Mis põhjustab rakkude uuenemist. Kas inimese täielik taastumine on võimalik?

TAASTAMINE
kaotatud osade taastamine ühes või teises etapis eluring. Regeneratsioon toimub tavaliselt siis, kui mõni organ või kehaosa on kahjustatud või kadunud. Kuid lisaks sellele toimuvad igas organismis kogu elu jooksul pidevalt taastumis- ja uuenemisprotsessid. Inimestel uueneb näiteks naha välimine kiht pidevalt. Linnud ajavad aeg-ajalt sulgi maha ja kasvatavad uusi, imetajad aga vahetavad karva. Lehtpuudel langevad lehed igal aastal ja asenduvad värsketega. Sellist regeneratsiooni, mis ei ole tavaliselt seotud kahjustuste või kadudega, nimetatakse füsioloogiliseks. Regeneratsiooni, mis toimub pärast mis tahes kehaosa kahjustamist või kaotust, nimetatakse reparatiivseks. Siin käsitleme ainult reparatiivset regenereerimist. Reparatiivne regenereerimine võib olla tüüpiline või ebatüüpiline. Tüüpilise regenereerimise korral asendatakse kaotatud osa täpselt sama osa väljatöötamisega. Kaotuse põhjuseks võib olla väline mõju (näiteks amputatsioon) või loom rebib tahtlikult osa oma kehast lahti (autotoomia), nagu sisalikul murdub osa sabast, et vaenlase eest põgeneda. Ebatüüpilise regenereerimise korral asendatakse kaotatud osa struktuuriga, mis erineb kvantitatiivselt või kvalitatiivselt algsest. Regenereerunud kullese jäseme puhul võib sõrmi olla vähem kui originaalis ja krevettil võib amputeeritud silma asemel kasvada antenn.
TAASTAMINE LOOMADES
Uuenemisvõime on loomade seas laialt levinud. Üldiselt on madalamad loomad sagedamini uuenemisvõimelised kui keerukamad ja hästi organiseeritud vormid. Seega on selgrootute seas palju rohkem liike, mis on võimelised taastama kaotatud elundeid, kui selgroogsete seas, kuid ainult mõnel neist on võimalik selle väikesest fragmendist taastada terve isend. Sellest hoolimata üldreegel taastumisvõime vähenemise kohta koos organismi keerukuse suurenemisega ei saa pidada absoluutseks. Sellised primitiivsed loomad nagu ktenofoorid ja rotiferid on praktiliselt võimetud taastuma, samas kui see võime väljendub hästi palju keerulisemates vähilaadsetes ja kahepaiksetes; muud erandid on teada. Mõned lähedalt seotud loomad on selles osas väga erinevad. Nii et vihmaussis saab uus isend väikesest kehatükist täielikult taastuda, samal ajal kui kaanid ei suuda taastada üht kaotatud elundit. Sabaga kahepaiksetel moodustub amputeeritud jäseme asemele uus jäse, konnal aga känd lihtsalt paraneb ja uut juurdekasvu ei teki. Paljud selgrootud on võimelised taastama märkimisväärse osa oma kehast. Käsnades hüdroidpolüübid, lamedad, lint- ja anneliidid, sammalloomad, okasnahksed ja mantelloomad võivad väikesest kehafragmendist taastada kogu organismi. Eriti tähelepanuväärne on käsnade taastumisvõime. Kui täiskasvanud käsna keha suruda läbi võrkkoe, eralduvad kõik rakud üksteisest, justkui sõelutakse läbi sõela. Kui asetate seejärel kõik need üksikud rakud vette ja segate hoolikalt, põhjalikult, hävitades täielikult kõik nendevahelised sidemed, hakkavad nad mõne aja pärast üksteisele järk-järgult lähenema ja uuesti ühinema, moodustades eelmisega sarnase terve käsna. See hõlmab omamoodi "äratundmist". raku tase, mida tõendab järgmine katse. Käsnad kolm erinevad tüübid jagatud kirjeldatud meetodil üksikuteks rakkudeks ja segada korralikult. Samal ajal leiti, et iga liigi rakud suudavad oma liigi rakke kogumassis "ära tunda" ja ühineda ainult nendega, nii et selle tulemusena ei teki mitte üks, vaid kolm uut käsna, mis sarnanevad moodustati kolm algset.

Paeluss, mis on oma laiusest kordades pikem, suudab taasluua terve indiviidi mis tahes kehaosast. Teoreetiliselt on võimalik, lõigates ühe ussi 200 000 tükiks, saada sellest regenereerimise tulemusena 200 000 uut ussi. Üks meritähekiir võib taastada terve tähe.

Collier Encyclopedia. - Avatud ühiskond. 2000 .

Vaadake, mis on "REGENERATION" teistes sõnaraamatutes:

TAASTAMINE- REGENERATSIOON, uue organi või koe moodustumine ühel või teisel viisil eemaldatud kehaosa kohas. Väga sageli defineeritakse R. kui kaotatu taastamise protsessi, st eemaldatud elundiga sarnase elundi moodustumist. Selline…… Suur meditsiiniline entsüklopeedia

- (hiline lat., lat. re uuesti, uuesti ja sugukond, eris sugukond, põlvkond). Hävitu taaselustamine, uuendamine, taastamine. Ülekantud tähenduses: muutus paremuse poole. Vene keele võõrsõnade sõnastik. ... Vene keele võõrsõnade sõnastik

