Регенерация и дисрегенерация

ЛЕКЦИЯ 1

1. Регенерация и дисрегенерация. Виды, пути регенерации.

2. Стимуляция регенерации как биологическая проблема.

Регенерация и дисрегенерация.

Явления регенерации были знакомы людям еще в глубокой древности. Термин «регенерация» предложен в 1712 году французским учёным Р.Реомюром, изучавшим регенерацию ног речного рака. Регенерация (от лат. regenera-tio — возрождение, возобновление) - восстановление организмом утраченных или повреждённых органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части. Обновление структур организма может осуществляться в процессе жизнедеятельности организма (физиологическая регенерация) и в результате их утраты при патологических процессах (репаративная регенерация). Регенеративный процесс наблюдается в естественных условиях, а также может быть вызван экспериментально. В большей степени регенерация присуща растениям и беспозвоночным животным, в меньшей - позвоночным.

Уже к концу 19-го века был накоплен некоторый материал, раскрывающий закономерности регенераторной реакции у человека и животных, но особенно интенсивно проблема регенерации разрабатывается с 40-х г.г. 20 века. Известно, что у многих беспозвоночных возможна регенерация целого организма из кусочка тела. Губку, к примеру, можно «порубить» на клетки, затем поместить их в воду и тщательно перемешать, полностью разрушив все межклеточные связи. Спустя некоторое время клетки воссоединяются друг с другом, и губка почти полностью восстанавливается (Короткова Г.П., 1968, 1979). Наблюдая за тритонами, ученые из лаборатории проблем регенерации Института развития биологии РАН выяснили, что при регенерации они «вспоминают» свое эмбриональное прошлое (рекапитуляция эмбриогенеза). Тритоны заново включают генетические программы, активизирующие так называемые Hox-гены, которые дают команду организму развиваться по определенному плану. Хотя у млекопитающих и человека целые наружные органы не регенерируют, внутренние их органы, а также мышцы, кости, кожа и другие ткани способны к регенерации, которую исследователи изучают на органном, тканевом, клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях. У высокоорганизованных животных регенерация может происходить путём роста тканей на раневой поверхности, перестройки оставшейся части органа в новый или путём роста остатка органа без изменения его формы.

Классификация на основе поведения клеток в остатке органа предложена Томасом Морганом (1901) и разделяет регенерацию на осуществляющую путем эпиморфоза и морфаллаксиса. Эпиморфоз характеризуется образованием регенеративной ткани (бластемы) на раневой поверхности остатка органа. Раневая ткань (бластема) образуется под раневым эпителием за счет пролиферации мезенхимных клеток тканевой культи. Морфоллаксис предполагает перегруппировку клеток во всем остатке органа после эпителизации раны и восстановление утраченной части без митозов. Промежуточное положение между эпиморфозом и морфоллаксисом занимает так называемая компенсаторная регенерация. В свою очередь, компенсаторная регенерация подразделяется на компенсаторную и регенеративную гипертрофию. Компенсаторная гипертрофия касается парных органов и заключается в морфологическом и функциональном усилении работы оставшегося органа после утраты парного. При компенсаторной гипертрофии не рассматриваются процессы на ампутационной поверхности, а лишь изучаются мезенхимы стимуляции интактного органа. Строго говоря, здесь изучают не регенерацию, а компенсаторный ответ всего организма. Регенерационная гипертрофия касается восстановительного морфогенеза в травмированном органе, особенностью которого оказывается обретение после травмы клетками оставшейся части органа способности делиться и сохранение при этом их специфических функциональных особенностей (Л.К.Романова,1984).

Если в ходе восстановительного морфогенеза исходная организация и симметрия сохраняется, то следует говорить о регенерации, если же в остатке органа или целого организма изменяется полярность и исходная симметрия, то такой восстановительный морфогенез следует считать соматическим эмбриогенезом. Для высокоинтегрированных организмов (высших или специализированных) характерна регенерация, для низкоинтегрированных - соматический эмбриогенез. Пример соматического эмбриогенеза - восстановление губок или гидр, пропущенных через мельничный газ.

