Что такое репаративные процессы в организме. Репаративный

На протяжении всей жизни клетки абсолютно любого организма непрерывно отмирают и заменяются новыми. Разные ткани отличаются скоростью восстановления. Существует два вида регенерации - физиологическая и репаративная.

Физиологическаое восстановление характеризуется обновлением тканей, которые быстро погибают (кровяные тельца, клетки слизистых и кожные покровы).

Репаративная регенерация начинается после сильного повреждения тканей с последующим некрозом. Репаративный эффект - это когда очаги поражений замещаются вспомогательной или соединительной тканью.

Регенеранты - это лечебные вещества, которые помогают клеткам воссоздаваться. А от чего же репаративные средства? Они не дают ослабевать процессу регенерации.

Репаративные процессы, что это такое? Это средства для ускорения роста и деления клеток, оказывающие влияние на синтез белков, кислот, фосфолипидов.

Средства, стимулирующие процессы регенерации применяются при восстановлении поврежденных участков тканей и органов, образовавшихся в результате травмирования, действия инфекции, дистрофии или продолжительной сильной нагрузки. Мазь для репарации тканей назначается при терапии:

• плохозаживающих ран;
• переломов и трещин костей;
• повреждений хрящей;
• тканевых процессов
• инфарктов и интоксикаций;
• поражений сетчатки глаза.

Лекарства для ускорения терапевтического эффекта успешно применяются при лечении язв желудочно-кишечного тракта и других слизистых.

Механизм регенерации

Регенеративное действие - это усиление синтеза оснований пурина и пиримидина и белковых соединений, которые обеспечивают энергией защитный механизм организма. Также медикаменты увеличивают концентрацию жирных и аминокислот, микроэлементов и витаминов, снабжая клетки необходимыми микроэлементами.

Что такое репаративное действие

Репаративное действие - это когда одновременно ускоряется биосинтез и тормозится выработка свободных радикалов, а также нейтрализуется деятельность ферментов, негативно влияющих на проницаемость сосудов.

Классификация медикаментов по происхождению

Для ускорения восстановительных процессов используются разные группы лекарственных средств, имеющие растительное или животное происхождение.

Витамины

Активные соединения, стимулирующие регенерацию процессов восстановления тканей, представлены:

• фолиевой и аскорбиновой кислотой;
• тиамином;
• кокарбоксилазой;
• цианокобламином;
• пипридоксином.

Они выполняют функции ускорителей при регуляции пластических обменов.

Анаболические стероиды

К ним относятся вещества, полученные синтетическим путем, которые обладают способностью увеличивать синтез белка и улучшать дыхание тканей. Применение стероидов позволяет повысить мышечную массу, стимулирует образование костной мозоли, а также используются в восстановительной терапии после перенесенного панкреатита, инфаркта миокарда, язвенной болезни желудка.

Нестероидные анаболики

Эти лекарственные средства повышают белковый синтез, благотворно влияют на обмен веществ, кроветворение. Используются при мышечной дистрофии, заболеваниях печени, сердца и двенадцатиперстной кишки. Также способствуют повышению аппетита и массы тела.

Животное происхождение

К группе стимуляторов животного происхождения относятся препараты, которые получают из крови и органов крупных рогатых домашних животных, но не содержащие белок. Лекарственные средства на такой основе используются для местного применения в виде мазей, кремов или геля.

Ферментные

Использование ферментных медикаментов направлено на улучшение пищеварения. Они имеют животное происхождение и показаны при ахилии, гастрите, недостаточности секреторной активности поджелудочной железы, печени или кишечника, а также при хронических панкреатитах, холециститах и гепатитах.

Продукты пчеловодства

Продукты жизнедеятельности пчел - еще одна группа стимуляторов. Применение маточного молочка, прополиса, меда и перги помимо ускорения регенерации тканей, оказывает мощное иммуномодулирующее действие на человеческий организм.

Мумие

Это чудотворное средство издревле используют в качестве усилителя лекарственных средств. Оно выглядит как темно-коричневая вязкая, клейкая, похожая на смолу масса, растворяющаяся в воде. В мумие присутствует много микро и макроэлементов, масел и окисей металлов, которые обладают общеукрепляющим, антитоксическим, противовоспалительным действием.

Стимулятор репарации тканей что это

К данной категории относятся растительные масла, богатые жирными кислотами, витаминами В, С и Р, органические вещества и каратиноиды. Все препараты растительного происхождения применяются в виде аппликаций, примочек, соков, отваров, настоев.

Их репаративные свойства – это не только стимуляция деления клеток, но одновременный антибактериальный и противовоспалительный эффект. Многие масла успешно применяются при восстановлении после химиотерапии и лечения синдрома лучевой болезни.