REGENERATION, bioloogias keha võime asendada üks kadunud osadest. Mõiste regeneratsioon viitab ka mittesugulise paljunemise vormile, mille puhul ema eraldatud kehaosast tekib uus isend... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

Taastumine, taastumine; kompensatsioon, regenereerimine, uuenemine, heteromorfoos, pettenkoffering, uuestisünd, morfallaksis Vene sünonüümide sõnaraamat. regeneratsiooni n., sünonüümide arv: 11 kompensatsiooni (20) ... Sünonüümide sõnastik

1) jäätmete algse koostise ja omaduste taaskasutamine teatud füüsikalis-keemiliste protsesside abil nende taaskasutamiseks. Sõjalistes asjades on õhu regenereerimine muutunud laialt levinud (eriti allveelaevadel ... ... Meresõnaraamat

Regeneratsioon- - tagastada kasutatud tootele selle algsed omadused. [ Terminoloogiline sõnastik betoonile ja raudbetoonile. Federal State Unitary Enterprise "Research Center" Ehitus "NIIZHB neid. A. A. Gvozdeva, Moskva, 2007, 110 lk] Regenereerimine - jäätmete taaskasutamine ... ... Ehitusmaterjalide terminite, definitsioonide ja selgituste entsüklopeedia

TAASTAMINE- (1) kasutatud materjalide (vesi, õhk, õlid, kumm jne) algsete omaduste ja koostise taastamine nende taaskasutamiseks. See viiakse läbi teatud füüsiliste vahendite abil. chem. protsessid spetsiaalsetes seadmete regeneraatorites. Lai...... Suur polütehniline entsüklopeedia

Tähtis teadusuudis: Tuftsi ülikooli (USA) bioloogidel õnnestus taastada kulleste sabakoe regenereerimise võime. Sellist tööd võiks pidada tavaliseks, kui mitte ühe asjaolu tõttu: tulemus saavutati mittetriviaalsel viisil, kasutades optogeneetikat, mis põhineb raku aktiivsuse juhtimisel valguse abil.

Kõigi selliste uuringute lõppeesmärk on avastada looduslikud mehhanismid, mis kontrollivad kehaosade taastumist, ja õppida, kuidas neid inimestel sisse lülitada. Kullesed sobivad selle ülesande jaoks kõige paremini, kuna varases arengujärgus säilitavad nad võime kaotatud jäsemeid asendada, kuid kaotavad selle järsult. Kui nn tulekindlasse perioodi jõudnud isenditel saba ära lõigata, ei saa nad seda enam uuesti kasvatada.

Sisemised süsteemid, mis regeneratsiooni kontrollivad, on nende kehas endiselt olemas, kuid millegipärast on need peatatud. Michael Levin (Michael Levin) koos kolleegidega sundis neid uuesti teenima, tegelikult keerates füsioloogiline aeg tagasi.

See on hämmastav, kuidas nad seda tegid. Ühte sabata kulleste rühma kasvatati kahe päeva jooksul lühikeste valgussähvatustega valgustatud konteineris; teine ​​elas täielikus pimeduses. Selle tulemusena taastus esimese rühma kullestes täisväärtuslik sabakude, sealhulgas selgroo, lihaste, närvilõpmete ja naha struktuurid. Teised kullesed ei saanud amputatsiooni tagajärgedest üle, nagu nende vanuses peaks olema.

Kui see näib olevat trikk, siis ainult osaliselt. Et mõista, miks see juhtus, on vaja selgitada katse aluseks olevat põhimõtet. Tõepoolest, kõik loomad, kes olid samal elutsükli etapil, olid allutatud ühesugustele manipulatsioonidele. Ainus erinevus kahe rühma vahel oli valgustuse olemasolu või puudumine. Valgust aga ei olnud tegelik põhjus toimunud muutustest. See toimis kauglülitina, mis käivitas teguri, mis (mitte täiesti selgel viisil) käivitas regenereerimisprotsessi. Sellise tegurina toimis rakkude transmembraansete potentsiaalide hüperpolarisatsioon; või lihtsamalt – bioelekter.

Optogeneetika teeb eksperimendi koostamise suhteliselt lihtsaks. Valgustundliku valgu Archerchodopsiini mRNA molekulid süstiti kullestesse. See tõi kaasa asjaolu, et mõne aja pärast ilmusid koe paksuses asuvate tavaliste rakkude pinnale “pumbavalgud”. Valgusega stimuleerimise tingimustes (ja ainult sel juhul) kutsusid nad esile ioonide voolu läbi membraani, muutes seeläbi selle elektripotentsiaali.

Tegelikult pole teadlased kulleste abistamiseks midagi peale valgusega aktiveeritavate membraanpumpade pakkunud. Siiski piisas vaid ühest mõjust rakkude elektrilistele omadustele, et käivitada organismis keeruline regeneratsiooniprotsesside kaskaadi. Tänu optogeneetikale on omakorda nende muutuste esilekutsumine väljastpoolt sama lihtne kui pirnide koorimine, tuleb kullesele lihtsalt valgustada.

Taastumine jääb bioloogia üheks peamiseks saladuseks. 2005. aastal lülitas ajakiri Science 25 kõige olulisema teaduse ees seisva probleemi hulka järgmise küsimuse: Mis kontrollib organite taastumist? Kahjuks pole teadlased veel täielikult aru saanud, miks mõned loomad mingil eluetapil vabalt kaotatud kehaosi taastavad, teised aga kaotavad selle võime igaveseks. Kunagi teadis su keha, kuidas kasvatada silma või kätt.

