Regeneracijos biologija

Regeneracijos procesas

Regeneracinės medžiagos kilmė

Po amputacijos iš pakaušio, galinčio atsinaujinti, išsivysto pūslelė iš kelmo audinių, esančių tiesiai už amputacijos lygio (žr. Nuotrauką). Šie audiniai patiria drastiškus pokyčius. Jų ląstelės, kurios specializuojasi kaip raumenys, kaulai ar kremzlės, praranda savybes, pagal kurias jos paprastai atpažįstamos (dediferenciacija); tada jie pradeda migruoti link žaizdos epidermio ir kaupiasi po juo, sudarydami suapvalintą pumpurą (pūslelę), kuris išsikiša iš kelmo. Ląstelės, esančios arčiau pumpuro galo, toliau dauginasi, o tos, kurios yra arčiausiai senų kelmo audinių, diferencijuojasi į raumenis ar kremzles, atsižvelgiant į jų vietą. Vystymasis tęsiasi tol, kol atsiskiria galutinės struktūros regeneruoto priedėlio gale ir visos dauginančios ląstelės yra panaudojamos procese.

žmonių liga: atstatymas ir atsinaujinimas

Pakeisdami pažeistas ar sunaikintas ląsteles sveikomis naujomis ląstelėmis, atkūrimo ir regeneracijos procesai padeda atkurti individą

Panašu, kad blastemos ląstelės išsiskiria į tos pačios rūšies ląsteles, kokios buvo anksčiau, arba į artimai susijusias rūšis. Ląstelės gali pakeisti savo vaidmenį tam tikromis sąlygomis, bet, matyt, retai tai daro. Jei to paties gyvūno nugaroje persodinama galūnių blastma, ji gali tęsti savo galūnės vystymąsi. Panašiai ir kitur ant kūno persodinta uodegos blastema taps uodega. Taigi atrodo, kad blastemos ląstelės turi neištrinamą antspaudo antspaudą, iš kurio jos buvo pagamintos ir į kurias jos turi vystytis. Jei uodegos pūslelinė persodinama į galūnės kelmą, regeneruojanti struktūra bus dviejų priedų junginys.

Poliškumo ir nuolydžio teorija

Kiekvienas gyvas daiktas pasižymi poliškumu, kurio vienas pavyzdys yra organizmo išskaidymas į galvą, priekinę dalį ir uodegą ar užpakalinę dalį. Atkuriamos dalys nėra išimtis; jie pasižymi poliškumu, augant tolima linkme (toliau nuo pagrindinės kūno dalies). Tačiau tarp apatinių bestuburių ne visada aiškus skirtumas tarp proksimalinio (arti kūno ar link jo) ir distalinio. Pvz., Nėra sunku pakeisti kolonijų hidroidų „stiebų“ poliškumą. Paprastai stiebo gabalas užauga galvos galą arba hidrantą laisvame arba tolimame gale; tačiau jei jis yra surištas, jis regeneruoja hidrantą gale, kuris iš pradžių buvo artimas. Akivaizdu, kad šios sistemos poliškumas nustatomas pagal aktyvumo gradientą tokiu būdu, kad hidrantas atsinaujintų visur, kur didžiausias metabolizmo greitis. Pradėjęs formuoti hidrantą, jis slopina kitų, esančių šalia jo, gamybą, slopindamas slopinamąją medžiagą žemyn išilgai stiebo.

Kai plokšti kirminai supjaustomi per pusę, kiekvienas gabalas užauga atgal, kurio trūksta. Ląstelės iš esmės identiškuose kūno regionuose, kur buvo padarytas pjūvis, sudaro pūsleles, kurios vienu atveju sukelia galvą, o kitu tampa uodega. Tai, kaip atsinaujina kiekviena blastema, visiškai priklauso nuo to, ar tai priekinis, ar užpakalinis plokščiojo kirmėlio gabalas: tikrąjį dviejų dalių skirtumą gali nustatyti metaboliniai skirtumai. Jei skersinis plokščiojo kirmėlio gabalas yra supjaustytas labai plonai - per siauras, kad būtų galima sukurti veiksmingą metabolinį gradientą - jis gali regeneruoti dvi galvas, vieną iš jų abiejuose galuose. Jei metabolinis aktyvumas priekiniame plokščiojo kirmėlio gale dirbtinai sumažėja veikiant tam tikriems vaistams, tada buvusiame kirmino užpakaliniame gale gali išsivystyti galva.

Apendiksų regeneracija kelia kitokią nei sveikų organizmų problemą. Žuvies pelekas ir salamandros galūnė turi proksimalinius ir distalinius galus. Tačiau atliekant įvairius veiksmus galima priversti juos atsinaujinti artima linkme. Jei žuvies peleke išpjaunama kvadratinė skylė, regeneracija vyksta kaip tikimasi iš vidinės paraštės, bet taip pat gali įvykti ir iš distalinio krašto. Pastaruoju atveju regeneruojanti pelekė iš tikrųjų yra distalinė struktūra, išskyrus tai, kad ji auga artimiausia kryptimi.

Varliagyvių galūnės reaguoja panašiai. Niutos ranką galima įskiepyti į šalia esančią kūno sieną ir, nustačius pakankamą kraujo tėkmę, perrišti ranką tarp peties ir alkūnės. Tai sukuria du kelmus, trumpus, kuriuos sudaro žasto dalis, o ilgesnį, sudarytą iš likusios rankos, kyšančios neteisinga kryptimi iš gyvūno šono. Abu kelmai regeneruoja tą patį dalyką, būtent, viskas, kas paprastai yra nutolusi nuo amputacijos lygio, nepriklausomai nuo to, kokiu keliu buvo nukreipta. Taigi apversta ranka atkuria veidrodinį savęs vaizdą.

Aišku, kai struktūra atsinaujina, ji gali gaminti tik tas dalis, kurios paprastai yra nutolusios nuo amputacijos lygio. Dalyvaujančiose ląstelėse yra informacijos, reikalingos kuriant viską „pasroviui“, bet niekada negali tapti artimesnėmis struktūromis. Regeneracija, kaip ir embriono vystymasis, vyksta tam tikra seka.