Регенерация, протекающая на молекулярном и ультраструк­турном уровнях, ограничивается клетками, и поэтому она полу­чила название внутриклеточной. Структурное обеспечение приспособления организма к повседневным влия­ниям окружающей среды осуществляется соответствующими ко­лебаниями интенсивности физиологической регенерации. При повреждениях тканей в результате воспалительных процессов, травм и других патологических состояниях, которые сопровождаются массовой гибелью клеток, восстановление тканей происходит за счёт репаративной регенерации. В ходе репаративной регенерации включаются дополнительные механизмы, способствующие ускорению клеточного обновления. Если в процессе репаративной регенерации утраченная часть замещается равноценной специализированной тканью, говорят о полной регенерации (реституции - restitutio ad integrum); если на месте дефекта разрастается неспециализированная соединительная ткань, т.е. заживление идет посредством рубцевания - о неполной регенерации (субституции - substitutio). В последнем случае иногда функция органа восстанавливается за счёт интенсивного новообразования ткани (аналогичной погибшей) в неповреждённой части органа. Это новообразование происходит путём либо усиленного размножения клеток, либо за счёт внутриклеточной регенерации — восстановления субклеточных структур при неизменённом числе клеток (сердечная мышца, нервная ткань). При всем полиморфизме репаративной регенераторной реакции высших животных и человека механизм репаративной регенерации эволюционно основан на механизме физиологической регенерации. В одних органах и физиологическая, и репаративная регенера­ция обеспечивается всеми ее формами — кле­точной (митоз, амитоз) и внутриклеточной. В таких же органах и системах, как ЦНС и сердце (миокард), где размножение клеток отсутствует, структурной основой нормализации их функции служит исключительно внутриклеточная регенерация. Таким образом, последняя является универсальной формой ре­генерации, свойственной всем органам без исключения. Именно это звено регенераторной реакции представляет собой тот универсальный кирпичик, различные комбинации которого составляют структурную основу компенсаторных процессов, по-разному называемых, но имеющих одну сущность и направление - обеспечение постоянства внутренней среды организма и динамического равновесия с внешней средой. По сути своей, регенерация отражает собой главный процесс, лежащий в основе всего разнообразия структурных функциональных изменений клеток - непрерывный распад и синтез веществ. При всем кажущемся бес­конечном разнообразии процессов, развертывающихся в орга­низме, каждый из них в принципе протекает по некоторой уни­версальной, общей для всех уровней организации типовой схеме, называемой «адаптивной регенерацией». Шехтер А.Б. и В.В.Серов (1991) установили, что адаптивная тканевая реакция реализуется и регулируется на основе кооперативного взаимодействия клеток ткани и крови между собой, с межклеточным матриксом и с паренхимой органов на основе обратных связей. В общем процессе восстановления организма (морфогенезе), ярко проявляется единство воспаления, регенерации и фиброза, которые по существу являются неразрывными компонентами целостной тканевой реакцией на повреждение. Весь процесс представляет собой динамическую саморегулирующую систему (Серов В.В., 1981; Шехтер А.Б.,1987; Шехтер А.Б., Серов В.В., 1991). Срыв гомеостатических механизмов ауторегуляции (межклеточные и межтканевые взаимодействия, гуморальный, иммунный, нейротрофический) ведет к нарушению и извращению стереотипной динамики процесса. Процесс теряет адаптивный характер и переходит в «дисрегенерацию». Это понятие близко понятию патологической регенерации (гипо- или гиперрегенерация), но не идентично ему. Понятие «дисрегенерация» шире патологической регенерации, главное в нем – появление нового качества в виде тканевой атипии. Проявления дисрегенерации А.Б.Шехтер и В.В.Серов (1991) условно разделили на несколько групп: 1) выраженное торможение репаративной регенерации с возможными рецидивами (длительно незаживающие раны, трофические язвы, замедленное заживление очагов некроза органов и тканей и т.д.); 2) склеротические процессы в органах (цирроз печени, нефросклероз, кардиосклероз и т.д.); 3) хронические воспалительные процессы; 4) псевдоопухолевые процессы (фиброматозы, келоидные рубцы, десмоид и т.д.). При дисрегенерации в связи с нарушением ауторегуляторных механизмов заживления извращаются взаимосвязи между повреждением, воспалением, регенерацией и фиброзом: перцистирующее повреждение (некроз) ведет к хроническому воспалению, оно – к незавершенной регенерации, которая, в свою очередь, ведет к прогрессирующему склерозу, неполноценным грануляционной и фиброзной тканям, склонным к вторичной деструкции. По мнению А.Б.Шехтер, В.В.Серова (1991) при этом «порочный круг замыкается, формируется патологическая самоподдерживающаяся система, выходящая в известной мере из-под регулирующего влияния организма, ведущая себя агрессивно». Такой репаративный процесс относится к пограничным состояниям и нередко является одним из звеньев канцерогенеза.

Исходя из вышеизложенного становится ясно, что лечебные воздействия на процессы регенерации должны заключаться в стимуляции полной и предотвращении неполной, патологической регенерации и дисрегенерации.