See oli kaua aega tagasi, päris embrüona elu alguses. Spetsialiste huvitab, kuhu need teadmised kaovad ja kas neid on võimalik täiskasvanuna uuesti elustada. IN praegu enamik bioloogide uuringuid on keskendunud geeniekspressioonile või keemilistele signaalidele. Michael Levine'i labor loodab leida vastuse regeneratsiooni mõistatusele teisest nähtusest, bioelektrist, ja need lootused näivad olevat õigustatud.

Mis esineb elusorganismis elektrivoolud, on tuntud alates Galvani katsetest. Siiski on vähesed uurinud nende mõju arengule nii põhjalikult kui Levin. Bioelektril on pikka aega olnud võimalus saada vääriliseks eksperimentide teemaks, kuid 20. sajandi teisel poolel toimunud molekulaarrevolutsioon bioloogias lükkas selle teema uurimishuvi teaduse perifeeriasse.

Levin, kes on pärit arvutimodelleerimise ja geneetika valdkonnast, kes töötab kõige rohkem kaasaegsed meetodid, mis eelkäijatest puudusid, tagastab selle suuna tegelikult bioloogilise peavoolu juurde. Tema entusiasmi keskmes on usk, et elekter on füüsikaline põhinähtus ja evolutsioon ei saanud jätta selle kaasamata fundamentaalsetesse protsessidesse, näiteks organismi arengusse.

Rakkude transmembraanset potentsiaali muutes saab teadlane juhendada kullese kudesid etteantud kehapiirkonnas silma kasvatama. Tema labori seinal ripub kuuejalgse konna foto. Täiendavad jäsemed ilmusid talle ainult elektriliste biovooludega kokkupuute tagajärjel. Erinevalt neuronitest ei ole tavalised rakud võimelised tulistama, kuid nad suudavad vaheühenduste kaudu järjekindlalt signaale edastada peaaegu kogu keha ulatuses. Kui planaaria, väike uss, mis suudab taastuda, lõigatakse saba küljest ära, saadetakse lõigatud piirkonnast pähe päring, et veenduda, et see on paigas. Blokeerige selle teabe edastamine ja saba asemel kasvab pea.

Erinevate rakkude elektrilisi omadusi määravate ioonikanalitega manipuleerides said teadlased oma katsetes kahe pea, kahe sabaga ussid ja isegi nelja peaga ebatavalise disainiga ussid. Levin ütles, et talle öeldi peaaegu alati, et tema ideed ei peaks töötama. Ta toetus oma intuitsioonile ja enamikul juhtudel see alt ei vedanud.

Nendest katsetest on veel väga kaugel täielikust teadmisest, kuidas inimesel jäseme taastada. Seni saavad puudega inimesed loota vaid proteeside täiustamisele. Kuid Tuftsi ülikooli ainulaadses laboris otsivad nad midagi veelgi põhjapanevamat: Levine väidab, et nagu geneetiline kood, peab ka olema bioelektriline kood, mis seob membraani pingegradiente ja dünaamika anatoomiliste struktuuridega.

Olles seda mõistnud, on võimalik mitte ainult regeneratsiooni kontrollida, vaid ka kasvajate kasvu mõjutada. Lewin peab neid rakkude poolt keha kuju kohta teabe kadumise tagajärjeks ja vähiprobleemi uurimine on üks tema labori ülesandeid. Nagu sageli juhtub, võib erinevatel protsessidel olla üksainus olemus.

Kui ehituse taga on tõesti bioelektrikood erinevaid kehasid keha, võib selle lahendus valgustada kahte kriitilised küsimused inimkonnaga silmitsi seistes.

Kokkupuutel

Under regenereerimine viitab organismide võimele parandada oma kahjustatud kudesid ja mõnikord isegi terveid elundeid. Lisaks hõlmab selle mõiste määratlus keha kui terviku taastamist selle kunstlikult eraldatud fragmendist. Sellise regenereerimise näide on hüdra taastamine dissotsieerunud rakkudest või väikesest kehafragmendist.

Samuti võib regenereerimist käsitleda kui kaotatud osade taastamist keha poolt elutsükli mis tahes etapis. Selline taastamine toimub mis tahes organi või selle osa kaotuse tagajärjel. Sel juhul on olemas reparatiivne regenereerimine. Ta juhtub tüüpiline Ja ebatüüpiline. Esimest tüüpi iseloomustab kaotatud osa asendamine täpselt sama. Kehaosa kaotuse põhjuseks võib olla näiteks väline mõju. Ebatüüpilise regenereerimisega asendatakse kaotatud kehaosa teisega, mis erineb esialgsest kvalitatiivselt või kvantitatiivselt.

Füsioloogiline regenereerimine on regeneratsioon, mis toimub kogu organismi normaalse eluea jooksul ja ei ole seotud kaotuse, kahjustumise või ohuga. Füsioloogilise taastumise näide on naha, nimelt selle väliskihi pidev uuendamine. Lisaks on küüned ja juuksed kui naha derivaadid võimelised hästi taastuma. Luukoe taastamise pärast luumurde tagab ka iseparanemise võime. Kui kaob osa kõhunäärmest või kilpnäärmest, maksast (kuni 70%), hakkavad nende elundite rakud aktiivselt jagunema, mille tulemusena taastub algselt omane elundi suurus. See võime on ka närvirakud. Isegi sõrmeotsad on teatud tingimustel võimelised ise paranema. Füsioloogiline taastumine on rakuline kui taastumine on tingitud diferentseerunud või kambiaalsetest rakkudest ja rakusisene- organellide uuenemise tõttu. Iseloomustab iga üksiku koe taastumist spetsiifilised omadused subtsellulaarsel ja rakutasandil.

