Processi rigenerativi. Forme di rigenerazione

Il ripristino della struttura e della funzione può essere effettuato utilizzando processi iperplastici cellulari o intracellulari. Su questa base si distinguono le forme di rigenerazione cellulare e intracellulare. La forma di rigenerazione cellulare è caratterizzata dalla riproduzione cellulare per via mitotica e amitotica, mentre la forma intracellulare è caratterizzata da un aumento del numero (iperplasia) e delle dimensioni (ipertrofia) delle ultrastrutture (nucleo, nucleoli, mitocondri, ribosomi, complesso lamellare , ecc.) e i loro componenti.

La forma intracellulare di rigenerazione è universale , poiché è caratteristico di tutti gli organi e tessuti. Tuttavia, la specializzazione strutturale e funzionale di organi e tessuti nella filo- e ontogenesi "scelse" per alcuni la forma prevalentemente cellulare, per altri - prevalentemente o esclusivamente intracellulare, per il terzo - ugualmente entrambe le forme di rigenerazione. La predominanza dell'una o dell'altra forma di rigenerazione in determinati organi e tessuti è determinata dal loro scopo funzionale, dalla specializzazione strutturale e funzionale. La necessità di preservare l'integrità del tegumento del corpo spiega, ad esempio, la predominanza della forma cellulare di rigenerazione dell'epitelio della pelle e delle mucose (vedi diagramma).

La morfogenesi del processo rigenerativo consiste di due fasi: proliferazione e differenziazione. Nella fase di proliferazione si moltiplicano le cellule giovani e indifferenziate. Queste cellule sono dette cambiali (dal lat. cambio- scambio, cambiamento), cellule staminali e cellule progenitrici.

Ogni tessuto è caratterizzato dalle proprie cellule cambiali, che differiscono nel grado di attività proliferativa e specializzazione, tuttavia, una cellula staminale può essere l'antenato di diversi tipi di cellule (ad esempio, una cellula staminale del sistema ematopoietico, tessuto linfoide, alcuni rappresentanti cellulari del tessuto connettivo).

Nella fase di differenziazione, le cellule giovani maturano, avviene la loro specializzazione strutturale e funzionale.

Lo sviluppo del processo rigenerativo dipende in gran parte da una serie di condizioni o fattori generali e locali. Quelli generali dovrebbero includere l'età, la costituzione, la natura della nutrizione, lo stato del metabolismo e dell'ematopoiesi, quelli locali - lo stato di innervazione, la circolazione sanguigna e linfatica del tessuto, l'attività proliferativa delle sue cellule, la natura del quadro patologico processi.

TIPI DI RIGENERAZIONE

Esistono tre tipi principali di rigenerazione:

Fisiologico;

riparativo;

Patologico.

La rigenerazione fisiologica è il ripristino di tutti gli elementi che sono morti nel processo della vita al di fuori della patologia. La rigenerazione fisiologica avviene per tutta la vita ed è caratterizzata dal costante rinnovamento delle cellule, delle strutture fibrose, la sostanza principale del tessuto connettivo.

La rigenerazione riparativa è il ripristino di strutture danneggiate o perse a causa di patologie. Il recupero completo si chiama restituzione. Si sviluppa principalmente nei tessuti dove predomina la rigenerazione cellulare. Pertanto, nel tessuto connettivo, nelle ossa, nella pelle e nelle mucose, anche difetti relativamente grandi in un organo possono essere sostituiti da un tessuto identico al defunto per divisione cellulare. Spesso la rigenerazione termina con la cicatrizzazione: la sostituzione dei tessuti persi con la granulazione e quindi con il tessuto fibroso con la formazione di una cicatrice. Recupero incompleto con sostituzione delle strutture morte con una cicatrice del tessuto connettivo - la sostituzione è caratteristica degli organi e dei tessuti in cui predomina la forma di rigenerazione intracellulare o è combinata con la rigenerazione cellulare.

La rigenerazione fisiologica e riparativa è un fenomeno universale, inerente non solo ai tessuti e alle cellule, ma anche ai livelli intracellulari e molecolari (rigenerazione di una struttura del DNA danneggiata).

Rigenerazione patologica (disregenerazione). Riflette i processi di ristrutturazione dei tessuti e si manifesta nel fatto che si forma un tessuto che non corrisponde completamente a quello perduto, e allo stesso tempo la funzione del tessuto rigenerante non viene ripristinata o è distorta. Si parla di rigenerazione patologica nei casi in cui, a causa di un motivo o dell'altro, si verifica una violazione del cambiamento nelle fasi di proliferazione e differenziazione. La rigenerazione patologica è rappresentata da quattro tipi:

Iporigenerazione;

iperrigenerazione;

Metaplasia;

Displasia.

Iporigenerazione: rigenerazione insufficiente, lenta o interrotta (con ulcere trofiche, piaghe da decubito).

L'iperrigenerazione si manifesta nel fatto che il tessuto si rigenera eccessivamente e, allo stesso tempo, la funzione dell'organo ne risente (formazione di una cicatrice cheloide, eccessiva rigenerazione dei nervi periferici e formazione eccessiva di callo durante la guarigione della frattura).

Metaplasia (dal greco. metaplasso- trasformare) - la transizione da un tipo di tessuto a un altro, specie istogeneticamente correlate. La metaplasia è più comune nell'epitelio e nel tessuto connettivo. La metaplasia dell'epitelio può manifestarsi sotto forma di transizione dall'epitelio prismatico allo squamoso cheratinizzante (epidermizzazione o epiteliale squamoso, metaplasia). Si osserva nelle vie respiratorie con infiammazione cronica, con carenza di vitamina A, nel pancreas, nella prostata e in altre ghiandole. La transizione dell'epitelio squamoso stratificato non cheratinizzante in un epitelio cilindrico è chiamata prosoplasia. Possibile metaplasia dell'epitelio dello stomaco nell'epitelio intestinale (metaplasia intestinale o enterolizzazione della mucosa gastrica), nonché metaplasia dell'epitelio dell'intestino nell'epitelio gastrico (metaplasia gastrica della mucosa intestinale).

La metaplasia del tessuto connettivo con formazione di cartilagine e ossa si verifica nelle cicatrici, nella parete aortica (con aterosclerosi), nello stroma muscolare, nella capsula dei focolai guariti della tubercolosi primaria, nello stroma dei tumori.

La metaplasia dell'epitelio può essere lo sfondo per lo sviluppo di un tumore canceroso.

Displasia (dal greco. dis– violazione + posto- forma) - rigenerazione patologica con lo sviluppo di atipia cellulare e una violazione dell'istoarchitettura. L'atipia cellulare è rappresentata da una diversa dimensione e forma delle cellule, un aumento delle dimensioni dei nuclei e della loro ipercromia, un aumento del numero di figure mitotiche e la comparsa di mitosi atipiche. Le violazioni dell'istoarchitettura nella displasia si manifestano con una perdita della polarità dell'epitelio e talvolta con quelle delle sue caratteristiche che sono caratteristiche di un dato tessuto o di un dato organo.

In base al grado di proliferazione e alla gravità dell'atipia cellulare e tissutale, si distinguono tre stadi (gradi) di displasia: I - lieve; II - moderato; III - pesante.

La displasia si verifica principalmente nei processi infiammatori e rigenerativi, riflettendo una violazione della proliferazione e differenziazione cellulare. Le sue fasi iniziali (I-II) sono difficili da distinguere dalla rigenerazione riparativa, sono molto spesso reversibili. I cambiamenti nella displasia grave (stadio III) hanno molte meno probabilità di invertire lo sviluppo e sono considerati precancerosi - precancerosi. Poiché la displasia di grado III è quasi impossibile da distinguere dal carcinoma sul posto("cancro in situ"), recentemente la displasia è chiamata neoplasia intraepiteliale.

ATROFIA

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Atrofia (a - eccezione, greco. trofeo- nutrizione) - diminuzione nel corso della vita del volume di cellule, tessuti, organi con diminuzione della loro funzione.

Non tutte le riduzioni del corpo si riferiscono all'atrofia. A causa di disturbi durante l'ontogenesi, l'organo può essere completamente assente - agenesia, conservare l'aspetto di un rudimento precoce - aplasia, non raggiungere il pieno sviluppo - ipoplasia. Se c'è una diminuzione di tutti gli organi e un sottosviluppo generale di tutti i sistemi corporei, si parla di crescita nana.

L'atrofia si divide in fisiologica e patologica.

Esistono due tipi di rigenerazione: fisiologico E riparativo. Viene chiamato il ripristino di organi, tessuti, cellule o strutture intracellulari dopo la loro distruzione nel corso della vita dell'organismo fisiologico rigenerazione. Viene chiamato ripristino delle strutture dopo un infortunio o l'azione di altri fattori dannosi riparativo rigenerazione. Durante la rigenerazione avvengono processi come la determinazione, la differenziazione, la crescita, l'integrazione, ecc., simili ai processi che avvengono nello sviluppo embrionale. Tuttavia, durante la rigenerazione, tutti vanno già una seconda volta, cioè nell'organismo formato.

Fisiologico la rigenerazione è un processo di aggiornamento delle strutture funzionanti del corpo. Grazie alla rigenerazione fisiologica viene mantenuta l'omeostasi strutturale ed è possibile che gli organi svolgano costantemente le loro funzioni. Da un punto di vista biologico generale, la rigenerazione fisiologica, come il metabolismo, è una manifestazione di una proprietà così importante della vita come auto rinnovo.

Un esempio di rigenerazione fisiologica a livello intracellulare sono i processi di ripristino delle strutture subcellulari nelle cellule di tutti i tessuti e organi. Il suo significato è particolarmente grande per i cosiddetti tessuti "eterni" che hanno perso la capacità di rigenerarsi attraverso la divisione cellulare. Prima di tutto, questo vale per il tessuto nervoso.

