Стимуляция регенерации как биологическая проблема

Регенерационная способность у высших животных и, в частности, у человека характеризуется значительным разнообразием своих проявлений. Так, в некоторых органах и тканях - в костном мозге, покровном эпителии, слизистых оболочках, костях, физиологическая регенерация выражается в непрерывном обновлении клеточного состава, а репаративная регенерация - в полном восстановлении дефекта ткани и реконструкции ее исходной формы путем интенсивного митотического деления клеток. В других же органах, например, в печени, почках, поджелудочной железе, органах эндокринной системы, легких и др. обновление клеточного состава происходит сравнительно медленно, а ликвидация повреждения и нормализация нарушенных функций обеспечиваются на основе двух процессов - размножения клеток и наращивания массы органелл в предсуществующих сохранившихся клетках, в результате чего они подвергаются гипертрофии и соответственно этому возрастает их функциональная активность. Характерно, что исходная форма этих органов после повреждения чаще всего не восстанавливается - в поврежденном месте образуется рубец, а восполнение утраченной части происходит за счет неповрежденных отделов, т. е. восстановительный процесс протекает по типу регенерационной гипертрофии (Саркисов Д.С., 1962). Внутренние органы млекопитающих и человека обладают огромной потенциальной способностью к регенерационной гипертрофии; например, печень в течение 3-4 недель после резекции 70% ее паренхимы в эксперименте, а также по поводу доброкачественных опухолей, эхинококка и др. восстанавливает исходный вес и в полном объеме – функциональную активность. В центральной нервной системе и миокарде, клетки которых не обладают способностью к митотическому делению, структурное и функциональное восстановление после повреждения достигается исключительно или почти исключительно за счет увеличения массы органелл в сохранившихся клетках и их гипертрофии, т. е. восстановительная способность выражается только в форме внутриклеточной регенерации.

В различных органах в основе характерного для млекопитающих и человека разнообразия проявлений физиологической и репаративной регенерации лежат структурно-функциональные особенности каждого из них. Например, хорошо выраженная способность к размножению клеток, свойственная эпителию кожи и слизистых оболочек, связана с основной его функцией - непрерывным поддержанием целости покровов на границе с окружающей средой. Также особенностями функции объясняется высокая способность костного мозга к клеточной регенерации непрерывным отделением все новых и новых клеток от общей массы в кровь. Восстановление опорной функции кости может быть достигнуто только путем пролиферации клеток, и именно в области перелома, а не в каком-либо ином месте. В ряде других органов, таких как печень, почки, легкие, поджелудочная железа, надпочечники, необходимый объем работы органа после повреждения обеспечивается прежде всего восстановлением исходной массы, поскольку основная функция этих органов связана не столько с сохранением формы, сколько с определенным количеством и размерами структурных единиц, выполняющих в каждом из них специфическую деятельность,- печеночных долек, альвеол, панкреатических островков, нефронов и др. В миокарде и в центральной нервной системе митоз оказался в значительной мере или полностью вытесненным внутриклеточными механизмами репарации повреждения. В центральной нервной системе, в частности, функция, например, пирамидной клетки (пирамидального нейроцита) коры головного мозга состоит в непрерывном поддержании связей с окружающими и располагающимися в самых различных органах нервными клетками. Она обеспечивается соответствующей структурой - многочисленными отростками, соединяющими тело клетки с различными органами и тканями. Менять такую клетку в порядке физиологической или репаративной регенерации - это значит менять и все эти исключительно сложные ее связи как внутри нервной системы, так и далеко на периферии.
Поэтому характерным, наиболее целесообразным и экономичным путем восстановления нарушенной функции для клеток центральной нервной системы является усиление работы клеток, соседних с погибшими, за счет гиперплазии их специфических ультраструктур, т. е. исключительно путем внутриклеточной регенерации.

Таким образом, эволюционный процесс в мире животных характеризовался не постепенным ослаблением регенерационной способности, а нарастающим разнообразием ее проявлений. При этом в каждом конкретном органе она приобретала ту форму, которая обеспечивала наиболее эффективные пути восстановления его нарушенных функций. Главным в регенерации органа является не только достижение им исходных анатомических параметров, но и нормализация нарушенной функции, обеспечиваемая различными вариантами структурных преобразований. Современное учение о внутриклеточных регенераторных и гиперпластических процессах свидетельствует о несостоятельности представлений о возможности нормализации работы патологически измененных органов на основе чисто функционального напряжения сохранившихся отделов; любые, даже едва уловимые, функциональные сдвиги компенсаторного порядка всегда обуславливаются соответствующими пролиферативными изменениями ядерных и цитоплазматических ультраструктур. Поэтому одним из центральных звеньев проблемы стимуляции регенераторных процессов становится изыскание наиболее эффективных путей активации субклеточных реакций.

В последние годы в связи с успехами молекулярной биологии существенно изменились представления о механизмах регуляции репаративных процессов. Воздействие на эти процессы требует осторожного подхода и глубокого понимания основных закономерностей. Известно, что в регуляции процессов регенерации участвуют многочисленные факторы эндо- и экзогенной природы. Установлены антагонистические влияния различных факторов на течение внутриклеточных регенераторных и гиперпластических процессов. Хорошо изучено влияние на регенерацию различных гормонов. Регуляция митотической активности клеток различных органов осуществляется гормонами коры надпочечников, щитовидной железы, половых желез и др. Известны мощные эндогенные регуляторы митотической активности – цитокины, кейлоны, простландины, их антагонисты и другие биологически активные вещества. Важное место в исследованиях механизмов регуляции процессов регенерации занимает изучение роли различных отделов нервной системы в их течении и исходах. Очень важным направлением в разработке этой проблемы является также изучение иммунологической регуляции процессов регенерации. Известно также, что регулирующее влияние на течение процесса регенерации оказывает и дозированная функциональная нагрузка.

Знание механизмов регуляции регенерационной способности органов и тканей открывает перспективы для разработки научных основ стимуляции репаративной регенерации и управления процессами выздоровления. Очевидно, для того чтобы добиться полной регенерации тканей и органов методы стимуляции регенераторных процессов должны основываться именно на сложнейших механизмах управления регенерации на клеточном и молекулярном уровнях. Поэтому на сегодняшний день проблема стимуляции регенерации является не столько медицинской, сколько биологической проблемой, которая на современном уровне часто решается с привлечением различных биотехнологических методов.