Vajadus füsioloogilise taastumise järele tuleneb asjaolust, et elu jooksul toimuvad keha kudedes protsessid, mis on seotud rakkude surma ja kulumisega. Neid protsesse nimetatakse füsioloogiline degeneratsioon. Selliste rakkude asendamise uutega tagab füsioloogiline regeneratsioon. Iga organism läbib oma elu jooksul palju uuenemis- ja taastumisprotsesse.

Mõiste "regenereerimine" pakkus esmakordselt välja prantsuse teadlane Réaumur 1712. aastal.

Silmaga nähtamatud, inimkehas toimuvad rakkude jagunemise, eneseuuendamise ja asendamise protsessid – nende taastumine. Seega toimub kasv, küpsemine ja nende protsesside täieliku aeglustumise või peatumisega vananemine ja surm.

Rakkude regenereerimise tüübid

Füsioloogiline regeneratsioon on rakusiseste struktuuride, rakkude, kudede ja elundite uuenemise protsess. See esineb limaskestade, sarvkesta, vere, luuüdi, epidermise epiteelis. Iga inimene saab seda jälgida juuste, küünte näitel. Füsioloogiline regeneratsioon toimub koos erineva intensiivsusega. Näiteks epiteelirakud peensoolde uuendatakse 48 tunni jooksul, on see protsess neerude ja maksa kudedes palju aeglasem ning närvikudedes ei toimu rakkude jagunemise teel regeneratsiooni üldse.

Rakkude füsioloogilisel regenereerimisel on taastav ja hävitav faas. Viimane tähendab, et mõnede rakkude lagunemissaadused stimuleerivad teiste rakkude arvu täiendamist. Teadlased väidavad, et hormoonid mängivad rakkude uuenemise protsessides erilist rolli. Tänu rakkude füsioloogilisele taastumisele säilib ja tagatakse inimkeha kõigi organite ja süsteemide pidev funktsioneerimine.

Reparatiivne regenereerimine on rakkude taastamise protsess pärast mis tahes häireid. Enamik hea näide igale inimesele - sõrme haava paranemine jne. Loomade ja taimede puhul on see veelgi enam väljendunud – näiteks sisaliku saba.

Rakkude taastumist mõjutavad tegurid

Selleks, et rakusisesed struktuurid ja rakud saaksid nukleiinhapete, valkude ja lipiidide biosünteesi käigus füsioloogiliseks taastumiseks, vajavad nad aineid, mis satuvad kehasse veest, õhust ja toidust. Need on aminohapped, mononukleiidid, mikroelemendid, vitamiinid ja paljud teised.

Tegurid, mis aeglustavad või peatavad reparatiivse ja füsioloogiline taastumine rakud hõlmavad järgmist: madala kvaliteediga toit; õhu, vee, pinnase saastatus keskkonnategur); trauma; põletused; põletikulised protsessid; vereringe rikkumine keha organites ja süsteemides; psühho-emotsionaalne ülekoormus (stress).

Rakkude füsioloogilise ja reparatiivse regenereerimise protsesside stimuleerimiseks on farmakoloogid välja töötanud järgmised preparaadid: vitamiin (vitamiinid B, C, A jne);

steroidsed anaboolsed ained (fenoboliin, methandrostenool); mittesteroidsed anaboolsed ained (metüüluratsiil, riboksiin jne); immunomodulaatorid (prodigiosan, levamisool jne); biogeensed stimulandid(aloe, gumisool, peloidiin jne); loomade regeneratsiooni stimulandid ja taimset päritolu(apilak, perga, kuuseõli, astelpajuõli, tserebrolüsiin, rumalon, solkoserüül jne).

Neid stimulante kasutatakse raviks mitmesugused haigused, tavaliselt kombinatsioonis teiste ravimitega tablettide kujul, intravenoosselt ja intramuskulaarsed süstid, salv.

Arst määrab need, arvestades individuaalsed omadused patsiendi keha, sest mõned neist sisaldavad hormoone ja mõned on lihtsalt mürgised, eriti steroidsed anaboolsed ravimid.

Regeneratsioon Loomade kaotatud elundite kohta on mõistatus, mis on teadlasi iidsetest aegadest saati põnev. Kuni viimase ajani usuti, et selle suurepärase omadusega on ainult madalamad elusolendi liigid: sisalikul kasvab maha lõigatud saba, mõned ussid saab lõigata väikesteks tükkideks ja igaüks neist kasvab terveks ussiks - näiteid on palju. .

Kuid elava maailma areng sai alguse madalamad organismid järjest paremini organiseeritutele, miks siis see vara mingil etapil kadus? Ja kas see kadus?

Lernea hüdra, Gorgon Medusa või meie kolmepäine madu Gorõnõtš, kelle pead Ivan Tsarevitš väsimatult “isetervendavaid” päid maha lõikas, on küll müütilised tegelased, kuid selgelt “peresuhetes” üsna tõeliste olenditega.

Nende hulka kuuluvad näiteks vesilikud - omamoodi sabaga kahepaiksed, keda peetakse õigustatult üheks iidsemaks loomaks Maal. Nende hämmastav omadus on võime taastuda – kasvatada kahjustatud või kadunud sabad, käpad, lõualuud.

Lisaks taastavad need nii kahjustatud südant kui ka silmakudesid ja selgroog. Sel põhjusel on nad laboratoorsetes uuringutes asendamatud ning vesilasi saadetakse kosmosesse mitte harvemini kui koeri ja ahve. Paljudel teistel olenditel on samad omadused.

