8 Регенерация как процесс поддержания морфофизиологической целостности биосистемы
Регенерация – это процесс поддержания морфофизиологической целостности биологических систем на разных уровнях организации.
Регенерация (от лат. - возрождение, возобновление) – восстановление организмом утраченных или поврежденных органов и тканей, а также восстановление целого организма из его части (соматический эмбриогенез). Термин регенерация был предложен в 1712г. Реомюром, наблюдавшим регенерацию конечностей рака.
Все животные обладают большей или меньшей способностью к заживлению ран, а иногда и к восстановлению утраченных органов или придатков тела. Такое восстановление связано с возобновлением морфогенетических процессов, прекратившихся после завершения развития. Высокая способность к регенерации свойственна многим представителям животного мира (гидрам, планариям, дождевым червям и т.д.). Среди позвоночных высокой способностью к регенерации отличаются саламандры и тритоны, у которых может восстанавливаться целая конечность. Многие ящерицы способны регенерировать хвост; некоторые из них в случае опасности могут даже сами отбрасывать почти весь хвост, который отвлекает внимание хищника.
В основе регенерации лежат закономерности, сходные с нормальным развитием организма. В этой связи можно говорить о регенерации как явлении повторного (вторичного) развития. Внешнее сходство между регенерацией и эмбриогенезом выражается в том, что результатом того и другого является формирование новой структуры; отличие в том, что в эмбриогенезе структура создается заново, а при регенерации предшествующая структура формируется повторно, после ее удаления или травмы. Все процессы регенерации тесно связаны как структурно, так и физиологически с другими тканями животного, а эмбриональные ткани проявляют самодиффернецировку. Процессы регенерации регулируются нервной системой и гуморальными факторами. Денервация вызывает прекращение регенерации.
Соответственно уровням организации живого различают клеточную (внутриклеточную), тканевую, органную регенерацию. Различают регенерацию физиологическую и репаративную. Физиологическая постоянно совершается в здоровом организме. Например, с помощью физиологической регенерации происходит обновление клеток эпидермиса кожи, эпителия кишечника, эритроцитов крови и т.д. В крови человека циркулирует 25 * 1012 эритроцитов. Ежедневно замещается около 1% этого количества, а каждые 4 месяца происходит полная смена эритроцитов.
У разных тканей возможности регенерации неодинаковы. В ряде тканей гибель клеток запрограммирована и совершается постоянно (в многослойном плоском ороговевающем эпителии кожи, в однослойном каемчатом эпителии тонкой кишки, в крови). За счет непрерывного размножения, в первую очередь полустволовых клеток-предшественников, количество клеток в популяции пополняется и постоянно находится в состоянии равновесия. Наряду с запрограммированной физиологической гибелью клеток во всех тканях происходит и незапрограммированная – от случайных причин: интоксикаций (в том числе и алкогольной), воздействий постоянного природного радиационного фона, космических лучей. Хотя в ряде тканей запрограммированной гибели нет, но в течение всей жизни в них сохраняются стволовые и полустволовые клетки. В ответ на случайную гибель возникает их размножение и популяция клеток восстанавливается. Именно так функционируют остеокласты и остеобласты костной ткани. У взрослого человека в тканях, где стволовых клеток не остается, регенерация на тканевом уровне невозможна, она происходит лишь на клеточном уровне.
Внутриклеточная регенерация приводит к увеличению числа органелл цитоплазмы либо путем их сборки например, микротрубочек или же путем деления сохранившихся органелл, например митохондрий. После выраженных изменений на восстановление ультраструктурной организации клетки у млекопитающих требуется в среднем примерно 4-7 суток. В зависимости от способа регенерации клеточные изменения сводятся к пролиферации, дифференцировке и увеличению размеров клеток (гипертрофии).