Esempi di rigenerazione fisiologica a livello cellulare e tissutale sono il rinnovamento dell'epidermide della pelle, della cornea dell'occhio, dell'epitelio della mucosa intestinale, delle cellule del sangue periferico, ecc. Si rinnovano i derivati ​​​​dell'epidermide: i capelli e unghie. Questo cosiddetto proliferativo rigenerazione, cioè rifornimento del numero di cellule dovuto alla loro divisione. In molti tessuti ci sono speciali cellule cambiali e focolai della loro proliferazione. Queste sono cripte nell'epitelio dell'intestino tenue, midollo osseo, zone proliferative nell'epitelio della pelle. L'intensità del rinnovamento cellulare in questi tessuti è molto alta. Questi sono i cosiddetti tessuti "labili". Tutti gli eritrociti degli animali a sangue caldo, ad esempio, vengono sostituiti in 2-4 mesi e l'epitelio dell'intestino tenue viene completamente sostituito in 2 giorni. Questo tempo è necessario affinché la cellula si sposti dalla cripta al villo, svolga la sua funzione e muoia. Le cellule di organi come il fegato, i reni, la ghiandola surrenale, ecc., vengono aggiornate molto più lentamente. Questi sono i cosiddetti tessuti "stabili".

L'intensità della proliferazione è giudicata dal numero di mitosi per 1000 cellule contate. Se consideriamo che la mitosi stessa dura in media circa 1 ora e che l'intero ciclo mitotico nelle cellule somatiche dura in media 22-24 ore, diventa chiaro che per determinare l'intensità del rinnovamento della composizione cellulare dei tessuti, è necessario contare il numero di mitosi entro uno o più giorni. Si è scoperto che il numero di celle in divisione non è lo stesso nelle diverse ore del giorno. Quindi è stato aperto ritmo circadiano delle divisioni cellulari, un cui esempio è mostrato in Fig. 8.23.

Riso. 8.23. Cambiamenti giornalieri nell'indice mitotico (MI)

nell'epitelio dell'esofago IO) e cornea ( 2 ) topi.

L'indice mitotico è espresso in ppm (0/00), che riflette il numero di mitosi

in mille celle contate

Il ritmo giornaliero del numero di mitosi è stato riscontrato non solo nei tessuti normali, ma anche nei tessuti tumorali. È un riflesso di uno schema più generale, vale a dire il ritmo di tutte le funzioni del corpo. Una delle aree moderne della biologia - cronobiologia - studia, in particolare, i meccanismi di regolazione dei ritmi circadiani dell'attività mitotica, di grande importanza per la medicina. L'esistenza di una periodicità giornaliera nel numero di mitosi indica che la rigenerazione fisiologica è regolata dall'organismo. Oltre al quotidiano, ci sono cicli lunari e annuali di rinnovamento di tessuti e organi.

Nella rigenerazione fisiologica si distinguono due fasi: distruttiva e riparatrice. Si ritiene che i prodotti di decadimento di alcune cellule stimolino la proliferazione di altre. Gli ormoni svolgono un ruolo importante nella regolazione del rinnovamento cellulare.

La rigenerazione fisiologica è inerente agli organismi di tutte le specie, ma procede in modo particolarmente intenso nei vertebrati a sangue caldo, poiché generalmente hanno un'intensità molto elevata di funzionamento di tutti gli organi rispetto ad altri animali.

Riparativo(dal latino riparatio - restauro) la rigenerazione avviene dopo un danno ai tessuti o agli organi. È molto diversificato in termini di fattori che causano danni, in termini di entità del danno, in termini di modalità di recupero. Traumi meccanici, come interventi chirurgici, esposizione a sostanze velenose, ustioni, congelamento, esposizione alle radiazioni, fame e altri agenti patogeni, sono tutti fattori dannosi. La rigenerazione più ampiamente studiata dopo un infortunio meccanico. La capacità di alcuni animali, come l'idra, la planaria, alcuni anellidi, stelle marine, ascidi, ecc., di ripristinare organi e parti del corpo perduti ha stupito a lungo gli scienziati. C. Darwin, ad esempio, considerava sorprendente la capacità della lumaca di riprodurre la testa e la capacità della salamandra di ripristinare occhi, coda e zampe esattamente nei punti in cui erano stati tagliati.

L'entità del danno e il successivo recupero sono molto diversi. L'opzione estrema è quella di ripristinare l'intero organismo da una piccola parte separata di esso, in realtà da un gruppo di cellule somatiche. Tra gli animali, tale ripristino è possibile nelle spugne e nei celenterati. Tra le piante è possibile sviluppare una pianta completamente nuova anche da una singola cellula somatica, come nel caso delle carote e del tabacco. Questo tipo di processi di recupero è accompagnato dall'emergere di un nuovo asse morfogenetico dell'organismo e viene chiamato da B.P. Tokin "embriogenesi somatica", perché per molti aspetti somiglia allo sviluppo embrionale.

Esistono esempi di restauro di vaste aree del corpo, costituite da un complesso di organi. Un esempio è la rigenerazione dell'estremità orale dell'idra, l'estremità della testa degli anellidi e il ripristino di una stella marina da un raggio (Fig. 8.24). La rigenerazione dei singoli organi è molto diffusa, ad esempio negli arti del tritone, nella coda della lucertola e negli occhi degli artropodi. La guarigione della pelle, delle ferite, delle lesioni delle ossa e di altri organi interni è un processo meno voluminoso, ma non per questo meno importante per ripristinare l'integrità strutturale e funzionale dell'organismo. Di particolare interesse è la capacità degli embrioni nelle prime fasi dello sviluppo di riprendersi dopo una significativa perdita di materiale. Questa capacità fu l'ultimo argomento nella lotta tra i sostenitori del preformismo e dell'epigenesi, e nel 1908 G. Driesch portò al concetto di regolazione embrionale.

Riso. 8.24. Rigenerazione del complesso di organi in alcune specie di invertebrati. UN - idra; B - verme anellato; IN - Stella marina

(vedi testo per la spiegazione)

Esistono diverse varietà o metodi di rigenerazione riparativa. Questi includono epimorfosi, morfallassi, guarigione delle ferite epiteliali (epitelizzazione), ipertrofia rigenerativa, ipertrofia compensatoria.

epitelizzazione durante la guarigione delle ferite con copertura epiteliale disturbata, il processo è più o meno lo stesso, indipendentemente dal fatto che l'organo si rigeneri ulteriormente mediante epimorfosi o meno. La guarigione della ferita epidermica nei mammiferi avviene quando la superficie della ferita si asciuga fino a formare una crosta, procede come segue (Fig. 8.25). L'epitelio sul bordo della ferita si ispessisce a causa dell'aumento del volume cellulare e dell'espansione degli spazi intercellulari. Il coagulo di fibrina svolge il ruolo di substrato per la migrazione dell'epidermide in profondità nella ferita. Non ci sono mitosi nelle cellule epiteliali in migrazione, ma hanno attività fagocitica. Le cellule dai bordi opposti entrano in contatto. Poi arriva la cheratinizzazione dell'epidermide della ferita e la separazione della crosta che ricopre la ferita.

Riso. 8.25. Schema di alcuni eventi in corso

durante l'epitelizzazione della ferita cutanea nei mammiferi.

UN- l'inizio della crescita dell'epidermide sotto il tessuto necrotico; B- accrescimento dell'epidermide e separazione della crosta:

1 -tessuto connettivo, 2- epidermide, 3- crosta, 4- tessuto necrotico

Quando l'epidermide dei bordi opposti si incontra, nelle cellule situate direttamente attorno al bordo della ferita, si osserva un focolaio di mitosi, che poi diminuisce gradualmente. Secondo una versione, questo focolaio è causato da una diminuzione della concentrazione di un inibitore della mitosi - kalon.

Epimorfosiè il modo più ovvio di rigenerazione, che consiste nella crescita di un nuovo organo dalla superficie dell'amputazione. La rigenerazione degli arti di Newt e Axolotl è stata studiata in dettaglio. Assegna fasi regressive e progressive di rigenerazione. Fase regressiva inizia con la guarigione della ferita, durante la quale si verificano i seguenti eventi principali: arresto del sanguinamento, contrazione dei tessuti molli del moncone dell'arto, formazione di un coagulo di fibrina sulla superficie della ferita e migrazione dell'epidermide che ricopre la superficie dell'amputazione.

Quindi inizia la distruzione degli osteociti all'estremità distale dell'osso e di altre cellule. Allo stesso tempo, le cellule coinvolte nel processo infiammatorio penetrano nei tessuti molli distrutti, si osservano fagocitosi ed edema locale. Quindi, invece della formazione di un denso plesso di fibre di tessuto connettivo, come avviene durante la guarigione delle ferite nei mammiferi, i tessuti differenziati vengono persi nell'area sotto l'epidermide della ferita. Caratterizzato da erosione ossea osteoclastica, che è un segno istologico di dedifferenziazione . L'epidermide della ferita, già permeata di fibre nervose in rigenerazione, inizia ad ispessirsi rapidamente. Gli spazi tra i tessuti sono sempre più pieni di cellule mesenchimali. L'accumulo di cellule mesenchimali sotto l'epidermide della ferita è il principale indicatore della formazione di un blastema rigenerativo. . Le cellule del blastema hanno lo stesso aspetto, ma è in questo momento che vengono poste le caratteristiche principali dell'arto in rigenerazione.

Quindi inizia fase progressiva, per i quali i processi di crescita e morfogenesi sono più caratteristici. La lunghezza e la massa del blastema di rigenerazione aumentano rapidamente. La crescita del blastema avviene sullo sfondo della formazione delle caratteristiche degli arti in pieno svolgimento, ad es. la sua morfogenesi. Quando la forma dell'arto ha già preso forma in termini generali, il rigenerato è ancora più piccolo dell'arto normale. Più grande è l'animale, maggiore è questa differenza di dimensioni. Per completare la morfogenesi è necessario del tempo, dopodiché il rigenerato raggiunge le dimensioni di un arto normale.

Alcune fasi della rigenerazione dell'arto anteriore in un tritone dopo amputazione a livello della spalla sono mostrate in Fig. 8.26. Il tempo necessario per la completa rigenerazione di un arto varia a seconda delle dimensioni e dell'età dell'animale, nonché della temperatura alla quale si verifica.