Seega kipuvad vaid 2–3 cm pikkused must-valged sebrakalad taastama osi oma uimedest, silmadest ja isegi taastama oma südamerakke, mille kirurgid regenereerimiskatsete käigus välja lõigavad. Seda võib öelda ka teist tüüpi kalade kohta.

Uuenemise klassikalised näited on sisalikud ja kullesed, kes taastavad oma kaotatud saba; vähid ja krabid, kes taaskasvatavad kaotatud küüniseid; teod, mis on võimelised kasvatama uusi silmadega "sarvi"; salamandrid, mis asendavad loomulikult amputeeritud jalga; meritähed, kes taastavad oma ärarebitud kiiri.

Muide, sellisest äralõigatud kiirest, nagu pistikust, võib areneda uus loom. Kuid lameuss ehk planaria sai uuenemise meistriks. Kui see pooleks lõigata, kasvab puuduv pea ühele kehapoolele ja saba teisele, see tähendab, et moodustub kaks täiesti iseseisvat elujõulist isendit.

Ja võib-olla täiesti ebatavalise, kahe peaga ja kahe sabaga planaaria välimus. See juhtub siis, kui teete esi- ja tagaotsa pikisuunalisi lõikeid ja takistate nende kokkukasvamist. Isegi 1/280 selle ussi kehaosast selgub uus loom!

Inimesed jälgisid meie väiksemaid vendi tükk aega ja ausalt öeldes kadestasid salamisi. Ja teadlased liikusid viljatute vaatluste juurest analüüsi juurde ning püüdsid tuvastada selle loomade "iseparanemise" ja "iseparanemise" seaduspärasusi.

Esimene, kes püüdis sellesse nähtusse teaduslikku selgust tuua, oli prantsuse loodusteadlane Rene Antoine Réaumur. Just tema tõi teadusesse mõiste "regeneratsioon" - kaotatud kehaosa taastamine koos selle struktuuriga (ladina keelest ge - "taas" ja generatio - "tekkimine") ja viis läbi rea katseid. Tema töö jalgade regenereerimise kohta vähi korral avaldati 1712. aastal. Kahjuks ei pööranud kolleegid talle tähelepanu ja Réaumur lahkus nendest õpingutest.

Vaid 28 aastat hiljem jätkas Šveitsi loodusteadlane Abraham Tremblay oma regeneratsioonikatseid. Olendil, kellega ta katsetas, polnud tol ajal isegi oma nime. Pealegi ei teadnud teadlased veel, kas tegu oli looma või taimega. Õõnes kombitsavars, mille tagumine ots oli kinnitatud akvaariumi klaasi või veetaimede külge, osutus kiskjaks ja seejuures väga üllatavaks.

Teadlase katsetes üksikud kehakillud väike kiskja muutunud iseseisvateks indiviididena – nähtus, mida seni tunti alles aastal taimestik. Ja loom hämmastas loodusteadlast jätkuvalt: teadlase tehtud vasika esiotsa pikisuunaliste sisselõigete asemel kasvatas ta uued kombitsad, mis muutusid “paljupealiseks koletiseks”, miniatuurseks müütiliseks hüdraks, millega vanade kreeklaste järgi võitles Herakles.

Pole üllatav, et laboriloom sai sama nime. Kuid kõnealusel hüdral olid veelgi imelisemad omadused kui selle Lernea nimekaimul. Ta kasvas tervikuks isegi 1/200 oma ühesentimeetrisest kehast!

Tegelikkus ületas muinasjutud! Kuid faktid, mida tänapäeval teavad iga koolilaps ja mis avaldati 1743. aastal ajakirjas Proceedings of the Royal Society of London, tundusid teadusmaailmale ebausutavad. Ja siis toetas Tremblay selleks ajaks juba autoriteetset Réaumurit, kinnitades oma uurimistöö usaldusväärsust.

"Skandaalne" teema tõmbas kohe paljude teadlaste tähelepanu. Ja peagi oli taastumisvõimega loomade nimekiri üsna muljetavaldav. Kas see on tõsi, pikka aega usuti, et ainult madalamatel elusorganismidel on eneseuuendusmehhanism. Seejärel avastasid teadlased, et lindudel võib kasvada nokk, noortel hiirtel ja rottidel aga sabad.

Isegi imetajatel ja inimestel on selles piirkonnas suure potentsiaaliga kuded – paljud loomad vahetavad regulaarselt karvu, uuenevad inimese epidermise soomused, kasvavad lõigatud karvad ja raseeritud habe.

Inimene pole mitte ainult ülimalt uudishimulik olend, vaid ka kirglikult ihkab kasutada mis tahes teadmisi enda huvides. Seetõttu on täiesti arusaadav, et regeneratsiooni saladuste uurimise teatud etapis tekkis küsimus: miks see nii juhtub ja kas regeneratsiooni on võimalik kunstlikult esile kutsuda? Ja miks kõrgemad imetajad selle võime peaaegu kaotasid?

Esiteks märkisid eksperdid, et taastumine on tihedalt seotud looma vanusega. Mida noorem see on, seda lihtsam ja kiirem on kahju heastada. Kullesel kasvab puuduv saba kergesti tagasi, kuid vana konna jala kaotus muudab selle invaliidiks.

