Проектная работа

По Биологии

На тему

«Регенерация»

Работу  выполнил: 

Руководитель:

Санкт-Петербург

2009 год

Содержание:

Введение

     Многие  из нас в своей жизни видели, как обычная ящерица, которую поймали за хвост, вырываясь, оставляла свой хвост у вас в руках, а сама убегала. Вы подумаете, что она так и останется без хвоста, но нет, через некоторое время хвост у ящерицы вырастает. Вот этот процесс роста нового хвоста называется Регенерацией.

     Вы  спросите: почему же у людей так  не могут реагировать руки, ноги или пальцы? И нельзя ли их каким-то образом вырастить? Для ответа на эти вопросы учённым всего мира понадобилось много десятилетий, но и после многих исследований до конца не всё выяснено.

     На  мой взгляд, эта тема очень актуальна  на сегодняшний день, особенно в  медицине. Учённые всего мира занимаются исследованием этой проблемой. Изучив полностью процесс регенерации, возможно учённые смогут выращивать человеческие органы, что позволит без донора делать человеку пересадку нового сердца или же выращивать новые конечности, начиная от пальцев и заканчивая ногами. В наше время учённые научились регенерировать пальцы у маленьких детей до 5 лет, но я уверен, что на этом прогресс не остановится, а наоборот в ближайшем времени мы полностью овладеем регенерацией.

     В данном реферате будет представлена тема регенерации, я расскажу вам о разных видах регенерации, о проявлении регенерации, как и у животных, так и у растений и у человека. Я попытаюсь заинтересовать вас этой темой, рассказать более подробные факты, о которых вы возможно и не знали.

Понятие Регенерации

     Регенерация (от позднелат. regenera-tio —возрождение, возобновление)- обновление структур организма в процессе жизнедеятельности восстановление тех структур, которые были утрачены в результате патологических процессов. В большей степени регенерация присуща растениям и беспозвоночным животным, в меньшей - позвоночным. Регенерация в медицине - полное восстановление утраченных частей. Явления регенерации были знакомы людям еще в глубокой древности. К концу19 в. был накоплен материал, раскрывающий закономерности регенераторной реакции у человека и животных, но особенно интенсивно проблема регенерации разрабатывается с 40-х гг. 20 в. Ученые давно пытаются  понять, каким образом земноводные, например: тритоны и саламандры регенерируют оторванные хвосты, конечности, челюсти. Более того, у них восстанавливаются и поврежденное сердце, и глазные ткани, и спинной мозг. Способ, применяемый земноводными для “саморемонта”, стал понятен, когда ученые сравнили регенерацию зрелых особей эмбрионов. Оказывается, на ранних стадиях развития клетки будущего существа незрелы, их участь вполне может измениться.

     В данном реферате будут дано понятие  и рассмотрены виды регенерации, а также особенности течения восстановительных процессов. Регенерация наблюдается в естественных  условиях, а также может быть вызвана экспериментально. Регенерация у животных и человека – образование новых структур взамен удалённых либо погибших в результате повреждения (репаративная  регенерация) или утраченных в процессе нормальной жизнедеятельности (физиологическая регенерация); вторичное развитие, вызванное утратой развившегося ранее органа. Регенерировавший орган может иметь такое же строение, как удалённый, отличаться от него или совсем не походить на него (атипичная регенерация)

     Термин  «регенерация» предложен в 1712 франц. учёным Р. Реомюром, изучавшим регенерацию ног речного рака. У многих беспозвоночных возможна регенерация целого организма из кусочка тела. У высоко организованных животных это невозможно – регенерируют лишь отдельные органы или их части. Регенерация может происходить путём роста тканей на раневой поверхности, перестройки оставшейся части органа в новый или путём роста остатка органа без изменения его формы. Представление об ослаблении способности к регенерации по мере повышения организации животных ошибочно, так как процесс регенерации зависит не только от уровня организации животного, но и от многих других факторов и характеризуется изменчивостью. Неправильно также утверждение, что способность к регенерации закономерно падает с возрастом; она может и повышаться в процессе  онтогенеза, но в период старости часто наблюдают её снижение. За последнюю четверть века показано, что хотя у млекопитающих и у человека целые наружные органы не регенерируют, но внутренние их органы, а также мышцы, скелет и кожа способны к регенерации, которую изучают на органном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях. Разработка методов усиления (стимуляции) слабой и восстановления  утраченной способности к регенерации приблизит учение о регенерации к медицине.

Общие значения регенерации: 

Уровни  регенерации:

• клеточный (внутриклеточный);
• тканевой;
• органный.

Способы регенерации:

• клеточный способ (размножением (пролиферацией) клеток);
• внутриклеточный способ (внутриклеточное восстановление органелл, гипертрофия, полиплоидия);
• заместительный способ (замещение дефекта ткани или органа соединительной тканью, обычно с образованием рубца, например: образование рубцов в миокарде после инфаркта миокарда).

