Регенерація

     Трансдиференційовки, що не виходять за межі одного зародкового  листка, досить широко поширені серед  хребетних. Класичний приклад такої  трансдифференціації – відновлення  вилученого в дорослого тритона кришталика з верхнього краю райдужної оболонки ока. Цей процес, що одержав назву вольфовскої регенерації (по імені німецького анатома Г. Вольфа, що описав її в 1895 р.), у наступному був детально досліджений. Було встановлено, що вольфовска регенерація починається з глибокої дедиференціації клітин краю райдужки, викидання з них пігментних гранул, підвищення змісту РНК і відновлення здатності до мітотичних поділів і до переміщень. Після того, як ці клітини утворять морфологічно помітний зачаток кришталика, у них у нормальній послідовності синтезуються типові для кришталика білки – кристаліни, тобто відбувається справжня трансдиференціація на молекулярному і клітинному рівнях. У хвостатих амфібій і осетрових риб вилучена сітківка може регенерувати з клітин пігментного епітелію і циліарного зачатка. При цьому також відбувається глибока перебудова клітин, пробудження в них мітотичних поділів, а потім і синтезу білків, специфічних для сітківки. За даними О.Г. Стройової, у пацюків перетворення пігментного епітелію в сітківку можливо тільки в ранній ембріональний період. Ця здатність зникає між 16 добою вагітності і народженням. Цікаво відзначити, що здатність ембріонального пігментного епітелію до диференціації в сітківку є причиною тяжкої ембріональної аномалії будови ока – колобоми, що виникає при затримці зрощення країв очної щілини в ході замикання очного бокала. В останні роки явища трансдиференціації відзначені й у ході регенерації кінцівки тритона й аксолотля: перетворення сполучнотканинних клітин у м’язові і м’язових – у хрящові. Ці дані отримані в дослідах по пересадці в кінцівку, що регенерує, клітин хряща чи м’язів, взятих від триплоїдних або мічених радіоактивним тимідином тварин.

     2в)  функціонуючі клітини (наприклад, паренхіма печінки).  

  Форми репаративної регенерації:

     Відсутність регенерації. Уже давно вважалося, що орган не регенерує у відповідь на ушкодження внаслідок відсутності таких специфічних ініціюючих факторів, як травмовані нерви чи раневий епідерміс, або ж внаслідок генетичної нездатності відновлювати втрачені органи. В багатьох випадках це безсумнівна істина, але стають усе більш очевидними взаємини між регуляцією морфогенезу й ініціацією регенерації, тобто, у деяких випадках причиною відсутності регенерації може бути невідповідність чи втрата морфогенетичної інформації.

     Типова  регенерація (повне  відновлення форми): Повне відновлення форми в більшості випадків відбувається в результаті епіморфної регенерації. Але й в інших системах регенерації також можливо відновлення нормальної форми. Так, у деяких війчастих найпростіших, наприклад Stentor, відновлюється вихідний зовнішній вигляд організму після значного руйнування, і ця форма регенерації не може вважатися епіморфною, тому що вона відбувається усередині однієї-єдиної клітини. У деяких системах регенерації дійсно відбувається повне і досконале відновлення вилучених тканин, але морфогенетичні механізми різко відрізняються від тих, котрі виявляються в процесі регенерації шляхом епіморфозу.

     Атипова регенерація:

     Гіпоморфна  регенерація, або неповне відновлення структур, досить широко розповсюджене явище у природі. Після ампутації кінцівки у дорослих жаб або в ящірок найчастіше формуються прості шиповидні структури. При регенерації кінцівок у комах і в деяких кільчастих червів також має місце різко виражений гіпоморфізм. Причини утворення гіпоморфних регенератів різні і поки що не до кінця з’ясовані. Наприклад, у епіморфних системах гіпоморфізм може бути наслідком недостатнього харчування, тривалої денервації, часткового рентгенівського опромінення, метаморфоза. Гіпоморфні регенерати можуть також розвиватися й у відповідь на застосування деяких методичних прийомів, що впливають на морфогенетичні взаємодії. Як в ембріональному розвитку, так і при регенерації все більша увага приділяється дослідженню взаємин між ростом і морфогенезом, і не викликає сумнівів, той факт що в багатьох випадках гіпоморфні регенерати виникають у результаті поступового припинення росту чи внаслідок формування неадекватних популяцій клітин у структурі, що розвивається. Так, у планарій утворюються, власне кажучи, нормальні особини, але розміри їх набагато менші, ніж у вихідних тварин, які були джерелом регенераційного матеріалу.

     Гіперморфна регенерація (суперрегенерація) – це коли в ході репаративної регенерації формуються структури, більші за втрачені. В крайніх випадках може призвести до пухлинного росту.

