Uusiutumisbiologia

Regenerointiprosessi

Regenerointimateriaalin alkuperä

Amputaation jälkeen regenerointiin kykenevä lisäys kehittää kannan kudoksista blasteen heti amputaation tason takana (katso valokuva). Näissä kudoksissa tapahtuu rajuja muutoksia. Niiden solut, jotka ovat erikoistuneet lihakseen, luuhun tai rustoon, menettävät ominaisuudet, joiden perusteella ne normaalisti tunnistetaan (erilaistuminen); ne alkavat sitten siirtyä kohti haavan orvaskerta ja kerääntyä sen alapuolelle muodostaen pyöristetyn pumpun (blastema), joka kohoaa kanosta. Solun lähinnä olevat solut lisääntyvät edelleen, kun taas kannen vanhoja kudoksia lähinnä olevat solut erottuvat lihakseen tai rustoon sijainnistaan ​​riippuen. Kehitys jatkuu, kunnes regeneroidun lisäyksen kärjessä olevat lopulliset rakenteet ovat erilaistuneet, ja kaikki lisääntyvät solut ovat käytetty prosessissa.

ihmisen sairaus: Korjaus ja uudistuminen

Korvaamalla vaurioituneet tai tuhoutuneet solut terveillä uusilla soluilla, korjaus- ja uudistumisprosessit toimivat yksilön palauttamiseksi

Blastemasolut näyttävät erilaistuvan samantyyppisiin soluihin, joita he olivat ennen, tai läheisesti sukulaisiin. Solut saattavat ehkä muuttaa rooliaan tietyissä olosuhteissa, mutta ilmeisesti tekevät niin. Jos raajan blastema siirretään saman eläimen takaosaan, se voi jatkaa sen kehittymistä raajaksi. Samoin muualle vartaloon siirretty häntäblastema muuttuu häntäksi. Siten blastema-soluilla näyttää olevan pysyvä leima lisäyksestä, josta ne on tuotettu ja johon niiden on tarkoitus kehittyä. Jos häntäblastema siirretään raajan kantoon, regeneroituva rakenne on kuitenkin yhdistelmä kahdesta lisäyksestä.

Napaisuus ja gradienttiteoria

Jokaisella elävällä esineellä on polaarisuus, josta yksi esimerkki on organismin erottelu pään tai etuosan ja häntä tai takaosan osaksi. Regeneroivat osat eivät ole poikkeus; niillä on polaarisuus kasvaessaan aina distaalisuunnassa (pois kehon pääosasta). Alempien selkärangattomien joukossa ero proksimaalisen (lähellä tai vartaloa kohti) ja distaalin välillä ei kuitenkaan aina ole selvää. Esimerkiksi ei ole vaikeaa kääntää ”varren” napaisuutta koloniaalisissa hydroideissa. Normaalisti varsi pala kasvaa pään tai hydrantin sen vapaassa tai distaalisessa päässä; jos se on sidottu, se kuitenkin uudistaa palopostin lopussa, joka oli alun perin proksimaalinen. Tämän järjestelmän napaisuus määritetään ilmeisesti aktiivisuusgradientilla siten, että hydrantti regeneroituu minne tahansa, missä aineenvaihdunta on korkein. Kun paloposti on alkanut kehittyä, se estää muiden lähellä sitä olevien tuottamisen hajottamalla estävää ainetta alaspäin vartta pitkin.

Kun tasomaiset lierot leikataan kahtia, jokainen pala kasvaa puuttuvaan päähän. Solut, jotka ovat olennaisesti identtisillä kehon alueilla, joille leikkaus tehtiin, muodostavat blastoja, jotka yhdessä tapauksessa saavat aikaan pään ja toisessa muuttuvat häntäksi. Se, millainen jokainen blastema uudistuu, riippuu täysin siitä, onko se limamaisen etukappaleen tai takaosan pala: näiden kahden kappaleen välinen todellinen ero voidaan selvittää aineenvaihdunnan eroilla. Jos litteän mato-osan poikittaisleikkaus leikataan hyvin ohueksi - liian kapea tehokkaan aineenvaihduntagradientin muodostamiseksi -, se voi uudistaa kaksi päätä, toisen molemmissa päissä. Jos aineenvaihduntainen aktiivisuus matalien maapallon etuosassa vähenee keinotekoisesti altistumisella tietyille lääkkeille, mahan entinen takaosa voi kehittää pään.

Lisäyksen uudistuminen aiheuttaa erilaisen ongelman kuin kokonaisten organismien. Kalan evällä ja salamanderin raadalla on proksimaalinen ja distaalinen pää. Erilaisilla manipulaatioilla on kuitenkin mahdollista saada ne regeneroitumaan proksimaaliseen suuntaan. Jos kalan evää leikataan neliömäinen reikä, regenerointi tapahtuu odotetusti sisämarginaalista, mutta se voi tapahtua myös distaalireunasta. Jälkimmäisessä tapauksessa regeneroiva evä on itse asiassa distaalinen rakenne paitsi, että sen sattuu kasvamaan proksimaaliseen suuntaan.

Sammakkoeläimet reagoivat samalla tavalla. Vesikirjan käden on mahdollista siirtää lähellä olevaan kehon seinämään, ja kun riittävä verenvirtaus on varmistettu, katkaista käsivarsi hartian ja kyynärpään välillä. Tämä luo kaksi kantoa, lyhyen, joka koostuu osasta olkavartta, ja pidemmän, joka koostuu lopusta käsivarresta, joka työntyy väärään suuntaan eläimen sivulta. Molemmat kannot uudistavat saman asian, nimittäin kaiken, joka normaalisti sijaitsee distaalisesti amputaation tasoon nähden, riippumatta siitä, mihin kanto oli päin. Käännetty käsivarsi siis uudistaa peilikuvan itsestään.

Selvästi, kun rakenne regeneroituu, se voi tuottaa vain osia, jotka ovat normaalisti distaalisia amputaation tasoon nähden. Osallistuvat solut sisältävät tietoa, jota tarvitaan kaiken "loppupään" kehittämiseen, mutta niistä ei voi koskaan tulla läheisempiä rakenteita. Regeneraatio, kuten alkion kehitys, tapahtuu määrätyssä järjestyksessä.