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).

Репаративная регенерация.

Образование новых структур взамен удаленных или погибших в результате повреждения называют репаративной регенерацией.

Регенерация осуществляется в результате межклеточных и межтканевых взаимодействий, влияния гормонов и других биологически активных соединений, нервной и иммунной систем, а также генетических факторов.

Установлено, что в регенерации разных органов и тканей принимают участие как малодифференцированные, так и дифференцированные клетки.

Источниками дифференцировки при регенерации могут быть:

1) клетки бластомы или скопления однородных неспециализированных клеток (на раневой поверхности), участвующих в эпиморфозе;

2) покоящиеся резервные клетки, например, дифференцировка волокон скелетных мышц в процессе тканевой регенерации;

3) функционирующие клетки – клетки мышцы сердца, паренхимы печени, т.е. непрерывно функционирующие клетки органа;

4) столовые клетки в тканях, характеризующиеся непрерывной физиологической регенерацией (эпидермальные клетки, эритроциты и т.д.).

Различают несколько способов регенерации:

1. При эпиморфозе регенерация идет от раневой поверхности. В результате восстанавливается недостаточная часть органа в ее типичной форме (пример – конечности тритона).

2. При морфаллаксисе оставшаяся при ампутации часть органа перестраивается в орган меньших размеров, т.е. идет не дополнение целого, а надстройка (конечности таракана, речного рака).

Эпиморфоз и морфолаксис.

3. Для восстановления внутренних органов характерна регенерационная гипертрофия или эндоморфоз. При этом раневая поверхность заживает рубцом, удаленный участок не восстанавливается, вместе с тем, благодаря увеличению числа клеток увеличивается размеры органов. Гипертрофия может быть вызвана усилением функций. Таким путем у млекопитающих регенерируют печень, легкие, почки, надпочечник, поджелудочная, слюнные, щитовидная железы.

При компенсаторной гипертрофии происходят изменения в одном из органов при нарушении в другом. Например, при удалении селезенки увеличиваются лимфатические узлы, при удалении одной почки увеличивается другая почка. Компенсаторная гипертрофия миокарда может быть вызвана сужением периферических кровеносных сосудов у людей с гипертонической болезнью, при пороках сердца.

В некоторых случаях наблюдается 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.

Изучение механизмов регенерации и возможности использования потенциальных восстановительных способностей тканей и органов человека- актуальные проблемы теоретических и клинических исследований. Знание механизмов регенерации имеет большое значение для медицинской практики. Изучение процессов регенерации внутренних органов после патологических состояний (инфаркт миокарда, нарушение функции почки) привело к созданию ряда методов клинической практики. К ним относятся: режим, диета, гормональная регуляция, витаминотерапия.

Способности к регенерации органов и тканей человека ограничены. В большинстве случаев восстановить поврежденные структуры организма не возможно и требуется пересадка различных тканей и органов.

Трансплантацией называют пересадку ткани или органа у растений, животных и человека.

В зависимости от степени родства донора и реципиента различают:

1) аутотрансплантацию (пересадка собственных тканей)

2) изотрансплантацию (пересадка от генетически идентичных организмов);

3) аллотрансплантацию (пересадка от организма того же вида);

4) ксенотрансплантацию (пересадка от организма другого вида).

Трансплантология возникла на стыке хирургии, иммунологии, генетики, патофизиологии, фармакологии, биохимии и других наук.

При пересадках органов и тканей судьба трансплантанта определяется тем, насколько полной и длительной будет искусственно созданная у реципиента толерантность к антигенам гистосовместимости донора.

Тканевая совместимость – гистосовместимость – состояние, при котором ткани или органы донора приживаются во внутренней среде организма. Гистосовместимость обусловлена генетическим сходством донора и реципиента. Полностью совместимы ткани MZ. В большинстве же случаев в природе наблюдается универсальная несовместимость тканей, которая отражает сбалансированный полиморфизм генов гистосовместимости. Эти гены кодируют структуру мембранных белков, расположенных на поверхности всех ядросодержащих клеток. Наибольшее значение имеют гены главного комплекса гистосовместимости (HLA). У человека этот комплекс занимает область на 6-й хромосоме и имеет 6 сублокусов. С помощью типирования антигенов гистосовместимости подбирают совместимые ткани для трансплантации.

Научные основы пересадки различных тканей и органов заложены в 19 веке -–на рубеже 20 века. В клинике и эксперименте пересаживали кожу, кости, слизистые оболочки, роговицу и т.д. Прогресс хирургии и появление сосудистого шва в начале 20 века позволили осуществить пересадки органов с соединением кровеносных сосудов.

Проблемами современной трансплантологии являются:

- сохранение жизнеспособности тканей;

- пересадка органов человека;

- иммунологический подбор донора и реципиента;

- создание искусственной толерантности;

- выявление механизмов подавления иммунитета;

- создание искусственных органов (почек, печени, сердца, поджелудочной железы).

- Стресс.

Необходимым условием для поддержания морфо - физиологической целостности организма является его способность поддерживать постоянство внутренней среды, то есть гомеостаз.

Одним из важных адаптивных механизмов гомеостаза является стресс.

