Taastumisbioloogia

Regenereerimisprotsess

Regenereerimismaterjali päritolu

Pärast amputatsiooni areneb regenereerimisvõimeline lisand kändude kudedest blastoomi vahetult amputeerimise taseme taga (vt fotot). Nendes kudedes toimuvad drastilised muutused. Nende rakud, kui nad on spetsialiseerunud lihastele, luudele või kõhredele, kaotavad omadused, mille alusel neid tavaliselt identifitseeritakse (diferentseerumine); seejärel hakkavad nad rändama haava epidermise poole ja kogunema selle alla, moodustades ümara punga (blastema), mis tüvest välja tuleb. Punga tipule lähimad rakud paljunevad, kuid tüve vanade kudede jaoks kõige lähemal asuvad rakud eristuvad olenevalt nende asukohast lihasteks või kõhredeks. Areng jätkub seni, kuni regenereeritud liidete lõplikud struktuurid on diferentseerunud ja kõik vohavad rakud on protsessis ära kasutatud.

inimese haigus: paranemine ja taastumine

Asendades kahjustatud või hävinud rakud tervete uute rakkudega, toimivad parandamise ja regenereerimise protsessid inimese taastamiseks

Blastema rakud näivad diferentseeruvat sama tüüpi rakkudeks, mis nad olid enne, või tihedalt seotud tüüpideks. Lahtrid võivad võib-olla teatud tingimustel oma rolli muuta, kuid ilmselt teevad seda harva. Kui jäseme blastema siirdatakse sama looma selga, võib see jätkata oma jäseme kujunemist. Samamoodi saab mujale kehale siirdatud sabablastema sabaks. Seega näib, et blasteemi rakud kannavad kustutamatut templit lisale, millest need on toodetud ja milleks nad on kavandatud arenema. Kui sabaplasma siirdatakse jäseme kännule, moodustub taastuv struktuur kahest lisast.

Polaarsuse ja gradiendi teooria

Igal elusolendil on polaarsus, mille üheks näiteks on organismi eristamine pea- või esiosaks ning saba- või tagaosaks. Taastavad osad pole erand; neil on polaarsus, kasvades alati distaalses suunas (keha põhiosast eemal). Alumiste selgrootute seas ei ole proksimaalse (keha lähedal või keha poole suunatud) ja distaalse vahelise erinevus alati selge. Näiteks pole koloniaalhüdroidides „varte” polaarsust vastupidine pöörata keeruline. Tavaliselt kasvab tüvest tüvest pea ots või hüdrant, selle vabas või distaalses otsas; kui see aga kinni seotakse, taastab see algselt proksimaalses otsas oleva hüdrandi. Selle süsteemi polaarsus on ilmselt määratud aktiivsuse gradiendiga nii, et hüdrant püsib taas kõikjal, kus ainevahetuse kiirus on kõrgeim. Kui hüdrant on hakanud arenema, pärsib see selle läheduses olevate teiste tootmist pärssiva aine difusiooni teel piki varre.

Kui tasapinnalised lapilised ussid lõigatakse pooleks, kasvab iga tükk puuduvat otsa tagasi. Rakud kehaga identsetes piirkondades, kus lõige tehti, moodustavad blastid, mis ühel juhul tekitavad pea ja teisel juhul saba. See, millal iga blasteem uueneb, sõltub täielikult sellest, kas see on lamartsu esi- või tagatükist: tegeliku erinevuse kahe tüki vahel saab tuvastada metaboolsete erinevuste abil. Kui lameda ussi põikitükk lõigatakse väga õhukeseks - tõhusa metaboolse gradiendi seadmiseks liiga kitsaks -, võib see regenereerida kaks pead, kummaski otsas ühe. Kui teatud ravimitega kokkupuutumisel väheneb lamedamba eesmises otsas metaboolne aktiivsus, võib ussi endisel tagumisel otsal tekkida pea.

Liidete regenereerimine on tervete organismide omast erinev probleem. Kala otsal ja salamandri jäsemel on proksimaalne ja distaalne ots. Erinevate manipulatsioonide abil on siiski võimalik panna need regenereeruma proksimaalses suunas. Kui kala uime sisse lõigatakse ruudukujuline auk, toimub regenereerimine ootuspäraselt sisemisest veerust, kuid see võib toimuda ka distaalsest servast. Viimasel juhul on taastav uime tegelikult distaalne struktuur, välja arvatud see, et see kasvab proksimaalses suunas.

Kahepaiksed jäsemed reageerivad sarnaselt. Vesikonna kätt on võimalik pookida lähedalasuva keha seina külge ja kui piisav verevool on kindlaks tehtud, saab käe õla ja küünarnuki vahele tõmmata. See loob kaks kännu, lühikese, mis koosneb õlavarre osast, ja pikema, mis koosneb ülejäänud käest, ulatudes looma küljest vales suunas. Mõlemad kännud taastavad sama asja, nimelt kõik, mis tavaliselt jääb amputatsiooni tasemest kaugemale, olenemata sellest, millise suunaga känd vastas oli. Pööratud käsivars taastab seetõttu enda peegelpildi.

On selge, et kui struktuur taastub, saab see toota ainult osi, mis asuvad tavaliselt amputatsiooni tasemest kaugemal. Osalevad lahtrid sisaldavad teavet, mis on vajalik kõige allavoolu arendamiseks, kuid need ei saa kunagi muutuda proksimaalsemateks struktuurideks. Taastumine, nagu ka embrüonaalne areng, toimub kindlas järjestuses.