Что такое регенерация здоровья

Что такое регенерация здоровья

• РЕГЕНЕРАТРОН

• ИСКУСТВЕННЫЕ ОРГАНЫ

Определение понятия «РЕГЕНЕРАЦИЯ»

Регенерация — процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность.

Владимир Никитич Ярыгин, (1942–2013), советский и российский биолог, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор, член президиума РАМН

Основной идеолог регенеративной медицины в России.

Регенерация — замещение различных структур (от частей клеток до крупных частей тела) после естественного изнашивания или случайной утраты.

Брюс Карлсон (Bruce M. Carlson), почетный профессор анатомии и клеточной биологии в Университете штата Мичиган

Ранее он занимал должность председателя кафедры анатомии и клеточной биологии в Медицинской школе и был также директором Института геронтологии.

Регенерация — процесс вторичного развития органов, вызванный повреждением того или иного рода.

Воронцова Мария Александровна (1902-1956), профессор, доктор биологических наук, заведующая лабораторией роста и развития института экспериментальной биологии АМН СССР

Положила начало изучению в СССР регенерации внутренних органов у млекопитающих. Создала регуляционную теорию индивидуального развития организма.

Проф. Н. П. Омельяненко и А. В. Ковалев принимают делегацию специалистов Общества регенеративной медицины Японии

Галина Павловна Короткова (1925-2012), эмбриолог, доктор биологических наук, профессор кафедры эмбриологии Санкт-Петербургского государственного университета

Регенерация – это восстановительный морфогенез (развитие), имеющий всегда многоуровневый характер и варьирующий по своим механизмам в зависимости от специфики, степени и локализации повреждения, а также от стадии индивидуального развития и сложности организации особи или колонии.

Лев Владимирович Полежаев (1910-2000), биолог,доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник-консультант Института общей генетики РАН

Регенерация — есть явление восстановления утраченной части организма – органа, ткани или клетки. При регенерации всегда восстанавливается форма, структура, но не всегда функция органа.

Бонне Шарль (Charles Bonnet) (1720-1793), швейцарский естествоиспытатель и философ

Наблюдал процессы регенерации у червей, гидр, морских звёзд, улиток, раков, земноводных. Утверждал, что регенерация — это одна из форм приспособления некоторых видов животных к неблагоприятным воздействиям внешней среды. Как правило, лучше всего регенерируют органы, которые чаще подвергаются утрате в природных условиях.

Одной из уникальных приспособительных реакций является способность к автотомии органов. Автотомия—отделение от тела и отбрасывание самим животным какого-либо своего органа. Автотомия служит животному для защиты от нападения: теряя отдельный орган или его часть, животное спасает жизнь. Потерянные органы часто восстанавливаются.

Так, например, самый известный пример — ящерица, убегающая от хищника и отбрасывающая свой хвост.

Отрыв хвоста — очень сложный способ защиты. Сам процесс отрыва напрямую зависит от размеров ящерицы. Крупные и медлительные животные отбрасывают большую часть хвоста, по сравнению с мелкими и быстрыми видами. Отбрасывание хвоста —контролируется полушариями мозга, и ящерица способна самостоятельно принять решение, когда это делать.У большинства хвостов есть поперечные зоны разрыва на хрящиках позвоночника, мышцах и связках. В случае опасности, когда ящерицу хватают за хвостик, кольцевые мышцы в этой зоне сокращаются и разрываются. При этом мускулы не только разрывают хвост, но и сразу перетягивают кровеносные сосуды, не допуская потери крови. При отбрасывании хвоста, происходит конвульсивное автоматическое сокращение мышц. Хвост отскакивает в сторону, отвлекая хищника.

Помимо аутотомии хвоста у некоторых ящериц, в частности у сцинковых гекконов, может наблюдаться и гораздо менее известный процесс — аутотомия кожных покровов. Схваченная ящерица начинает быстро вращаться вокруг оси тела, при этом лоскут кожи в тех местах, за которые ее схватили, легко отрываются, и животное убегает. Интересно, что и в этом случае кровотечения почти нет, а утраченная кожа вскоре восстанавливаются без образования рубца.