Riso. 8.26. Fasi della rigenerazione degli arti anteriori in un tritone

Nelle giovani larve di axolotl, l'arto può rigenerarsi in 3 settimane, nei tritoni e negli axolotl adulti - in 1-2 mesi, e negli ambistomi terrestri ciò richiede circa 1 anno.

Durante la rigenerazione epimorfica, non sempre si forma una copia esatta della struttura rimossa. Tale rigenerazione è chiamata atipica. . Esistono molte varietà di rigenerazione atipica. Ipomorfosi - rigenerazione con sostituzione parziale della struttura amputata. Quindi, in una rana artigliata adulta, al posto di un arto appare una struttura a forma di punteruolo. Eteromorfosi - la comparsa di un'altra struttura al posto di quella perduta. Ciò può manifestarsi sotto forma di rigenerazione omeotica, che consiste nell'apparizione di un arto al posto delle antenne o di un occhio negli artropodi, nonché in un cambiamento nella polarità della struttura. Da un breve frammento di planaria si può ottenere in modo consistente una planaria bipolare (Fig. 8.27).

C'è la formazione di strutture aggiuntive, o rigenerazione eccessiva. Dopo un'incisione nel moncone durante l'amputazione della sezione della testa di una planaria, si verifica la rigenerazione di due o più teste (Fig. 8.28). Puoi ottenere più dita durante la rigenerazione di un arto di axolotl ruotando l'estremità del moncone dell'arto di 180°. Le strutture aggiuntive sono un'immagine speculare delle strutture originali o rigenerate accanto alle quali si trovano (legge di Bateson).

Riso. 8.27. planarie bipolari

Morfallassi - è rigenerazione ricostruendo il sito rigenerante. Un esempio è la rigenerazione di un'idra da un anello tagliato dalla metà del suo corpo, o il ripristino di una planaria da un decimo o ventesimo della sua parte. In questo caso, non ci sono processi di sagomatura significativi sulla superficie della ferita. Il pezzo tagliato viene compresso, le cellule al suo interno vengono riorganizzate e nasce un intero individuo.

ridotto di dimensioni, che poi cresce. Questo metodo di rigenerazione fu descritto per la prima volta da T. Morgan nel 1900. Secondo la sua descrizione, la morfallassi avviene senza mitosi. Spesso c'è una combinazione di crescita epimorfica nel sito di amputazione con riorganizzazione per morfallassi nelle parti adiacenti del corpo.

Riso. 8.28. Planaria a più teste ottenuta dopo l'amputazione della testa

e incisioni sul moncone

Ipertrofia rigenerativa si riferisce agli organi interni. Questo metodo di rigenerazione consiste nell'aumentare le dimensioni del residuo dell'organo senza ripristinare la forma originale. Un'illustrazione è la rigenerazione del fegato dei vertebrati, inclusi i mammiferi. Con una lesione marginale al fegato, la parte rimossa dell'organo non viene mai ripristinata. La superficie della ferita guarisce. Allo stesso tempo, la proliferazione cellulare (iperplasia) si intensifica all'interno della parte rimanente e, entro due settimane dalla rimozione di 2/3 del fegato, vengono ripristinati la massa e il volume originali, ma non la forma. La struttura interna del fegato è normale, i lobuli hanno una dimensione tipica per loro. Anche la funzione epatica torna alla normalità.

Ipertrofia compensatoria consiste in cambiamenti in uno degli organi con una violazione in un altro, relativo allo stesso sistema di organi. Un esempio è l'ipertrofia in uno dei reni quando ne viene rimosso un altro, o un aumento dei linfonodi quando viene rimossa la milza.

Gli ultimi due metodi differiscono nel luogo di rigenerazione, ma i loro meccanismi sono gli stessi: iperplasia e ipertrofia.

Viene chiamato ripristino dei singoli tessuti mesodermici, come quelli muscolari e scheletrici rigenerazione dei tessuti. Per la rigenerazione muscolare è importante preservare almeno piccoli monconi su entrambe le estremità e il periostio è necessario per la rigenerazione ossea. La rigenerazione per induzione avviene in alcuni tessuti mesodermici dei mammiferi in risposta all'azione di induttori specifici che vengono iniettati nell'area danneggiata. In questo modo è possibile ottenere una sostituzione completa del difetto nelle ossa del cranio dopo l'introduzione di limatura ossea in esso.

Pertanto, esistono molti modi o tipi diversi di fenomeni morfogenetici nel ripristino delle parti del corpo perdute o danneggiate. Le differenze tra loro non sono sempre evidenti ed è necessaria una comprensione più profonda di questi processi.

Lo studio dei fenomeni rigenerativi non riguarda solo le manifestazioni esterne. Ci sono una serie di questioni che sono problematiche e di natura teorica. Questi includono questioni di regolamentazione e condizioni in cui hanno luogo i processi di recupero, questioni relative all'origine delle cellule coinvolte nella rigenerazione, la capacità di rigenerarsi in vari gruppi, animali e caratteristiche dei processi di recupero nei mammiferi.

È stato stabilito che i veri cambiamenti nell'attività elettrica si verificano negli arti degli anfibi dopo l'amputazione e nel processo di rigenerazione. Quando si conduce una corrente elettrica attraverso un arto amputato nelle rane artigliate adulte, si osserva un aumento della rigenerazione degli arti anteriori. Nei rigenerati aumenta la quantità di tessuto nervoso, da cui si conclude che la corrente elettrica stimola la crescita dei nervi nei bordi degli arti, che normalmente non si rigenerano.

I tentativi di stimolare la rigenerazione degli arti nei mammiferi in questo modo non hanno avuto successo. Così, sotto l'azione di una corrente elettrica o combinando l'azione di una corrente elettrica con un fattore di crescita nervoso, è stato possibile ottenere in un ratto solo la crescita del tessuto scheletrico sotto forma di calli cartilaginei e ossei, che non assomigliano a normali elementi dello scheletro degli arti.

Indubbiamente, la regolazione dei processi rigenerativi da parte sistema nervoso. Con un'accurata denervazione dell'arto durante l'amputazione, la rigenerazione epimorfica viene completamente soppressa e non si forma mai un blastema. Sono stati condotti esperimenti interessanti. Se il nervo dell'arto del tritone viene preso sotto la pelle della base dell'arto, si forma un arto aggiuntivo. Se viene portato alla base della coda, viene stimolata la formazione di una coda aggiuntiva. La retrazione del nervo nella regione laterale non provoca strutture aggiuntive. Questi esperimenti hanno portato al concetto campi di rigenerazione.

Si è constatato che il numero delle fibre nervose è decisivo per l'inizio della rigenerazione. Il tipo di nervo non ha importanza. L'effetto dei nervi sulla rigenerazione è associato all'azione trofica dei nervi sui tessuti degli arti.

Dati ricevuti a favore di regolazione umorale processi di rigenerazione. Un modello particolarmente comune per studiare questo è il fegato rigenerante. Dopo la somministrazione di siero o plasma sanguigno da animali sottoposti a rimozione del fegato ad animali normali e intatti, nei primi è stata osservata la stimolazione dell'attività mitotica delle cellule epatiche. Al contrario, con l'introduzione del siero di animali sani in animali feriti, si è ottenuta una diminuzione del numero di mitosi nel fegato danneggiato. Questi esperimenti possono indicare sia la presenza di stimolatori della rigenerazione nel sangue di animali feriti, sia la presenza di inibitori della divisione cellulare nel sangue di animali intatti. La spiegazione dei risultati sperimentali è ostacolata dalla necessità di tenere conto dell'effetto immunologico delle iniezioni.

La componente più importante della regolazione umorale dell'ipertrofia compensatoria e rigenerativa è risposta immunologica. Non solo la rimozione parziale di un organo, ma anche numerosi fattori causano disturbi dello stato immunitario dell'organismo, la comparsa di autoanticorpi e la stimolazione dei processi di proliferazione cellulare.

Esistono grandi disaccordi sulla questione delle fonti di rigenerazione cellulare. Da dove provengono o come nascono le cellule di blastema indifferenziate, morfologicamente simili a quelle mesenchimali? Ci sono tre ipotesi.

1. Ipotesi celle di riserva implica che i precursori del blastema rigenerativo sono le cosiddette cellule di riserva, che si fermano in una fase iniziale della loro differenziazione e non partecipano al processo di sviluppo finché non ricevono uno stimolo per la rigenerazione.

2. Ipotesi dedifferenziazione temporale, oppure la modulazione cellulare suggerisce che, in risposta ad uno stimolo di rigenerazione, le cellule differenziate possono perdere segni di specializzazione, ma poi differenziarsi nuovamente nello stesso tipo cellulare, cioè, avendo perso la specializzazione per un po', non perdono determinazione.

3. Ipotesi completa dedifferenziazione cellule specializzate ad uno stato simile alle cellule mesenchimali e con possibile successiva transdifferenziazione o metaplasia, cioè trasformazione in cellule di altro tipo, ritiene che in questo caso la cellula perda non solo specializzazione, ma anche determinazione.

I moderni metodi di ricerca non consentono di dimostrare tutte e tre le ipotesi con assoluta certezza. Tuttavia, è assolutamente vero che nei monconi di dita di axolotl i condrociti vengono rilasciati dalla matrice circostante e migrano nel blastema di rigenerazione. Il loro ulteriore destino non è determinato. La maggior parte dei ricercatori riconosce la dedifferenziazione e la metaplasia durante la rigenerazione del cristallino negli anfibi. Il significato teorico di questo problema risiede nel presupposto che sia possibile o impossibile per una cellula modificare il proprio programma a tal punto da ritornare ad uno stato in cui è nuovamente in grado di dividere e riprogrammare il proprio apparato sintetico. Ad esempio, un condrocita diventa un miocita o viceversa.

La capacità di rigenerarsi non ha una dipendenza inequivocabile da livello di organizzazione, sebbene sia stato osservato da tempo che gli animali meno organizzati hanno una migliore capacità di rigenerare gli organi esterni. Ciò è confermato da sorprendenti esempi di rigenerazione di idra, planarie, anellidi, artropodi, echinodermi, cordati inferiori, come gli ascidi. Tra i vertebrati, gli anfibi caudati hanno la migliore capacità rigenerativa. È noto che specie diverse della stessa classe possono differire notevolmente nella loro capacità di rigenerarsi. Inoltre, studiando la capacità di rigenerare gli organi interni, si è scoperto che negli animali a sangue caldo, ad esempio nei mammiferi, è molto più elevata rispetto agli anfibi.