Классификация по воздействию

По области воздействия средства, стимулирующие процесс восстановления, делятся на универсальные (общеклеточные) и тканеспецифические.

Общеклеточные лекарственные вещества могут воздействовать абсолютно на любую ткань, ускоряя пластический обмен. К этой группе относятся стероидные и нестероидные анаболики, а также витамины, участвующие в восстановительных процессах.

Тканеспецифические стимуляторы объединяют препараты с избирательным спектром действия. Благодаря своим функциям, они применяются при усилении регенерации определенной поврежденной ткани или органа. В эту группу входят препараты, влияющие на увеличение клеток крови, костной ткани, хрящей, слизистой.

Область применения

В большинстве случаев, репаранты и регенеранты применяют при местном лечении поражений кожных покровов. Стимуляторы для восстановления крови и слизистых употребляются внутрь исключительно в специфических случаях.

Любое медицинское средство используется по назначению лечащего врача.

Фармакокинетика

Все лечебные средства действуют по накопительной схеме. Их эффект возникает постепенно, достигая максимума к концу недели приема. Большинство активных веществ, содержащихся в медикаментах, после своего воздействия метаболизируются в печени и выводятся через мочеполовую систему.

Противопоказания

Основными противопоказаниями к применению регенеративного средства является гиперчувствительность пациента к компонентам снадобья и острые расстройства со стороны желудочно-кишечного тракта.

Использование растительных стимуляторов внутрь не рекомендуется при заболеваниях желчного пузыря и поджелудочной.

Стероиды и препараты животного происхождения строго противопоказаны в период беременности, лактации, при онкологических заболеваниях эндокринной системы, а также детям до 18 лет.

Побочные действия

При местном применении регенеранты и репаранты могут вызвать аллергические реакции в виде зуда и гиперемии. При аппликативном использовании медикаментов длительное время, возможно проявление аллергического дерматоза. При употреблении стероидов наблюдается , головокружение, тахикардия, тошнота, артериальная гипотензия.

Использование в период беременности и лактации

Употребление некоторых видов стимуляторов строго запрещены во время беременности и грудного вскармливания. Остальные медикаменты необходимо использовать только по рекомендации и под строгим наблюдением лечащего врача.

Растительными маслами можно воспользоваться в лактационный период для местного лечения трещин и ссадин сосков кормящих матерей.

Важно помнить, что для качественного лечебного действия стимулятора надо обязательно проконсультироваться у специалиста и строго соблюдать врачебные рекомендации. При возникновении побочных реакций сразу прекратить прием стимуляторов и незамедлительно обратиться за помощью в медицинское учреждение.

Видео: регенеранты и репаранты

Министерство здравоохранения РФ

Кировский государственный медицинский институт

Кафедра медицинской биологии и генетики

РЕГЕНЕРАЦИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ

БИОЛОГИЧЕСКИЕ И

МЕДИЦИНСКИЕ АСПЕКТЫ

Учебно-методическое пособие

Для студентов медицинских вузов

КИРОВ - 1998

УДК 57 (075.4)

Печатается по разрешению редакционно-издательского совета Кировского государственного медицинского института

Регенерация органов и тканей. Биологические и медицинские аспекты. Учебно-методическое пособие для студентов медицинских вузов. /Составитель зав. кафедрой медицинской биологии и генетики Кировского государственного медицинского института, доктор медицинских наук А.А. КОСЫХ/ - Киров: Кировский государственный медицинский институт, 1998 г., 30 с. - Библиогр. в конце.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов медицинских вузов. В пособии кратко изложены биологические и медицинские аспекты регенерации, способы и механизмы регенерации нормальных и патологически измененных органов и тканей, значение регенерации для биологии и медицины, дано понятие структурного гомеостаза.

Список литературы 33 названия.

Рецензенты:

Ответственный редактор - доктор медицинских наук А.А. Косых

Технический редактор - Г.В. Мамаева

© Косых А.А., 1998.

Введение

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов медицинских вузов и составлено в соответствии с программой по биологии, утвержденной Управлением учебных заведений Минздравмедпрома РФ 24.01.1995 г.

В пособии даны биологические и медицинские аспекты восстановительных процессов в организме и понятие структурного гомеостаза. Разбираются молекулярно-генетические, клеточные и системные механизмы регенерации нормальных и патологически измененных органов и тканей, вопросы стимуляции регенерационных процессов и значение регенерации для биологии и медицины.

Издание данного пособия обусловлено насыщенностью программного материала по биологии и недостатком аудиторных часов для его глубокого изучения. Пособие является основой для подготовки к семинарским занятиям по медицинской биологии и генетике. В конце пособия даются темы докладов для студентов, вопросы для подготовки и перечень основных источников информации по данным проблемам.

