відповідною структурою - численними та різноманітними відростками, що з'єднують тіло клітини з різними органами та тканинами. Міняти таку клітину в порядку фізіологічної або репаративної регенерації-це означає змінювати і всі ці виключно складні її зв'язки як усередині нервової системи, так і далеко на периферії. Тому характерним, найбільш доцільним та економічним шляхом відновлення порушеної функції для клітин центральної нервової системи є посилення роботи клітин, сусідніх із загиблими, за рахунок гіперплазії їх специфічних ультраструктур, тобто виключно шляхом внутрішньоклітинної регенерації.

Таким чином, еволюційний процес у світі тварин характеризувався не поступовим ослабленням регенерапіонної здатності, а наростаючою різноманітністю її проявів. При цьому регенераційна здатність у кожному конкретному органі набувала тієї форми, яка забезпечувала найефективніші шляхи відновлення його порушених функцій.

В основі всієї різноманітності проявів регенераційної здатності у ссавців та людини лежать дві її форми - клітинна та внутрішньоклітинна, які в різних органах або поєднуються в різних комбінаціях, або існують відокремлено. В основі цих здавалося б крайніх форм процесу регенерації лежить єдиний феномен – гіперплазія ядерних та цитоплазматичних ультраструктур. В одному випадку ця гіперплазія розгортається в передіснуючих клітинах і кожна з них збільшується, а в іншому - те ж число новостворених ультраструктур розміщується в клітинах, що розділилися, що зберігають нормальні розміри. У результаті загальна кількість елементарних функціонуючих одиниць (мітохондрій, ядерців, рибосом та інших.) обох випадках виявляється однаковим. Тому серед усіх цих комбінацій форм регенераторної реакції немає «гірших» і «кращих», більш менш ефективних; кожна з них є найбільш відповідною структурою та функцією даного органу і одночасно непридатною для всіх інших. Сучасне вчення про внутрішньоклітинні регенераторні та гіперпластичні процеси свідчить про неспроможність уявлень про можливість нормалізації роботи патологічно змінених органів на основі «чисто функціональної напруги» відділів, що збереглися; будь-які, навіть ледве вловимі функціональні зрушення компепсаторного порядку завжди обумовлюються відповідними проліферативними змінами ядерних і цитоплазматнічних ультраструктур.

Ефективність процесу регенерації великою мірою визначається умовами, у яких протікає. Важливе значення щодо цього має загальний стан організму. Виснаження гіповітамінозу, порушення іннервації та ін надають значний вплив на перебіг репаративної регенерації, загальмовуючи її та сприяючи переходу в патологічну. Істотний вплив на інтенсивність репаративної регенерації надає ступінь функціонального навантаження, правильне дозування якою сприяє цьому процесу. Швидкість репаративної регенерації певною мірою визначається і віком, що набуває особливого значення у зв'язку зі збільшенням тривалості життя і відповідно до числа оперативних втручань у осіб старших вікових груп. Зазвичай істотних відхилень процесу регенерації при цьому не відзначається і більшого значення, мабуть, мають тяжкість захворювання та його ускладнення, ніж вікове ослаблення регенераційної здатності 1 .

Зміна загальних та місцевих умов, у яких протікає процес регенерації, може призводити як до кількісних, так і якісних його змін. Напр., регенерація кісток склепіння черепа від країв дефекту зазвичай немає. Якщо, однак, цей дефект заповнити кістковою тирсою, він закривається повноцінною кістковою тканиною. Вивчення різних умов регенерації кістки сприяло значному вдосконаленню методів усунення пошкоджень кісткової тканини. Зміни умов репаративної регенерації кістякових м'язів супроводжуються значним посиленням та підвищенням її ефективності. Вона здійснюється за рахунок утворення на кінцях волокон, що збереглися, м'язових нирок, розмноження вільних міобластів, звільнення резервних клітин - сателітів, що диференціюються в м'язові волокна. Найважливішою умовою повноцінної регенерації пошкодженого нерва є з'єднання центрального його кінця з периферичним, футляром якого просувається новостворений нервовий стовбур. Загальні та місцеві умови, що впливають протягом регенерації, завжди реалізуються тільки в рамках того способу регенерації, який взагалі властивий даному органу, тобто поки ніякими змінами умов не вдалося трансформувати клітинну регенерацію у внутрішньоклітинну і навпаки.

У регуляції процесів регенерації беруть участь численні фактори ендо- та екзогенної природи. Встановлено антагоністичні впливи різних факторів протягом внутрішньоклітинних регенераторних та гіперпластичних процесів. Найбільш вивчено вплив на регенерацію різних гормонів. Регуляція мітотичної активності клітин різних органів здійснюється гормонами кори надниркових залоз, щитовидної залози, статевих залоз та інших. Важливу роль цьому відіграють так зв. гастроінтестинальні гормони. Відомі потужні ендогенні регулятори мітотичної активності – кейлони, простландини, їх антагоністи та інші біологічно активні речовини.

Висновок
Важливе місце у дослідженнях механізмів регуляції процесів регенерації займає вивчення ролі різних відділів нервової системи у їх перебігу та наслідках. Новим напрямком у розробці цієї проблеми є вивчення імунологічного регулювання процесів регенерації, і зокрема встановлення факту перенесення лімфоцитами «регенераційної інформації», що стимулює проліферативну активність клітин різних внутрішніх органів. Регулюючий вплив протягом процесу регенерації надає і дозована функціональна навантаження.

Головна проблема полягає в тому, що регенерація тканин у людини відбувається дуже повільно. Занадто повільно, щоб сталося відновлення справді значного пошкодження. Якби цей процес вдалося хоч трохи прискорити, то результат виявився б значно значнішим.