Teadlased uurisid füsioloogilisi erinevusi ja kahepaiksete poolt "eneseparandamiseks" kasutatav meetod sai selgeks: selgus, et varajased staadiumid tulevase olendi arengurakud on ebaküpsed ja nende arengusuund võib muutuda. Näiteks konnaembrüotega tehtud katsed on näidanud, et kui embrüol on vaid paarsada rakku, saab sellest nahaks muutuva koetüki välja lõigata ja asetada ajupiirkonda. Ja see kude... saab aju osaks!

Kui selline operatsioon tehakse küpsema embrüoga, siis naharakud arenevad ikkagi nahaks – otse aju keskele. Seetõttu jõudsid teadlased järeldusele, et nende rakkude saatus on juba ette määratud. Ja kui enamuse rakkude jaoks kõrgemad organismid tagasiteed pole, siis on kahepaiksete rakud võimelised aega tagasi keerama ja naasta hetkesse, mil sihtkoht oleks võinud muutuda.

Mis on see hämmastav aine, mis võimaldab kahepaiksetel end "parandada"? Teadlased on leidnud, et kui vesilik või salamander kaotab jala, siis kahjustatud kehapiirkonnas kaotavad luu-, naha- ja vererakud oma eripärad.

Kõik sekundaarselt "vastsündinud" rakud, mida nimetatakse blasteemiks, hakkavad intensiivselt jagunema. Ja vastavalt keha vajadustele muutuvad nad luu-, naha-, vererakkudeks ... et lõpuks saada uueks käpaks. Ja kui "eneseparandamise" ajal ühendate tretinoehappe (A-vitamiini hape), stimuleerib see konnade taastumisvõimet nii palju, et neil kasvab ühe kaotatud jala asemel kolm.

Pikka aega jäi saladuseks, miks soojaverelistel loomadel regenereerimisprogramm alla suruti. Seletusi võib olla mitu. Esimene on see, et soojaverelistel loomadel on pisut erinevad ellujäämisprioriteedid kui külmaverelistel. Haavade armistumine muutus olulisemaks kui täielik taastumine, kuna see vähendas vigastuse korral surmava verejooksu ja surmava infektsiooni sissetoomise tõenäosust.

Kuid võib olla ka teine, palju süngem seletus - vähk, see tähendab, kiire taastumine suur ala kahjustatud kude tähendab identsete kiiresti jagunevate rakkude ilmumist teatud kohta. See on see, mida täheldatakse tekkimisel ja kasvul pahaloomuline kasvaja. Seetõttu usuvad teadlased, et organismi jaoks on muutunud ülioluliseks kiiresti jagunevate rakkude hävitamine ja seetõttu oli kiire taastumisvõime alla surutud.

Bioloogiateaduste doktor Petr Garjajev, Venemaa Meditsiini- ja Tehnikateaduste Akadeemia akadeemik, arutleb: „See (regeneratsioon) ei ole kuhugi kadunud, lihtsalt kõrgemad loomad, sealhulgas inimesed, osutusid paremini kaitstuks. välismõjud ja täielik regenereerimine ei muutunud nii vajalikuks.

Mingil määral on see säilinud: haavad ja lõikehaavad paranevad, rebenenud nahk taastub, karvad kasvavad, maks taastub osaliselt. Aga ärarebitud käsi meis enam ei kasva, nii nagu ei kasva siseorganid toimimast lakatute asemele. Loodus on lihtsalt unustanud, kuidas seda teha. Võib-olla tuleks talle seda meelde tuletada.

Nagu alati, aitas Tema Majesteet Chance. Philadelphias asuv immunoloog Helen Heber-Katz andis kord oma laboriassistendile rutiinse ülesande: torgake laborihiirte kõrvad nende märgistamiseks läbi. Paar nädalat hiljem tuli Heber-Katz hiirte juurde valmis siltidega, kuid ... ta ei leidnud kõrvadest auke.

Tegi seda uuesti – sai sama tulemuse: paranenud haavale polnud aimugi. Hiirte keha regenereeris kudesid ja kõhre, täites augud, mida nad ei vajanud. Herber-Katz tegi sellest ainsa õige järelduse: kõrvade kahjustatud piirkondades on blastema - samad mittespetsialiseerunud rakud nagu kahepaiksetel.

Kuid hiired on imetajad, neil ei tohiks selliseid võimeid olla. Katsed õnnetute närilistega jätkusid. Teadlased lõikasid hiirtelt sabatükid maha ja ... saavutasid 75-protsendilise uuenemise! Tõsi, keegi isegi ei püüdnud "patsientide" käppasid arusaadavatel põhjustel ära lõigata: ilma kauteriseerimiseta sureks hiir lihtsalt suure verekaotuse kätte ammu enne kaotatud jäseme taastumise algust (kui üldse). Ja kauteriseerimine välistab blastema ilmnemise. Niisiis täielik nimekiri Hiirte regeneratiivseid võimeid ei suudetud selgitada. Siiski oleme juba palju õppinud.

Tõsi, oli üks "aga". Tegemist ei olnud tavaliste koduhiirtega, vaid kahjustatud immuunsüsteemiga eriliste lemmikloomadega. Heber-Katz tegi oma katsetest järgmise järelduse: regeneratsioon on omane ainult loomadele, kelle T-rakud on hävitatud - immuunsüsteemi rakud.

Siin on peamine probleem: kahepaiksetel seda pole. Niisiis on selle nähtuse võti juurdunud just immuunsüsteemist. Järeldus kaks: imetajatel on samad kudede regenereerimiseks vajalikud geenid kui kahepaiksetel, kuid T-rakud ei lase neil geenidel töötada.

