Регенерация - ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА (ОНТОГЕНЕЗ)

Способность организмов к поддержанию и восстановлению структурно-функциональной целостности клеточных и тканевых структур называют регенерацией. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Физиологическая регенерация протекает постоянно и обеспечивает восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией.

Физиологическая регенерация присуща организмам всех видов. Интенсивно она протекает у млекопитающих и человека. Постоянно происходит обновление макромолекул и органоидов цитоплазмы клеток. Образование мембран и других внутриклеточных структур происходит за счет процессов биосинтеза белков, жиров и углеводов в клетке: рибосомы образуются в ядре, в зоне ядрышка; восполнение числа митохондрий обеспечивается их делением; новые мембраны формируются за счет синтетической активности гранулярной ЭПС.

Во многих тканях и органах естественная потеря клеток компенсируется митотическим делением. Эпидермис кожи и роговицы глаза, эпителий слизистой кишечника, клетки периферической крови и др. интенсивно обновляются. Все эритроциты человека сменяются за два- четыре месяца, а эпителий тонкой кишки полностью сменяется за двое суток. Клетки таких органов, как печень, почки, надпочечники и др., обновляются значительно медленнее. Деление клеток — не единственный способ компенсации клеточных потерь в тканях. С возрастом у животных и человека в тканях все больше проявляется клеточная гипертрофия. При этом клетки увеличивают число хромосомных наборов в результате редупликации ДНК и становятся полиплоидными. Это приводит к сбалансированному увеличению дозы каждого гена и усиливает функцию клетки. В результате не восполняется количество клеток, а восстанавливается функция всего органа. Например, у взрослого человека в печени насчитывают до 5% и более тетраплоидных (4n4с) и около 1% октаплоидных (8n8с) клеток. События, связанные с гипертрофией клеток, характерны также и для физиологической регенерации нервной и поперечнополосатой мышечной ткани.

Репаративная (восстановительная) регенерация наступает после повреждения ткани или органа. Она очень разнообразна по факторам, вызывающим повреждения, по объемам повреждения, по способам восстановления. Механическая травма, оперативное вмешательство, действие ядовитых веществ, ожоги, обморожения, инфекционные воздействия и др. сопровождаются последующей регенерацией.

Многие беспозвоночные способны к регенерации значительной части тела. У губок, гидроидных полипов, плоских, ленточных и кольчатых червей, мшанок, иглокожих и оболочников из небольшого фрагмента тела может регенерировать целый организм. Наиболее широко изучена регенерация после механической травмы. Способность некоторых животных, таких как гидра, планария, некоторые кольчатые черви, морские звезды, асцидия и др., восстанавливать утраченные органы и части организма издавна изумляла ученых. Моллюски, членистоногие и позвоночные не способны регенерировать целую особь из одного фрагмента, однако у многих из них происходит восстановление утраченного органа. Млекопитающие меньше других способны к регенерации. Регенерация после травмы у них протекает главным образом путем заживления ран. Во внутренних органах — печени, почках, легких — при повреждении усиливается клеточное размножение, восстанавливается масса этих органов, а вследствие этого и их функциональная активность. Кроме этого, внутриклеточные процессы приводят к увеличению числа органоидов, что повышает функциональные возможности клеток. Последний путь становится основным для поддержания определенной интенсивности функций при повреждении нервной и мышечных тканей, клетки которых не делятся во взрослом организме. Повреждения клеток и тканей у человека и животных могут возникать не только в результате травм, но и при отравлении химическими веществами или при заболеваниях. Вирус гепатита В разрушает клетки печени. Во время выздоровления протекают репаративные процессы, направленные на возмещение численности погибших клеток. Гибель клеток печени вызывает и алкоголь. Длительное его употребление, особенно при перенесенном ранее вирусном гепатите, приводит к развитию на месте разрушенных печеночных клеток соединительной ткани, что может привести к циррозу печени.

Эффективность процесса регенерации во многом определяется условиями, в которых он протекает. Важное значение имеет общее состояние организма. В регуляции процессов регенерации участвуют многочисленные факторы эндо- и экзогенной природы. Знание закономерностей восстановления органов и тканей после их повреждения чрезвычайно важно для практической медицины. Врачи широко используют природные и искусственные препараты, ускоряющие регенерацию, для лечения больных, перенесших инфекционные заболевания или травму.

Вопросы и задания для повторения

1. Чем объясняется разное строение яйцеклеток и сперматозоидов?

2. Какие типы яйцеклеток встречаются у животных?

3. Какую плоидность имеют клетки на разных стадиях спермато- и овогенеза?

4. Что такое мейоз? На какой стадии гаметогенеза он происходит?

5. Сравните процессы, происходящие в профазе митоза и мейоза (I и II).

6. Сравните процессы, происходящие в метафазе митоза и мейоза (I и II).

7. Сравните процессы, происходящие в анафазе митоза и мейоза (I и II).

8. В анафазе II мейотического деления нарушилось расхождение хроматид, в результате чего во втором полярном тельце оказалось 26 хромосом. Сколько хромосом оказалось в яйцеклетке? К каким последствиям для зародыша это приведет, если сперматозоид имел нормальное число хромосом?

9. В чем заключается значение оплодотворения?

10. Что такое онтогенез? На какие периоды его подразделяют?

11. В чем заключается содержание эмбрионального периода развития?

12. Каковы периоды эмбриогенеза?

13. Какова сущность и особенности периодов дробления, гаструляции и органогенеза?

14. Чем определяется особенность типов дробления и способов гаструляции?

15. Какие органы развиваются из эктодермы, мезодермы и энтодермы?

16. На стадии гаструлы в одной из клеток мезодермы произошла мутация альбинизм. К чему это приведет? Та же мутация возникла в клетках эктодермы. Каковы будут последствия?

17. Что такое близнецы? Какова их роль в медицинской генетике?

18. Почему возникают врожденные пороки развития?

19. Какое значение имеет выяснение причин их возникновения?

20. К чему приводит употребление алкоголя в периоде беременности?

21. Что такое прямое и непрямое постэмбриональное развитие? Приведите примеры.

22. Какие процессы протекают в постэмбриональном периоде онтогенеза?

23. Что называется ростом организма? Какими клеточными процессами он обеспечивается?

24. Какой рост называется ограниченным? Каковы его закономерности?

25. Что называют регенерацией?

26. В чем заключается биологическое значение физиологической регенерации?

27. Какова роль репаративной регенерации?

28. Правильно ли считать старение и старость болезнью?

29. Каковы основные проявления и закономерности старения?

30. Как объяснить биологическое значение старения и смерти?

31. Можно ли повлиять на темпы старения?

32. В чем заключаются социальные проблемы и задачи, связанные со старением?

33. Что такое биологическая и клиническая смерть?