Тема: РЕГЕНЕРАЦИЯ И ТРАНСПЛАНТАЦИЯ

Тема: Р
РЕ
ЕГГЕ
ЕН
НЕ
ЕР
РА
АЦ
ЦИ
ИЯ
ЯИ
И ТТР
РА
АН
НС
СП
ПЛ
ЛА
АН
НТТА
АЦ
ЦИ
ИЯ
Я
Контрольные вопросы:
n Уровни и способы регенерации
o Эволюция регенерационной способности
p Трансплантация органов и тканей
qТканевая несовместимость и пути ее преодоления
c Регенерация - универсальное свойство живого, присущее всем
организмам, восстановление утраченных или поврежденных органов и тканей (собственно регенерация), а также восстановление
целого организма из его части (соматический эмбриогенез).
Термин регенерация предложил в 1712 г. Р. Реомюр.
Уровни регенерации.
Внутриклеточная регенерация - процесс восстановления макромолекул и органелл. Увеличение числа органелл достигается усилением их
образования (лизосомы), сборки элементарных структурных единиц
(микротрубочки) или путем их деления (митохондрии).
Регенерация на тканевом, органном и организменном уровнях
обеспечивается делением, детерминацией, дифференцировкой и ростом клеток.
Виды регенерации.
1. Физиологическая регенерация – восстановление органов, тканей, клеток в процессе нормальной жизнедеятельности организма.
2. Репаративная регенерация – восстановление структур после
травмы или действия других патологических факторов.
Благодаря
физиологической
регенерации
поддерживается
структурный гомеостаз. Физиологическая регенерация - это проявление фундаментального свойства жизни - самообновления.
Различные ткани имеют неодинаковую способность к внутриклеточной физиологической регенерации.
1. Лабильные ткани образованы постоянно обновляющимися
популяциями клеток (эпидермис, эпителий кишечника, клетки костного
мозга). Они имеют низкую способность к внутриклеточной регенерации, поскольку популяции этих клеток находятся в состоянии постоянного деления и имеют небольшой срок жизни.
2. Стабильные ткани образованы статическими популяциями
клеток (клетки печени, почек, надпочечников), для которых характерна
незначительная утрата и восстановление после завершения фазы
роста организма. Для этих клеток внутриклеточная регенерация имеет
гораздо большее значение вследствие большей продолжительности
жизни.
3. Вечные ткани (нервная) образованы клетками неспособными
к делению, поэтому физиологическая регенерация на клеточном уровне имеет для них огромное значение.
Репаративная регенерация наступает при повреждении ткани
или органа. Ее проявления разнообразны в зависимости от повреждающего фактора, объема повреждения и способа восстановления.
Способы репаративной регенерации: эпиморфоз, морфаллаксис, эпителиализация при заживлении ран, регенерационная гипертрофия, компенсаторная гипертрофия, соматический эмбриогенез.
I. Эпиморфоз - способ регенерации, заключающийся в отрастании копии органа от ампутационной поверхности.
Выделяют 2 фазы эпиморфоза.
Регрессивная фаза включает следующие стадии:
1. Заживления раны - остановка кровотечения, сокращение тканей культи конечности, образование сгустка фибрина и миграция эпидермиса, покрывающего ампутационную поверхность.
2. Фагоцитоз и разрушение - в разрушенные ткани проникают
клетки, участвующие в воспалении, наблюдается фагоцитоз и местный отек. Остеоциты на дистальном конце кости разрушаются.
3. Дедифференцировка – утрата дифференцированных тканей в
области под раневым эпидермисом и появление клеток мезенхимы.
4. Образование бластемы – раневой эпидермис быстро утолщается за счет деления и миграции клеток мезенхимы, закладываются
черты регенерирующей конечности.
В прогрессивную фазу происходят рост и морфогенез. Серия
сложных клеточных взаимодействий приводящих к формированию
черт конечности и ее дальнейшему росту до нормальных размеров.
1-й день
5-й день
14-й день
17-й день
21-й день
Регенерат
При эпиморфной регенерации не всегда образуется точная копия удаленной структуры:
• гипоморфоз - регенерация с частичным замещением ампутированной структуры, приводящая к образованию регенерата меньшего
размера, чем исходный орган или часть тела;
• гетероморфоз - появление иной структуры на месте утраченной.
а
б
Рис. 4. Гетероморфная регенерация. а - регенерация усика вместо глаза у рака; б - регенерация хвоста вместо конечности у ящерицы.
II. Морфаллаксис - регенерация путем перестройки части организма без усиленной митотической активности клеток раневой поверхности. При регенерации головного конца кольчатых червей морфаллаксис происходит на границе между эпиморфно регенерирующим
компонентом и оставшейся задней частью тела.
III. Регенерационная гипертрофия характерна для внутренних органов. Рана заживает рубцом, удаленный участок не отрастает и форма органа не восстанавливается. Благодаря увеличению числа клеток
и их размеров, масса органа и его функциональный потенциал приближаются к исходным.
IV. Компенсаторная гипертрофия - изменения в одном из парных органов при нарушении в другом (гипертрофия почки при удалении другой).
V. Соматический эмбриогенез - для этого способа характерно
образование нового целого организма из соматических клеток старого.
Целая планария восстанавливается из 1/10 или 1/20 ее части.
