Регенерація

     Регенерація епітелію здійснюється, як правило, повністю, оскільки епітелій володіє високою регенераційною спроможністю. Особливо добре регенерує покривний епітелій (багатошаровий плоский зроговілий і незроговілий, перехідний, одношаровий призматичний і багаторядний миготливий).

     Наприклад, відновлення багатошарового плоского зроговілого епітелію здійснюється за рахунок розмноження клітин росткового шару. Утворені епітеліальні клітини спочатку покривають дефект одним шаром. Пізніше пласт епітелію стає багатошаровим, клітини його диференціюються, і він набуває всіх ознак епідермісу, який включає в себе базальний, шипуватий, зернистий, блискучий і роговий шари.

     При порушенні регенерації епітелію шкіри утворюються незагоюючі виразки, нерідко з розростанням на периферії атипового епітелію, що є джерелом для розвитку раку шкіри.

     На  слизових оболонках, покритих циліндричним епітелієм, дефекти також заміщуються шляхом насування на них юних мало диференційованих клітин, що з’являються як результат розмноження клітин зі складу тих залоз, які збереглися (в кишечнику - ліберкюнових, у матці - маточних залоз). У подальшому ці клітини дозрівають, стають високими, набувають циліндричної форми. На серозних оболонках (очеревина, плевра, перикард) відновлення структури дефекту в місці пошкодження тканини також відбувається шляхом каріокінезу клітин, які збереглися. При цьому новоутворені клітини спочатку мають великі розміри та кубічну форму, а потім зменшуються у розмірах, стають сплющеними.

     Регенерація спеціалізованого епітелію органів (печінки, підшлункової залози, нирок, залоз внутрішньої секреції) здійснюється по типу регенераційної гіпертрофії: в ділянках пошкодження тканина заміщається рубцем, а по периферії його відбувається гіперплазія і гіпертрофія клітин паренхіми.

     В печінці ділянка некрозу завжди піддається рубцюванню, однак в іншій частині органа відбудеться інтенсивне новоутворення клітин, а також гіперплазія внутрішньоклітинних структур, що супроводжується їхньою гіпертрофією. Регенераційні можливості печінки дуже високі.

     В нирках при некрозі епітелію канальців відбувається розмноження збережених нефроцитів і відновлення канальців за умови збереження базальної мембрани. При її руйнуванні (тубулорексис) епітелій відновлюється, і каналець заміщається сполучною тканиною. Не відновлюється каналець, який загинув, і в тому випадку, коли водночас гине і судинний клубочок.

     У підшлунковій залозі регенераційні процеси добре виражені як в екзокринних відділах, так і в панкреатичних острівцях. В залозах внутрішньої секреції відновні процеси представлені неповною регенерацією.

     Регенераці  ЦНС 

     У головному мозкові новоутворення нейроцитів майже не відбувається. У випадку їхнього пошкодження і загибелі відновлення функції можливе лише за рахунок внутрішньоклітинної регенерації збережених нейронів. Для клітин нейроглії, особливо макроглії, характерна клітинна форма регенерації, завдяки чому дефекти тканини головного мозку заміщаються гліальними (гліозними) рубцями. 

     Регенерація периферійного нерва 

     Регенерація периферійного нерва відбувається за рахунок центрального відрізка, який зберіг зв’язок з клітиною. Периферійний відрізок гине. Клітини шваннівської оболонки загиблого периферійного відрізка нерва розмножуються, розташовуючись вздовж нього і утворюючи футляр, в який вростають регенеруючі осьові циліндри з проксимального відрізка. Регенерація нервових волокон завершується їхньою мієлінізацією і відновленням нервових закінчень.

     Якщо  регенерація нерва в силу тих  або інших причин порушується (значна розбіжність частин нерва, розвиток запального процесу), то в місці його розриву формується рубець, в якому  безладно розташовуються регенеруючі осьові циліндри проксимального відрізка нерва. Такі розростання називаються ампутаційними невромами. 
 

РЕГЕНЕРАЦІЯ У ТВАРИН

     Регенерація (від лат. regeneratio – відновлення) – це, в самому широкому розумінні, заміщення різних структур організму (від частин клітин до великих частин тіла) після природного зношування або випадкової втрати. До регенерації слід також віднести формування додаткових структур, які інколи з’являються у відповідь на пошкодження.