Знання механізмів регулювання регенераційної спроможності органів і тканин відкриває перспективи для розробки наукових засад стимуляції репаративної регенерації та управління процесами одужання.
Список використаної літератури

Бабаєва А. Р. Імунологічні механізми регуляції відновлювальних процесів, М., 1972
Бродськіі Ст Я. і Уривева І. Ст Клітинна поліплоїдія, М., 1981;
Нове у вченні про регенерацію, під ред. Л. Д. Ліознера, М., 1977,
Регуляторні механізми регенерації, за ред. А. Н. Студитського та Л. Д. Ліознера, М., 1973
Саркісов Д. С. Регенерація та її клінічне значення, М., 1970
Саркісов Д. С. Нариси з структурних основ гомеостазу, М., 1977,
Сидорова Ст Ф. Вік і відновна здатність органів у ссавців, М., 1976,
Уголєв А. М. Ентерієва (кишкова гормональна) система, Л., 1978, бібліогр.;
Умови регенерації органів у ссавців, за ред. Л. Д. Ліознера, М., 1972
Ноздрячев А.Д., Чумасов Є.І. Периферична нервова система. Структура, розвиток, трансплантація та регенерація. - СПб. : Наука, 1999. - 280 с.:

1 Умови регенерації органів у ссавців, за ред. Л. Д. Ліознера, М., 1972. С. 12

Регенерація(Від лат. regeneratio- Відродження) - процес відновлення біологічних структур в ході життєдіяльності організму. Регенерація підтримує будову та функції організму, його цілісність. Регенераційні процеси реалізуються на різних рівнях організації - молекулярно-генетичному, субклітинному, клітинному, тканинному, органному, організмовому. і т.д. Всі ці процеси входять в обмін речовин клітини. На субклітинному рівні відбувається відновлення структур клітини за рахунок утворення нових структурних одиниць і складання органел або поділу органел, що збереглися. Наприклад, рухомі утворення клітинної мембрани - рецептори, іонні канали та насоси - можуть переміщатися, концентруватися або розподілятися у складі мембрани. Крім цього, вони виходять з мембрани, руйнуються і замінюються новими. Так, у міобластах щохвилини деградує і замінюється новими молекулами приблизно 1 мкм2 поверхні. У фоторецепторних клітинах - паличках (рис. 8.73) є зовнішній сегмент, що складається приблизно з тисячі так званих фоторецепторних дисків - щільно покладених ділянок клітинної мембрани, в які занурені світлочутливі білки, пов'язані з зоровим пігментом. Ці диски безперервно оновлюються - деградують на зовнішньому кінці і знову з'являються на внутрішньому зі швидкістю 3-4 диски на годину. Аналогічно здійснюються процеси відновлення після пошкоджень. Вплив мітохондріальних отрут викликає втрату кріст мітохондрій. Після припинення дії отрути в клітині печінки мітохондрії відновлюють свою структуру за 2-3 сут.Клеточный рівень регенерації передбачає відновлення структури і, у деяких випадках, функцій клітини. Наприклад такого роду відноситься відновлення відростка нервової клітини нейрона. У ссавців цей процес йде зі швидкістю 1 мм на добу. Відновлення функцій клітини може здійснюватись за рахунок гіперплазії- збільшення кількості внутрішньоклітинних органел (внутрішньоклітинна регенерація). На наступному рівні - тканинному або клітинно-популяційному - відбувається заповнення клітин певного напрямку диференціювання, що втрачаються. Відбуваються перебудови не більше клітинних по-пуляций, та його результатом стає відновлення функцій тканини. Так, у людини час життя клітин кишкового епітелію - 4-5 діб, тромбоцитів - 5-7 діб, еритроцитів - 120-125 діб. Щомиті руйнується близько 1 млн еритроцитів і стільки ж утворюється в червоному кістковому мозку знову. Можливість відновлення втрачених клітин забезпечується завдяки тому, що в тканинах існує два клітинні компартменти. Один - диференційовані робочі клітини, а інший - камбіальні клітини, здатні до поділу та подальшого диференціювання. Ці останні нині називають регіональними стовбуровими клітинами (див. пп. 3.1.2, 3.2). Вони коміті-ровані, тобто. доля їх зумовлена (див. п. 8.3.1), тому вони здатні дати початок одному або декільком певним клітинним типам. Їх подальше диференціювання визначається сигналами, що надходять ззовні: від оточення (міжклітинними взаємодіями) та дистантними (наприклад, гормонами), залежно від яких у клітинах вибірково активуються конкретні гени. Так, в епітелії тонкої кишки камбіальні клітини перебувають у придонних зонах крипт (рис. 8.74). При певних впливах вони здатні дати початок клітинам «каємчастого» епітелію, що всмоктує, і деяким одноклітинним залозам. Органний рівень регенерації передбачає відновлення функції або структури органу. У цьому рівні спостерігаються як перетворення клітинних популяцій, а й морфогенетичні процеси. У цьому реалізуються самі механізми, як і для формуванні органів в эмбриогенезе. Та- Рис. 8.73.Схематичне зображення фоторецептора сітківки - палички: 1 - синаптичне тільце, що примикає до нейрального шару сітківки, 2 - ядро, 3 - апарат Гольджі, 4 - внутрішній сегмент з мітохондріями, 5 - сполучна війка, 6 - зовнішній сегмент яка регенерація може здійснюватися шляхомепіморфозу, морфолаксису, регенераційну гіпертрофію.Ціспособи та механізми регенерації обговорюються далі.На організмовому рівні можливе окремих випадках відтворення цілісного організму з однієї чи групи клітин. Розрізняють два види регенерації:фізіологічнуірепаративну.Фізіологічна (гомеостатична) регенераціяє процес відновлення структур, які зношуються в процесі нормальної життєдіяльності. Завдяки їй підтримується структурний гомеостаз та забезпечується можливість постійного виконання органами їх функцій. З загальнобіологічної погляду фізіологічна регенерація, як і обмін речовин, є проявом такого найважливішого якості життя, як самооновлення. Самооновлення забезпечує існування організму у часі та просторі. У його основі лежить біогенна міграція атомів. На внутрішньоклітинному рівні значення фізіологічної регенерації особливо велике для про «вічних» тканин, які втратили здатність до регенерації шляхом поділу клітин. Насамперед це стосується нервової тканини, сітківки ока. На клітинному та тканинному рівнях здійснюється фізіологічна регенерація у «лабільних» тканинах, де Рис. 8.74.