Глава 1. Понятие о регенерации. Физиологическая и репаративная регенерация.

Жизнь организма, работа его различных систем, органов, отдельных клеток, все многообразие их реакций на внешние воздействия сопровождаются заменой старых структур новыми, их обновлением или регенерацией. Регенерация является материальной основой процессов адаптации и компенсации нарушенных функций, которые обеспечивают сохранение гомеостаза в меняющихся условиях среды.

Регенерация (от лат. regeneratio - возрождение, восстановление) - совокупность процессов, направленных на восстановление организмом утраченных или поврежденных частей тела, органов или биологических структур. Регенерация является одним из замечательных и удивительных свойств организма. Способность к регенерации - это биологическое явление, присущее всему живому, это один из важных факторов существования и приспособительного развития организмов во внешней среде. Без этой способности сохранение жизни на Земле было бы невозможно, т.к. любое незначительное повреждение или заболевание привело бы к гибели животного.

Пресноводную гидру, планарию или немертину можно разрезать на 100 и более частей, каждая из которых способна регенерировать целый организм. Подобным же образом растения можно размножить черенками. Целые растения могут регенерировать даже из отдельных клеток. (Рис. 1).

Рис. 1. Регенерация целого растения у бегонии (по Э.Либберту, 1982)

1. - изолированный лист с регенерировавшими придаточными растениями.

2. - дедифференцировка клетки эпидермиса в меристему, из которой затем разовьется придаточное растение.

Явление регенерации известно давно и привлекало к себе внимание людей еще в глубокой древности. Например, была известна способность ящерицы оставлять свой хвост в руках поймавшего и потом восстанавливать его. Кузнечик, схваченный за ногу, отрывает ее. Схваченная голотурия разрывается пополам, заяц оставляет в пасти волка клок кожи, осьминог мощным сокращением мускулатуры может отрывать схваченное щупальце и т.д. Такая способность животных самопроизвольно отторгать части тела с последующим восстановлением называется автотомией (самокалечением). Она помогает животным выжить за счет потери части тела или органа.

Первое научное описание регенерационного процесса дал Реомюр (Reaumer) в 1712 г. для конечностей речного рака. В 1742 г. Трамбле описал регенерацию гидры. С исследованиями Бонне (Bonnet, 1745) по регенерации червей, насекомых и слизней, саламандры, а также публикацией Spallanzani (1769) была заложена основа для научного изучения регенерации.

Восстановление частей клеток и тканей, происходящее в процессе нормальной физиологической деятельности организма, называется физиологической регенерацией. Примером физиологической регенерации может служить восстановление слущивающегося эпителия кожи, слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта и т.д.

Вопрос о физиологической регенерации стал привлекать внимание исследователей, когда выяснилось, что деление клеток происходит путем митоза. Обнаружение митозов в тканях взрослых животных, у которых процессы развития уже закончились, приводило к мысли о клеточном обновлении, т.е. физиологической регенерации.

Одним из первых исследователей, обративших внимание на физиологическую регенерацию, был Flemming. Flemming с сотр. (1885) в ряде работ на различных млекопитающих изучили физиологическую регенерацию лимфатических узлов, эпителия воздухоносных путей и других органов.

Значительный подъем интереса к проблеме физиологической регенерации появился в конце 40-х и начале 50-х годов XX века и связан с именами отечественных ученых М.А. Воронцовой, А.Н. Студитского, Л.Д. Лиознера, Л.В. Полежаева, Б.П. Солопаева. Все эти исследователи считают физиологическую регенерацию универсальным явлением, свойственным всем организмам и всем тканям без исключения, независимо от степени их дифференцировки.

В процессе жизнедеятельности обязательно происходит утрата и восстановление отдельных структур организма. У млекопитающих и человека непрерывно отмирают и слущиваются наружные слои кожного эпителия, эпителия кишечника. Продолжительность жизни клеток кишечного эпителия составляет всего несколько дней. Быстро сменяются клетки крови. Средняя продолжительность жизни эритроцитов около 125 дней, лейкоцитов – от нескольких дней до 10 и более лет. Каждую секунду в организме человека разрушается от 2 до 10 млн. эритроцитов и одновременно в костном мозге образуется столько же.

На течение физиологической регенерации влияют внешние и внутренние факторы. Так, понижение атмосферного давления вызывает увеличение количества эритроцитов в крови. Поэтому у людей, живущих в горах, содержание эритроцитов выше, чем у живущих в долинах.

Регенерация, проявляющаяся при утрате частей организма, при повреждении или поражении в результате заболевания, называется репаративной.

В зависимости от уровня структурной организации, на котором осуществляется восстановление, различают внутриклеточную, тканевую, органную и организменную регенерацию.