Kolmas järeldus: organismidel oli algselt kaks haavade paranemise võimalust – immuunsüsteem ja taastumine. Kuid evolutsiooni käigus muutusid need kaks süsteemi omavahel sobimatuks – ja imetajad valisid T-rakud, kuna need on olulisemad, kuna need on organismi peamine relv kasvajate vastu.

Mis kasu on sellest, kui suudetakse kaotatud käsi tagasi kasvatada, kui samal ajal vähirakud? Selgub, et immuunsüsteem, kaitstes meid infektsioonide ja vähi eest, samal ajal pärsib see meie võimet "iseennast parandada".

Kuid kas tõesti on võimatu midagi välja mõelda, sest sa tõesti tahad mitte ainult noorendada, vaid taastada keha elujõudu toetavad funktsioonid? Ja teadlased on leidnud, kui mitte imerohi kõigi hädade vastu, siis võimaluse saada veidi loodusele lähemale, aga mitte tänu blasteemile, vaid tüvirakkudele. Selgus, et inimesel on teistsugune taastumispõhimõte.

Pikka aega oli teada, et ainult kahte tüüpi meie rakud saavad taastuda - vererakud ja maksarakud. Kui mõne imetaja embrüo areneb, jäetakse osa rakke spetsialiseerumisprotsessist välja.

Sellised on tüvirakud. Neil on võime täiendada verd või surevaid maksarakke. Luuüdi sisaldab ka tüvirakke, mis võivad muutuda lihaskoeks, rasvaks, luuks või kõhreks, olenevalt toitaineid need antakse laboris.

Nüüd pidid teadlased katseliselt katsetama, kas on võimalik "käivitada" iga meie raku DNA-sse kirjutatud "juhis" uute elundite kasvatamiseks. Eksperdid olid veendunud, et peate lihtsalt sundima keha oma võimet "sisse lülitama" ja siis läheb protsess iseenesest. Tõsi, jäsemete kasvatamise võime satub kohe ajutise probleemiga.

See, mis on imepisikese keha jaoks kergesti võimalik, käib täiskasvanule üle jõu: mahud ja suurused on palju suuremad. Me ei saa teha nii nagu vesilikud: moodustada väga väike jäse ja see siis kasvatada. Selleks vajavad kahepaiksed kasvamiseks vaid paar kuud, inimest uus jalg enne normaalne suurus Inglise teadlase Jeremy Broxi arvutuse järgi vajate vähemalt 18 aastat ...

Kuid teadlased on leidnud tüvirakkude jaoks palju tööd. Kõigepealt tuleb aga öelda, kuidas ja kust need hangitakse. Teadlased teavad, mis on suur hulk tüvirakud asuvad vaagna luuüdis, kuid igal täiskasvanul on need juba oma algsed omadused kaotanud. Kõige lootustandvam ressurss on tüvirakud, mis on saadud nabaväädi veri.

Kuid pärast sünnitust saavad teadlased koguda ainult 50–120 ml sellist verd. Igast 1 ml-st vabaneb 1 miljon rakku, kuid ainult 1% neist on eellasrakud. See keha taastava reservi isiklik reserv on äärmiselt väike ja seetõttu hindamatu. Seetõttu saadakse embrüote ajust (või muudest kudedest) tüvirakud – abortiivne materjal, ükskõik kui kurb sellest rääkida on.

Neid saab isoleerida, asetada koekultuuri, kus algab paljunemine. Need rakud võivad elada kultuuris kauem kui aasta ja neid saab kasutada iga patsiendi jaoks. Tüvirakke saab eraldada nabaväädiverest ja täiskasvanute ajust (näiteks neurokirurgiliste operatsioonide käigus).

Ja hiljuti surnud ajust on võimalik isoleerida, kuna need rakud on resistentsed (võrreldes teiste rakkudega närvikude), püsivad need siis, kui neuronid on juba degenereerunud. Teistest organitest, näiteks ninaneelu, eraldatud tüvirakud ei ole kasutusel nii mitmekülgselt.

Ütlematagi selge, et see suund on fantastiliselt paljulubav, kuid pole veel täielikult läbi uuritud. Meditsiinis peate mõõtma seitse korda ja seejärel kümme aastat uuesti kontrollima, et veenduda, et imerohiga ei kaasne probleeme, näiteks immuunhäireid. Ka onkoloogid ei öelnud oma kaalukat jah-sõna. Sellegipoolest on juba edusamme, kuid ainult laboriarenduste, kõrgemate loomadega tehtud katsete tasemel.

Võtame näiteks hambaravi. Jaapani teadlased on välja töötanud ravisüsteemi, mis põhineb geenidel, mis vastutavad fibroblastide – just nende kudede, mis kasvavad ümber ja hoiavad hambaid – kasvu eest. Nad katsetasid oma meetodit koera peal, kes oli varem välja töötatud raske vorm periodontaalne haigus.

Kui kõik hambad välja kukkusid, töödeldi kahjustatud piirkondi ainega, mis sisaldas samu geene ja agar-agarit, happelist segu, mis annab rakkude paljunemiseks toitainekeskkonda. Kuus nädalat hiljem puhkesid koera kihvad.

Sama efekti täheldati ahvil, kelle hambad olid maani raiutud. Teadlaste sõnul on nende meetod palju odavam kui proteesimine ja võimaldab esimest korda tohutul hulgal inimestel oma hambaid sõna otseses mõttes tagastada. Eriti kui arvestada, et 40 aasta pärast esineb 80% maailma elanikkonnast kalduvus parodondi haigustele.