Мало известно, что хвост могут отбрасывать и некоторые виды змей (полосатая неродия, северная неродия, бурая неродия, флоридская неродия, ромбическая неродия, обыкновенная подвязочная змея, восточная ленточная змея, западная свинорылая змея, полосатый азиатский уж, уж-рыболов, антилофис). Хвост, как у ящериц, начинает конвульсивно извиваться и скакать. У змей хвост отрастает достаточно быстро, требуется около 4 месяцев, причем регенерат хвоста по размерам и окраске практически не отличается от отброшенного.

Осьминоги — уникальные животные, могут достигать больших размеров, например, гигантский осьминог Дофлейна достигает длины 960 см и массы до 270 кг. Имеют довольно большой мозг, интеллект осьминога сравним с интеллектом домашней кошки. Он обладает, обонянием, эмоциями и имеет хорошую память. Осьминог, чтобы сохранить жизнь, резким сокращением мускулов (мышцы щупальца в этот момент начинают спазматически сокращаться и разрываются) может отрывать своё щупальце оставив его врагу. Рана в течение нескольких дней заживают, а конечность, которая по длине иногда превышает несколько метров, способна отрасти заново. Причем, осьминог может оторвать щупальцу в любом месте по своему усмотрению.

Некоторые виды иглокожих обладают уникальной разновидностью автотомии — эвисцерацией. Например, их представитель — голотурия, или морской огурец (виды, употребляемые в пищу, носят общее название «трепанг»), в ответ на сильное раздражение самопроизвольно отбрасывают некоторые свои внутренние органы наружу (через анальное или ротовое отверстие) частично или целиком: кишку, водные легкие или Кювьеровы органы, в виде длинных полых нитей (назначение последнихеще не до конца выяснено ).

Морской огурец

Надо отметить, что длина тела голотурий варьирует от 3 см до 1–2 метров, хотя один из их видов — Synaptamaculata может достигать 5 м. Все выброшенные органы через некоторое время отрастают заново.

Группа биологов под руководством Эшли Сейферта обнаружила, что африканские иглистые мыши видов Acomyskempi и Acomyspercivali умеют сбрасывать кожу при спасении от хищника и обладают уникальной способностью ее регенерировать.

Эшли Сейферт (Ashley W. Seifert) ассистент профессора, департамент биологии, Университета Кентуки, США. http://www.
ashleyseifert.com

Американские ученые исследовали механические свойства кожи этих мышей. Оказалось, что кожа иглистых мышей была очень непрочной — она в 20 раз хуже выдерживала растяжение, чем кожа обычных мышей, и разрываласьпри 77-и кратном меньшемусилии. При этом на теле мышей не было зон с относительно низкой или высокой прочностью кожи – кожа легко отрывалась в любой точке тела. Высокая хрупкость кожного покрова этих уникальных мышей компенсируется удивительной способностью к его регенерации. Раны зарастают новой кожей с полноценными волосяными луковицами и другими компонентами без шрамов, и эта новообразованная кожа ничем не отличаются по своей структуре от нормальной. Для проверки этой способности своих подопечных ученые провели еще один опыт — они вырезали в ушной раковине у мышей сквозное отверстие и проследили за его восстановлением. К удивлению биологов, все ткани уха, кроме мышечной, успешно восстановились.

Разновидностью автотомии является сброс рогов у оленей, маралов и лосей. Одной из главных причин отсутствия заметных проявлений регенерационной способности у млекопитающих считают их «высокоорганизованность». Однако регенерация рогов делает такое предположение абсолютно несостоятельным. Рога достаточно сложно организованный орган, напоминающий строение конечностей. В основе рогов у этой группы животных — губчатая кость, покрытая кожей с короткими густыми волосами («вельвет»), рога пронизаны крупными кровеносными сосудами. Рост рогов поражает своей скоростью. Например, у благородного оленя (Cervuselaphus), она может достигать 1 см в сутки.А у более крупных оленевых рост рогов идет еще быстрее. У лосей, самых крупных представителей семейства, рога могут достигать в длину 129,5 сантиметра и расти со скоростью 2,75 сантиметра в день.

