Регенерація

     Регенерація  

     Регенерація (від лат. regeneratio - відродження) - відновлення структурних елементів тканини замість мертвих.

     У біологічному сенсі регенерація - це пристосувальний  процес, який виник  у ході еволюції і притаманний  всьому живому.

     Морфогенез  регенераторного процесу складається з двох фаз - проліферації і диференціювання. У фазу проліферації розмножуються молоді, недиференційовані клітини. Ці клітини називаються камбіальними, стовбурними клітинами або клітинами-попередниками. Ділення клітин триває до цього часу, доки не буде заповнений дефект тканини. У фазі диференціювання молоді клітини дозрівають, відбувається їхня структурно-функціональна спеціалізація,

     Клітини організму на підставі їхньої регенераторної спроможності діляться на три групи - лабільні, відносно стабільні та постійні.

     Лабільні  клітини (мітотично активні клітини). Приклади лабільних клітин: базальні епітеліоцити стовбурові кровотворні клітини в кістковому мозкові. Лабільні клітини діляться активно протягом всього життя, вони є джерелом для відновлення клітин, які безупинно гинуть. Лабільні клітини мають короткий G₀ період (період відпочинку, або міжмітотичний період). Безперервна втрата зрілих клітин даної тканини - безперервний стимул для входження цих клітин в мітотичний цикл. Зрілі диференційовані клітини цих тканин не можуть ділитися; їхня кількість підтримується діленням їх стовбурових лабільних клітин.

     Пошкодження тканини, яка містить лабільні паренхіматозні клітини супроводжується швидкою регенерацією.

     Але регенерація в тканинах з лабільними клітинами відбувається тільки тоді, коли після пошкодження залишається достатня кількість лабільних клітин.

     Відносно  стабільні клітини (зворотно постмітотичні або “відпочиваючі” клітини). Прикладами відносно стабільних клітин є паренхіматозні клітини найважливіших залозистих органів (печінка, підшлункова залоза) і мезенхімальні клітини (фібробласти, ендотеліальні клітини). Відносно стабільні клітини мають тривалий термін існування і тому xapaктepизyютьcя низькoю мітотичною активністю. Вони залишаються у фазі G₀  протягом тривалого часу (часто роками), але зберігають спроможність до ділення, входячи в  мітотичний цикл по мірі виникнення потреби. На відміну від лабільних клітин, які є недиференційованими клітинами і діляться часто, а дозрівають і стають функціонуючими їхні нащадки - дочірні клітини, відносно стабільні клітини диференційовані і є функціонуючими клітинами, які повертаються до ділення тільки при необхідності. Хоча відносно стабільні клітини мають тривалу стадію відпочинку, вони можуть швидко ділитися при виникненні потреби, наприклад, паренхіматозні клітини печінки швидко відновлюються після некрозу гепатоцитів.

     Регенерація в тканинах, утворених з відносно стабільних клітин, вимагає наявності  достатньої кількості життєздатної тканини для забезпечення регенерації паренхіматозних клітин, а також вимагає цілісності сполучнотканинної основи тканини. При вибірковому некрозі клітин канальців нирки (гостра ниркова недостатність) із збереженням сполучнотканинної основи ниркових канальців регенерація відбувається швидко і втрачені клітини замінюються шляхом ділення клітин канальців, які залишилися живими. З іншого боку, коли відбувається некроз і паренхіми, і сполучної основи тканини (інфаркт нирки), регенерація неможлива і загоєння відбувається шляхом формування рубця.    

     Постійні  клітини (незворотно постмітотичні клітини). Прикладами постійних клітин є нейрони в центральній і периферійній нервовій системі і клітини міокарда. Постійні клітини не мають жодної здатності мітотичного ділення в постнатальному житті. Хоча на сьогодні доведено, що нейрони в деяких ділянках мозку можуть ділитися протягом онтогенезу (гіпокамп).

     Пошкодження постійних клітин завжди супроводжується  формуванням рубця. Повна регенерація неможлива. Втрата постійних клітин тому незворотна і на тлі поширеного некрозу, це може призводити до значного порушення функції органів.

     Розрізняють дві форми регенерації:

     1. Внутрішньоклітинна форма - молекулярна, внутрішньоорганоїдна та органоїдна регенерація.

