38. Репаративная регенерация и способы ее осуществления. Проявление регенеративной способности в филогенезе. Соматический эмбриогенез. Аутосомия.

Репаративная регенерация. Репаративная регенерация возникает, когда в организме происходит повреж­дение и гибель клеток и тканей. Ре­паративная регенерация широко рас­пространена, но способность к ней вы­ражена неодинаково у различных жи­вотных. Есть организмы, у которых регенерационные способности настоль­ко велики, что из части тела или даже из отдельных клеток развивается це­лый организм (т. е. имеет место сома­тический эмбриогенез).

Репаративная, или восстановитель­ная, регенерация может быть типичной (гомоморфов) и атипичной (гетеромор­фоз). При гомоморфозе восстанавли­вается такой же орган, как и утрачен­ный. При гетероморфозе восстановлен­ные органы отличаются от типичных. Изучение гетероморфоза важно для выяснения факторов, влияющих на регенерацию, что необходимо для уп­равления процессом восстановления утраченных органов.

Восстановление утраченных органов осуществляется путем эпиморфоза, морфаллаксиса и эндоморфоза.

Эпиморфоз — отрастание утрачен­ного органа от раневой поверхности. Процесс регенерации при этом начи­нается с рассасывания тканей, приле­гающих к ране, и интенсивного размно­жения клеток, из которых образуется регенерационный зачаток. Дальней­шее размножение клеток приводит к увеличению зачатка, а дифференцировка клеток — к формированию орга­на.

К эпиморфозу примыкает рубцевание, при котором происходит закры­тие ран, но без восстановления утра­ченного органа.

Морфаллаксис влечет за собой пере­группировку оставшейся части орга­низма. Эта форма регенерации нередко связана с дальнейшим значительным разрастанием оставшейся части и за­вершается образованием из этого ма­териала целого организма или органа. Новая особь (или восстановленный ор­ган) сначала оказывается меньше ис­ходной и равна лишь взятому фрагменту, но в дальнейшем увеличивается.

Регенерация, происходящая внутри органа, получила название эндоморфэза, или регенерационной гипертро­фии. Эндоморфоз, как показывает его название,— восстановление, идущее внутри органа. При этом восстанавли­вается не форма, а масса органа. Реге­нерация по типу эндоморфоза начи­нается с заживления раны, а затем происходит увеличение оставшейся час­ти органа за счет размножения клеток и их гипертрофии. Отрастания от ра­невой поверхности не происходит, по­этому восстановившийся в размерах орган сохраняет форму культи. Так протекает, например, регенерация пе­чени у млекопитающих.

Проявление регенерации в филогенезе. Физиологическая регене­рация представляет собой процесс, свойственный всем живым орга­низмам.

Масштабы и способы репаративной регенерации существенно варьируют у представителей групп животных, различающихся система­тическим положением (рис. 104). В ходе эволюции отдельных групп организмов повышалась роль одних способов регенерации на фоне снижения роли других. Изменялись и масштабы регенерации. Так, амфибии обладают большей способностью к восстановлению типичной структуры органов, чем круглоротые. У губок, кишечнополостных и червей регенерация нередко осуществляется в полном объеме — из части восстанавливается целый организм. Ряд биологов выделяют это явление в самостоятельное и называют соматическим эмбриогенезом,

рассматривая его как вариант вегетативного размножения. У червя планарии, например, целый организм восста­навливается из 1/10 части исходного, а у гидры —из 1/200.

У членистоногих и моллюсков наблюдается регенерация отдельных органов. Низшие представители хордовых способны восстанавливать целый организм из его части (асцидии). Позвоночные в целом имеют суженный масштаб регенерации путем эпиморфоза. Правда, представи­тели амфибий и рептилий могут восстанавливать отдельные органы, например конечности, хвост. Птицы и млекопитающие восстанавлива­ют кожу, кости, мышцы, внутренние органы. Восстановление способом регенерационной гипертрофии, например, позволяет компенсировать потерю 4/5 печени.

39. Биологическое и медицинское значение проблемы регенерации. Проявление регенерационной способности у человека. Регенерация патологически измененных органов и обратимость патологических изменений. Регенерационная терапия.

Патологическая регенерация. При этом происходит разрастание тка­ней, не идентичных здоровым тканям в этом органе. Например, на месте глу­боких ожогов может быть массивное разрастание плотной соединительной рубцовой ткани, а нормальная струк­тура кожи не восстанавливается.

После перелома кости при отсут­ствии совмещения обломков ее нормаль­ное строение не восстанавливается, а разрастается хрящевая ткань, обра­зуя ложный сустав.

Репаративная регенерация в различ­ных тканях проявляется по-разному. В соединительной ткани, коже, сли­зистых оболочках после повреждения происходит интенсивное размножение клеток и восстановление ткани, по­добной утраченной. Это — полная ре­генерация (реституция). В случае не­полного восстановления ткани говорят о субституции.

