Регенерация и стволовые клетки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ГОУ Казанский Государственный Медицинский Университет

Министерства Здравоохранения Российской Федерации

Кафедра гистологии, эмбриологии и цитологииhttp://kgmu.kcn.ru/department-of-histology

(заведующий кафедрой профессор, доктор медицинских наук, Заслуженный деятель науки РТ, Челышев Юрий Александрович)

Реферат

На тему: Регенерация и стволовые клетки

Выполнила: Панина А.Л.

(лечебный факультет, группа 1210)

Проверила: Сираева З.Ю.

Казань,2014

Содержание

Введение

История открытия регенеративной медицины и регенерации

Понятие о регенерации

Репаративная и физиологическая регенерация

Понятие о СК

Введение

С уверенность можно сказать, что вопрос регенерации очень актуален в настоящее время. Люди издавна мечтают о бессмертии, инвалиды, которые пережили ампутацию ног, мечтают снова встать на ноги, а с развитием использования стволовых клеток, можно мечтать о борьбе с такой страшной болезнью, как онкология.

Всем известно, что ящерица при опасности всему организму (когда ее ловят за хвост) отбрасывает часть своего хвоста. Спустя некоторое время(3-5 дней) хвост отрастает заново. Это называется регенерацией

А самой быстрой и совершенной регенерацией обладает гидра, которая способна из 1/200 части своего тела восстановить полноценный организм и спокойно жить дальше.

Надо отметить тот факт, что чем сложнее организм, тем реже встречаются примеры сверхбыстрой и совершенной регенерации, но этот факт достаточно легко оспорить. Так, например, не у всех ящериц есть способность к регенерации конечности, а некоторые простейшие организмы и вовсе не способны к ней.

Онкологи института Уистра (Wistar Institute) установили, что выключение одного единственного гена человека способно его наделить способностью восстанавливать утраченные части тела. Речь идет о гене p21: еще в 1996 году были проведены эксперименты на крысах. У некоторых крыс дырки в ушах зарастали в течение 2 недель, при этом в месте повреждения у грызунов образовался не шрам, а бластема -- участок ткани, характерный для сверхскоростной регенерации клеток. У этих же крыс был выявлен неактивный ген p21, ответственный за регуляцию клеточного цикла и торможение процесса деления клеток при повреждении ДНК.

«Мы полагаем, что отключение гена p21 приводит к быстрой регенерации у млекопитающих, -- рассказала одна из авторов исследования, профессор молекулярной и клеточной онкологии Эллен Хэбер-Катц (Ellen Heber-Katz), в своей статье, опубликованной в актуальном номере научного издания Proceedings of the National Academy of Sciences. -- Подобная структура ДНК присутствует у всех видов животных, способных восстанавливать части тела. Так что если нам удастся проверить нашу теорию на людях и разработать способ временного «отключения» этого гена, вполне вероятно, что медики смогут «выращивать» утраченные конечности пациентов».

В данный момент у человека хорошо регенерирует эпидермис, к регенерации способны также такие его производные, как волосы и ногти. Способностью к регенерации обладает также костная ткань (кости срастаются после переломов). С утратой части печени (до 75 %) оставшиеся фрагменты начинают усиленно делиться и восстанавливают первоначальные размеры органа. При определённых условиях могут регенерировать кончики пальцев.

История открытия регенеративной медицины

Словосочетание «Регенеративная медицина», вероятно, впервые было использовано и опубликовано в научной статье «Будущее многопрофильных систем», опубликованной профессором-хирургом Ларри Р. Кайзером в 1992 году. В пункте подзаголовка «Регенеративная медицина» автор отметил, что «новая отрасль медицины будет развиваться в попытке изменить течение хронических заболеваний за счет восстановления изношенных органов и систем».

В современном понимании термин «Регенеративная медицина» был предложен выдающимся американским биологом Уильямом Хаселтайном в 1999 году. Хаселтайн новым термином хотел привлечь внимание общественности, а также попытаться объяснить преимущества и перспективы инновационных биомедицинских исследований. Регенеративная медицина является «процессом замены или регенерации человеческих клеток, тканей или органов, чтобы восстановить или вернуть человеку нормальные функции».