     Утворення додаткових структур в процесі регенерації: В певних умовах виникають подвоєні регенерати, або ж у регенератах формуються додаткові структури. Утворення додаткових структур у регенераті можна стимулювати і без видалення вихідної тканини чи органа. Це, між іншим, свідчить про те, що ампутація не є обов’язковою для ініціації регенерації. Утворення додаткових структур можна також стимулювати і посля ампутації. Наприклад, якщо видаляти в планарій головний відділ, а на культю нанести багато поздовжніх надрізів, то регенерують багатоголові планарії (мал. 5). Факт утворення додаткових кінцівок став особливо цікавою моделлю для вивчення механізмом морфогенезу. Бейтсон (Bateson, 1894) вивчивши велику кількість додаткових структур, що утворюються в процесі регенерації, сформулював узагальнення, відоме як закон Бейтсона: додаткові кінцівки за будовою є дзеркальним відображенням одна одної. Протягом багатьох десятиліть це явище залишалося непоясненим, але останнім часом воно враховується в цілому ряді моделей морфогенезу.

             Мал. 5. Утворення багатоголової планарії.  

     Гетероморфна  регенерація: У більшості випадків відновлена структура є точною копією вихідної, але в деяких класичних експериментах удалося одержати структури, що разюче відрізняються від ампутованих. Одними з перших гетероморфні регенерати були отримані в планарий – формування двох голів на одній з поверхонь короткого сегмента тіла планарії. Інший різновид гетероморфних регенератів, які іноді називаються гомеозисними регенератами – коли ампутована кінцівка заміщається новою кінцівкою, що належить іншому сегменту тіла. Добре відомим прикладом цього типу є отримана Гербстом (Herbst, 1896) регенерація антени на місці ока в ракоподібного Palinurus. Опубліковано також кілька повідомлень про регенерацію кінцівки на місці антени в комах.  

  Способи прояву репаративної регенерації.

     Епіморфоз: Епіморфна регенерація заключається у формування так званої регенераційної бластеми шляхом дедиференціації і проліферації клітин на ампутаційній поверхні й наступних диференціації, морфогенезу, рості бластеми з утворенням копії втраченої структури. При епіморфозі відновні процеси локалізовані в зоні рани і утворюють регенераційну бластему, чітко відмежовану від інших областей, які не включені в регенераційні процеси. Класичний приклад – регенерація кінцівки у хвостатих амфібій.

     Морфаллаксис: Цей термін вперше застосував Морган (Morgan) для опису тих явищ регенерації, які він спостерігав у планарій. Регенерація у плоских червів можлива із невеликих шматочків тіла. При цьому такий шматочок тіла перебудовується у цілий організм, але, зрозуміло, менших розмірів; клітинні поділи і ріст при цьому не відбуваються. Таким чином, принциповою оссобливістю морфаллаксиса є реорганізація частини тварини у цілий організм. Морфаллаксис також виявлений у кишковопорожнинних. Так, у гідроїдного поліпа Tubularia після ампутації головного відділу кінець стебельця, що залишився, закривається. Потім дистальна частина стебла проходить реорганізацію, в результаті чого на дистальному кінці стебла формується район нової голови. Менш виражений морфаллаксис спостерігається у кільчастих багатощетинкових червів. У них після ампутації голови починається регенераційний ріст, але паралельно з ним відбувається реорганізація шляхом морфаллаксису деяких вцілілих тулубових сегментів поблизу місця ампутації у сегменти голови.

     Ендоморфоз (дифузна регенерація, регенераційна гіпертрофія) – тип регенерації, характерний для відновлення внутрішніх органів теплокровних тварин. При цьому регенераційні процеси виникають в товщі тієї частини органа, що вціліла після пошкодження, вони не локалізовані в якійсь окремій зоні, на травмованій поверхні регенерація слабка. Приклади: регенерація печінки, нирок, гонад. Регенерація може відбуватися: 1) за рахунок переважання процесів розмноження клітин (наприклад, у печінці); 2) за рахунок переважання процесів збільшення розмірів клітин (наприклад, у нирках). Для пояснення механізмів ендоморфозу запропоновано дві групи гіпотез: 1) функціональні гіпотези (згідно них, регенерація запускається тому, що клітини, які вціліли після пошкодження, не справляються з функціональними навантаженнями); 2) гуморальні гіпотези (згідно них, регенерація запускається певними хімічними речовинами. Наприклад, постулюється, що клітини органа виробляють певний інгібітор, який блокує мітози клітин даного органа. При пошкодженні кількість клітин цього органа зменшується, відповідно зменшується і кількість інгібітора; в результаті блокада мітозу знімається. Але як тільки маса органа відновлюється, кількість інгібітора стає нормальною, і відновлюється блокада мітозів.). Деякі дослідники не відносять ендоморфоз до регенерації, або ж відносять лише випадки, коли відбується розмноження клітин (як, наприклад, у печінці), а все інше відносять до компенсаторних змін органів.