Локалізація регіональних стовбурових клітин в епітелії тонкої кишки: 1 - клітини, що не діляться; 2 — стовбурові клітини, що діляться; 3 — клітини, що швидко діляться; 4 - диференційовані клітини, що не діляться; 5 - напрямок переміщення клітин; 6 — клітини, злущені з поверхні кишкової ворсини, інтенсивність клітинного оновлення дуже велика, і в «зростаючих» тканинах, клітини яких оновлюються значно повільніше. До першої групи належать, наприклад, рогівка ока, епітелій слизової оболонки кишечника, клітини периферичної крові, епідерміс шкіри та його похідні – волосся та нігті. Клітини таких органів, як печінка, нирка, наднирковий залози становлять другу із зазначених груп. Про інтенсивність проліферації судять за кількістю мітозів, що припадають на 1000 підрахованих клітин. Якщо врахувати, що сам мітоз в середньому триває близько 1 години, а весь мітотичний цикл у соматичних клітинах в середньому протікає 22-24 год, стає ясно, що для визначення інтенсивності оновлення клітинного складу тканин необхідно підрахувати число мітозів протягом однієї або декількох діб. Виявилося, що кількість клітин, що діляться, не однакова в різні години доби. Так було відкрито добовий ритм клітинних поділів, приклад якого зображено на рис. 8.75.Добовий ритм числа мітозів виявлено у нормальних, а й у пухлинних тканинах. Він відбиває більш загальну закономірність, Рис. 8.75.Добові зміни мітотичного індексу (МІ) в епітелії стравоходу (1) і рогівки (2) мишей. Мітотичний індекс виражений у проміле (0/00), що відображає кількість мітозів у тисячі підрахованих клітин зокрема, ритмічність всіх функцій організму. Одна з сучасних галузей біології.хронобіологія— вивчає зокрема механізми регуляції добових ритмів мітотичної активності, що має дуже велике значення для медицини. Існування добової періодичності числа мітозів вказує на регульованість фізіологічної регенерації організмом. Крім добових, існують місячні та річні цикли оновлення тканин та органів. Фізіологічна регенерація властива організмам всіх видів, але особливо інтенсивно вона протікає у теплокровних хребетних, оскільки вони взагалі дуже висока інтенсивність функціонування всіх органів проти іншими тваринами. Репаративна регенерація(Від лат.reparatio — відновлення) — відновлення біологічних структур після травм та дії інших факторів, що ушкоджують. До таких факторів можуть бути віднесені отруйні речовини, хвороботворні агенти, високі та низькі температури (опіки та обмороження), променеві дії, голодування тощо. Здатність до регенерації не має однозначної залежності від рівня організації, хоча давно вже було помічено, що більш низько організовані тварини мають кращу здатність до регенерації зовнішніх органів. Це підтверджується дивовижними прикладами регенерації гідри, планарій, кільчастих черв'яків, членистоногих, голкошкірих, нижчих хордових, наприклад, асцидій. З хребетних найкращою регенераційною здатністю мають хвостаті земноводні. Відомо, що різні види того самого класу можуть сильно відрізнятися за здатністю до регенерації. Крім того, при вивченні здатності до регенерації внутрішніх органів виявилося, що вона значно вища у теплокровних тварин, наприклад, у ссавців, порівняно із земноводними. Регенерація у ссавців відрізняється своєрідністю. Для регенерації деяких зовнішніх органів необхідні спеціальні умови. Мова, вухо, наприклад, не регенерують при крайовому ушкодженні (фактично йдеться про ампутацію крайової частини структури). Якщо ж нанести наскрізний дефект через усю товщу органа, відновлення йде добре. Регенерація внутрішніх органів може дуже активно. З невеликого фрагмента яєчника поновлюється цілий орган. Є припущення, що неможливість регенерації кінцівок та інших зовнішніх органів у ссавців має пристосувальний характер і зумовлена відбором, оскільки при активному способі життя морфогенетичні процеси, що вимагають складної регуляції, ускладнювали б існування. Ряд дослідників вважає, що організми спочатку мали два методи лікування від ран — вплив імунної системи та регенерацію. Але в ході еволюції вони стали несумісними один з одним. Хоча регенерація може бути кращим вибором, для нас важливіші Т-клітини імунної системи — основна зброя проти пухлин. Регенерація кінцівки стає безглуздою, якщо водночас у організмі бурхливо розвиваються ракові клітини. Виходить, що імунна система, захищаючи нас від інфекцій та раку, одночасно пригнічує наші здібності до відновлення. Обсяг репаративної регенерації може бути дуже різним. Крайній варіант – відновлення цілого організму з окремої малої його частини, фактично з групи соматичних клітин. Серед тварин таке відновлення можливе у губок та кишковопорожнинних. Регенерацію гідри можна здійснити із групи клітин, отриманих при продавлюванні її через сито. Серед рослин можливий розвиток цілої нової рослини навіть із однієї соматичної клітини, як це отримано на прикладі моркви та тютюну. Такий вид відновлювальних процесів супроводжується виникненням нової морфогенетичної осі організму та названий Б.П. Токіним «соматичним ембріогенезом», оскільки багато в чому нагадує ембріональний розвиток. Як подібний варіант регенерації може розглядатися клонування в експерименті цілого організму з однієї соматичної клітини у ссавців. Наступний за обсягом варіант — відновлення великих ділянок організму, що складаються з комплексу органів. Прикладом є регенерація у гідри, війного хробака (планарії), морської зірки (рис. 8.76). При видаленні частини тварини з фрагмента, що залишився, навіть дуже невеликого, можливе відновлення повноцінного організму. Наприклад, відновлення морської зірки з променя, що зберігся. кісток та інших внутрішніх органів - найменш об'ємний процес, але не менш важливий для відновлення структурно-функціональної цілісності організму. Існує кілька способів репаративної регенерації. До них відносять епіморфоз, морфалаксис, регенераційну гіпертрофію, компенсаторну гіпертрофію, загоєння епітеліальних ран, тканинну регенерацію. Рис. 8.76.