Живой организм - открытая система, имеющая множество связей с окружающей средой и одним из механизмов приспособления к меняющимся условиям среды является саморегуляция. Более глубоко и точно понять процесс адаптациогенеза в многообразии его проявлений можно только с помощью анализа антропоэкологических закономерностей. Это ведет к пониманию критериев «здоровье», «напряжение», «утомление». Комплекс различных факторов влияет на уровни организации живого, ведет к изменению регуляторных и функциональных систем организма, направленных на поддержание гомеостаза. Если сила воздействующих факторов «укладывается» в его функциональные возможности, то человек остается в гармоничном единстве с окружающей его средой. Усиленное воздействие вызывает напряжение защитно-приспособительных механизмов, последующее утомление и развитие заболеваний. Поэтому для будущих врачей необходимы знания механизмов поддержания гомеостаза и факторов нарушающих его.

Совокупность реакций, направленных на сохранение гомеостаза, получило название физиологическая адаптация. Она способствует приспособлению организма к изменению условий окружающей среды. В результате повышается устойчивость организма к действию высоких и низких температур, изменению давления, повышенной физической нагрузке и т.д.

Важную роль в процессах адаптации играет стресс-реакция - это общийадаптационный синдром (комплекс неспецифических реакций), который возникает при действии значительных по силе и продолжительности раздражителей в организме.

Стресс может быть вызван мышечным и нервным перенапряжением, эмоциональным возбуждением, травмой, инфекциями, высокой или низкой температурой. Каждое из этих воздей­ствий вызывает специфическую ответную реакцию и, кроме того, неспецифический стереотипный ответ в виде стресса.

В развитии стресса имеются 3 стадии:

1-я стадия - стадия «тревоги». Происходит раздражение рецепторов, возбуждается симпатико-адреналиновая система, усиливается выделение адреналина мозговым веществом надпочечников. Это сразу же оказывает мощ­ное воздействие на организм: повышается уровень сахара в крови, усиливаются и учащаются сокращения сердца, возрастает артериальное давление. Все это способствует повышению активных двигательных реакций, дает возможность интенсивной деятельности.

2-я стадия стрессорной реакции – стадия резистентности относительно устойчивого приспособления. Адреналин, действуя через гипоталамус, стимулирует выработку специ­альными клетками нейрогормона (либерина). Этот нейрогормон влияет на переднюю долю гипофиза, которая выделяет адренокортико-тропный гормон (АКТГ) и усиливает продукцию гормонов коры надпочечников, повышающих устойчивость организма к действию стрессорных раздражителей: активи­зируются обменные процессы, мобилизуется жир из жировых депо, в крови нарастает содержание аминокислот и глюкозы.

3-я стадия - истощения - наступает в тех случаях, когда напряжение настолько велико, что, несмотря на гипертрофию, кора надпочечников не в состоянии дать необходимое количество гормона. Это может привести к смерти. Адаптационный синдром является физиологической мерой против возникновения болезни.

Механизм реакции человека на стрессовый импульс очень сложен. Неблагоприятные факторы (стрессоры) вызывают реакцию стресса (стресс), т.е. человек сознательно или подсознательно старается приспособиться к совершенно новой ситуации. Затем наступает выравнивание, или адаптация. Человек либо обретает равновесие в создавшейся ситуации и стресс не дает никаких последствий, либо не адаптируется к ней. Как следствие этого могут возникнуть различные психические или физические отклонения.

У человека, адаптационный резерв которого недостаточен и организм не способен эффективно противостоять стрессу возникает состояние беспо­мощности, безнадежности, депрессии. Такая стрессовая реакция является пассивной и может быть преходящей.

В нормальных условиях в ответ на стресс у человека возникает состояние тревоги, смятения, которое является автоматической подготовкой к активному действию: атакую­щему или защитному. Импульс автоматической реакции может быть потенциально небезопасен и приводит организм в состояние высшей готовности. Сердце начинает биться учащенно, повышается кровяного давление, мышцы напрягаются, повышается восприимчивость к заболева­ниям. При стрессе на иммунитет оказывают влияние гормоны, попадающие в систему кровообра­щения через гипоталамус. Именно оттуда поступают сигналы в эндокринные железы (железы внутренней секреции), содержащие и синтезирующие гормоны. Исследования пока­зали, что защитное и профилактическое дей­ствие иммунной системы может быть подавлено стрессом и организм теряет способность защи­щать себя от микроорганизмов (вирусов, бактерий). Образно говоря, широко распахи­ваются ворота для проникновения различных инфекций.

Одним из средств защиты от стресса является благоприятный микроклимат в семье и на работе. В связи с этим было выявлено, что у студентов, находящихся в предэкзамена­ционном стрессе, уровень некоторых иммунных веществ был значительно снижен. И вот что интересно: у тех студентов, у которых были хорошие отношения с товарищами, снижение уровня иммунных веществ был гораздо меньшим. Вывод напрашивается сам: подлинно человеческие отношения оказали благоприят­ное воздействие на психику и в результате в организме не была подготовлена «плодородная почва для семян стресса». Это, безусловно, важно для любого человека.

Люди пытаются избежать стресса. В настоящее время разработан план контроля за стрессом, существуют 3 основных метода профилактики стресса с помощью ауторегуляции: релаксация, противострессовая «переделка» дня и оказание первой помощи при остром стрессе, также есть различные противострессовые дыхательные упражнения. Нельзя также забывать о правильном питании, физических упражнениях, о правильном распределении времени.

Дата добавления: 2014-01-04