Reģenerācijas process
Reģenerācijas materiāla izcelsme
Pēc amputācijas no piedēkļa, kas spēj reģenerēties, no celma audiem veidojas blasma tieši aiz amputācijas līmeņa (sk. Fotogrāfiju). Šajos audos notiek krasas izmaiņas. Viņu šūnas, kas specializējušās kā muskuļi, kauli vai skrimšļi, zaudē īpašības, ar kurām tās parasti tiek identificētas (diferenciācija); pēc tam viņi sāk migrēt uz brūces epidermu un uzkrājas zem tās, veidojot noapaļotu pumpuru (blastu), kas izliekas no celma. Šūnas, kas atrodas tuvāk pumpura galam, turpina vairoties, savukārt tās, kas atrodas vistuvāk celma vecajiem audiem, diferencējas muskuļos vai skrimšļos atkarībā no to atrašanās vietas. Attīstība turpinās, līdz tiek atdalītas galīgās struktūras reģenerētās piedēkļa galā, un visas proliferējošās šūnas tiek izmantotas šajā procesā.
cilvēku slimība: atjaunošana un atjaunošana
Aizvietojot bojātās vai iznīcinātās šūnas ar veselām jaunām šūnām, atjaunošanas un atjaunošanas procesi palīdz atjaunot indivīdu
Šķiet, ka blastu šūnas diferencējas tāda paša veida šūnās, kādas tās bija agrāk, vai cieši saistītos veidos. Iespējams, ka šūnas noteiktos apstākļos mainīs savu lomu, bet acīmredzot reti to izdara. Ja ekstremitāšu blastēma tiek pārstādīta tā paša dzīvnieka aizmugurē, tā var turpināt attīstīties ekstremitātē. Tāpat astes blastema, kas pārstādīta citur uz ķermeņa, kļūs par asti. Tādējādi blastema šūnām, šķiet, ir neizdzēšams piedēkļa zīmogs, no kura tās tika izgatavotas un kurās tām ir paredzēts attīstīties. Ja astes blastēma tiek pārstādīta uz ekstremitātes celma, reģenerējošā struktūra tomēr būs abu piedēkļu salikums.
Polaritātes un gradienta teorija
Katrai dzīvajai būtnei ir polaritāte, kuras viens piemērs ir organisma diferenciācija galvas vai priekšējā daļā un astes vai pakaļējā daļā. Reģenerējošās daļas nav izņēmums; tiem piemīt polaritāte, vienmēr augot distālā virzienā (prom no ķermeņa galvenās daļas). Tomēr starp apakšējiem bezmugurkaulniekiem atšķirība starp proksimālo (tuvu ķermenim vai ķermeņa virzienā) un distālo ir ne vienmēr skaidra. Piemēram, nav grūti mainīt koloniju hidroīdu “stublāju” polaritāti. Parasti kāta gabalam būs galvas gals vai hidrants, kas atrodas tā brīvajā vai distālajā galā; tomēr, ja tas ir piesaistīts, tas atjauno hidrantu galā, kas sākotnēji bija tuvāk. Polaritāti šajā sistēmā acīmredzami nosaka aktivitātes gradients tādā veidā, ka hidrants atjaunojas visur, kur vielmaiņas ātrums ir visaugstākais. Kad hidrants ir sācis veidoties, tas kavē citu tā ražošanu, kas atrodas tai tuvāk, ar inhibējošas vielas difūziju lejā pa kātu.
Kad plakanie plakanie tārpi tiek sagriezti uz pusēm, katrs gabals atpaliek no tā gala, kura trūkst. Šūnas būtībā identiskos ķermeņa reģionos, kur tika veikts griezums, veido blasmas, kas vienā gadījumā rada galvu, bet otrā kļūst par asti. Katra blastu reģenerācija pilnībā ir atkarīga no tā, vai tā atrodas priekšējā vai aizmugurējā plakanās tārpa gabalā: patieso atšķirību starp abiem gabaliem var noteikt ar metabolisma atšķirībām. Ja plakanās tārpas šķērseniskais gabals tiek sagriezts ļoti plāni - pārāk šaurs, lai izveidotu efektīvu metabolisma gradientu -, tas var reģenerēt divas galvas, vienu abos galos. Ja vielmaiņas aktivitāte plakantārpa priekšējā galā tiek mākslīgi samazināta, iedarbojoties ar noteiktām zālēm, tārpa bijušajam aizmugurējam galam var veidoties galva.
Papildinājumu reģenerācija rada atšķirīgu problēmu nekā veseliem organismiem. Zivis spurai un salamandras galam ir proksimālie un distālie gali. Tomēr, veicot dažādas manipulācijas, ir iespējams panākt to atjaunošanos tuvākā virzienā. Ja zivs spurā ir izgriezts kvadrātveida caurums, reģenerācija notiek, kā paredzēts no iekšējās malas, bet tā var notikt arī no tālākās malas. Pēdējā gadījumā reģenerējošā spura faktiski ir distāla struktūra, izņemot to, ka tā aug tuvākā virzienā.
Abinieku ekstremitātes reaģē līdzīgi. Ņūtnes roku ir iespējams potēt pie blakus esošās ķermeņa sienas, un, tiklīdz ir izveidota pietiekama asiņu pieplūde, atdalīt roku starp plecu un elkoni. Tādējādi tiek izveidoti divi celmi, īss, kas sastāv no augšdelma daļas, un garāks, ko veido pārējā roka, kas izvirzīta nepareizā virzienā no dzīvnieka puses. Abi celmi atjauno vienu un to pašu, proti, viss, kas parasti atrodas distancē līdz amputācijas līmenim, neatkarīgi no tā, kādā virzienā celms bija vērsts. Tāpēc apgrieztā roka atjauno sevis spoguļattēlu.
Skaidrs, ka, atjaunojoties struktūrai, tā var ražot tikai detaļas, kas parasti atrodas distālā attālumā no amputācijas līmeņa. Iesaistītās šūnas satur informāciju, kas nepieciešama, lai attīstītu visu “pakārtoto”, bet nekad nevar kļūt par proksimālākām struktūrām. Atjaunošanās, tāpat kā embrionālā attīstība, notiek noteiktā secībā.