Регенерація комплексу органів деяких видів безхребетних тварин: а — гідра; б - плоский черв'як; в - морська зірка; г - відновлення морської зірки з променя Епіморфозє найбільш очевидним способом регенерації, що полягає у відростанні нового органу від ампутаційної поверхні. Ілюстрацією може бути регенерація кришталика чи кінцівки у хвостатих амфібій (рис. 8.77). Розглянемо детальніше процес регенерації з прикладу эпиморфоза кінцівки тритона. У процесі відновлення виділяють регресивну та прогресивну фази регенерації. Регресивна фаза починається із загоєння рани, під час якого відбуваються такі основні події: зупинка Рис. 8.77.Регенерація кришталика (1) з дорзальної райдужної оболонки (2) у тритонакровотечі, скорочення м'яких тканин кукси кінцівки, освіта над раневою поверхнею згустку фібрину і міграція епідермісу, що покриває ампутаційну поверхню. Потім починається руйнування тканин безпосередньо проксимальніше місця ам. Одночасно в зруйновані м'які тканини проникають клітини, що у запальному процесі, спостерігається фагоцитоз і місцевий набряк. Після цього в області під рановим епідермісом починається дедиференціювання спеціалізованих клітин: м'язових, кісткових, хрящових тощо. Клітини набувають рис мезенхімних, утворюють скупчення і формують регенераційну бластему(Рис. 8.78). У цей час рановий епідерміс швидко потовщується і утворює апікальну ектодермальну шапочку.На цьому етапі в регенераційну бластему та ектодермальну шапочку вростають судини та нервові волокна. Далі починається прогресивна фаза, для якої найбільш характерні процеси росту та морфогенезу. Довжина та маса регенераційної бластеми швидко збільшуються. Вона набуває конічної форми. Мезенхімні клітини бластеми дедиференціюються, даючи початок всім спеціалізованим клітинним типам, які необхідні для формування структур кінцівки. Здійснюється зростання кінцівки та її морфогенез (формоутворення). Коли форма кінцівки в загальних рисах вже склалася, регенерат все ще менший за нормальну кінцівку. Чим більша тварина, тим більша ця різниця в розмірах. Для завершення морфогенезу потрібен час, після якого регенерат досягає розмірів нормальної кінцівки. Деякі стадії відновлення передньої кінцівки у тритону після ампутації на рівні плеча показані на рис. 8.79. Рис. 8.78.Регенерація кінцівки тритону: а — нормальна кінцівка, б — ампутація; в - формування апікальної шапочки та бластеми; г - редиференціювання клітин; д - знову сформована кінцівка. 1 - бластема; 2 - апікальна ектодермальна шапочка; 3 – редиференціювання клітин бластеми (пояснення в тексті) У молодих личинок аксолотлів кінцівка може регенерувати за 3 тижні, у дорослих тритонів та аксолотлів – за 1-2 міс, а у наземних амбістів для цього потрібно близько 1 року. Морфалаксис- Регенерація шляхом перебудови ділянки, що регенерує. Прикладом служить регенерація гідри з кільця, вирізаного з середини тіла, або відновлення планарії з однієї десятої або двадцятої її частини. На раневой поверхні у разі немає значних формообразовательных процесів. Відрізаний шматочок стискається, клітини всередині нього перебудовуються, і виникає ціла особина зменшених розмірів, яка зростає. Цей спосіб регенерації вперше описав Т. Морган у 1900 р. Відповідно до його опису, морфалаксис здійснюється без мітозів. Нерідко має місце поєднання епіморфного зростання на місці ампутації з реорганізацією шляхом морфалаксису в прилеглих частинах тіла. Регенераційна гіпертрофія (ендоморфоз)відноситься до внутрішніх органів. Цей спосіб регенерації полягає у збільшенні розмірів залишку органу без відновлення вихідної форми. Ілюстрацією служить регенерація печінки хребетних, у тому числі ссавців. При крайовому пораненні печінки віддалена частина органу ніколи не відновлюється. Ранева поверхня гоїться. У той же час вну- Рис. 8.79.Регенерація передньої кінцівки тритону в експерименті Рис. 8.80.Вплив віку збільшення числа клубочків нефронів після видалення однієї нирки у щурів невдовзі після народження: 1 — крива приросту числа клубочків у нормальному постнатальном розвитку лише у нирці; 2 — криві збільшення числа новостворених клубочків після видалення нирки на різних термінах онтогенезатри частини, що залишилася, посилюється розмноження клітин (гіперплазія) і навіть після видалення 2/3 печінки відновлюються вихідні маса і об'єм, але не форма. Внутрішня структура печінки виявляється нормальною, часточки мають типову їм величину. Функція печінки також повертається до норми. Компенсаторна (вікарна) гіпертрофіяполягає у змінах в одному з органів при порушенні в іншому, що відноситься до тієї самої системи органів. Приклад - гіпертрофія в одній із нирок при видаленні іншої або збільшення лімфатичних вузлів при видаленні селезінки. Зміни здатності до такого типу регенерації в залежності від віку показано на рис. 8.80. Останні два способи відрізняються місцем регенерації, але механізми їх однакові: гіперплазія та гіпертрофія (рис. 8.81)1. 1 Гіпертрофія(грец. hyper-+ trophe— їжа, харчування)- Збільшення об'єму і маси органу тіла або окремої його частини. Гіперплазія (грец. hyper-+ plasis- Освіта, формування) - збільшення числа структурних елементів тканин шляхом їх надлишкового новоутворення. Це не тільки розмноження клітин, а й збільшення цитоплазматичних ультраструктур (змінюються в першу чергу мітохондрії, міофіламенти, ендоплазматичний ретикулум, рибосоми). Рис. 8.81.Схема, що ілюструє механізми гіпертрофії та гіперплазії: а - норма; б - гіперплазія; в - гіпертрофія; г - комбінована зміна Епітелізаціяпри загоєнні ран з порушеним епітеліальним покривом йде приблизно однаково, незалежно від того, далі відбуватиметься регенерація органу шляхом епіморфозу чи ні. Епідермальне загоєння рани у ссавців у тому випадку, коли ранова поверхня висихає з утворенням кірки, проходить наступним чином (рис. 8.82). Епітелій на краю рани потовщується внаслідок збільшення об'єму клітин та розширення міжклітинних просторів. Потік фібрину відіграє роль субстрату для міграції епідермісу в глиб рани. У мігруючих епітеліальних клітинах немає мітозів, одна- Рис. 8.82.