     2. Клітинна регенерація - в основі має прямий та непрямий поділ клітин. 
 

     Три види регенерації:

     1. Фізіологічна регенерація.

     2. Репаративна регенерація.

     3. Патологічна регенерація.  

     Фізіологічна  регенерація відбувається протягом усього життя організму в тканинах, які характеризуються безперервною втратою клітин (шкіра, слизові та серозні оболонки, кров) і відбувається за рахунок мітотичного поділу певних клітин. Дочірні клітини, що утворилися, диференціюються і замінюють втрачені в процесі нормальної життєдіяльності клітини. Подібна регенерація постійно відбувається, наприклад, у покривному епітелії, в якому періодично спостерігається десквамація зроговілих клітин із заміною їх клітинами більш глибоких шарів, що розмножуються. Аналогічним чином відбувається також розмноження та дозрівання в кістковому мозку еритроцитів, лейкоцитів та ін.

     У високодиференційованих клітинах, де регенерація за рахунок клітинного поділу неможлива, цей процес характеризується періодичним оновленням тих або інших внутрішньоклітинних органел.

     Репаративна, aбo відновна регенерація - це відновлення клітин і тканин замість мертвих в результаті різних патологічних процесів. Механізми репаративної і фізіологічної регенерації єдині, репаративна регенерація - це посилена фізіологічна регенерація, однак викликана патологічними процесами. Іншими словами, під час захворювання фізіологічна регенерація “трансформується” в репаративну, яка в міру одужання хворого знову повертається в рамки фізіологічної.

     Репаративна регенерація має деякі якісні морфологічні відмінності від фізіологічної.

       Репаративна регенерація може  бути  повною і неповною.

     Повна регенерація, або реституція, характеризується відшкодуванням дефекту тканиною, яка ідентична мертвій. Вона розвивається здебільшого в тканинах, де переважає клітинна регенерація (кістковий мозок,  епідерміс, епітелій слизових оболонок та ін.).               

     У випадку повної регенерації ділянка  некрозу поступово заміщується тканиною, ідентичною тій, що загинула і місце  пошкодження зникає безслідно.

     При неповній регенерації, або субституції, дефект заміщується сполучною тканиною, яка не ідентична мертвій. Субституція характерна для органів і тканин, в яких переважає внутрішньоклітинна форма регенерації, або вона поєднується з клітинною регенерацією (печінка, підшлункова залоза, нирки, ендокринні залози та ін.). В таких випадках функція відшкодується шляхом гіпертрофії або гіперплазії навколишніх щодо дефекту клітин. Сама ж ділянка некрозу заповнюється сполучною тканиною, яка в подальшому трансформується в рубець.

     Слід  зауважити, що буде мати місце в тканині  повна (реституція) чи неповна (субституція) регенерація залежить від того, загинула в даному випадку тільки паренхіма органа чи і його строма. В останньому випадку процес завжди закінчується формуванням рубця. Нормалізація порушеної функції забезпечується при цьому гіперплазією та гіпертрофією  клітин за межами зони пошкодження, тобто виникненням регенераторної гіпертрофії.

     Патологічна регенерація - це спотворення регенераційного процесу, що пояснюється порушенням зміни фаз проліферації і диференціювання. Це спостерігається при порушенні харчування (білкова, вітамінна недостатність), нервової регуляції, гормональних порушень, пригніченні імунних реакцій .

     Патологічна регенерація проявляється зайвим або  недостатнім утворенням регенеруючої тканини (гіпер- або гіпорегенерація).

     Гіперрегенерація: утворення келоїдних рубців, зайва регенерація периферійних нервів (травматичні невроми – пухлиноподібне утворення складене з регенеруючи нервових закінчень), зайве утворення кісткової мозолі при зростанні перелому.

     Гіпорегенерація: в’яле загоєння ран або хронічні трофічні виразки гомілки в результаті венозного застою.  

     Регенерація сполучної тканини розпочинається з проліферації молодих мезенхімальних елементів та новоутворення мікросудин. Новоутворення сполучної тканини спостерігається при її пошкодженнях, в умовах неповної регенерації інших тканин, при продуктивному запаленні, при загоєнні ран, процесах організації та інкапсуляції.