Рост новых рогов у лосей на юге начинается в апреле, на севере — в мае и продолжается 2–2,5 месяца до конца июня — начала июля. Вес пары рогов у крупных лосей-быков может достигать 30 кг, расстояние между крайними отростками — до 1,5 м. Этот феномен реге-нерации органа демонстрирует абсолютную несостоятельность утверждения, что большие по размеру части тела либо вообще не могут регенерировать, либо для этого потребуется слишком много времени.

РЕГЕНЕРАЦИЯ и
РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МЕДИЦИНА

Голяницкий Илья Алексеевич (1887-1939), российский хирург-экспериментатор, доктор медицинских наук, профессор

Основатель Травматологического института в Саратове (1919 г.) и Кафедры травматологии и ортопедии в Дальневосточном государственном медицинском институте (1934 г.).

Голяницкий впервые предложил термин «Регенеративная хирургия». Он обнаружил, что во всех проводимых им экспериментах по трансплантации органов и тканей пересаживаемый материал вызывает репаративные процессы со стороны тканевого ложа. Трансплантат является индуктором репаративной регенерации, который стимулирует регенеративный процесс или же обеспечивает саму возможность восстановления. В последующем регенерация тканей и органов по пересаженным биологическим структурам получила название трансплантационной (трансплантационная регенерация).

Если исключить трансплантацию органов от доноров, то существует четыре основные перспективные биомедицинские стратегии восстановления человеческого тела и органов после травматических повреждений, заболеваний, а также при старении.

1) Первая стратегия основывается на том, что надо досконально изучить механизмы регенерации у животных, которые могут самостоятельно заново отращивать утраченные части, и затем попытаться воспроизвести искусственным путем тоже самое у человека. Речь идет о внешнем управлении репаративной регенерацией у человека. Подавая нужные сигналы в зону повреждения можно попытаться заставить человеческую плоть постепенно отращивать denovo здоровые органы.

2) Вторая стратегия основана на принципах биомедицинской инженерии для достижения основной цели – сконструировать и собрать вне человеческого тела в лабораторных или биопроизводственных условиях живые и функционирующие биозапчасти для человека, которые могут быть трансплантированы на свое место, прижить и служить полноценной заменой собственным органам.

3) В основе третьей стратегии лежат репродуктивные технологии, а именно создание искусственным путем животных-химер, которые рождаются с человеческими органами. Это возможно, если вмешаться в процесс эмбрионального развития и внести человеческие стволовые клетки в формирующиеся органы зародышей животных.

4) Четвертая стратегия основана на манипуляциях со стволовыми клетками. Можно ввести локально в страдающие органы или системно в кровоток полученные и размноженные в лабораторных биореакторах стволовые клетки. Эти клетки обладают способностью (хоуминг) возвращаться в «исходное местообитание» — в свои ниши, и начинать восстанавливать нарушенные структуры и функции органов.

5) Пятая стратегия разрабатывается в нашей лаборатории. Для выращивания органов мы используем установки — биореакторы — «регенератроны», которые заполнены средой, поддерживающей автономный рост клеток и репаративную регенерацию. Восстанавливаемая часть тела помещается внутрь контактирующей части установки, на раневую поверхность восстанавливаемого органа надстраивается скаффолд, и периодически вносятся в конструкт живые клетки и структурные белки. Процесс построения тканеинженерной конструкции идет параллельно с вживлением и регенерацией сосудов и нервов по матрице.

«Регенератрон» — биореактор для выращивания органов de novo в искусственных условиях (конструкция 1991 года). За пультом управления установкой ее изобретатель А.В. Ковалев.