Схема деяких подій, що відбуваються при епітелізації шкірної рани у ссавців: а - початок вростання епідермісу під некротичну тканину; б - зрощення епідермісу та відділення струпа; 1 - сполучна тканина; 2 - епідерміс; 3 - струп; 4 - некротична тканина вони мають фагоцитарну активність. Клітини з протилежних країв входять у контакт. Потім настає кератинізація ранового епідермісу та відділення кірки, що покриває рану. До моменту зустрічі епідермісу протилежних країв у клітинах, розташованих безпосередньо навколо краю рани, спостерігається спалах мітозів, який потім поступово згасає. Відновлення окремих мезодермальних тканин, таких як м'язова та скелетна, називають тканинної регенерації.Для регенерації м'яза важливе збереження хоча б невеликих її кукс на обох кінцях, а для регенерації кістки необхідна окістя. Таким чином, існує безліч різних способів або типів морфогенетичних явищ при відновленні втрачених і пошкоджених частин організму. Відмінності між ними не завжди очевидні, і потрібне глибше розуміння цих процесів. При регенерації не завжди утворюється точна копія віддаленої структури. В разі типовоїрегенерації відновлюється втрачена частина правильної структури (гомоморфоз),чого не відбувається за атиповійрегенерації. Прикладом останньої є поява іншої структури на місці втраченої. гетероморфоз.Вона може виявлятися у вигляді гомеозноїрегенерації, що полягає у появі антени або кінцівки на місці ока у членистоногих. Ще один варіант - гіпоморфоз,регенерація із частковим заміщенням ампутованої структури. Наприклад, у ящірки виникає шилоподібна структура замість кінцівки (рис. 8.83). До атипової регенерації можуть бути віднесені випадки зміни полярностіструктури. Так, із короткого фрагмента планарії можна стабільно отримувати біполярну планарію. Зустрічається утворення додаткових структур або надмірна регенерація. Після надрізу кукси при ампутації головного відділу планарії виникає регенерація двох голів або більше (рис. 8.84). Вивчення регенерації стосується не лише зовнішніх проявів. Існує ціла низка аспектів, які мають проблемний і теоретичний характер. До них відносяться питання регуляції та умов, в яких протікають відновлювальні процеси, питання походження клітин, що беруть участь у регенерації, здатності до регенерації у різних груп тварин та особливостей відновлювальних процесів у ссавців. Встановлено, що при регенерації відбуваються такі процеси, як детермінація, диференціювання та диференціація, зростання, морфоге- Рис. 8.83.Приклади атипової регенерації: а – нормальна голова раку; б - формування антени замість ока; в - утворення шиловидної структури замість кінцівки у саламандри. 1 - око; 2 - антена; 3 - місце ампутації; 4 - нервовий ганглій Рис. 8.84.Приклади атипової регенерації: а – біполярна планарію; б — багатоголова планарія, отримана після ампутації голови та нанесення насічок на культюнез, подібні до процесів, що мають місце в ембріональному розвитку. Дані, отримані до теперішнього часу, вказують на те, що відновлення втрачених структур, по суті, здійснюється на основі тієї ж самої програми розвитку,яка керує формуванням їх у ембріона, та на основі клітинних та системних механізмів розвитку. Проте за регенерації процеси розвитку йдуть вже вдруге, тобто. у сформованому організмі, тому відновлення структур має низку відмінностей та специфічних рис. Безперечно, що в ході регенерації велике значення належить системним механізмам — міжклітинним та міжзачатковим взаємодіям, нервовій та гуморальній регуляції. Так, при епіморфозі кінцівки тритону сформований під час епітелізації епідерміс стимулює лізис мезодермальних тканин, що підлягають. У його відсутність або утворенні шраму регенерації немає. Клітини під сформованим епідермісом дедиференціюються та формують бластему. На цьому етапі спостерігаються реципрокні індуктивні впливи між епідермісом, який формує апікальну ектодермальну шапочку, та мезодер-мальної бластеми. У ході ембріонального розвитку при формуванні кінцівки здійснювалися подібні взаємодії між мезодермальною ниркою кінцівки та апікальним ектодермальним гребенем. У ході дедиференціювання у клітинах пригнічується активність типо-специфічних генів, що визначають спеціалізацію клітини, наприклад генів MRFіMif5у м'язових волокнах. Потім активуються гени, необхідні проліферації клітин. Один з нихmsx1.На цій стадії нервові відростки, що вростають в бластему, і епідерміс продукують трофічні і ростові фактори, необхідні для проліферації і виживання клітин бластеми. Серед них фактор зростання фібробластів FGF-10.Цей фактор необхідний для проліферації самого епідермісу. Бластема, своєю чергою, синтезує у відповідь нейротрофічні чинники, що стимулюють вростання нервів. Нерви потрібні на формування апікальної ектодермальної шапочки. Крім цього бластему, так само як і апікальна епідермальна шапочка, продукує FGF-8,що стимулює вростання капілярів.Слід зазначити спостерігаються на цій стадії відмінності між регенерацією та ембріональним розвитком. Для реалізації регенерації потрібна іннервація. Без неї може проходити дедиференціювання клітин, але подальший розвиток відсутній. У період ембріонального морфогенезу кінцівки (під час клітинних диференціювань) нерви ще сформовані. Крім іннервації на ранній стадії регенерації потрібна дія ферментів металопротеїназ. Вони руйнують компоненти матриксу, що дозволяє клітинам розділитися (дисоціювати) і активно проліферувати. Клітини, що контактують між собою, не можуть продовжувати регенерацію і відповідати на дію ростових факторів. Таким чином, у ході регенерації спостерігаються всі варіанти міжклітинних взаємодій: шляхом виділення паракринних факторів, що дифундують від однієї клітини до іншої, взаємодії через матрикс та при безпосередньому контакті клітинних поверхонь. У стадії дедиференціювання в клітинах кукси експресуються гомеозисні гени.HoxD8іHoxDlO,а з початком диференціювання - гениHoxD9іHoxD13.Як було показано в п. 8.3.4, ці гени активно транскрибуються і в ембріональному морфогенезі кінцівки.Важливо відзначити, що в ході регенерації втрачається диференціювання клітин, а їх детермінація зберігається. Вже на стадії недиференційованої бластеми закладаються основні риси кінцівки, що регенерує. При цьому не потрібна активація генів, які забезпечують специфікацію кінцівки. (Tbx-5для передньої таTbx-4для задньої). Кінцівка формується залежно від локалізації бластеми. Її розвиток відбувається так само, як і в ембріогенезі: спочатку проксимальні відділи, а потім дистальні. Проксимально-дистальний градієнт, від якого залежить, які частини зростаючого зачатка стануть плечем, які передпліччям, а які пензлем, задається градієнтом білка. Prod 1.