Хаселтайн поясняет, что наша цивилизация пытается создать новый тип медицины, в которой на первом этапе своего развития нормальные структура и функции человеческих органов и тканей после травм, повреждений в результате болезни или старения будут восстанавливаться под действием внешних управляемых естественных факторов. На втором этапе развития регенеративной медицины, если орган не может быть восстановлен до нормального состояния на основе использования природных веществ, он должен быть заменен на биоискусственный. Биоискуственный орган выращивается вне организма, но из его собственных клеток. После пересадки полностью интегрируется в организм человека и функционирует либо до самой смерти, либо до очередного ремонта. Третий этап развития регенеративной медицины включает в себя использование стволовых клеток для ревитализации или омоложения стареющего человека. Ревитализация может быть достигнута двумя путями. Первый путь состоит в создании тканей или органов более молодого биологического возраста. Хаселтайн считает, что можно заменить основные клеточные популяции нашего тела их более молодыми или младшими версиями, которые могут быть из них же и получены. Чтобы запустить регресс стареющих клеток необходимо вернуть эти клетки в эмбриональное состояние. Обновить, размножить вне человеческого тела и далее подвергнуть дифференцировке (специализации) и вернуть в организм для ревитализации органов из собственных «омоложенных» клеток. Второй путь омолаживающей медицины заключается в прямом системном введении линий конкретных стволовых, клоноспецифических или органоспецифических клеток.

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).

Понятие о регенерации

Регенерация-как один из многих десятков терминов, начинающихся с приставки «ре-...», имеет множественные оттенки значения возврата к прошлому состоянию, его восстановления, возобновления какой-то деятельности, рождения чего-то вновь и т.п.

Регенерация (от лат. regeneratio -- возрождение) -- восстановление структурных элементов ткани взамен погибших.

В биологическом смысле регенерация представляет собой приспособительный процесс, выработанный в ходе эволюции и присущий всему живому. Хотя у некоторых животных она распространена больше, а у других меньше.

Почему регенерация у низших животных широко распространена, тогда как потеря части тела у высших животных является, как правило, безвозвратной? Однозначного ответа наука не может дать до сих пор. Одной из версий является то, что в процессе филогенеза были утеряны гены, отвечающие за эту функцию. Другая версия говорит о том, что функция органа, нуждающегося в регенерации, не совместима со способностью регенерировать. Господствующей считается версия о том, что млекопитающие «обменяли» способность к регенерации на более сильную иммунную систему.

Давайте разберемся, в основе каких процессов лежит этот процесс у регенерирующих животных и у человека.

Вот что будет, если поранится человек:

1)Быстро идет сжатие краев раны, чтобы не попали патогенные микроорганизмы.

2)Этот процесс приводит к перестройке матрикса рядом лежащих тканей.

3)Образуется шрам.

А вот,что происходит на коже,к примеру,лягушки:

1)Эпителизация (рана закрывается тонким слоем эпителиальных клеток, что является также как и в человеческом организме защищающим от патобактерий механизмом)

2)На месте образования эпителиальной пленки начинается процесс реорганизации и восстановления

3)Клетки,находящиеся рядом, становятся неспециализированными и бросают все силы на восстановление.

Эпителий является неким защитным зонтиком!

Регенеративная и физиологическая регенерация

Классификация. Различают три вида регенерации:

--физиологическую;

--репаративную;

Клетки большинства органов и тканей продолжают делиться и дифференцироваться во время всей его жизни. В норме рост и дифференцировка управляются таким образом, чтобы поддерживалась нормальная структура специфической ткани. В тканях, которые характеризуются непрерывной потерей клеток (кожа, слизистая оболочка кишечника, кровь), лабильные стволовые, камбиальные клетки делятся, образующиеся клетки дифференцируются и заменяют потерянные в процессе нормальной жизнедеятельности клетки (физиологическая регенерация). Восстановление структуры может происходить на разных уровнях -- молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом и органном, однако всегда речь идет о возмещении структуры, которая способна выполнять специализированную функцию. Регенерация -- это восстановление как структуры, так и функции.

Репаративная, или восстановительная регенерация -- это восстановление клеток и тканей взамен погибших в результате различных патологических процессов. Механизмы репаративной и физиологической регенерации едины, репаративная регенерация -- это усиленная физиологическая регенерация. Однако, побужда¬емая патологическими процессами, репаративная регенерация имеет некоторые качественные морфологические отличия от физиологической. Репаративная регенерация может быть полной и неполной.

Полная регенерация, или реституция, характеризуется возмещением дефекта тканью, которая идентична погибшей. Она развивается преимущественно в тканях, где преобладает клеточная регенерация.

При неполной регенерации, или субституции, дефект замещается соединительной тканью, рубцом. Субституция характерна для органов и тканей, в которых преобладает внутриклеточная форма регенерации, либо она сочетается с клеточной регенерацией. В таких случаях функция возмещается путем гипертрофии или гиперплазии окружающих дефект клеток.