Факторы, регулирующие регенерацию:

• гормоны - биологически активные вещества;
• медиаторы - индикаторы метаболических процессов;
• кейлоны - это вещества гликопротеидной природы, которые синтезируются соматическими клетками, основная функция - торможение клеточного созревания;
• антагонисты кейлонов - факторы роста;
• микроокружение любой клетки.

Клеточная регенерация

     Клеточная регенерация - это обновление клеток в результате митоза недифференцированных или слабо дифференцированных клеток. Внутриклеточная - обновление мембран, сохранившихся органелл либо увеличение их числа (гиперплазия) и размеров (гипертрофия). Биохимическая регенерация - обновление биомолекулярного состава клетки, её органелл, ядра, цитоплазмы. Внутриклеточная форма регенерации является универсальной, так как она свойственна всем органам и тканям. В механизмах регенерации стимулирующую роль выполняют белки, витамины (особенно B2), гормоны, поэтины, ПГ, медиаторы, специфические факторы роста, а тормозят, в частности, кейлоны. В связи с тем, что органопрепараты содержат все эти индукторы регенерации, факторы роста и дифференцировки, а также ряд других биомолекул-митогенов (предшественников гормонов, пептидов, витаминоподобных соединений), они выступают в качестве адекватных средств стимуляции, процессов физиологической регенерации гомологичной ткани или органа, а также средств, повышающих регенераторный потенциал этих анатомических структур.Гомологичные органопрепараты выступают в качестве специфических индукторов регенерации тканей гомологичных органов. Например, органопрепараты печени, являются специфическими индукторами физиологической регенерации только печеночной паренхимы, органопрепараты сердечной мышцы - миокарда, остеотропные органопрепараты - костной ткани, ангиотропные - сосудов, миотропные - поперечно-полосатой мышечной ткани и т.д.

     В то же время есть органопрепараты, которые обладают неспецифическим регенераторным действием на органы и тканевые системы. Это - неспецифические индукторы процессов регенерации, повышающие регенераторный потенциал одновременно многих тканей, органов или всего организма в целом. К таким универсальным полипотентным регенераторным средствам относятся органопрепараты стволовых клеток, костного мозга, органов иммуногенеза, мезенхимы, пупочного канатика, эмбриональной ткани и др.

     Адресное  восстановление регенераторного потенциала характерно для многих гомологичных органопрепаратов, а системное или организменное - для органопрепаратов зародышевых листков, тканевых систем, стволовых клеток, костного мозга, соединительной ткани, ретикулоэндотелиальной системы, эндокринных желёз. Наибольшим влиянием на активацию клеточных источников регенерации обладают органопрепараты из тканей, содержащих стволовые клетки, а также гомологичных фетальных (но не ювенильных) тканей, эффективность которых высока при сочетанном применении. Это обусловлено содержащимися в фетальных органопрепаратах и препаратах стволовых клеток в больших концентрациях внутриклеточных биофакторов и биомолекул, стимулирующих процессы. пролиферации и дифференцировки: система циклических нуклеотидов, ионов кальция и магния, цинка, система ретин-промин, простагландины и простациклины, система кейлонов, целый ряд факторов, синтезируемых клетками различного типа белковой и иной природы, предшественников гормонов и медиаторов. Для нормального протекания процессов регенерации определяющую роль играют не только стволовые клетки, по отношению к которым органопрепараты выступают в качестве митогенов, но и другие клеточные источники. Специфическую активацию которых осуществляют органопрепараты: активация резервных клеток, остановившихся на раннем этапе своей дифференцировки и не участвующих в процессе развития до получения стимула к регенерации (органопрепарат как адекватный регенеративный стимул резервного пула недифференцированных клеток), - временная дедифференцировка клеток в ответ на регенеративный стимул, когда дифференцированные клетки утрачивают признаки специализации, а затем снова дифференцируются в тот же клеточный тип (органопрепарат как адекватный регенеративный стимул дедифференцировки клеток), - метаплазия - превращение в клетки другого типа: например, хондроцит трансформируется в миоцит или наоборот (органопрепарат как адекватный детерминантный стимул физиологической метаплазии клеток). Выступая в качестве носителей комплекса стимулов (биохимических и информационных) регенерации, органопрепараты оказывают гармонизирующее влияние на все формы регенерации: клеточную, внутриклеточную и биохимическую. Несмотря на то, что отдельные, так называемые "вечные" неделящиеся ткани (кардиомиоциты, нейроны) не обладают клеточной формой регенерации, органопрепараты обеспечивают уникальное свойство обновления их внутриклеточного биохимического состава, восстановления субклеточных структур и позволяют качественно выполнять свои функции в течение всей жизни целостного организма. При этом влияние органопрепаратов на физиологическую регенерацию на внутриклеточном уровне распространяется на клетки всех тканей и органов. Всё это способствует активации заблокированных функциональных резервов ткани и восстановлению функциональной активности всего органа. Так происходит с кардиомиоцитами после инфаркта миокарда или с нейронами после церебрального инсульта при парентеральном введении гомологичных органопрепаратов. Органопрепараты, создавая специфическое микроокружение, оказывают эффективное влияние на ту часть лабильных клеток, которые потеряли способность к делению. Это способствует восстановлению скорости процессов физиологической регенерации (например, при их снижении на фоне ускоренных инволютивных изменений). Лабильные клетки расположены в эпидермисе, эпителии полости рта, носа, слюнных желёз, пищеварительного и мочевого трактов, желчевыводящих путей и половых органов, в тканях костного мозга и органов гемопоэза. Аналогичное влияние органопрепараты осуществляют и на покоящиеся (стабильные) клетки многих органов: печени, почек, поджелудочной железы, а также мезенхимальные клетки - фибробласты, гладкомышечные клетки и эндотелий сосудов. Адекватными раздражителями их являются гомологичные органопрепараты печени, почек, поджелудочной железы, мезенхимы, соответственно. Репаративная регенерация (от лат. reparatio - восстановление) наступает после повреждения ткани или органа. Например: механическая травма, оперативное вмешательство, действие ядов, ожоги, обморожения, лучевые воздействия.Очень высоки способности к репарации внутренних органов: печени, яичника, слизистой кишечника. В качестве примера можно привести печень, в которой источник регенерации практически неиссякаем. Доказательством чего являются широко известные экспериментальные данные, полученные на животных: при 12-кратном удалении трети печени в течение года у крыс к концу года под влиянием органопрепаратов печень восстанавливала свои нормальные размеры.Репаративная регенерация таких тканей, как мышечная и скелетная, имеет определённые особенности. Для репарации мышцы важно сохранение небольших её культей на обоих концах, а для регенерации кости необходима надкостница. Индукторами репарации являются биологически активные вещества, выделяющиеся при повреждении ткани. Кроме того, индукторами могут быть отдельные фрагменты этой же повреждённой ткани: полное замещение дефекта костей черепа удаётся получить после введения в него костных опилок. Однако наиболее сильными индукторами репарации являются гомологичные органопрепараты, например, остеотропные. Так, при применении органопрепаратов яичников из небольшого фрагмента яичника после его резекции может быть восстановлен целый орган, полноценный в функциональном отношении.