Він локалізований на поверхні клітин бластеми і його концентрація вище в основі кінцівки. Цей білок відіграє роль рецептора, а сигнальною молекулою (лігандом) для нього є білок nAG.Він синтезується шванновськими клітинами, що оточують регенеруючий нерв. За відсутності цього білка, який через ліганд-рецепторну взаємодію запускає активацію необхідного для розвитку каскаду генів, регенерації не відбувається. Це пояснює феномен відсутності відновлення кінцівки при перерізанні нерва, а також при вростанні в бластему недостатньої кількості нервових волокон. Цікаво, що й нерв кінцівки тритона відвести під шкіру підстави кінцівки, то утворюється додаткова кінцівка. Якщо його відвести до основи хвоста – стимулюється утворення додаткового хвоста. Відведення нерва на бічну ділянку ніяких додаткових структур не викликає. Все це призвело до створення концепції регенераційних полів. Рис. 8.85.Експеримент з поворотом бластеми кінцівки (пояснення в тексті) Аналогічно процесу ембріогенезу формується і передньо-задня вісь в полі кінцівки, що розвивається. У зачатку, що формується, з'являється зона поляризуючої активності, що визначає асиметрію кінцівки. Повернувши кінець кукси кінцівки на 180°, можна отримати кінцівку із дзеркальним подвоєнням пальців (рис. 8.85). Таким чином, справедливо твердження, що формування кінцівки відбувається в полі органу, а бластема є системою, що саморегулюється. Поряд із вищесказаним, доказом цього є результати, отримані в серії експериментів з пересадки бластеми передньої кінцівки на бластему середини стегна (рис. 8.86). При пересадці в регенераційне поле іншої кінцівки трансплантат розташовується відповідно до отриманої позиційної інформації (градієнти речовин): бластема плеча зміщується до середини стегна, передпліччя - до гомілки, зап'ястя - до лапки. Розвиток трансплантованої бластеми у відповідну частину передньої кінцівки відбувається відповідно до її детермінації, яка визначається рівнем ампутації. Це цілком зрозуміло тим, що регенерація здійснюється у вже сформованому організмі, де основними регулюючими механізмами є останні. Серед гуморальних впливів слід зупинитись на дії гормонів. Альдостерон, гормони щитовидної залози та гіпофіза надають стимулюючий вплив на відновлення втрачених Рис. 8.86.Досліди з пересадки бластеми передньої кінцівки в полі задньої (пояснення в тексті) структур. Подібну дію мають і метаболіти, які виділяються пошкодженою тканиною і транспортуються плазмою крові або передаються через міжклітинну рідину. Саме тому додаткове ушкодження у деяких випадках прискорює процес регенерації. Крім перерахованого на регенерацію впливають інші чинники, серед яких температура, при якій відбувається відновлення, вік тварини, функціонування органу, що стимулює регенерацію, і в певних ситуаціях зміна електричного заряду в регенераті. Встановлено, що в кінцівці амфібій після ампутації та в процесі регенерації відбуваються реальні зміни електричної активності. При проведенні електричного струму через ампутовану кінцівку у дорослих жаб шпорця спостерігається посилення регенерації передніх кінцівок. У регенератах збільшується кількість нервової тканини, з чого робиться висновок, що електричний струм стимулює вростання нервів у краї кінцівок, які в нормі не регенерують. Спроби стимулювати подібним чином відновлення кінцівок у ссавців виявилися безуспішними. Під дією електричного струму або при поєднанні дії електричного струму з фактором росту нервів вдавалося отримати у щура тільки розростання скелетної тканини у вигляді хрящових і кісткових мозолів, які не були схожі на нормальні елементи скелета кінцівок. Одне з найбільш інтригуючих теоретично регенерації — питання її клітинних джерелах. Звідки беруться чи як виникають недиференційовані клітини бластеми, морфологічно подібні до мезен-хімних? Нині говорять про три можливіджерела регенерації.Перший - цедедиференційовані клітини,другий -регіональні стовбурові клітиниі третій -стовбурові клітини з інших структур,які мігрували до місця регенерації.Більшість дослідників визнають дедиференціювання та метаплазію при регенерації кришталика у амфібій. Теоретичне значення цієї проблеми полягає в допущенні можливості або неможливості змін клітиною її програми настільки, що вона повертається в стан, коли знову здатна ділитися і репрограмувати свій синтетичний апарат. Наявність регіональних стовбурових клітин встановлено на даний час у багатьох тканинах: у м'язах, кістці, епідермісі шкіри, печінці, сітківці та інших. Такі клітини виявлені навіть у нервовій тканині – у певних зонах головного мозку. У багатьох випадках вважають, що джерелом, з якого утворюються диференційовані клітини в ході регенерації, є вони (регенеративна медицина, регенеративна ветеринарія). Передбачається, що зі збільшенням віку особини чисельність популяцій регіональних стовбурових клітин скорочується. Якщо ж в органі не вистачає своїх регіональних стовбурових клітин, то в нього можуть мігрувати клітини з інших та дати початок потрібній тканині. Нещодавно показано, що стовбурові клітини ізольовані з однієї дорослої тканини можуть дати початок зрілим клітинам інших клітинних ліній, незалежно від призначення класичного зародкового шару. Так, ендотелій великих магістральних артерій немає власних запасів стовбурових клітин. Його оновлення відбувається за рахунок стовбурових клітин кісткового мозку, що надходять у кровотік. Проте порівняльна неефективність таких перетворень in vivo(в організмі), навіть за наявності пошкодження тканини, ставить питання про те, чи має цей механізм фізіологічне значення. .Якщо вдасться вирішити питання трансформації клітинних ліній, то цілком можливим стане використання цих технологій в репаративної медицині для лікування широкого кола хвороб. Однак, незважаючи на досягнення біології останніх років, у проблемі регенерації ще залишається дуже багато невирішених питань.