Rigenerazione mammiferiè unico a modo suo. Per la rigenerazione di alcuni organi esterni sono necessarie condizioni speciali. La lingua, l'orecchio, ad esempio, non si rigenerano con danni marginali. Se viene applicato un difetto passante su tutto lo spessore dell'organo, il recupero procede bene. In alcuni casi è stata osservata la rigenerazione dei capezzoli anche dopo l'amputazione della base. La rigenerazione degli organi interni può avvenire molto attivamente. Un intero organo viene restaurato da un piccolo frammento dell'ovaio. Le caratteristiche della rigenerazione del fegato sono già state menzionate sopra. Anche vari tessuti dei mammiferi si rigenerano bene. Si presume che l'impossibilità di rigenerazione degli arti e di altri organi esterni nei mammiferi sia di natura adattiva e sia dovuta alla selezione, poiché con uno stile di vita attivo, delicati processi morfogenetici renderebbero la vita difficile. I risultati della biologia nel campo della rigenerazione vengono applicati con successo in medicina. Tuttavia, ci sono molte questioni irrisolte nel problema della rigenerazione.

Rigenerazione (recupero) - la capacità degli organismi viventi di ripristinare nel tempo i tessuti danneggiati e talvolta interi organi perduti. La rigenerazione è anche chiamata ripristino di un intero organismo dal suo frammento separato artificialmente (ad esempio, il ripristino di un'idra da un piccolo frammento del corpo o da cellule dissociate). Nei protisti, la rigenerazione può manifestarsi nel ripristino degli organelli o delle parti cellulari perdute.

Avviene in modo fisiologico e riparativo. La rigenerazione nel corso della vita normale dell'organismo, solitamente non associata a danni o perdite, è chiamata fisiologica. In ogni organismo, durante tutta la sua vita, procedono costantemente processi di ripristino e rinnovamento. Negli esseri umani, ad esempio, lo strato esterno della pelle viene costantemente aggiornato. Gli uccelli perdono periodicamente le piume e ne crescono di nuove, mentre i mammiferi cambiano il loro mantello. Negli alberi decidui le foglie cadono ogni anno e vengono sostituite da foglie fresche.

Un esempio di rigenerazione fisiologica a livello intracellulare sono i processi di ripristino delle strutture subcellulari nelle cellule di tutti i tessuti e organi. Il suo significato è particolarmente grande per i cosiddetti tessuti "eterni" che hanno perso la capacità di rigenerarsi attraverso la divisione cellulare. Prima di tutto, questo si riferisce al tessuto nervoso.

Esempi di rigenerazione fisiologica a livello del tessuto cellulare sono il rinnovamento dell'epidermide della pelle, della cornea dell'occhio, dell'epitelio della mucosa intestinale, delle cellule del sangue periferico e altri. I derivati ​​​​dell'epidermide vengono aggiornati: capelli e unghie. Questa cosiddetta rigenerazione proliferativa, cioè rifornimento del numero di cellule dovuto alla loro divisione.

Rigenerazione. Tipi di rigenerazione. La rigenerazione riparativa, il suo significato. Metodi di rigenerazione riparativa (epimorfosi, morfolassi). Omomorfosi, ipomorfosi, eteromorfosi, ipermorfosi. Esempi.

Riparativo si riferisce alla rigenerazione che avviene dopo il danno o la perdita di qualsiasi parte del corpo. Assegnare la rigenerazione riparativa tipica e atipica.

Nella rigenerazione tipica, la parte perduta viene sostituita dallo sviluppo della stessa identica parte. La causa della perdita può essere un'influenza esterna (ad esempio l'amputazione), oppure l'animale si strappa deliberatamente una parte del corpo (autotomia), come una lucertola che si stacca una parte della coda per sfuggire al nemico.

Nella rigenerazione atipica, la parte perduta viene sostituita da una struttura che differisce quantitativamente o qualitativamente dall'originale. In un arto di girino rigenerato, il numero di dita può essere inferiore a quello originale e in un gamberetto, invece di un occhio amputato, può crescere un'antenna.

Epimorfosi - una variante del processo di rigenerazione degli organi con la perdita di parte dell'organo, caratterizzata, a differenza della morfallassi, dalla ricrescita della parte mancante dell'organo senza modificare la forma e le dimensioni della parte rimanente dell'organo.

Morfallassi (dal greco morphe - aspetto, forma e allaxis - cambiamento), uno dei metodi di rigenerazione negli animali, in cui la formazione di un intero organismo o del suo organo da una parte del corpo o dell'organo rimanente dopo il danno avviene mediante ristrutturazione quest'area (cfr. Epimorfosi). M. è osservato in molti celenterati, piatti e anellidi, artropodi e anche nei tunicati.

L'omomorfosi (rigenerazione completa, restituzione) è il completamento del processo di rigenerazione di un organo rimosso ripristinando un organo identico per forma, dimensione e funzionalità.

Eteromorfosi (rigenerazione incompleta, restituzione) - completamento del processo di rigenerazione di un organo rimosso ripristinando un organo che differisce dall'originale nella funzionalità (formazione di un altro organo).

Ipermorfosi (da iper ... e greco morphe - aspetto, forma), ipertelia, superspecializzazione, tipo di sviluppo filogenetico, che porta all'interruzione della relazione del corpo con l'ambiente a causa dell'ipertrofia dei singoli organi (ad esempio, zanne di una sciabola fossile -tigre dai denti - mahairod, corna di un cervo gigante, zanne di un moderno cinghiale - babirus, ecc.). Un caso speciale di G.: un aumento generale delle dimensioni corporee, che porta a una violazione delle correlazioni dei singoli organi

Rigenerazione. Tipi di rigenerazione. rigenerazione riparativa. Morfolassi. Endomorfosi (ipertrofia rigenerativa, ipertrofia compensatoria). Esempi. Manifestazione della capacità rigenerativa nella filogenesi. Applicazione in medicina. Fattori che influenzano il processo di rigenerazione.

L'endomorfosi è un restauro che avviene all'interno dell'organo, allo stesso tempo non viene ripristinata la forma, ma la massa dell'organo.

L'ipertrofia rigenerativa si riferisce agli organi interni. Questo metodo di rigenerazione consiste nell'aumentare le dimensioni del residuo dell'organo senza ripristinare la forma originale. Un'illustrazione è la rigenerazione del fegato dei vertebrati, inclusi i mammiferi. Con una lesione marginale al fegato, la parte rimossa dell'organo non viene mai ripristinata. La superficie della ferita guarisce. Allo stesso tempo, la proliferazione cellulare (iperplasia) si intensifica all'interno della parte rimanente e, entro due settimane dalla rimozione di 2/3 del fegato, vengono ripristinati la massa e il volume originali, ma non la forma. La struttura interna del fegato è normale, i lobuli hanno una dimensione tipica per loro. Anche la funzione epatica torna alla normalità.
L'ipertrofia compensatoria consiste in cambiamenti in uno degli organi con una violazione in un altro, correlato allo stesso sistema di organi. Un esempio è l'ipertrofia in uno dei reni quando ne viene rimosso un altro, o un aumento dei linfonodi quando viene rimossa la milza.

Rigenerazione in medicina. Esistono rigenerazioni fisiologiche, riparative e patologiche. Nei traumi e in altre condizioni patologiche accompagnate da una massiccia morte cellulare, il ripristino dei tessuti viene effettuato attraverso la rigenerazione riparativa (riparativa). Se nel processo di rigenerazione riparativa la parte perduta viene sostituita da un tessuto equivalente, specializzato, si parla di rigenerazione completa (restituzione); se nel sito del difetto cresce tessuto connettivo non specializzato, si tratta di una rigenerazione incompleta (guarigione attraverso cicatrici). In alcuni casi, durante la sostituzione, la funzione viene ripristinata a causa della neoplasia intensiva del tessuto (simile al defunto) nella parte intatta dell'organo. Questa neoplasia si verifica sia attraverso una maggiore riproduzione cellulare, sia a causa della rigenerazione intracellulare - ripristino di strutture subcellulari con un numero invariato di cellule (muscolo cardiaco, tessuto nervoso). L'età, le caratteristiche metaboliche, lo stato del sistema nervoso ed endocrino, la nutrizione, l'intensità della circolazione sanguigna nei tessuti danneggiati, le malattie concomitanti possono indebolire, potenziare o modificare qualitativamente il processo di rigenerazione. In alcuni casi, ciò porta alla rigenerazione patologica. Le sue manifestazioni: ulcere non cicatrizzanti a lungo termine, compromissione della guarigione delle fratture ossee, crescita eccessiva dei tessuti o transizione da un tipo di tessuto a un altro. Gli effetti terapeutici sul processo di rigenerazione consistono nello stimolare la rigenerazione completa e nel prevenire la rigenerazione patologica.

Il processo di rigenerazione dipende non solo dal livello di organizzazione dell'animale, ma anche da molti altri fattori ed è quindi caratterizzato da variabilità. Anche l’affermazione che la capacità di rigenerarsi diminuisce naturalmente con l’età è errata; può anche aumentare nel processo di ontogenesi, ma nel periodo della vecchiaia spesso diminuisce. Nell'ultimo quarto di secolo è stato dimostrato che, sebbene interi organi esterni non si rigenerano nei mammiferi e nell'uomo, i loro organi interni, così come i muscoli, lo scheletro, la pelle, sono in grado di rigenerarsi, cosa che viene studiata presso l'organo livelli tissutali, cellulari e subcellulari.

.71. Caratteristiche del trapianto. Tipi di trapianto: autotrapianto, allotrapianto, xenotrapianto. Modi per superare l'incompatibilità dei tessuti. Importanza per la medicina.

Il trapianto è il trapianto o l’attecchimento di organi e tessuti. La parte dell’organo trapiantata è chiamata innesto. l'organismo a cui viene trapiantato l'innesto è il ricevente.