Теоретические основы внутриклеточной регенерации успешно разрабатывает академик РАМН Д.С. Саркисов и его школа. Внутриклеточная регенерация охватывает процессы восстановления клеточных органелл (цитоплазматические мембраны, митохондрии, ЭПС и др.). Она свойственна клеткам всех органов без исключения и является универсальной формой восстановления. Примером регенерации тканей может быть восстановление мышечной, костной и эпителиальной тканей. Восстановление целого органа со всеми составляющими его тканями, например печени, которая состоит из эпителиальной и соединительной ткани, является органной регенерацией. Восстановление целого организма из части, например, гидры из кусочка, будет составлять организменный уровень регенерации. Регенерация, по выражению М.А. Воронцовой (1949) является процессом вторичного развития тканей и органов, вызванным повреждением. Этим регенерация отличается от эмбрионального развития. В результате повреждения ткани животных вновь вступают на путь развития. Для того чтобы клетки приступили к развитию, они должны испытать повреждение, утратить свое устойчивое состояние, т.е. претерпеть дедифференцировку. В результате этого клетки становятся по своей структуре ближе к эмбриональным малодифференцированным. Однако, как правило, при регенерации специфичность тканей у позвоночных сохраняется.

В основе механизма физиологической и репаративной регенерации любой ткани и органа лежат клеточные реакции - пролиферация (деление клеток митотическим путем), дифференцировка и адаптация . За счет этих процессов восстанавливается количество функционирующих клеток. Восстановление может осуществляться путем гипертрофии, т.е. увеличения числа клеток (гиперплазии) или их объема за счет полиплоидии и внутриклеточной регенерации. В некоторых тканях источником регенерации (регенерационным материалом) могут быть камбиальные клетки . Это малодифференцированные клетки с большими потенциями к развитию, служащие источником образования специализированных клеток. Такими, например, являются клетки мальпигиевого слоя кожи, клетки эпителия крипт кишечника, клетки сателлиты в поперечно-полосатой мускулатуре. В процессе репаративной регенерации органов, обновляющихся при помощи камбиальных клеток, трудно разграничить долю пролиферации, обусловленную физиологической регенерацией поврежденного органа, или уровнем митотической активности, который определяется объемом удаленной ткани и характером операции. В этих случаях репаративная и ускоренная физиологическая регенерация являются выражением единого компенсаторно-восстановительного процесса, направленного на ликвидацию последствий повреждения.

Источником регенерации могут быть стволовые клетки , являющиеся резервом для пополнения дифференцированных клеток (кроветворные клетки эритробласты, сперматогонии в семенниках и др.). В обычных условиях они находятся вне пролиферативного пула (митотического цикла) в G 0 -периоде (периоде покоя). Эти клетки находятся в организме на всем протяжении жизни.

Медленно обновляющиеся органы и ткани (печень, почки, легкие, надпочечники, поджелудочная железа) восстанавливаются за счет митотического деления дифференцированных клеток. При этом клетки, вступающие в митоз, частично могут претерпевать дедифференцировку, но сохранить наследственные потенции. Например, после резекции 30% массы печени у взрослых крыс первые митозы гепатоцитов появляются через 20 часов. Максимальные значения митотического индекса в печени наблюдаются через 28-30 часов. Через двое суток масса оставшейся после операции части печени удваивается, а через 1-2 недели регенерирующая печень достигает массы контрольных не оперированных животных. Таким образом, происходит полная компенсация того, что было удалено.

Высокой полипотентностью обладают недифференцированные клетки соединительной ткани: они дифференцируются в разные типы зрелой соединительной ткани - в фиброзную, жировую, гладкомышечную, хрящевую, костную. Считается, что такой способностью обладают мезенхимные клетки стенок мелких сосудов (перициты, адвентициальные клетки)

Дифференцированные клетки определенной ткани после соответствующей структурно-функциональной перестройки митотически делятся и дают начало новым клеткам. В процессе тонкой предмитотической внутренней перестройки эти клетки не утрачивают своей специфической тканевой дифференцировки, не упрощаются в своем строении, как бы возвращаясь к эмбриональному состоянию.

Наконец, органы и ткани, которые в физиологических условиях не размножаются митозом (нервные клетки), восстанавливаются за счет внутриклеточной регенерации. Всестороннее изучение закономерностей внутриклеточной регенерации показало, что в одноименных органеллах клеток различных органов (миокард, печень, легкие, почки, поджелудочная железа, нервная система и др.) она протекает стереотипно. Процесс нормализации строения органелл после прекращения патогенного воздействия не зависит от вызвавшего это повреждение фактора (гипоксия, ожог, токсины, лучевое воздействие, механическая травма и т.д.). Наблюдаемые при этом особенности имеют скорее количественный, чем качественный характер. Возникающая гипертрофия клетки (увеличение ядра и числа органелл) обеспечивает дефицит функционирующих структур. На примере регенерации печени после резекции показано, что в раннем предмитотическом периоде происходит перепрограммирование генома гепатоцитов (О.М. Платонов, 1989). Одним из наиболее ранних проявлений изменения генетической информации служит появление в цитоплазме клетки "фактора регенерации". Механизм действия "фактора" заключается в переводе неактивной формы ядерной РНК-полимеразы в активное матричное связанное состояние. Предполагается, что это полипептидный фактор и синтезируется он на митохондриальных рибосомах сразу же после частичной гепатэктомии.