     У всіх зазначених випадках спочатку утворюється незріла сполучна тканина у вигляді яскраво-червоної маси з зернистою поверхнею, яка пояснюється випинанням назовні судинних петель, звідки виникла й назва - грануляційна тканина (granulum - зерно). Мікроскопічно у її складі трапляється велика кількість дрібних лімфоцитоподібних клітин, лейкоцитів, плазмоцитів, лаброцитів, розташованих між тонкостінними новоутвореними мікросудинами. Проліферуючі камбіальні клітини сполучної тканини є метаболічно високо активними, з великими ядрами і видимими ядерцями; інколи видно мітотичні фігури. При електронній мікроскопії виявляється розширений шорсткий ендоплазматичний ретикулум в цитоплазмі фібробластів - індикатор активного синтезу білка.

     Сформована  грануляційна тканина заповнює пошкоджену ділянку по мірі того, як некротичний детрит (залишки всіх метрвих клітин, запального ексудату, включаючи фібрин і кров) видаляється. Проліферація капілярів, фібробластів та інших клітин в процесі загоєння регулюється різними чинниками росту та інгібуючими чинниками.

     Через деякий час - тривалість залежить від ступеня пошкодження - вся ділянка загоєння замінюється грануляційною тканиною, яка розростається.

     У грануляційній тканині виявляється  високий вміст фібронектину. Фібронектин - глікопротеїн (MB 44.000) відіграє ключову  роль у формуванні грануляційної тканини і виявляється у великій кількості в процесі загоєння рани. На ранніх стадіях він надходить з плазми, а пізніше синтезується фібробластами, макрофагами і ендотеліальними клітинами в грануляційній тканині. Фібронектин хемотаксичний фактор для фібробластів, він прискорює формування капілярних судин з ендотеліальних клітин.

     Молодий рубець складається з грануляційної тканини, достатньої кількості колагену, великої кількості капілярів і фібробластів. Він здається рожевим при макроскопічному дослідженні через посилену васкуляризацію. По мірі визрівання рубця кількість колагену збільшується, а клітин і судин стає менше. Молоді фібробласти в грануляційній тканині синтезують колаген III типу, який пізніше замінюється на I тип колагену, який має щільніші перехресні зв’язки між ланцюгами. Зрілий рубець складається з безсудинного скупчення колагену, між волокнами якого рідко зберігаються клітини, внаслідок чого він має білий колір при макроскопічному дослідженні.

     Тканина рубця не є неактивною; в ній відбувається безперервне повільне видалення колагену ферментом колагеназою, яка збалансоване синтезом нового колагену фібробластами. Навіть старі рубці можуть розпушуватися при порушенні нормальної активності фібробластів, наприклад, при дефіциті вітаміну С або введенні кортикостероїдів. 

     Регенерація кровоносних судин перебігає неоднозначне залежно від калібру судини. Регенерація судин мікроциркуляторного русла - капілярів, венул, артеріол - може відбуватися шляхом брунькування або аутогенно. При цьому великі судини не мають достатніх пластичних властивостей. Тому при пошкодженні їхніх стінок відновлюються лише структури внутрішньої оболонки, її ендотеліальна вистилка. Елементи середньої і зовнішньої оболонок відновлюються за рахунок рубцювання.

     При регенерації судин шляхом брунькування в їх стінці з’являються бокові випинання за рахунок ендотеліальних  клітин, які посилено діляться (ангіобласти, ендотеліобласти). Утворюється ендотеліальний виріст, який перетворюється в тяж без просвіту. У цьому тяжі в напрямку від старої судини до периферії утворюється просвіт, завдяки чому він перетворюється в трубку, в якій з’являються еритроцити.

     Новоутворені  судини з’єднуються між собою, утворюючись  за рахунок диференціювання камбіальних  клітин оточуючої сполучної тканини.

     Аутогенне новоутворення  судин спостерігається в період ембріогенезу і в пухлинах. Воно полягає в тому, що в сполучній тканині з’являються ділянки недиференційованих клітин. В цих ділянках виникають щілини, в які відкриваються попередні капіляри і виливається кров. Молоді клітини сполучної тканини, диференціюючись утворюють ендотеліальну вистилку та інші елементи стінки судини.  

     Регенерація епітелію