     Усиливают органотропное действие гомологичных органопрепаратов на процессы регенерации препараты стволовых клеток, костного мозга, зародышевых листков, соединительной ткани, внезародышевых органов, ретикулоэндотелиальной системы, центральной и периферической нервной систем, обладающие тканевым и системным действием.Хорошо известно, что регенерация приостанавливается, если регенерирующий участок лишить иннервации и кровоснабжения. Это важно учитывать в назначении органопрепаратов в целях индукции регенерации: органопрепараты нервов, сосудов. В целом прямое влияние органопрепаратов, как эталонов биохимизма клеток, состоит в первую очередь в ликвидации клеточного дисбаланса биорегуляторов процессов регенерации, на поддержание баланса оптимальных концентраций биомолекул и на сохранение химического гомеостаза, который нарушен в условиях не только любой патологии, но и при функциональных изменениях. Это приводит к восстановлению митотической активности, дифференцировки клеток и регенераторного потенциала ткани. Органопрепараты обеспечивают качество важнейшей характеристики процесса физиологической регенерации - способствуют появлению в процессе деления и дифференцировки здоровых и функционально активных клеток, устойчивых к токсинам среды, метаболитам и другим воздействиям. Такие клетки формируют специфическое микроокружение, характерное для данного вида здоровой ткани, которая оказывает угнетающее воздействие на существующие "плюс-ткани" и предотвращает появление малигнизированных клеток. Итак, влияние органопрепаратов на процессы физиологической регенерации состоит в том, что они, с одной стороны, незрелые, развивающиеся клетки гомологичной ткани стимулируют к нормальному развитию в зрелые формы, то есть стимулируют митотическую активность нормальных тканей и дифференцировку клеток, а с другой стороны, нормализуют клеточный метаболизм в гомологичных тканях. В результате, в гомологичной ткани осуществляется физиологическая регенерация с образованием нормальных клеточных популяций с оптимальным метаболизмом, и весь этот процесс носит физиологический характер. Благодаря этому, при повреждении органа (например, кожи или слизистой желудка) органопрепараты обеспечивают идеальную репарацию - заживление без рубца. Необходимо подчеркнуть, что восстановление митотической активности и дифференцировки клеток под влиянием органопрепаратов является ключевым в исправлении дефектов и аномалий развития органов у детей. В условиях патологии или ускоренного старения процессы физиологической регенерации также имеют место, но они не имеют такого качества - появляются молодые клетки, которые не устойчивы к циркулирующим токсинам, недостаточно выполняют свои функции, не способны противостоять патогенам, что создаёт условия для сохранения патологического процесса в ткани или органе, для развития преждевременного старения. Отсюда понятна и очевидна целесообразность применения органопрепаратов как средств, способных наиболее эффективно восстановить регенераторный потенциал и биохимический гомеостаз ткани, органа и всего организма и таким образом воспрепятствовать процессам старения. А это ни что иное, как ревитализация.