Непрерывное обновление клеточного состава органов и внутриклеточных структур каждой отдельной клетки в целостном организме имеет сложную регуляцию. Эта регуляция обеспечивается взаимно дополняющими друг друга нервными, гормональными, гуморальными, иммунными механизмами по принципу антагонистических влияний. При этом одни влияния оказывают стимулирующий, а другие - тормозящий эффект. Благодаря этим влияниям живая система быстро восстанавливает оптимальное состояние внутренней среды, нарушенное чрезвычайными раздражителями. Утрата такой способности организма приводит к болезни (гипертония-гипотония; понижение-повышение свертываемости крови; остеосклероз-остеопороз и т.д.)

Регенерация может осуществляться следующими способами:

1. Эпиморфоз - отрастание утраченного органа от раневой поверхности. Например, ампутированная конечность тритона. На месте удаления части органа образуется регенерационный узелок - регенерационная бластема, из которой в дальнейшем развивается недостающая конечность. (Рис.2).

2. Морфаллаксис - перегруппировка клеток оставшейся части органа и превращение его в целый орган, но меньших размеров. Например, ампутированная конечность таракана, восстановление целой планарии из части. (Рис. 3)

3. Регенерационная гипертрофия или эндоморфоз (М.А. Воронцова. 1953) - восстановление, идущее внутри органа. При этом восстанавливается не форма, а масса органа. Этим способом восстанавливаются, как правило, внутренние органы высших животных и человека. При этом масса органа увеличивается за счет пролиферации (размножения) специфических клеточных элементов диффузно или мелкими очагами. Раневая поверхность закрывается рубцом. (Рис.4)

4. Регенерация путем индукции (Л.И. Полежаев, 1977) - восстановление дефекта путем внесения в него измельченных тканей. Например, при регенерации костей свода черепа у собак определяющим является индукция кости в области дефекта черепа из мигрировавших незрелых клеток соединительной ткани под влиянием веществ, выделяющихся из пересаженных костных опилок.

5. Рубцевание - так же является одним из способов регенерации. При этом закрытие раны происходит без восстановления утраченного органа.

Эпиморфоз и морфаллаксис относятся к типичной регенерации (гомоморфоз). При этом восстановление утраченного органа или его части происходит полностью. Другие способы относятся к атипичной регенерации , когда вместо утраченного органа развивается соединительно-тканый рубец (рубцевание). Например, на месте глубоких ожогов может быть массивное разрастание плотной соединительной рубцовой ткани, а нормальная структура кожи не восстанавливается.

После перелома кости при отсутствии совмещения обломков ее нормальное строение не восстанавливается, а разрастается хрящевая ткань, образуя ложный сустав.

Другим примером атипичной регенерации является регенерация антенны вместо глаз у рака, или хвост вместо конечности у ящерицы (гетероморфоз).

Репаративная, или восстановительная, регенерация возникает при различных патологических процессах, ведущих к повреждению клеток и тканей. Механизмы репаративной и физиологической регенерации в принципе едины.

Репаративная регенерация — это, по существу, усиленная физиологическая регенерация. Однако в связи с тем, что репаративная регенерация побуждается патологическими процессами, она имеет 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 тех тканях, в которых преобладает клеточная регенерация. Так, в соединительной ткани, костях, коже и слизистых оболочках даже относительно крупные дефекты органа путем деления клеток могут замещаться тканью, идентичной погибшей.

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. Поскольку регенерация предусматривает восстановление структуры, способной к выполнению специализированной функции, смысл неполной регенерации не в замещении дефекта рубцом, а в компенсаторной гиперплазии элементов оставшейся специализированной ткани, масса которой увеличивается, т. е. гипертрофируется. Из этого следует, что в процессе неполной регенерации, т. е. заживления ткани рубцом, возникает ее гипертрофия, которую называют регенерационной, в ней — биологический смысл неполной регенерации.