При повреждении покровов восста­навливается как соединительно-ткан­ная часть (дерма), так и эпителий (эпи­дермис). Однако темп размножения клеток рыхлой соединительной ткани более высокий, поэтому они частично заполняют дефект, образуются волок­на и после больших повреждений на их месте формируется рубцовая ткань. Чтобы предотвратить это, применяют пересадку кожи, взятой у того же больного со здоровых участков тела или у другого человека. Хорошие спо­собности к регенерации имеет костная ткань.

Регенерация хрящевой ткани осу­ществляется за счет камбиальных эле­ментов надхрящницы. Однако новооб-разование и полное восстановление, в отличие от кости, может происходить только при небольших дефектах.

Нервные клетки вскоре после рожде­ния теряют способность делиться митозом; способностью к регенерации об­ладают периферические нервы — от­ростки нервных волокон. При ранении периферический отрезок подвергается дегенерации, но сохраняются клетки его оболочки, они размножаются и образуют русло, по которому растет центральный отрезок. Поэтому хирур­ги сшивают рассеченные нервы. Если концы перерезанного нерва не соеди­нить, то на месте перерыва образуется рубец с вросшими в него беспорядочно располагающимися нервными отрост­ками. Это не приводит к восстановле­нию нервного волокна, но рубцовая ткань приобретает болезненную чув­ствительность. Это также патологиче­ская регенерация. Она характеризует­ся часто избыточным разрастанием тка­ней или переходом одного типа ткани в другой (метаплазия). Патологиче­ская регенерация может быть вызвана и нарушениями гормональной регу­ляции, например разрастанием хряще­вой ткани при акромегалии.

После повреждения исчерченных (по­перечно-полосатых) мышечных воло­кон на месте травмы развивается сое­динительная ткань и восстановления непрерывности волокон не происходит. После глубоких ожогов развивается плотная соединительная рубцовая ткань — неполная компенсация.

Процесс регенерации происходит во многих внутренних органах после раз­личных патологических процессов (вос­палительные процессы вирусного и бак­териального происхождения) а также после каких-либо эндогенных нару­шений. Известно, что мышечная ткань сердца очень чувствительна к недос­татку кислорода. При нарушении кро­воснабжения какого-либо участка мио­карда (а это бывает в результате спаз­ма мелиой артерии или закрытия ее просвета образовавшимся тромбом) в мышечных волокнах сравнительно бы­стро появляются вначале микроскопи­ческие мелкоочаговые участки распада миофибрилл, а затем и более крупные некротические очаги (инфаркт). В этом случае после фазы лейкоцитарной реак­ции (по типу фагоцитоза) происходит размножение клеток соединительной ткани, которая как бы замещает де­фект, закрывает его, происходит руб­цевание. Одновременно в оставшихся неповрежденными мышечных волокнах начинаются процессы регенерации по типу гипертрофии — увеличение ко­личества саркоплазмы, миофибрилл и ядер. Строго говоря, в данном случае регенерация миокарда является ати­пичной, так как в этом месте, где рань­ше была мышечная ткань, развивается соединительно-тканный рубец. Однако в результате происходит более или менее полная компенсация, степень ее зависит от обширности поражения, при­меняемого лечения и от общего состоя­ния организма.

Основой регенерации являются мо-лекулярно-генетические и внутрикле­точные механизмы: редупликация ДНК, синтез белка, накопление АТФ, митоз. Изучение процесса регенера­ции привело к установлению факта, что регенерирующие ткани в известной степени приближаются к эмбриональ­ным. В обоих случаях клетки мало­дифференцированы, имеется и био­химическое сходство. Эти изменения клеток регенерата в сторону, близкую к эмбриональным, можно объяснить следующим образом. Каждая сомати­ческая клетка имеет полный набор генов. В дифференцированных клет­ках разных тканей активны определен­ные гены, программирующие синтез специфических белков, все остальные гены репрессированны, неактивны. При регенерации прекращается синтез специ­фических белков (дедифференцировка). По-видимому, это связано с тем, что происходит активизация тех генов, ко­торые были активны в эмбриональном периоде.

40. Понятие о гомеостазе. Общие закономерности гомеостаза живых систем. Генетические, структурные, кибернетические основы гомеостатических реакций организма. Роль эндокринной и нервной систем в обеспечении гомеостаза и адаптивных изменений. Стресс. Общий адаптационный синдром.

Понятие о гемостазе. Одно из основных свойств всего жи­вого — способность сохранять отно­сительное динамическое постоянство внутренней среды. Это свойство полу­чило название гомеостазп (гр. homoios — равный, stasis — состояние). Го­меостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, ос­мотического давления, устойчивости ос­новных физиологических функций в организмах растений, животных,, че­ловека. Гомеостаз каждого индивиду­ума специфичен и обусловлен его ге­нотипом.