Esistono l'autotrapianto, quando il trapianto viene effettuato su un'altra parte del corpo dello stesso organismo, l'allotrapianto, quando il trapianto viene eseguito da un individuo a un altro appartenente alla stessa specie, e lo xenotrapianto, quando il donatore e il ricevente appartengono a specie diverse.

Il trapianto nella pratica medica.

Nei casi in cui l'organo non può essere rigenerato, ma è necessario, rimane solo un metodo: sostituirlo con lo stesso organo naturale o artificiale.

Durante gli interventi di chirurgia plastica eseguiti per ripristinare la forma e la funzione di qualsiasi organo o superficie deformata del corpo, è comune il trapianto di pelle, cartilagine, muscoli, tendini, vasi sanguigni, nervi, omento. Una parte significativa degli interventi di chirurgia plastica sono cosmetici, mirati a Anche il restauro di parti deformate del viso, il restauro della laringe, dell'esofago, degli organi genitali, dei difetti delle pareti addominali e toraciche, del cranio, sono plastici.

Nella chirurgia plastica viene utilizzato principalmente l'autotrapianto. Affinché l'innesto possa attecchire, è necessario nutrirlo in un nuovo posto. A questo scopo è stato sviluppato un metodo a stelo rotondo per l'innesto cutaneo, che fornisce nutrimento per un lembo cutaneo nella vecchia sede. Grazie agli interventi effettuati con questo metodo, molte migliaia di persone hanno riacquistato la vista. Il trapianto di cornea procede senza le complicazioni che accompagnano il trapianto di altri organi, poiché la cornea non contiene capillari sanguigni e, quindi , le cellule del sistema immunitario del sangue non vi entrano.

Poiché è impossibile selezionare con assoluta precisione il donatore e il ricevente per tutti gli antigeni, si pone il problema di sopprimere la reazione immunitaria di rigetto. In questo contesto è di grande importanza il fenomeno della tolleranza immunologica alle cellule estranee. Questo fenomeno è stato scoperto su diversi organismi indipendentemente l'uno dall'altro. e virus. Tuttavia, questa proprietà, sviluppata nel processo di una lunga evoluzione, si rivolge contro l'interesse dell'uomo in caso di trapianto di organi e tessuti. Ciò si ottiene in vari modi: soppressione dell'attività del sistema immunitario sistema, irradiazione, introduzione di uno speciale siero antilinfatico, ormoni della corteccia surrenale.

Vengono utilizzati anche vari preparati chimici: antidepressivi.

72. Spiegazione. Direzioni moderne (uso di cellule staminali, clonazione)

L'espianto è la coltivazione di organi e tessuti isolati.

La coltivazione di organi isolati fuori dal corpo si basa sul fatto che negli organi separati dall'intero organismo, in determinate condizioni, possono svolgersi processi vitali.

Tipi di rigenerazione: fisiologica, riparativa e patologica.

La rigenerazione fisiologica non è associata all'azione di alcun fattore dannoso e viene effettuata con l'aiuto dell'apoptosi. L'apoptosi è una morte cellulare geneticamente programmata in un organismo vivente. Non si verifica alcuna reazione infiammatoria.

La rigenerazione riparativa si verifica quando si verificano vari fattori dannosi (traumi, infiammazioni). La rigenerazione completa, o restituzione, è un completo ripristino strutturale e funzionale; la rigenerazione incompleta, o sostituzione, si verifica negli organi con una forma di rigenerazione intracellulare e negli organi con una forma di rigenerazione mista, ma con danni estesi.

La rigenerazione patologica può essere eccessiva (iperregenerazione), ritardata (iporegenerazione), metaplasia e displasia. Una rigenerazione eccessiva avviene con un'attivazione pronunciata della prima fase di rigenerazione. L'iporigenerazione si verifica quando la fase di proliferazione procede lentamente. Ciò si verifica negli organi e nei tessuti dove è presente un'infiammazione cronica e dove i processi del trofismo vascolare e nervoso sono spesso disturbati. La metaplasia si verifica negli organi e nei tessuti con una forma di rigenerazione cellulare ed è spesso preceduta da un'infiammazione cronica. Con l'anemia e le malattie del sangue, si verifica la metaplasia del midollo osseo dal giallo al rosso. Questo è un meccanismo compensativo. La displasia si verifica quando la proliferazione è compromessa e durante la differenziazione cellulare, quindi compaiono cellule atipiche, cioè di varia forma e dimensione, con grandi nuclei ipercromici. Tali cellule compaiono tra le cellule epiteliali ordinarie.

Esistono tre gradi di displasia: lieve, moderata, grave (quando quasi tutte le cellule dello strato epiteliale diventano atipiche e vengono diagnosticate immediatamente come cancro).

Durante la rigenerazione del tessuto connettivo si distinguono 3 fasi.

1. La formazione di un tessuto connettivo di granulazione giovane e immaturo.

2. Formazione di tessuto connettivo fibroso.

3. La formazione di tessuto connettivo cicatriziale, che contiene fibre di collagene spesse e grossolane.

La guarigione delle ferite si riferisce alla rigenerazione riparativa. Ne esistono quattro tipologie: chiusura diretta del difetto da parte dell'epitelio strisciante, guarigione sotto la crosta, guarigione per primaria e secondaria intenzione. La chiusura diretta di un difetto della copertura epiteliale è la guarigione più semplice, che consiste nel fatto che l'epitelio striscia su un difetto superficiale e lo chiude con uno strato epiteliale. La guarigione sotto la crosta si riferisce a piccoli difetti, sulla cui superficie appare una crosta essiccata (crosta) dal sangue coagulato e dalla linfa.

L'intenzione primaria è la guarigione delle ferite profonde con danni non solo alla pelle, ma anche ai tessuti profondi; cicatrice il 10-15 giorno. Le ferite infette, schiacciate, contaminate e frastagliate guariscono per seconda intenzione; guarire attraverso la pulizia con leucociti e macrofagi il 5-6o giorno.