Регенерационная гипертрофия может осуществляться двумя путями — с помощью гиперплазии клеток или гиперплазии и гипертрофии клеточных ультраструктур, т. е. гипертрофии клеток. Восстановление исходной массы органа и его функции за счет преимущественно гиперплазии клеток происходит при регенерационной гипертрофии печени, почек, поджелудочной железы, надпочечников, легких, селезенки и др. Регенерационая гипертрофия за счет гиперплазии клеточных ультраструктур характерна для миокарда, головного мозга, т. е. тех органов, где преобладает внутриклеточная форма регенерации.

В миокарде, например, по периферии рубца, заместившего инфаркт, мышечные волокна значительно увеличиваются в размерах, т. е. гипертрофируются в связи с гиперплазией их ультраструктурных элементов. Оба пути регенерационной гипертрофии не исключают друг друга, а наоборот, нередко сочетаются. Так, при регенерационной гипертрофии печени происходит не только увеличение числа клеток в сохранившейся после повреждения части органа, но и гипертрофия их, обусловленная гиперплазией ультраструктур. Нельзя исключить того, что в мышце сердца регенерационная гипертрофия может протекать не только в виде гипертрофии волокон, но и путем увеличения числа составляющих их мышечных клеток. Восстановительный период обычно не ограничивается только тем, что в поврежденном органе развертывается репаративная регенерация.

Если патогенное воздействие прекращается до того, как наступила гибель клетки, происходит постепенное восстановление поврежденных ультраструктур. Следовательно, проявления репаративной реакции должны быть расширены за счет включения восстановительных внутриклеточных процессов в дистрофически измененных органах. Общепринятое мнение о регенерации только как о завершающем этапе патологического процесса мало оправдано. Репаративная регенерация не местная, а общая реакция организма, охватывающая различные органы, но реализующаяся в полной мере лишь в том или ином из них.

«Патологическая анатомия», А.И.Струков

Репаративная, или восстановительная регенерация - это восстановление клеток и тканей взамен погибших из-за различных патологических процессов. Она чрезвычайно разнообразна по факторам, вызывающим повреждения, по объемам повреждения, а также по способам восста-

Рис. 126. Регенерация комплекса органов у гидры (А); кольчатого червя (Б); морской звезды (В)

новления. Повреждающими факторами, например, могут быть механическая травма, оперативное вмешательство, действие ядовитых веществ, ожоги, обморожения, лучевые воздействия, голодание и другие болезнетворные агенты. Наиболее широко изучена репаративная регенерация после механической травмы. Способность некоторых животных (гидра, планария, некоторые кольчатые черви, морские звезды, асцидия и др.) восстанавливать утраченные органы и части организма издавна изумляла ученых. Ещё Ч.Дарвин удивлялся способности улитки воспроизводить голову и способности саламандры восстанавливать отрезанные глаза, хвост и конечности.

Известны примеры восстановления больших участков организма (рис. 126), состоящих из комплекса органов (регенерация ротового конца у гидры, головного конца у кольчатого червя, восстановление морской звезды из одного луча).

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. Функция органа возмещается в таких случаях путем гипертрофии или гиперплазии окружающих дефект клеток.

Рис. 127. Схема гиперрегенерации

Рис. 128. Схема гипорегенерации

9.5.3. Патологическая регенерация

Патологическая регенерация - это извращение регенерационного процесса, нарушение смены фаз пролиферации и дифференцировки. Патологическая регенерация (рис. 127, 128) проявляется в избыточном или недостаточном образовании регенерирующей ткани (гипер- или гипорегенерация). Примерами ее могут служить образование келоидных рубцов, избыточная регенерация периферических нервов (травматические невромы), избыточное образование костной мозоли при срастании перелома, вялое заживление ран (хронические трофические язвы голени в результате венозного застоя) и др.

9.5.4. Способы репаративной регенерации

Механизмы репаративной и физиологической регенерации едины: репаративная регенерация – это, по сути, усиленная физиологическая регенерация. Однако из-за влияния патологических процессов репаративная регенерация имеет некоторые качественные морфологические отличия от физиологической.

Существует несколько способов (разновидностей) репаративной регенерации. К ним относят эпиморфоз, морфаллаксис, регенерационную и компенсаторную гипертрофию. Гипертрофию и гиперплазию клеток органов и тканей, а также возникновение и рост опухолей относят к гипербиотическим процессам - процессам избыточного роста и размножения клеток, тканей и органов.

Гипертрофия - увеличение размеров органа или ткани за счет уве­личения размера каждой клетки. Выделяют рабочую (компенсаторную), викарную (заместительную) и гормональную (коррелятивную) гипертрофии.

Самым частым видом гипертрофии является рабочая гипертрофия, которая встречается как в нормальных физиологических условиях, так и при некоторых патологических состояниях. Причиной ее является усиленная нагрузка, предъявляемая к органу или ткани. Примером рабочей гипертрофии в физиологических условиях может служить гипертрофия скелетной мускулатуры и сердца у спортсменов, а также лиц, занятых тяжелым физическим трудом. Рабочая гипертрофия наблюдается в тканях, состоя­щих из стабильных, неделящихся клеток, в которых адаптация к повышенной нагрузке не может быть реализована путем увеличения количества клеток.