Морфогенез регенераторного процесса складывается из двух фаз -- пролиферации и дифференцировки. В фазу пролиферации размножаются молодые, недифференцированные клетки. Эти клетки называются камбиальными, стволовыми клетками или клетками-предшественниками. Деление клеток продолжается до тех пор, пока не будет заполнен дефект ткани. В фазу дифференцировки молодые клетки созревают, происходит их структурно-функциональная специализация.

Клетки организма на основании их регенераторной способности делятся на три группы -- лабильные, относительно стабильные и постоянные.

Лабильные клетки (митотически активные клетки). Примеры лабильных клеток: базальные эпителиальные камбиальные клетки всех типов эпителия и гемопоэтические стволовые клетки в костном мозге.

Лабильные клетки обычно делятся активно в течение всей жизни, являясь источником для восстановления клеток, которые непрерывно погибают. Лабильные клетки имеют короткий G0 период (период отдыха или межмитотический период). Непрерывная потеря зрелых клеток данной ткани -- непрерывный стимул для вхождения неактивных клеток в митотический цикл. Зрелые дифференцированные клетки в этих специфических тканях не могут делиться; их количество поддерживается делением их стволовых лабильных клеток.

Повреждение ткани, содержащей лабильные паренхиматозные клетки, сопровождается быстрой регенерацией. Например, хирургическое удаление эндометрия при кюретаже или физиологическая потеря эндометрия в течение менструации сопровождается полной регенерацией клеток от базального герминативного слоя в течение нескольких дней. Разрушение эритроцитов в периферической крови (гемолиз) стимулирует гиперплазию клеток-предшественников гемопоэза в костном мозге, что в результате приводит к регенерации разрушенных красных клеток крови. Регенерация в тканях с лабильными клетками происходит только тогда, когда после повреждения остается достаточное количество лабильных клеток. В примере, приведенном выше, чрезмерно усердный хирургический кюретаж эндометрия, при котором удаляется весь эндометриальный слой, включая базальный, приводит к невозможности регенерации. Заживление тогда происходит путем формирования рубца, что ведет к нарушениям менструального цикла и бесплодию. Еще пример: радиоактивное излучение или высокие дозы некоторых лекарств, могут уничтожить все клетки-предшественники гемопоэза в костном мозге и тогда регенерация невозможна, и это приводит к развитию апластической анемии.

Относительно стабильные клетки (обратимо постмитотические или “покоящиеся” клетки) -- примерами относительно стабильных клеток являются паренхиматозные клетки наиболее важных железистых органов (печень, поджелудочная железа) и мезенхимальные клетки (фибробласты, эндотелиальные клетки). Относительно стабильные клетки обычно имеют длительный срок существования и поэтому характеризуются низкой митотической активностью. Они остаются в фазе G0 в течение длительного времени (часто годами), но сохраняют способность к делению, входя в митотический цикл по мере возникновения потребности. В отличие от лабильных клеток, которые являются недифференци¬рованными клетками и делятся часто, а созревают и становятся функционирующими их дочерние клетки, относительно стабильные клетки дифференцированы и являются функционирующими клетками, которые возвращаются к делению только при необходимости. Хотя относительно стабильные клетки имеют длительную стадию отдыха, они могут быстро делиться при возникновении потребности, например, паренхиматозные клетки печени быстро восстанавливаются после некроза гепатоцитов.

Регенерация в тканях, образованных из относительно стабильных клеток, требует наличия достаточного количества жизнеспособной ткани для обеспечения регенерации паренхиматозных клеток, а также требует сохранности соединительнотканной основы ткани. Повреждения почек иллюстрируют потребность в сохранной соединительнотканной основе. При избирательном некрозе клеток канальцев почки (острая почечная недостаточность) с сохранением соединительнотканной основы почечных канальцев регенерация происходит быстро, и потерянные клетки заменяются путем деления выживших клеток канальцев. С другой стороны, когда происходит некроз и паренхимы, и соединительной основы ткани (инфаркт почки), регенерация невозможна и заживление происходит путем формирования рубца.

Постоянные клетки (необратимо постмитотические клетки). Примерами постоянных клеток являются нейроны в центральной и периферической нервной системе и клетки миокарда. Постоянные клетки не имеют никакой способности митотического деления в постнатальной жизни.

Повреждение постоянных клеток всегда сопровождается формированием рубца. Полная регенерация невозможна. Потеря постоянных клеток поэтому необратима и, если некроз обширный, это может приводить к нарушению функции органов.

регенерация стволовый клетка

Размещено на Allbest.ru