Rigenerazione(dal lat. rigenerazione- rinascita) - il processo di ripristino delle strutture biologiche nel corso della vita dell'organismo. La rigenerazione mantiene la struttura e le funzioni del corpo, la sua integrità. I ​​processi di rigenerazione sono implementati a diversi livelli di organizzazione: genetico molecolare, subcellulare, cellulare, tessuto, organo, organismo. Replicazione del DNA, sua riparazione, sintesi di nuovi enzimi, molecole di ATP sono effettuato a livello genetico molecolare, ecc. Tutti questi processi sono inclusi nel metabolismo della cellula.A livello subcellulare, le strutture cellulari vengono ripristinate grazie alla formazione di nuove unità strutturali e all'assemblaggio di organelli o alla divisione degli organelli rimanenti. Ad esempio, le strutture mobili della membrana cellulare - recettori, canali ionici e pompe - possono muoversi, concentrarsi o distribuirsi all'interno della membrana. Inoltre, lasciano la membrana, vengono distrutti e sostituiti da nuovi. Quindi, nei mioblasti, circa 1 µm2 di superficie si degrada ogni minuto e viene sostituito da nuove molecole. Nelle cellule fotorecettrici - bastoncelli (Fig. 8.73) c'è un segmento esterno costituito da circa un migliaio di cosiddetti dischi fotorecettori - sezioni densamente imballate della membrana cellulare in cui sono immerse le proteine ​​sensibili alla luce associate al pigmento visivo. Questi dischi vengono aggiornati continuamente: si degradano all'estremità esterna e riappaiono all'estremità interna ad una velocità di 3-4 dischi all'ora. Allo stesso modo, vengono eseguiti i processi di recupero dopo il danno. L'esposizione ai veleni mitocondriali provoca la perdita delle creste mitocondriali. Dopo la cessazione dell'azione del veleno nella cellula epatica, i mitocondri ripristinano la loro struttura in 2-3 giorni.Il livello di rigenerazione cellulare implica il ripristino della struttura e, in alcuni casi, delle funzioni della cellula. Esempi di questo tipo includono il ripristino della crescita di una cellula nervosa di un neurone. Nei mammiferi, questo processo avviene ad una velocità di 1 mm al giorno. Il ripristino delle funzioni cellulari può essere effettuato tramite iperplasia- un aumento del numero di organelli intracellulari (rigenerazione intracellulare) Al livello successivo - tessuto o popolazione cellulare - vengono reintegrate le cellule perse di una certa direzione di differenziazione. Le riorganizzazioni avvengono all'interno delle popolazioni cellulari e il loro risultato è il ripristino delle funzioni dei tessuti. Quindi, negli esseri umani, la durata delle cellule epiteliali intestinali è di 4-5 giorni, le piastrine - 5-7 giorni, gli eritrociti - 120-125 giorni. Ogni secondo circa 1 milione di eritrociti vengono distrutti e altrettanti si riformano nel midollo osseo rosso. La capacità di ripristinare le cellule perdute è garantita dal fatto che nei tessuti sono presenti due compartimenti cellulari. Una è costituita da cellule funzionanti differenziate e l'altra sono cellule cambiali capaci di divisione e successiva differenziazione. Queste ultime vengono attualmente chiamate cellule staminali regionali (vedi paragrafi 3.1.2, 3.2). Sono impegnati, cioè il loro destino è predeterminato (vedi paragrafo 8.3.1), quindi sono in grado di dare origine a uno o più tipi cellulari specifici. La loro ulteriore differenziazione è determinata da segnali provenienti dall'esterno: dall'ambiente (interazioni intercellulari) e da quelli distanti (ad esempio ormoni), a seconda di quali geni specifici vengono attivati ​​selettivamente nelle cellule. Quindi, nell'epitelio dell'intestino tenue, le cellule cambiali si trovano nelle zone più basse delle cripte (Fig. 8.74). Sotto determinate influenze, sono in grado di dare origine alle cellule dell'epitelio di aspirazione "di confine" e ad alcune ghiandole unicellulari.Il livello di rigenerazione dell'organo comporta il ripristino della funzione o della struttura di un organo. A questo livello si osservano non solo trasformazioni delle popolazioni cellulari, ma anche processi morfogenetici. In questo caso si realizzano gli stessi meccanismi della formazione degli organi nell'embriogenesi. Ta- Riso. 8.73. Rappresentazione schematica del fotorecettore retinico - bastoncelli: 1 - corpo sinaptico adiacente allo strato neurale della retina, 2 - nucleo, 3 - apparato di Golgi, 4 - segmento interno con mitocondri, 5 - ciglio di collegamento, 6 - segmento esterno con dischi fotorecettori Che tipo di rigenerazione può essere effettuataepimorfosi, morfolassi, ipertrofia rigenerativa.Questimetodi e meccanismi di rigenerazione sono discussi di seguito. A livello organismico, in alcuni casi è possibile ricreare un intero organismo da una o da un gruppo di cellule. Esistono due tipi di rigenerazione:fisiologicoEriparativo.Rigenerazione fisiologica (omeostatica).è un processo di ripristino delle strutture che si usurano nel corso della vita normale. Grazie ad esso viene mantenuta l'omeostasi strutturale ed è possibile che gli organi svolgano costantemente le loro funzioni. Da un punto di vista biologico generale, la rigenerazione fisiologica, come il metabolismo, è una manifestazione di una proprietà così importante della vita come l'autorinnovamento. L'autorinnovamento garantisce l'esistenza dell'organismo nel tempo e nello spazio. Si basa sulla migrazione biogenica degli atomi. A livello intracellulare, l'importanza della rigenerazione fisiologica è particolarmente grande per i tessuti cosiddetti "eterni", che hanno perso la capacità di rigenerarsi attraverso la divisione cellulare. Questo vale innanzitutto per il tessuto nervoso, la retina dell'occhio. A livello cellulare e tissutale, la rigenerazione fisiologica viene effettuata nei tessuti "labili", dove Riso. 8.74. Localizzazione delle cellule staminali regionali nell'epitelio dell'intestino tenue: 1 - cellule che non si dividono; 2 - divisione delle cellule staminali; 3 - cellule che si dividono rapidamente; 4 - cellule differenziate che non si dividono; 5 — direzione del movimento delle cellule; 6 - cellule desquamate dalla superficie dei villi intestinali, l'intensità del rinnovamento cellulare è molto elevata, e nei tessuti "in crescita", le cui cellule si rinnovano molto più lentamente. Il primo gruppo comprende, ad esempio, la cornea dell'occhio, l'epitelio della mucosa intestinale, le cellule del sangue periferico, l'epidermide della pelle e i suoi derivati: capelli e unghie. Il secondo di questi gruppi è costituito dalle cellule di organi come fegato, reni, ghiandole surrenali.L'intensità della proliferazione è giudicata dal numero di mitosi per 1000 cellule contate. Considerando che la mitosi stessa dura in media circa 1 ora e che l'intero ciclo mitotico nelle cellule somatiche dura in media 22-24 ore, diventa chiaro che per determinare l'intensità del rinnovamento della composizione cellulare dei tessuti, è necessario contare il numero di mitosi entro uno o più giorni. Si è scoperto che il numero di celle in divisione non è lo stesso nelle diverse ore del giorno. È stato così scoperto il ritmo quotidiano delle divisioni cellulari, un esempio del quale è mostrato in Fig. 8.75 Il ritmo quotidiano del numero di mitosi è stato riscontrato non solo nei tessuti normali, ma anche in quelli tumorali. Riflette un modello più generale, Riso. 8,75. Cambiamenti giornalieri dell'indice mitotico (MI) nell'epitelio dell'esofago (1) e della cornea (2) dei topi. L'indice mitotico è espresso in ppm (0/00), che riflette il numero di mitosi in mille cellule contate. vale a dire, il ritmo di tutte le funzioni del corpo. Una delle aree moderne della biologia ècronobiologia- studia, in particolare, i meccanismi di regolazione dei ritmi circadiani dell'attività mitotica, di grande importanza per la medicina. L'esistenza di una periodicità giornaliera nel numero di mitosi indica che la rigenerazione fisiologica è regolata dall'organismo. Oltre al quotidiano, ci sono cicli lunari e annuali di rinnovamento di tessuti e organi. La rigenerazione fisiologica è inerente agli organismi di tutte le specie, ma procede in modo particolarmente intenso nei vertebrati a sangue caldo, poiché generalmente hanno un'intensità molto elevata di funzionamento di tutti gli organi rispetto ad altri animali. Rigenerazione riparativa(dal lat.riparazione - recupero) - ripristino delle strutture biologiche dopo lesioni e altri fattori dannosi. Tali fattori possono includere sostanze tossiche, agenti patogeni, alte e basse temperature (ustioni e congelamento), esposizione alle radiazioni, fame, ecc. La capacità di rigenerarsi non dipende inequivocabilmente dal livello di organizzazione, sebbene sia noto da tempo che gli animali meno organizzati hanno una migliore capacità di rigenerare gli organi esterni. Ciò è confermato da sorprendenti esempi di rigenerazione di idra, planarie, anellidi, artropodi, echinodermi, cordati inferiori, come gli ascidi. Tra i vertebrati, gli anfibi caudati hanno la migliore capacità rigenerativa. È noto che specie diverse della stessa classe possono differire notevolmente nella loro capacità di rigenerarsi. Inoltre, studiando la capacità di rigenerare gli organi interni, si è scoperto che negli animali a sangue caldo, ad esempio nei mammiferi, è molto più elevata rispetto agli anfibi. La rigenerazione nei mammiferi è unica. Per la rigenerazione di alcuni organi esterni sono necessarie condizioni speciali. La lingua, l'orecchio, ad esempio, non si rigenerano in caso di danno marginale (si parla infatti di amputazione della parte marginale della struttura). Se viene applicato un difetto passante su tutto lo spessore dell'organo, il recupero procede bene. La rigenerazione degli organi interni può avvenire molto attivamente. Un intero organo viene restaurato da un piccolo frammento dell'ovaio. Si presume che l'impossibilità di rigenerazione degli arti e di altri organi esterni nei mammiferi sia di natura adattiva e sia dovuta alla selezione, poiché con uno stile di vita attivo, processi morfogenetici che richiedono una regolazione complessa renderebbero la vita difficile. Numerosi ricercatori ritengono che originariamente gli organismi avessero due modi per guarire le ferite: l'azione del sistema immunitario e la rigenerazione. Ma nel corso dell'evoluzione sono diventati incompatibili tra loro. Anche se la rigenerazione può sembrare la scelta migliore, ciò che più conta per noi sono le cellule T del sistema immunitario, l’arma principale contro i tumori. La rigenerazione di un arto diventa inutile se le cellule tumorali si sviluppano rapidamente nel corpo. Si scopre che il sistema immunitario, mentre ci protegge dalle infezioni e dal cancro, sopprime contemporaneamente la nostra capacità di recupero. La quantità di rigenerazione riparativa può essere molto diversa. L'opzione estrema è ripristinare l'intero organismo da una piccola parte separata di esso, in realtà da un gruppo di cellule somatiche. Tra gli animali, tale ripristino è possibile nelle spugne e nei celenterati. L'idra può essere rigenerata da un gruppo di cellule ottenute forzandole attraverso un setaccio. Tra le piante è possibile sviluppare una pianta completamente nuova anche da una singola cellula somatica, come nel caso delle carote e del tabacco. Questo tipo di processi di recupero è accompagnato dall'emergere di un nuovo asse morfogenetico dell'organismo e viene chiamato