Викарная, или заместительная гипертрофия развивается в парных органах (почки) или при удалении части органа, например, в печени, в легких. Примером физиологической гормональной (коррелятивной) гипертрофии может служить гипертрофия матки при беременности.

Развивающаяся в органе гипертрофия, несомненно, имеет положительное значение, поскольку позволяет сохранить функцию органа в резко изменившихся условиях (заболевание, утрата части органа и т.п.). Этот период называется стадией компенсации. В дальнейшем, когда в органе возникают дистрофические изменения, происходит ослабление функции, и в конечном счете, когда адаптационные механизмы исчерпаны, наступает декомпенсация органа.

Исходя из частей органа (клеток), вовлечённых в процесс гипертрофии, её подразделяют на истинную и ложную. Истинная гипертрофия - увеличение объема ткани или органа и повышение их функциональной способности вследствие разрастания основных (ответственных за функцию) клеток, а также других элементов. Примером являются гипертрофия гладких мышц матки у беременных животных, а также гипертрофия сердца при физической работе. Ложная гипертрофия - увеличение объема органа при разрастании соединительной или жировой ткани. Количество основных клеток при этом остается без изменений или даже уменьшается, а функциональная способность органа снижается (например, гипертрофия молочной железы за счет жировой ткани).

У животных различают два основных способа регенерации: эпиморфоз и морфаллаксис.

Эпиморфоз заключается в отрастании нового органа от ампутационной поверхности. При эпиморфической регенерации утраченная часть тела восстанавливается за счет активности недифференцированных клеток, похожих на эмбриональные. Они накапливаются под пораненным эпидермисом у поверхности разреза, где образуют зачаток, или бластему (рис. 129). Клетки бластемы постепенно размножаются и превращаются в ткани нового органа или части тела. Регенерация путем образования бластемы широко распространена у беспозвоночных, а также играет важную роль в регенерации органов амфибий.

Существует две теории происхождения бластемных клеток: 1) клетки бластемы происходят из «резервных клеток», т.е. клеток, оставшихся неиспользованными в процессе эмбрионального развития и распределившихся по разным органам тела; 2) ткани, целостность которых была нарушена в области разреза (травмы), «дедифференцируются» (утрачивают специализацию) и превращаются в отдельные бластемные клетки. Таким образом, согласно теории «резервных клеток», бластема образуется из клеток, остававшихся эмбриональными, которые мигрируют из разных участков тела и скапливаются у поверхности разреза, а согласно теории «дедифференцированной ткани», бластемные клетки происходят из клеток поврежденных тканей.

Морфаллаксис - это регенерация путем перестройки регенерирующего участка. При морфаллаксисе другие ткани тела или органа преобразуются в структуры недостающей части. У гидроидных полипов регенерация происходит главным образом путем морфаллаксиса, а у планарий в ней одновременно имеют место как эпиморфоз, так и морфаллаксис.

Рис. 129. Регенерация конечностей путём эпиморфоза у личинки амфибий.

А – схема операции; Б – регенерирует только иннервированная (правая) культя (1), левая культя рассасывается; В – после ампутации; Г – затягивание раны эпидермисом (2) и распад тканей (3) под ним за счёт дедифференцировки; Д – редифференцировка в бластеме (4); Е – дальнейшее развитие регенерата

Репаративная регенерация возникает, когда в организме происходит повреждение и гибель клеток и тканей. Репаративная регенерация широко распространена, но способность к ней выражена не одинаково у различных животных. Есть организмы, у которых регенерационные способности настолько велики, что из части тела или даже из отдельных клеток развивается целый организм (имеет место соматический эмбриогенез).

Репаративная, или восстановительная, регенерация может быть типичной (гомоморфоз) и атипичной (гетероморфоз). При гомоморфозе восстанавливается такой же орган, как и утраченный. При гетероморфозе восстановленные органы отличаются от типичных. Изучение гетероморфоза важно для изучения факторов, влияющих на регенерацию, что необходимо для управления процессом воостановления утраченных органов.

Восстановление утраченных органов осуществляется путем эпиморфоза, морфаллаксиса и эндоморфоза.

Эпиморфоз - отрастание утраченного органа от раневой поверхности. Процесс регенерации при этом начинается с рассасывания тканей, прилегающих к ране, и интенсивного размножения клеток, из которых образуется регенерационный зачаток. Дальнейшее размножение клеток приводит к увеличению зачатка, а дифференцировка клеток - к формированию органа.