Регуляторные гомеостатические ме­ханизмы функционируют на клеточном, органном, организменном и над-организменном уровнях.

Таким образом, понятие гомеостаза не связано со стабильно­стью процессов. В ответ на действие внешних факторов происходит неко­торое изменение физиологических по­казателей, а включение регуляторных систем обеспечивает поддержание от­носительного постоянства внутренней среды. Способность к поддержанию постоянства внутренней среды пред­ставляет собой свойство, выработав­шееся в процессе эволюции и наслед­ственно закрепленное.

Основные компоненты гомеостаза. Клеточный и молекулярно-генетический уровни. Клетка является сложной биологической системой, которой присуща саморегуляция. Установление гомеостаза клеточной среды обеспе­чивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергетические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из нее. В клетке непрерывно идут процессы изменения и восстановления органоидов. Это про­исходит и в обычных условиях среды, но особенно интенсивно при дгйствии различных повреждающих факторов (изменение температуры, гипоксия, не­достаток питательных веществ).

В основе реакций, осуществляемых в клетке на ультраструктурном уровне, лежат генетические механизмы гомео­стаза.

Важнейшее свойство живого — самовоспроизведение — основано на про­цессе редупликации ДНК. Сам меха­низм этого процесса, при котором новая нить ДНК строится строго компле­ментарно около каждой из составляю­щих молекул двух старых нитей, яв­ляется оптимальным для точной пере­дачи информации. Точность этого про­цесса очень высока, но все же, хотя и очень редко, происходят ошибки при редупликации. Нарушение структуры молекулы ДНК может происходить и в ее пепвмчных цепях вне связи с редупликацией под воздействием эндо­генных и экзогенных химических со­единений, под влиянием физических факторов. В большинстве случаев про­исходит восстановление генома клетки, исправление повреждения посредством системы репарирующих ферментов. Ре­парация играет важнейшую роль в восстановлении структуры генетиче­ского материала и сохранении нор­мальной жизнеспособности клетки. При повреждении механизмов репарации происходит нарушение гомеостаза как на клеточном, так и на органиэменном уровнях.

Важным механизмом сохранения го­меостаза является диплоидное состоя­ние соматических клеток у эукариот. Диплоидные клетки отличаются боль­шей стабильностью функционирования, так как наличие у них двух генетиче­ских программ повышает надежность генотипа. Большинство мутаций, ока­зывающих часто неблагоприятное дей­ствие, являются рецессивными. Нали­чие у гетерозиготной особи доминант­ного ал деля обеспечивает либо пол­ное, либо частичное подавление в фе­нотипе рецессивной мутации. Стабили­зация сложной системы генотипа обес­печивается и явлениями полимерии, а также другими видами взаимодей­ствия генов. Большую роль в процес­сах гомеостаза играют регуляторные гены, контролирующие активность оперонов.

У прокариот, имеющих более при­митивную организацию генотипа, на­блюдается меньшая автономность ор­ганизмов от колебания внешней среды и более низкая стабильность самого генетического аппарата.

Общие закономерности гомеостаза. Способность сохранять гомеостаз — одно из важнейших свойств живой си­стемы, находящейся в состоянии дина­мического равновесия с условиями внешней среды. Способность к поддер­жанию гомеостаза неодинакова у раз­личных видов. По мере усложнения организмов эта способность прогрес­сирует, делая их в большей степени не­зависимыми от колебаний внешних ус­ловий. Особенно это проявляется у выс­ших животных и человека, имеющих сложные нервные, эндокринные и им­мунные механизмы регуляции. Влия­ние среды на организм человека в ос­новном является не прямым, а опосре­дованным, благодаря созданию им искусственной среды, успехам техники и цивилизации.

Молекулярно-генетический уровень гомеостаза обеспечивается процессами редупликации ДНК, репарации. На­дежность генетического аппарата эука-риот обусловлена наличием двух гено­мов в каждой соматической клетке.

На уровне клетки происходит восста­новление ее мембран, компенсаторное увеличение ряда органоидов при необ­ходимости повышения функции (уве­личение количества митохондрий, ри­босом).

Контроль за генетическим постоян­ством осуществляется иммунной систе­мой. Эта система состоит из анатомиче­ски разобщенных органов, представля­ющих функциональное единство. Свой­ство иммунной защиты достигло высше­го развития у птиц и млекопитающих.

В системных механизмах гомеостаза действует кибернетический принцип от­рицательной обратной связи: при лю­бом возмущающем воздействии происхо­дит включение нервных и эндокринных механизмов, которые тесно взаимосвя­заны. Нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости. У более вы­соко организованных животных это ус­ложняется, дополняется сложными по­веденческими реакциями, включаю­щими инстинкты, условно-рефлектор­ную и элементарную рассудочную де­ятельность, а у человека абстрактное мышление — качественно новое явле­ние, положившее начало социальной эволюции, где действуют другие за­коны.