VI. Эпителизация при заживлении ран. Эпителий на краю раны
утолщается. Сгусток фибрина - субстрат для миграции эпидермиса в
глубь раны. Мигрирующие клетки обладают фагоцитарной активностью. Клетки с противоположных краев вступают в контакт. Затем наступает кератинизация раневого эпидермиса, отделение корки, покры4
вающей рану.
3
2
Рис. 5. Эпителизации
кожной раны у млекопитающих. А - врастание эпидермиса
1
под некротическую ткань; Б - сра-
А
Б
стание эпидермиса и отделение
струпа: 1 - соединительная ткань, 2 - эпидермис, 3 - струп, 4 - некротическая ткань.
Регуляция регенерации:
Нервная регуляция регенерации: влияние нервов связано с их
трофическим действием на ткани конечностей.
Гуморальная регуляция: при введении животным сыворотки
крови от животных, подвергшихся удалению печени, наблюдалась
стимуляция митозов клеток печени. При введении травмированным
животным сыворотки от здоровых животных - снижение митозов в
поврежденной печени.
Гипотезы о клеточных источниках регенерации:
1. Гипотеза резервных клеток - предшественники регенерационной бластемы - клетки, которые останавливаются на раннем этапе
дифференцировки и не участвуют в процессе развития до получения
стимула к регенерации (в культях пальцев аксолотля хондроциты мигрируют в регенерационную систему).
2. Гипотеза временной дедифференцировки клеток - в ответ на
стимул регенерации, клетки утрачивают признаки специализации, но
затем снова дифференцируются в тот же клеточный тип (хондроцит
становится миоцитом и наоборот).
3. Гипотеза полной дедифференцировки специализированных
клеток до состояния, сходного с мезенхимными клетками и с возможной последующим превращением в клетки другого типа с утратой специализации и детерминации (регенерация хрусталика у амфибий).
d Физиологическая регенерация свойственна всем организмам.
Масштабы и способы репаративной регенерации варьируют у
животных, различающихся систематическим положением.
Способность к регенерации не имеет однозначной зависимости
от уровня организации, но более низко организованные животные обладают лучшей способностью к регенерации наружных органов. У губок, кишечно-полостных и червей из части организма восстанавливается целая особь. У членистоногих и моллюсков регенерируют отдельные конечности и части тела.
Низшие хордовые способны восстанавливать целый организм
из его части (асцидии).
Амфибии и рептилии восстанавливают отдельные органы (конечности, хвост).
Регенерация у млекопитающих: из небольшого фрагмента яичника восстанавливается целый орган, регенерационная гипертрофия
позволяет компенсировать потерю 4/5 печени.
e Трансплантация - пересадка ткани или органа.
В зависимости от родства донора (у него берут ткань или орган)
и реципиента (ему пересаживают ткань или орган) различают виды
трансплантации:
• аутотрансплантация (собственных тканей и органов);
• изотрансплантация (от генетически идентичных организмов);
• аллотрансплантация (от организма того же вида);
• ксенотрансплантация (от организмов другого вида).
До конца XIX - начала XX в.в. в клинике и эксперименте пересаживали кожу, кости, слизистые оболочки, роговицу и т. д.
Появление сосудистого шва в начале XX в. позволило осуществить пересадки органов с соединением кровеносных сосудов. Достижения в области консервации органов и тканей привели к использованию кадаверных (трупных) органов. Это позволило с середины XX
в. начать широкую практику пересадок почек, эндокринных желез, печени, сердца, pancreas, костного мозга и др.
f Тканевая совместимость - состояние, при котором клетки или
органы донора приживаются и функционируют в организме реципиента.
Отторжение иммунной системой реципиента донорских тканей, а
также разрушение донорскими иммунокомпетентными клетками тканей
реципиента - тканевая несовместимость.
В природе есть универсальная несовместимость тканей, обусловленная генами, кодирующими структуру мембранных АГ гистосовместимости.
У человека главный комплекс гистосовместимости находится в
6-й хромосоме и имеет 6 сублокусов, каждому из которых принадлежит до 40 аллельных генов. Каждый аллель кодирует свой АГ гистосовместимости.
С помощью типирования АГ гистосовместимости подбирают совместимые ткани для трансплантации.
Толерантность иммунологическая (терпимость) - отсутствие или
ослабление ответа на данный АГ при сохранении реактивности организма ко всем другим АГ (Медавар, 1953).
Толерантность можно создать:
♦ облучением;
♦ иммунодепрессантами;
♦ введением малых доз растворимых дезагрегированных АГ
(соединяются с встроенными в мембрану лимфоцитов иммуноглобулинами и блокируют их);
♦ введением избытка АТ (они перехватывают АГ на их пути к
лимфоцитам, либо экранируют АГ от иммунокомпетентных клеток).
При пересадках органов и тканей судьба трансплантата определяется толерантностью реципиента к АГ гистосовместимости донора.
4
А
2
3
Б
1
В
Рис. 3. Схема регенерации после удаления конечности аксолотля.
а - нанесение травмы; б - образование бластемы; в - регенерировавшая
конечность; 1- эпидермис; 2 - дерма; 3 - мышцы; 4 - кость.
Рис. 1. Регенерация комплекса органов у беспозвоночных животных.
А - гидра; Б - кольчатый червь; В - морская звезда.
Регенерация частей организма, состоящих из комплекса органов:
регенерация рта у гидры, головного конца у кольчатого червя и морской звезды из луча.