da B.P. Tokin "embriogenesi somatica", poiché per molti aspetti assomiglia allo sviluppo embrionale. La clonazione sperimentale di un intero organismo da una singola cellula somatica nei mammiferi può essere considerata una variante della rigenerazione. Un esempio è la rigenerazione dell'idra, del verme ciliare (planaria), delle stelle marine (Fig. 8.76). Quando una parte dell'animale viene rimossa dal frammento rimanente, anche molto piccolo, è possibile ripristinare un organismo a tutti gli effetti. Ad esempio, il restauro di una stella marina da una razza conservata.Segue in questa serie la rigenerazione dei singoli organi, che è diffusa nel regno animale, ad esempio la coda di una lucertola, gli occhi degli artropodi, gli occhi, gli arti , coda di un tritone. La guarigione della pelle, delle ferite, delle ossa e di altri organi interni è il processo meno voluminoso, ma non per questo meno importante per ripristinare l'integrità strutturale e funzionale del corpo. Esistono diversi modi di rigenerazione riparativa. Questi includono epimorfosi, morfallassi, ipertrofia rigenerativa, ipertrofia compensatoria, guarigione delle ferite epiteliali e rigenerazione dei tessuti. Riso. 8.76. Rigenerazione del complesso di organi in alcune specie di invertebrati: a — idra; b - verme piatto; c - stella marina; d - restauro di una stella marina da una trave Epimorfosiè il modo più ovvio di rigenerazione, che consiste nella crescita di un nuovo organo dalla superficie dell'amputazione. Un esempio è la rigenerazione del cristallino o dell'arto negli anfibi caudati (Fig. 8.77). Consideriamo più in dettaglio il processo di rigenerazione usando come esempio l'epimorfosi dell'arto di un tritone. Nel processo di recupero si distinguono fasi regressive e progressive di rigenerazione. La fase regressiva inizia con la guarigione della ferita, durante la quale si verificano i seguenti eventi principali: Riso. 8.77. Rigenerazione del cristallino (1) dell'iride dorsale (2) in un tritone sanguinante, contrazione dei tessuti molli del moncone dell'arto, formazione di un coagulo di fibrina sulla superficie della ferita e migrazione dell'epidermide che ricopre la superficie dell'amputazione. la distruzione del tessuto inizia immediatamente prossimale al sito di amputazione. Allo stesso tempo, le cellule coinvolte nel processo infiammatorio penetrano nei tessuti molli distrutti, si osservano fagocitosi ed edema locale. Successivamente, nell'area sottostante l'epidermide della ferita, inizia la dedifferenziazione delle cellule specializzate: muscolo, osso, cartilagine, ecc. Le cellule acquisiscono le caratteristiche del mesenchima, formano un accumulo e una forma blastema rigenerativo(Fig. 8.78). Allo stesso tempo, l'epidermide della ferita si ispessisce e si forma rapidamente cappuccio ectodermico apicale. In questa fase, i vasi e le fibre nervose si sviluppano nel blastema di rigenerazione e nel cappuccio ectodermico, quindi inizia la fase progressiva, per la quale i processi di crescita e morfogenesi sono più caratteristici. La lunghezza e la massa del blastema di rigenerazione aumentano rapidamente. Assume una forma conica. Le cellule mesenchimali del blastema si dedifferenziano dando origine a tutti i tipi cellulari specializzati necessari per la formazione delle strutture degli arti. Viene effettuata la crescita dell'arto e la sua morfogenesi (modellatura). Quando la forma dell'arto ha già preso forma in termini generali, il rigenerato è ancora più piccolo dell'arto normale. Più grande è l'animale, maggiore è questa differenza di dimensioni. Il completamento della morfogenesi richiede tempo, dopo il quale il rigenerato raggiunge le dimensioni di un arto normale. 8.79. Riso. 8.78. Rigenerazione degli arti in un tritone: a — arto normale, b — amputazione; c — formazione del cappuccio apicale e blastema; d — ridifferenziazione delle gabbie; e — arto appena formato. 1 - blastema; 2 - cappuccio ectodermico apicale; 3 - ridifferenziazione delle cellule di blastema (spiegazioni nel testo) Nelle giovani larve di axolotl, l'arto può rigenerarsi in 3 settimane, nei tritoni adulti e negli axolotl - in 1-2 mesi, e negli ambistomi terrestri ciò richiede circa 1 anno. Morfallassi- rigenerazione mediante ristrutturazione dell'area rigenerante. Un esempio è la rigenerazione di un'idra da un anello tagliato dalla metà del suo corpo, o il ripristino di una planaria da un decimo o ventesimo della sua parte. In questo caso, non ci sono processi di sagomatura significativi sulla superficie della ferita. Il pezzo tagliato si restringe, le cellule al suo interno vengono riorganizzate e appare un intero individuo di dimensioni ridotte, che poi cresce. Questo metodo di rigenerazione fu descritto per la prima volta da T. Morgan nel 1900. Secondo la sua descrizione, la morfallassi avviene senza mitosi. Spesso c'è una combinazione di crescita epimorfica nel sito di amputazione con riorganizzazione per morfallassi nelle parti adiacenti del corpo. Ipertrofia rigenerativa (endomorfosi) si riferisce agli organi interni. Questo metodo di rigenerazione consiste nell'aumentare le dimensioni del residuo dell'organo senza ripristinare la forma originale. Un'illustrazione è la rigenerazione del fegato dei vertebrati, inclusi i mammiferi. Con una lesione marginale al fegato, la parte rimossa dell'organo non viene mai ripristinata. La superficie della ferita guarisce. Allo stesso tempo, dentro Riso. 8.79. Rigenerazione della zampa anteriore in un tritone nell'esperimento Riso. 8,80. Influenza dell'età sull'aumento del numero dei glomeruli dei nefroni dopo la rimozione di un rene nei ratti subito dopo la nascita: 1 — curva di aumento del numero dei glomeruli nello sviluppo postnatale normale in un rene; 2 - curve di aumento del numero di glomeruli neoformati dopo la rimozione di un rene in diversi periodi di ontogenesi, ma la parte rimanente aumenta la riproduzione cellulare (iperplasia) e anche dopo la rimozione di 2/3 del fegato, la massa originale e vengono ripristinati i volumi, ma non la forma. La struttura interna del fegato è normale, i lobuli hanno una dimensione tipica per loro. Anche la funzione epatica torna alla normalità. Ipertrofia compensatoria (vicaria). consiste in cambiamenti in uno degli organi con una violazione in un altro, relativo allo stesso sistema di organi. Un esempio è l'ipertrofia di uno dei reni quando viene rimosso l'altro o l'aumento dei linfonodi quando viene rimossa la milza. I cambiamenti nella capacità di questo tipo di rigenerazione in base all’età sono mostrati in Fig. 8.80 Gli ultimi due metodi differiscono nel luogo di rigenerazione, ma i loro meccanismi sono gli stessi: iperplasia e ipertrofia (Fig. 8.81)1. 1 Ipertrofia(gr. iper-+ trofeo— cibo, pasti)- un aumento del volume e della massa di un organo del corpo o di una parte separata di esso. Iperplasia (gr. iper-+ plasis- educazione, formazione) - un aumento del numero di elementi strutturali dei tessuti attraverso la loro eccessiva neoplasia. Questa non è solo la riproduzione cellulare, ma anche un aumento delle ultrastrutture citoplasmatiche (prima di tutto, mitocondri, miofilamenti, reticolo endoplasmatico, cambiamento dei ribosomi). Riso. 8.81. Schema che illustra i meccanismi di ipertrofia e iperplasia: a — normale; b - iperplasia; c - ipertrofia; d - cambio combinato epitelizzazione durante la guarigione delle ferite con copertura epiteliale disturbata, il processo è più o meno lo stesso, indipendentemente dal fatto che l'organo si rigeneri ulteriormente mediante epimorfosi o meno. La guarigione della ferita epidermica nei mammiferi, quando la superficie della ferita si asciuga con la formazione di una crosta, procede come segue (Fig. 8.82). L'epitelio sul bordo della ferita si ispessisce a causa dell'aumento del volume cellulare e dell'espansione degli spazi intercellulari. Il coagulo di fibrina svolge il ruolo di substrato per la migrazione dell'epidermide nella profondità della ferita. Non ci sono mitosi solo nelle cellule epiteliali migranti Riso. 8.82. Schema di alcuni eventi che si verificano durante l'epitelizzazione di una ferita cutanea nei mammiferi: a - l'inizio della crescita dell'epidermide sotto il tessuto necrotico, b - la fusione dell'epidermide e la separazione della crosta; 1 - tessuto connettivo; 2 - epidermide; 3 - crosta; 4 - tessuto necrotico, hanno attività fagocitica. Le cellule dai bordi opposti entrano in contatto. Poi arriva la cheratinizzazione dell'epidermide della ferita e la separazione della crosta che ricopre la ferita. Quando l'epidermide dei bordi opposti si incontra nelle cellule situate direttamente attorno al bordo della ferita, si osserva un'esplosione di mitosi, che poi gradualmente svanisce.Il ripristino dei singoli tessuti mesodermici, come quelli muscolari e scheletrici, viene chiamato rigenerazione dei tessuti. Per la rigenerazione muscolare è importante preservare almeno i suoi piccoli monconi su entrambe le estremità e per la rigenerazione ossea è necessario il periostio. Pertanto, esistono molti metodi diversi o tipi di fenomeni morfogenetici nel ripristino delle parti del corpo perdute o danneggiate. . Le differenze tra loro non sono sempre evidenti ed è necessaria una comprensione più approfondita di questi processi. La rigenerazione non sempre produce una copia esatta della struttura rimossa. Quando tipico la rigenerazione ripristina la parte perduta della struttura corretta (omomorfosi), cosa non succede quando atipico rigenerazione. Un esempio di quest'ultimo è la comparsa di una struttura diversa al posto di quella perduta - eteromorfosi. Potrebbe apparire nel modulo omeotico rigenerazione, che consiste nella comparsa di un'antenna o di un arto al posto dell'occhio negli artropodi. Un'altra opzione è ipomorfosi, rigenerazione con sostituzione parziale della struttura amputata. Ad esempio, in una lucertola al posto dell'arto appare una struttura a forma di punteruolo (Fig. 8.83), i casi possono essere attribuiti a rigenerazione atipica inversione di polarità strutture. Pertanto, una planaria bipolare può essere ottenuta stabilmente da un breve frammento di planaria. C'è la formazione di strutture aggiuntive o un'eccessiva rigenerazione. Dopo un'incisione nel moncone durante l'amputazione della sezione cranica di una planaria, si verifica la rigenerazione di due o più teste (Fig. 8.84). Lo studio della rigenerazione riguarda non solo le manifestazioni esterne. Ci sono una serie di aspetti che sono di natura problematica e teorica. Questi includono questioni di regolamentazione e condizioni in cui avvengono i processi di recupero, questioni relative all'origine delle cellule coinvolte nella rigenerazione, la capacità di rigenerarsi in vari gruppi di animali e le caratteristiche dei processi di recupero nei mammiferi. È stato stabilito che durante la rigenerazione processi come determinazione, differenziazione e differenziazione, crescita, morfo- Riso. 8.83. Esempi di rigenerazione atipica: a — testa del cancro normale; b - formazione di un'antenna al posto dell'occhio; c - la formazione di una struttura a forma di punteruolo invece di un arto in una salamandra. 