Teises katseseerias täideti hambakamber dentiini viilidega (täites induktori rolli) sidekoe igemed (amfodontoom) reageeriva materjalina. Ja amfodont muutus ka dentiiniks. Lähitulevikus loodavad Briti hambaarstid liikuda edukate katsete juurest hiirtel edasiste laboriuuringute poole. Konservatiivsete hinnangute kohaselt maksavad "varreimplantaadid" sama palju kui Inglismaal tavapärased proteesid - 1500–2000 naela.

Uuringud on näidanud, et neerupuudulikkusega inimesed vajavad vaid 10% oma neerurakkudest, et ellu ärgata, et lõpetada sõltuvus dialüüsiaparaadist.

Ja sellesuunalised uuringud on kestnud palju aastaid. Kui oluline see on - mitte õmmelda, vaid uuesti kasvada, mitte istuda pillide peal, vaid taastada tervislik funktsioon tänu keha varjatud võimalustele.

Eelkõige on leitud viis, kuidas kasvatada uusi insuliini tootvaid pankrease beetarakke, mis lubab miljonitel diabeetikutel vabaneda igapäevastest süstidest. Ja katsed tüvirakkude kasutamise võimaluse kohta võitluses diabeediga on juba lõppfaasis.

Samuti on käimas töö, et luua tööriistu, mis hõlmavad regenereerimist. Ontogeny on välja töötanud kasvufaktori nimega OP1, mis saab peagi müügiloa Euroopas, USA-s ja Austraalias. See stimuleerib uue luukoe kasvu. OP1 on abiks keeruliste luumurdude ravis, kui murtud luu kaks osa on tugevalt valesti paigutatud ega saa seetõttu paraneda.

Sageli sellistel juhtudel jäse amputeeritakse. Aga OP1 stimuleerib luukoe nii et see hakkaks kasvama ja täidaks murdunud luu osade vahel oleva tühimiku. IN Vene Instituut traumatoloogia ja ortopeedia teadlased saavad tüvirakke luuüdi. Pärast 4-6-nädalast paljunemist kultuuris siirdatakse nad liigesesse, kus nad rekonstrueerivad kõhrepinnad.

Mõni aasta tagasi tegi rühm Briti geneetikuid sensatsioonilise teate: nad alustavad tööd südame kloonimisega. Kui katse õnnestub, ei ole vaja siirdamist, mis on täis koe äratõukereaktsiooni. Kuid on ebatõenäoline, et lainegeneetika piirdub ainult regenereerimisega siseorganid, ja teadlased loodavad, et nad õpivad, kuidas patsientidele jäsemeid "kasvatada".

Günekoloogia vallas on ka tüvirakkudel suured väljavaated. Kahjuks on tänapäeval paljud noored naised määratud viljatusele: nende munasarjad on lõpetanud munaraku tootmise.

Sageli tähendab see, et rakkude kogum, millest folliikulid tekivad, on ammendatud. Seetõttu tuleb otsida mehhanisme, mis neid kompenseerivad. Esimesed julgustavad tulemused selles valdkonnas on ilmunud hiljuti.

Teadlased juba näevad, kuidas on võimalik päästa inimesi, kes kohutav diagnoos- maksatsirroos. Nad usuvad, et haiguse arengu mõnes etapis võib terve organi siirdamise asendada ainult tüvirakkude sissetoomisega (arterivoodi kaudu, otsesed punktsioonid, rakkude otsene siirdamine maksakoesse). Venemaa Meditsiiniteaduste Akadeemia kirurgiakeskuse spetsialistid on alustanud pilootuuringut ja esimesed tulemused on julgustavad.

Ukraina teadlased viivad selles valdkonnas läbi väga huvitavaid eelarendusi südame-veresoonkonna haigused. Juba praegu on nad kogunud eksperimentaalseid tõendeid selle kohta, et tüvirakkude sisestamine müokardiinfarkti või raske isheemiaga patsientidele on paljutõotav ravimeetod.

Esimesed kliinilised katsed tüvirakkude siirdamisega, mis algasid USAs Pittsburghi ülikoolis, andsid häid tulemusi ja rasketel isheemilise või hemorraagilise insuldiga patsientidel. Pärast rakuteraapiat on neis selgelt näha neuroloogiline taastusravi.

Kahjuks on hirmutav statistika emakasisese ajukahjustusega laste, sealhulgas nende hulgas ajuhalvatus. On juba tõestatud, et kui sellised lapsed alustavad tüvirakkude siirdamist (või ravi, mille eesmärk on nende stimuleerimine, st oma endogeensete rakkude lokaliseerimine kahjustatud piirkonnas), siis pärast esimest eluaastat täheldatakse sageli, et isegi säilimise anatoomiliste laste aju defektid on minimaalsed neuroloogilised sümptomid.

Tõhusalt arendatud tüvirakkude siirdamise tehnoloogiad võivad meie elu täielikult muuta. Kuid see on tulevik ja täna pole sellel teadmistevaldkonnal isegi oma nime, on ainult valikud: “rakuteraapia”, “tüvirakkude siirdamine”, “regeneratsioonimeditsiin”, isegi “koetehnoloogia” ja “organitehnoloogia”.

Kuid juba praegu on võimalik loetleda kõik selle uue suuna võimalused. Pole ime, et nad ütlevad, et 21. sajand möödub bioloogia märgi all ja võib-olla aitab inimkonda kahepaiksete ja algloomade poolt miljoneid aastaid säilitatud taastumiskogemus.