     Дуже  важко провести межу між власне регенерацією та рядом інших процесів, у тій чи іншій мірі подібних до регенерації: вегетативним розмноженням, соматичним ембріогенезом, компенсаторними змінами пошкоджених органів, пухлинним ростом. Соматичним ембріогенезом називається формування цілої особини із невеликих шматочків тіла (при цьому нова особини розвивається за механізмами, подібними до її ембріонального розвитку). Це явище зустрічається у ряду нижчих безхребетних: губок, кишковопорожнинних, плоских червів. Токін Б.П. і Короткова Г.П. запропонували відносити до соматичного ембріогенезу лише ті випадки, коли морфологічна вісь особини виникає заново, а до регенерації – лише ті відновні процеси, при яких стара вісь зберігається.

     Традиційно  регенерацію поділяють на фізіологічну та репаративну.  

Фізіологічна  регенерація.

     Фізіологічною регенерацією називаються постійні відновні процеси, пов’язані з руйнуванням внутрішньоклітинних структур та із загибеллю клітин у ході нормальної життєдіяльності організму.

     У різних тканинах і органах пошкоджуваність внутрішньоклітинних структур і самих клітин неоднакова і залежить від багатьох факторів: режиму функціонування, ступеня спеціалізованості, дії ушкоджуючих факторів та ін.. Інтенсивна діяльність клітини супроводжується руйнуванням її структур, виснаженням енергетичних ресурсів і т.п.; все це повинно поповнюватися активною роботою внутрішньоклітинного біосинтетичного апарату. Якщо в результаті диференціації клітина частково або повністю втрачає біосинтетичний апарат (наприклад, еритроцит), то вона не в змозі поповнювати елементи і ресурси, що втрачаються, і гине. Інша причина загибелі клітин – дія пошкоджуючих факторів зовнішнього середовища, фізичних і хімічних агентів, отруєння продуктами метаболіту самої клітини чи інших клітин. Таким чином існують два рівні фізіологічної регенерації:

     1. Внутрішньоклітинна  регенерація, або  регенерація на  молекулярно-субклітинному  рівні – це відновлення кількості внутрішньоклітинних елементів за допомогою біосинтетичного апарату клітини. Цей тип фізіологічної регенерації характерний для всіх тканин і органів, але його значимість особливо велика для тканин, що втратили здатність до регенерації шляхом клітинного розмноження. Так, клітини нервової тканини відновлюються тільки на молекулярно-субклітинному рівні, тому що вони (за рідкісним винятком) не здатні до поділу.

     2. Проліферативная,  або клітинна регенерація забезпечує поповнення кількості клітин шляхом поділу диференційованих клітин чи клітин ембріонального типу. У багатьох тканинах, особливо в сполучній і епітеліальній, існують спеціальні камбіальні клітини і вогнища їхньої проліферації: крипти в епітелії тонкої кишки, червоний кістковий мозок, проліферативна зона в епітелії кришталика і в епідермісі шкіри. Названі тканини мають надзвичайно високий рівень проліферативної фізіологічної регенерації. Це обумовлено тим, що еритроцити, клітини кишкового епітелію, кришталика, шкіри в результаті вузької спеціалізації втрачають біосинтетичний апарат і здатність до регенерації на молекулярно-субклітинному рівні. Ці клітини приречені на загибель після нетривалого функціонування. Наприклад, середній час життя еритроцита теплокровної тварини складає 2–4 місяці, протягом цього часу вся популяція еритроцитів крові гине і заміщується новою. Ще вище темп відновлення в епітелії тонкого кишечника теплокровних тварин. Тривалість життя його клітин визначається часом їхнього перебування у ворсинці, тобто, всього лише 2 доби. Інакше кажучи, кожні дві доби тварина скидає в просвіт кишечника весь старий епітелій і заміщає його новим. У результаті регенерації епітелію кишки клітинні втрати величезні, але безупинно відшкодовуються завдяки інтенсивній проліферації клітин крипт. Неперервно регенерує також сперматогенна тканина сім’яника, пов’язана з продукцією величезноі кількості сперматозоїдів.

     Зрозуміло, що темп і характер фізіологічної регенерації визначаються інтенсивністю й умовами функціонування тканини. Оскільки в ході еволюції хребетних відбувалася інтенсифікація функцій багатьох (а можливо, й усіх) тканин і відповідно вдосконалювалося фізіологічне забезпечення цих функцій, то змінювалася й активність їхньої фізіологічної регенерації. Тому інтенсивність функціонування органів і тканин і їхня фізіологічна регенерація у теплокровних тварин значно вища, ніж у холоднокровних тварин. Наприклад, темп відновлення кишкового епітелію у риб і амфібій набагато нижчий, ніж у птахів і ссавців. Посилення механізмів фізіологічної регенерації, як молекуляоно-субклітинної, так і проліферативної, на фоні загальної інтенсифікації метаболічних процесів у вищих (теплокровних) тварин – один із важливих проявів їхньої прогресивної еволюції.  