1 - occhio; 2 - antenna; 3 - luogo di amputazione; 4 - ganglio nervoso Riso. 8.84. Esempi di rigenerazione atipica: a - planaria bipolare; b — una planaria a più teste ottenuta dopo l'amputazione della testa e incisioni sul moncone, simili ai processi che avvengono nello sviluppo embrionale. I dati finora ottenuti indicano che il restauro delle strutture perdute, infatti, viene effettuato sulla base delle stesse programmi di sviluppo, che ne dirige la formazione nell'embrione e sulla base di meccanismi di sviluppo cellulari e sistemici. Tuttavia, durante la rigenerazione, tutti i processi di sviluppo sono già secondari, cioè nell'organismo formato, quindi, il ripristino delle strutture presenta una serie di differenze e caratteristiche specifiche. Indubbiamente, nel corso della rigenerazione, grande importanza appartiene ai meccanismi sistemici: interazioni intercellulari e intergermurali, regolazione nervosa e umorale. Pertanto, durante l'epimorfosi dell'arto di un tritone, l'epidermide formata durante l'epitelizzazione stimola la lisi dei tessuti mesodermici sottostanti. In sua assenza o con la formazione di una cicatrice, la rigenerazione non avviene. Le cellule sotto l'epidermide formata si dedifferenziano e formano il blastema. In questa fase si osservano influenze induttive reciproche tra l'epidermide, che forma il cappuccio ectodermico apicale, e il blastema mesodermico. Nel corso dello sviluppo embrionale, durante la formazione di un arto, avvenivano interazioni simili tra la gemma mesodermica dell'arto e la cresta ectodermica apicale. Durante la dedifferenziazione nelle cellule, l'attività dei geni tipo-specifici che determinano la specializzazione della cellula, ad esempio i geni MRFEMif5nelle fibre muscolari. Quindi vengono attivati ​​i geni necessari per la proliferazione cellulare. Uno di loromsx1. In questa fase, i processi nervosi e l'epidermide che crescono nel blastema producono fattori trofici e di crescita necessari per la proliferazione e la sopravvivenza delle cellule del blastema. Tra questi, il fattore di crescita dei fibroblasti FGF-10. Lo stesso fattore è necessario per la proliferazione dell'epidermide stessa. Il blastema, a sua volta, sintetizza in risposta fattori neurotrofici che stimolano la crescita dei nervi. I nervi sono necessari per formare il cappuccio ectodermico apicale. Inoltre, si produce il blastema, come il cappuccio epidermico apicale FGF-8,che stimola la crescita capillare. Dovrebbero essere notate le differenze osservate in questa fase tra la rigenerazione e lo sviluppo embrionale. L'innervazione è necessaria per l'attuazione della rigenerazione. Senza di essa può avvenire la dedifferenziazione cellulare, ma non vi è alcuno sviluppo successivo. Durante il periodo della morfogenesi embrionale dell'arto (durante la differenziazione cellulare), i nervi non sono ancora formati. Oltre all'innervazione, nella fase iniziale della rigenerazione è necessaria l'azione degli enzimi metalloproteinasi. Distruggono i componenti della matrice, consentendo alle cellule di dividersi (dissociarsi) e proliferare attivamente. Le cellule in contatto tra loro non possono continuare la rigenerazione e rispondere all'azione dei fattori di crescita. Pertanto, durante la rigenerazione, si osservano tutte le varianti delle interazioni intercellulari: attraverso il rilascio di fattori paracrini che si diffondono da una cellula all'altra, interazioni attraverso la matrice e attraverso il contatto diretto delle superfici cellulari. Nella fase di dedifferenziazione, i geni omeotici sono espressi nelle cellule monconeHoxD8EHoxDlo,e con l'inizio della differenziazione, i geniHoxD9EHoxD13.Come mostrato nella Sezione 8.3.4, questi stessi geni vengono anche trascritti attivamente nella morfogenesi degli arti embrionali.È importante notare che nel corso della rigenerazione la differenziazione cellulare viene persa, mentre la loro determinazione viene preservata. Già nella fase del blastema indifferenziato vengono poste le caratteristiche principali dell'arto rigenerante. Ciò non richiede l'attivazione di geni che forniscono la specificazione degli arti. (Tbx-5per anteriore eTBX-4 per la schiena). L'arto si forma a seconda della localizzazione del blastema. Il suo sviluppo avviene allo stesso modo dell'embriogenesi: prima le sezioni prossimali e poi quelle distali. Il gradiente prossimale-distale, che determina quali parti del primordio in crescita diventeranno la spalla, quale l'avambraccio e quale la mano, è impostato dal gradiente proteico Prodotto 1.È localizzato sulla superficie delle cellule del blastema e la sua concentrazione è maggiore alla base dell'arto. Questa proteina svolge il ruolo di un recettore e la sua molecola segnale (ligando) è la proteina fastidio.È sintetizzato dalle cellule di Schwann che circondano il nervo rigenerante. In assenza di questa proteina, che attraverso l'interazione ligando-recettore innesca l'attivazione della cascata genica necessaria allo sviluppo, la rigenerazione non avviene. Ciò spiega il fenomeno del mancato recupero dell'arto quando il nervo viene reciso, così come quando un numero insufficiente di fibre nervose cresce nel blastema. È interessante notare che se il nervo dell'arto del tritone viene preso sotto la pelle della base dell'arto, si forma un arto aggiuntivo. Se viene portato alla base della coda, viene stimolata la formazione di una coda aggiuntiva. La retrazione del nervo nella regione laterale non provoca strutture aggiuntive. Tutto ciò ha portato alla creazione del concetto campi di rigenerazione. Riso. 8,85. Esperimento con la rotazione del blastema dell'arto (spiegazioni nel testo) Similmente al processo dell'embriogenesi, anche l'asse antero-posteriore si forma nell'area dell'arto in via di sviluppo. Nel rudimento in via di sviluppo appare una zona di attività polarizzante, che determina l'asimmetria dell'arto. Ruotando di 180° l'estremità del moncone dell'arto si ottiene un arto con uno sdoppiamento speculare delle dita (Fig. 8.85): è vero quindi che l'arto si forma nel campo degli organi e il blastema è un sistema di autoregolazione. Oltre a quanto sopra, ciò è evidenziato dai risultati ottenuti in una serie di esperimenti sul trapianto del blastema dell'arto anteriore nel blastema della coscia media (Fig. 8.86). Quando trapiantato nel campo di rigenerazione di un altro arto, l'innesto viene posizionato in base alle informazioni posizionali ricevute (gradienti della sostanza): il blastema della spalla viene spostato al centro della coscia, l'avambraccio viene spostato nella parte inferiore della gamba e il polso è spostato rispetto al piede. Lo sviluppo del blastema trapiantato nella parte corrispondente dell'arto anteriore avviene in base alla sua determinazione, che è determinata dal livello di amputazione. Oltre alle interazioni intercellulari e di induzione, che sono meno diverse rispetto al corso della morfogenesi embrionale, la rigenerazione è significativamente influenzato dalla regolazione nervosa e umorale. Ciò è abbastanza comprensibile dal fatto che la rigenerazione viene effettuata in un organismo già formato, dove questi ultimi sono i principali meccanismi regolatori. Tra gli influssi umorali è opportuno soffermarsi sull'azione degli ormoni. L'aldosterone, gli ormoni tiroidei e ipofisari hanno un effetto stimolante sul ripristino dei valori perduti Riso. 8.86. Esperimenti sul trapianto del blastema dell'arto anteriore nell'ambito delle strutture posteriori (spiegazioni nel testo). I metaboliti secreti dal tessuto danneggiato e trasportati dal plasma sanguigno o trasmessi attraverso il fluido intercellulare hanno un effetto simile. Ecco perché in alcuni casi ulteriori danni accelerano il processo di rigenerazione. Oltre a quanto sopra, la rigenerazione è influenzata anche da altri fattori, tra cui la temperatura alla quale avviene il recupero, l'età dell'animale, il funzionamento dell'organo che stimola la rigenerazione e, in determinate situazioni, una variazione della carica elettrica in il rigenerato. È stato stabilito che i veri cambiamenti nell'attività elettrica si verificano negli arti degli anfibi dopo l'amputazione e nel processo di rigenerazione. Quando si conduce una corrente elettrica attraverso un arto amputato nelle rane artigliate adulte, si osserva un aumento della rigenerazione degli arti anteriori. Nei rigenerati aumenta la quantità di tessuto nervoso, da cui si conclude che la corrente elettrica stimola la crescita dei nervi nei bordi degli arti, che normalmente non si rigenerano. I tentativi di stimolare la rigenerazione degli arti nei mammiferi in questo modo non hanno avuto successo. Sotto l'azione di una corrente elettrica o combinando l'azione di una corrente elettrica con un fattore di crescita nervoso, è stato possibile ottenere nel ratto solo la crescita del tessuto scheletrico sotto forma di calli cartilaginei e ossei, che non assomigliavano al normale elementi dello scheletro delle estremità. Uno degli aspetti più intriganti della teoria della rigenerazione è la questione delle sue fonti cellulari. Da dove provengono o come nascono le cellule di blastema indifferenziate, morfologicamente simili a quelle mesenchimali? Al momento ce ne sono tre possibilifonti di rigenerazione.Il primo ècellule dedifferenziate,secondo -cellule staminali regionalie terzo -cellule staminali provenienti da altre strutture,migrato nel luogo di rigenerazione. La maggior parte dei ricercatori riconosce la dedifferenziazione e la metaplasia durante la rigenerazione del cristallino negli anfibi. Il significato teorico di questo problema risiede nel presupposto che sia possibile o impossibile per una cellula modificare il proprio programma a tal punto da ritornare ad uno stato in cui è nuovamente in grado di dividere e riprogrammare il proprio apparato sintetico. La presenza di cellule staminali regionali è stata finora accertata in molti tessuti: nei muscoli, nelle ossa, nell'epidermide cutanea, nel fegato, nella retina ed altri. Tali cellule si trovano anche nel tessuto nervoso, in alcune aree del cervello. In molti casi si ritiene che siano la fonte da cui si formano cellule differenziate durante la rigenerazione (medicina rigenerativa, medicina veterinaria rigenerativa). Si presuppone che all’aumentare dell’età dell’individuo, il numero delle popolazioni di cellule staminali regionali diminuisca. Se un organo è privo di cellule staminali regionali, le cellule di altri organi possono migrare al suo interno e dare origine al tessuto desiderato. Recentemente è stato dimostrato che le cellule staminali isolate da un tessuto adulto possono dare origine a cellule mature di altre linee cellulari, indipendentemente dallo scopo dello strato germinale classico. Pertanto, l'endotelio delle grandi arterie principali non dispone di riserve proprie di cellule staminali. Il suo rinnovamento avviene grazie all'ingresso nel flusso sanguigno delle cellule staminali del midollo osseo. Tuttavia, l'inefficienza comparativa di tali trasformazioni in vivo(nel corpo), anche in presenza di danni tissutali, solleva la questione se questo meccanismo abbia un significato fisiologico. È interessante notare che, tra le cellule staminali adulte, la capacità di cambiare linea è maggiore nelle cellule staminali che possono essere coltivate in un mezzo per molto tempo. Se è possibile risolvere il problema della trasformazione delle linee cellulari, allora sarà del tutto possibile utilizzare queste tecnologie nella medicina riparativa per il trattamento di una vasta gamma di malattie. Tuttavia, nonostante i progressi della biologia negli ultimi anni, ci sono ancora molte questioni irrisolte nel problema della rigenerazione.