Титан Прометей и гигантский орел, посланный Зевсом

Способность восстанавливать органы после повреждений с древних времен воспринималась как допустимая возможность. Например, в мифологии Древней Греции за похищение огня титан Прометей был прикован к скале и обречен богами на непрекращающиеся мучения. Каждый третий день прилетал орел и расклевывал у Прометея печень, которая снова отрастала. Эти муки титана, по различным античным источникам, длились от нескольких столетий до 30 тысяч лет. С одной стороны, Прометей был бессмертным богом, и раз уж он бессмертный, то почему бы ему и не восстановить печень? С другой стороны, необычен выбор органа-мишени для наказания — не сердце, не легкие, не селезенка, а именно печень.

Удивительно то, что печень — единственный орган у человека, который действительно может эффективно самостоятельно восстанавливаться, и это стало известно только в прошлом столетии. Сегодня у родственника или другого донора можно забрать, например, левую долю печени и пересадить больному вместо пораженной печени. И у донора, и у реципиента печень восстанавливает из одной доли со временем свою массу и может дальше полноценно функционировать.

Необычны подробности и другого мифа о герое Геракле. Боги заключили между собой договор, что Геракл будет находиться под властью микенского царя Еврисфея до тех пор, пока не совершит десять подвигов по его поручению, а после исполнения подвигов не только освободится от его власти, но даже получит бессмертие. По второму приказу царя Еврисфея Геракл вместе со своим возничим Иолаем направился на поиски Лернейской гидры. Это змееподобное чудовище с ядовитым дыханием обитало в подземных водах озера Лерна и охраняло подводный вход в царство мертвых. По разным авторам, гидра имела 50 либо 7 голов, причем вместо одной отрубленной вырастали три, а одна голова была бессмертна. Геракл сразился с гидрой, отрубал ее головы, но они отрастали вновь. И тогда Иолай начал прижигать гидре раны на месте отрубленных голов, и головы перестали отрастать. Это позволило Гераклу победить гидру. Когда Геракл сражался с гидрой, все звери были на его стороне, только рак вылез из болота и укусил его за ногу.

Интересно, что с речного рака начался научный этап изучения восстановительных процессов у животных. Первые опыты по восстановлению частей тела провел выдающийся французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр.

René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757)

Французский естествоиспытатель Рене Антуан Фершо де Реомюр родился в Ла-Рошели в семье нотариуса. Изучал право, математику и физику в университетах Бурже и Парижа. В возрасте 25 лет, после опубликования первых трех работ по математике, Реомюр был принят в члены Парижской академии наук. Выдающиеся способности позволили Реомюру создать научные труды по математике, физике, химической технологии, зоологии и ботанике, разработать способ производства матового стекла. Его работы по металлургии железа, имели огромную практическую значимость. Реомюр предложил первую теорию закалки стали. В 1730 году Реомюр описал изобретенный им спиртовой термометр, шкала которого определялась точками кипения и замерзания воды. Шкала Реомюра долгое время была распространена в Европе. В области зоологии Реомюр осветил вопросы биологии общественных насекомых и тлей, отношения насекомых к растениям; уточнил функции особей пчелиной семьи.

На фоне успеха и признания исследований Реомюра его работа по наблюдению и описанию процесса отрастания ног на месте оторванных у речного рака, напечатанная в 1712 году, прошла незамеченной и не привлекла интереса научной общественности. Хотя в этой работе Реомюр ввел в биологию новый термин и важнейшее понятие — «регенерация» (от лат. re — снова и generare — производить). Реомюр почти на 30 лет прекратил исследования регенерации.

Abraham Tremblay (1710–1784)

Через 32 года после работы Реомюра по регенерации научные исследования этих процессов продолжил швейцарский натуралист, член Лондонского королевского общества и Парижской академии наук Абраам Трамбле. Любимым объектом исследований Трамбле стали пресноводные полипы «с руками в форме рогов». Эти животные были найдены в 1702 году в каналах вблизи города Делфта и описаны микроскопистом Антони Ван Левенгуком. Эти крошечные организмы, размером 1–20 мм, сидели на листьях водных растений и шевелили своими «рожками».