Репаративна регенерація.

     Репаративною  регенерацією називається відновлення частини організму замість пошкодженої, штучно видаленої, інколи – природно відкинутої; а також,– відновлення організму із його частини.

     Періоди репативної регенерації:

1) закриття  рани )епітелізація і т.п.) й зміни,  пов’язані безпосередньо з пошкодженням (запалення, фагоцитоз і т.п.);

2) закладка  структур, що заново формуються;

3) ріст  та диференціація тканин;

4) включення  регенерату в організм (відновлення  анатомічних зв’язків, іннервація, відновлення кровопостачання).  

  Клітинні  джерела репаративної регенерації.

     Клітинні  джерела регенерації:

1) малодиференційовані  клітини: 

а) резервні (сплячі);

б) стовбурові;

2) диференційовані  клітини: 

а) дедиференціація  й наступна редиференціація (утворюються  диференційовані клітини того ж  типу), регенераційна бластема;

б) трансдиференціація (утворюються диференційовані клітини  іншого типу, але цього ж зародкового листка) і метаплазія (утворюються диференційовані клітини іншого зародкового листка);

в) функціонуючі клітини.

     1а)  Малодиференційовані  сплячі (резервні) клітини, що збереглися в ході ембріогенезу. Тобто, в цьому випадку регенерацію забезпечують представники тих же популяцій клітин, які у ході ембріогенезу є попередниками клітин, що формують тканини й органи. Припускається, що невелика частина таких клітин зберігається у вигляді резерву в дорослому организмі. Чітко такий спосіб регенерації продемонстрований в нижчих тварин: кишковопорожнинних і червів. У кишковопорожнинних є так звані інтерстиціальні клітини, розташовані в обох зародкових листках поблизу від базалыюй мембрани. Це резервні камбіальні елементи, які при регенерації скупчуються поблизу раневої поверхні. З них можуть виникати всі інші типи клітин (наприклад, у гідри – епітеліально-м’язові, нервові, залозисті, жалкі та ін.). У плоских червів джерелом регенераційного матеріалу служать необласти. У скелетній мускулатурі є так звані міосателітоцити, які служать джерелом регенерації м’язевих волокон після ушкодження.

     1б)  стовбурові клітини (у тканинах з високою фізіологічною проліферативною регенерацією: кров, епідерміс шкіри і т.п.).

     2а)  дедиференціація  і редиференціація  клітин дефінітивних  тканин – ще один зі шляхів утворення нових диференційованих клітин при регенерації. Цей спосіб добре продемонстрований на прикладі регенерації кінцівки хвостатих амфібій і в багатьох інших випадках. При регенерації кінцівки у хвостатих амфібій клітини поблизу раневої поверхні, що вціліли після ушкодження кінцівки, переходять у недиференційований стан (дедиференціюються). Тут утворюється конусоподібне скупчення таких недиференційованих клітин – регенераційна бластема, у якій клітини розмножуються і заново диференціюються у клітини того ж самого типу. Дуже імовірно, що дедиференціація йде не до кінця і кожен тип клітин у ході редиференціації відтворює тільки самого себе.

     2б)  трансдиференціація  і метаплазія при регенерації – це перетворення одного типу диференційованих клітин в інші, але в межах свого зародкового листка (трансдиференціація), або ж в диференційовані клітини іншого зародкового листка (метаплазія). Такі процеси описані в ряду безхребетних тварин – кільчастих червів, немертин, кишковопорожнинних, асцидій. Так, немертина Lineus цілком відновлюється з передньої ділянки тіла, позбавленої ентодерми. При цьому клітини кишечника утворюються із мезенхімних елементів. Надзвичайно сильна метаплазія спостерігається при регенерації і безстатевому розмноженні таких порівняно високоорганізованих тварин, як асцидії. Ціла асцидія може відновитися з ділянки зяберної корзинки, яка є органом ектодермального походження. При безстатевому розмноженні асцидій всі органи тіла можуть заново виникати з так називаного епікарда – вироста кишечника, або з клітин мезенхімного типу. До метаплазії можна віднести і глибоку трансдиференціацію клітин у медуз. В них із ізольованої поперечно-посмугованої мускулатури може виникати гладенька мускулатура, жалкі, травні та інтерстиціальні клітини, а при наявності контактів з ентодермою – і нервові клітини.