Відновлення структури та функції може здійснюватися за допомогою клітинних або внутрішньоклітинних гіперпластичних процесів. На цій підставі розрізняють клітинну та внутрішньоклітинну форми регенерації. Для клітинної форми регенерації характерно розмноження клітин мітотичним та амітотичним шляхом, для внутрішньоклітинної – збільшення числа (гіперплазія) та розмірів (гіпертрофія) ультраструктур (ядра, ядерців, мітохондрій, рибосом, пластинчастого комплексу тощо) та їх компонентів.

Внутрішньоклітинна форма регенерації є універсальною , оскільки вона властива всім органам та тканинам. Однак структурно-функціональна спеціалізація органів та тканин у філо- та онтогенезі «відібрала» для одних переважно клітинну форму, для інших – переважно або виключно внутрішньоклітинну, для третіх – однаково обидві форми регенерації. Переважна більшість тієї чи іншої форми регенерації у певних органах і тканинах визначається їх функціональним призначенням, структурно-функціональною спеціалізацією. Необхідність збереження цілісності покривів тіла пояснює, наприклад, переважання клітинної форми регенерації епітелію шкіри та слизових оболонок (див. схему).

Морфогенез регенераторного процесу складається з двох фаз – проліферації та диференціювання. У фазі проліферації розмножуються молоді, недиференційовані клітини. Ці клітини називають камбіальними (від лат. cambium– обмін, зміна), стовбуровими клітинами та клітинами-попередниками.

Для кожної тканини характерні свої камбіальні клітини, які відрізняються ступенем проліферативної активності та спеціалізації, проте одна стовбурова клітина може бути родоначальником кількох видів клітин (наприклад, стовбурова клітина кровотворної системи, лімфоїдної тканини, деякі клітинні представники сполучної тканини).

У фазу диференціювання молоді клітини дозрівають, відбувається їх структурно-функціональна спеціалізація.