«Зеленая» гидра Hydra (Chlorohydra) viridissima. Именно с наблюдений за зелеными гидрами начал свои исследования А. Трамбле. У этих гидр в клетках энтодермы живут эндосимбиотические водоросли рода Chlorella — зоохлореллы. На свету такие гидры могут длительное время (более четырех месяцев) обходиться без пищи, в то время как искусственно лишенные симбионтов гидры без кормления погибают через два месяца.

А. Трамбле разрезал полип на несколько частей и с удивлением обнаружил, что каждая из отрезанных частей восстанавливается и из нее образуется целый организм. Более того, это удивительное животное может восстанавливаться из отдельных небольших кусочков тела (менее 1/200 объема), из кусочков щупалец, а также из взвеси клеток. Трамбле открыл явление регенерации целого организма из его части.
При разрезании полипа поперек на несколько частей было обнаружено, что каждая часть восстанавливает «голову» и «ногу», рот и щупальца развиваются на той стороне, которая была ближе к оральному концу тела, а стебелек и подошва — на противоположной стороне. Так Трамбле открыл явление сохранения исходной полярности при регенерации и внедрил экспериментальный метод в биологию.
Результаты исследований Трамбле опубликовал в 1744 году и назвал свой труд: «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в форме рогов». Следует отметить, что название «Гидра» этому роду пресноводных сидячих кишечнополостных (полипов) дал шведский ученый, основоположник современной биологической систематики, создатель системы растительного и животного мира Карл Линней только в 1746 году.

Современники высоко оценили работы Трамбле и считали, что две вещи прославят XVIII век — опыты с электричеством и опыты с пресноводными полипами. Основное значение исследований Трамбле состояло в том, что они разрушили резкую грань между животным и растительным миром, у животного организма обнаружена такая же способность к восстановлению утраченных частей, какая до сих пор была известна только у растений, размножаемых при помощи черенков и отводков.

Ладзаро Спалланцани (Lazaro Spallanzani; 1729-1799) итальянский натуралист и физик, имел почётный католический церковный титул аббата

Самые первые экспериментальные исследования регенерации у животных, имеющих позвоночник, провел ЛадзароСпалланцани. В 25-летнем возрасте Спалланцани уже стал профессором логики, метафизики и греческого языка в Университете Реджио (UniversityofReggio). Вскоре на основании собственных опытов он пришел к выводу, что жизнь может зарождаться только из жизни. Впервые в мировой науке опытным путём доказал невозможность самопроизвольного зарождения микроскопических организмов («инфузорий») и осуществил искусственное оплодотворение у земноводных и млекопи-тающих.

Огненная (обыкновенная) саламандра (лат. Salamandra salamandra)

Спалланцани отрезал у саламандры хвост. Прошло время, хвост снова вырос. Спалланцани отрезал у саламандры лапы — вырастали новые, отрезая выросшие лапы и хвосты по нескольку раз он убедился, что сколько раз не ампутируй — всегда отрастали новые. Он установил, что время, необходимое для восстановления лапы у саламандры не определенное, а зависит от возраста животного и окружающей температуры. Он обнаружил так же факт, что у головастиков лапы вырастают после отсечения вновь, а у взрослых лягушек и жаб — нет.

Улитка садовая (Сepaeahortensis)

Спалланцани обнаружил поразительную способность к регенерации у садовой улитки. Его открытие быстро приобрело известность и привлекло внимание общественности, так как улитка оказалась способна восстанавливать голову вместе с глазами и щупальцами после отсечения.

Правда, как показали современные исследования, регенерация всей головы у улитки не возможна. Но при условии сохранения основного ганглия нервной системы (аналог мозга улитки) существенная ее часть может действительно восстановиться.

Источник