К эпиморфозу примыкает рубцевание, при котором происходит закрытие ран, но без восстановления утраченного органа.

Морфаллаксис влечет за собой перегруппировку оставшейся части организма. Эта форма регенерации нередко связана с дальнейшим значительным разрастанием оставшейся части и завершается образованием из этого материала целого организма или органа. Новая особь, или восстановленный орган, сначала оказывается меньше исходной и равна лишь взятому фрагменту, но в дальнейшем увеличивается.

Обычно эпиморфоз и морфаллаксис сопутствуют друг другу, но в одних случаях преобладает первая форма, в других - вторая. Так, при отрастании хвоста у ящерицы или гидры, ноги таракана - морфаллаксис, ноги у тритона имеет место преимущественно эпиморфоз. Регенерация, происходящая внутри органа, получила название эндоморфоза, или регенерационной гипертрофии. Эндоморфоз - это восстановление, идущее внутри органа. При этом восстанавливается не форма, а масса органа. Регенерация по типу эндоморфоза начинается с заживления раны, а затем происходит увеличение оставшейся части органа за счет размножения клеток и их гипертрофии. Отрастание от раневой поверхности не происходит, поэтому восстановившийся в размерах орган сохраняет форму культи. Так протекает регенерация печени у млекопитающих.

В некоторых случаях наблюдается патологическая регенерация: при этом происходит разрастание тканей, не идентичных здоровым тканям в этом органе. Например, на месте глубоких ожогов может быть массивное разрастание плотной соединительной рубцовой ткани, а нормальная структура не восстанавливается.

После перелома кости при отсутствии совмещения обломков ее нормальное строение не восстанавливается, а разрастается хрящевая ткань, образуя ложный сустав.

Репаративная регенерация в различных тканях проявляется по-разному. В соединительной ткани, коже, слизистых оболочках после повреждения происходит интенсивное размножение клеток и восстановительной ткани, подобной утраченной. Это - полная регенерация (реституция). В случае неполного восстановления ткани говорят о субституции.

Регенерация хрящевой ткани осуществляется за счет камбиальных элементов надхрящницы. Однако новообразование и полное восстановление, в отличие от кости, может происходить только при небольших дефектах.

Нервные клетки вскоре после рождения теряют способность делиться митозом; способностью к регенерации обладают периферические нервы - отростки нервных волокон. При ранении периферический отрезок подвергается дегенерации, но сохраняются клетки его оболочки, они размножаются и образуют русло, по которому растет центральный отрезок. Поэтому хирурги сшивают рассеченные нервы. Если концы перерезанного нерва не соединить, то на месте перерыва образуется рубец с вросшими в него беспорядочно располагающимися нервными отростками. Это не приводит к восстановлению нервного волокна, но рубцовая ткань приобретает болезненную чувствительность. Это также патологическая регенерация. Она характеризуется часто избыточным разрастанием тканей или перехода одного типа тканей в другой (метаплазия). Патологическая регенерация может быть вызвана и нарушениями гормональной регуляции, например разрастанием хрящевой ткани при акромегалии.

Процесс регенерации происходит во многих внутренних органах после различных патологических процессов (воспалительные процессы вирусного и бактериального происхождения) а также после каких-либо эндогенных нарушений. Известно, что мышечная ткань сердца очень чувствительна к недостатку кислорода. При нарушении кровоснабжения, какого-либо участка миокарда в мышечных волокнах сравнительно быстро появляются вначале микроскопические мелкоочаговые участки распада миофибрилл, а затем и более крупные некротические очаги (инфаркт). В этом случае после фазы лейкоцитарной реакции происходит размножение клеток соединительной ткани, которая как бы замещает дефект, закрывает его, происходит рубцевание. Строго говоря, в данном случае регенерация миокарда является атипичной, так как в этом месте, где раньше была мышечная ткань, развивается соединительно-тканый рубец. Однако в результате происходит более или менее полная компенсация, степень её зависит от обширности поражения, применяемого лечения и от общего состояния организма.

Основой регенерации являются молекулярно-генетические механизмы и внутриклеточные механизмы: редупликация ДНК, синтез белка, накопление АТФ, митоз. Изучение процесса регенерации привело к установлению факта, что регенерирующие ткани в известной степени приближаются к эмбриональным. В обоих случаях клетки малодифференцированны, имеется и биохимическое сходство. Эти изменения клеток регенерата в сторону, близкую к эмбриональным, можно объяснить следующим образом. Каждая соматическая клетка имеет полный набор клеток. В дифференцированных клетках разных тканей активны определенные гены, программирующие синтез специфических белков, все остальные гены репрессированные, неактивны. При регенерации прекращается синтез специфических белков (дедифференцировка). Это связано с тем, что происходит активизация тех генов, которые были активны в эмбриональном периоде.