Розвиток регенераторного процесу багато в чому залежить від низки загальних та місцевих умов, чи факторів. До загальних слід віднести вік, конституцію, характер харчування, стан обміну та кровотворення, до місцевих – стан іннервації, крово- та лімфообігу тканини, проліферативну активність її клітин, характер патологічного процесу.

ВИДИ РЕГЕНЕРАЦІЇ

Розрізняють три основні види регенерації:

фізіологічна;

Репаративна;

Патологічна.

Фізіологічна регенерація - відновлення всіх елементів, що загинули в процесі життєдіяльності поза патологією. Фізіологічна регенерація відбувається протягом усього життя та характеризується постійним оновленням клітин, волокнистих структур, основної речовини сполучної тканини.

Репаративна регенерація – відновлення структур ушкоджених чи загиблих внаслідок патології. Повне відновлення називається реституція. Вона розвивається переважно у тканинах, де переважає клітинна регенерація. Так, у сполучній тканині, кістках, шкірі та слизових оболонках навіть відносно великі дефекти органу можуть шляхом поділу клітин заміщатися тканиною, ідентичною загиблої. Нерідко регенерація завершується рубцюванням - заміщенням втрачених грануляційних тканин, а потім фіброзної тканиною з утворенням рубця. Неповне відновлення із заміщенням загиблих структур сполучнотканинним рубцем - субституція характерна для органів і тканин, в яких переважає внутрішньоклітинна форма регенерації, або вона поєднується з клітинною регенерацією.

Регенерація фізіологічна і репаративна – явище універсальне, властиве як тканинам і клітинам, а й внутрішньоклітинному, молекулярному рівням (регенерація ушкодженої структури ДНК).

Патологічна регенерація (дисрегенерація). Відображає процеси перебудови тканин і проявляється в тому, що утворюється тканина, яка не повністю відповідає втраченій і при цьому функція регенеруючої тканини не відновлюється або перекручується. Про патологічну регенерацію говорять у тих випадках, коли в результаті тих чи інших причин є порушення зміни фаз проліферації та диференціювання. Патологічна регенерація представлена чотирма видами:

Гіпорегенерація;

Гіперрегенерація;

Метаплазія;

Дисплазія.

Гіпорегенерація - недостатня, повільна або регенерація, що зупинилася (при трофічних виразках, пролежнях).

Гіперрегенерація проявляється в тому, що тканина регенерує надмірно і при цьому функція органу страждає (утворення келоїдного рубця, надмірна регенерація периферичних нервів та надмірне утворення кісткової мозолі при зрощенні перелому).

Метаплазія (від грец. metaplasso– перетворювати) – перехід одного виду тканини на інший, гістогенетично споріднений їй вид. Метаплазія частіше зустрічається в епітелії та сполучній тканині. Метаплазія епітелію може виявлятися у вигляді переходу призматичного епітелію в ороговіючий плоский (епідермізація, або плоскоепітеліальна, метаплазія). Вона спостерігається у дихальних шляхах при хронічному запаленні, при нестачі вітаміну А, у підшлунковій, передміхуровій та інших залозах. Перехід багатошарового неороговеюючого плоского епітелію в циліндричний зветься прозоплазії. Можлива метаплазія епітелію шлунка до кишкового епітелію (кишкова метаплазія або ентеролізація слизової оболонки шлунка), а також метаплазія епітелію кишки до шлункового епітелію (шлункова метаплазія слизової оболонки кишки).

Метаплазія сполучної тканини з утворенням хряща і кістки зустрічається в рубцях, в стінці аорти (при атеросклерозі), в стромі м'язів, в капсулі вогнищ первинного туберкульозу, що загоїлися, в стромі пухлин.

Метаплазія епітелію може бути тлом для розвитку ракової пухлини.

Дисплазія (від грец. dys- Порушення + plaseo– утворю) – патологічна регенерація з розвитком клітинної атипії та порушенням гістоархітектоніки. Клітинна атипія представлена різною величиною та формою клітин, збільшенням розмірів ядер та їх гіперхромією, збільшенням числа фігур мітозу, появою атипових мітозів. Порушення гістоархітектоніки при дисплазії проявляються втратою полярності епітелію, а іноді й тих його рис, які характерні для даної тканини або органу.

Відповідно до ступеня проліферації та вираженості клітинної та тканинної атипії виділяють три стадії (ступеня) дисплазії: I – легка; II – помірна; ІІІ – важка.

Дисплазія зустрічається головним чином при запальних та регенераторних процесах, відбиваючи порушення проліферації та диференціювання клітин. Її початкові стадії (I-II) важко відмінні від репаративної регенерації, вони найчастіше оборотні. Зміни при тяжкій дисплазії (III стадія) значно рідше піддаються зворотному розвитку та розглядаються як передракові – передрак. Оскільки дисплазію ІІІ ступеня практично неможливо відрізнити від карциноми in situ(«рак на місці»), останнім часом дисплазію називають внутрішньоепітеліальною неоплазією.

АТРОФІЯ

__________________________________________________________________

Атрофія (а – виняток, грец. trophe– харчування) – прижиттєве зменшення об'єму клітин, тканин, органів із зниженням їхньої функції.

Не всяке зменшення органу належить до атрофії. У зв'язку з порушеннями в ході онтогенезу орган може повністю бути відсутнім – агенезія, зберігати вигляд раннього зачатку – аплазія, не досягати повного розвитку – гіпоплазія. Якщо спостерігається зменшення всіх органів прокуратури та загальне недорозвинення всіх систем організму, говорять про карликовому рості.

Атрофію ділять на фізіологічну та патологічну.