Регенерация-это восстановление как структуры, так и функции органов и тканей после их повреждения или утраты части. Процессы регенерации могут идти на самых уровнях организации живой системы, поэтому различают внутриклеточную регенерацию; клеточную регенерацию; тканевую регенерацию; регенерацию на органном уровне, она бывает физиологическая и репаративная. Физиологическая регенерация-это регенерация биологических структур после их естественного износа при нормальном функционировании. Репаративная регенерация-восстановление биологических структур после повреждения (усиленная физиологическая регенерация). Она включает процессы распада поврежденных клеток, дифференцировку сохранивших жизнеспособность клеток, их пролиферацию, вторично дифференцировку размножившихся клеток, установление межклеточных связей и адаптационную перестройку клеток регенерата. При повреждении кожи в силу вступает ответная реакция, имеющая нервно-гуморальный механизм регулирования, направленный на восстановление целостности кожи. Скорость регенерации кожи зависит от глубины и площади повреждения,состояния иммунитет кожи и от того, как протекает микроциркуляция в сосудистом русле кожи. Результат регенерации кожи: полное заживление; гиперпигментация; депигментация;атрофичная кожа;образование физиологических рубцов; образование патологических рубцов и контрактур.
Скорость эпителизации раны зависит также и от сохранившихся остатков базальной мембраны с базальными кератиноцитами эпидермиса, клеток волосяных фолликулов, сальных желез. При поверхностном повреждении кожи без затрагивания базальной мембраны и верхушек сосочков, регенерация кожи всегда проходит без образования рубцов. Это достигается путем усиленной пролиферации базальных кератиноцитов (царапины, ссадины, ожоги II степени). При повреждении кожи с затрагиванием верхушек сосочков, вследствие которого повреждается базальная мембрана и капилляры поверхностной сосудистой сети, регенерация кожи, как правило, проходит без образования рубцов и протекает за счет сохранившихся фрагментов базальной мембраны, клеток волосяных фолликулов и эпителия сальных желез. При таком заживлении кератиноциты начинают активно делиться и устремляться на дно раны, а также переходят с краев. Сначала создается одиночный слой клеток, а затем многослойный, под которым и идет завершение этого процесса регенерации кожи. При поражениях на данной глубине кожи из-за влияния солнечных лучей могут образовываться гиперпигментации-это связано с тем, что повреждение петель капилляров, служит стимулом тучных клеток для выделения биологически активных веществ в кожу (гистамина, серотонина), стимулирующих меланоциты к выработке меланина, который затем поглощается кератиноцитами и придает им специфический темный цвет. Если при том же раскладе присоединяется инфекция, то возможна депигментация кожи или ее атрофия. При повреждении кожи ниже эпидермиса, на границе сосочкового и сетчатого слоя дермы, регенерация кожи почти всегда проходит с образования рубца (ожоги III степени). Рубцы при таком повреждении могут быть от нормотрофических и атрофических до гипертрофических и келоидных. При глубоком повреждении кожи с разрушением нижележащих тканей, таких как подкожно жировая клетчатка, мышцы, регенерация кожи протекает с формированием деформирующих рубцов.
Регенерация эпителиальная ткань кожи
Эпителии, обладающие способностью вырабатывать секреты или инкреты, называются железистыми. Они являются основным тканевым компонентом желез. Например, эпителии кожного типа дают производные в виде потовых, сальных, слюнных (серозных, слизистых), молочных, слезных желез.
Клетки эпителия желез — гландулоциты — весьма разнообразны по размерам, форме, ультраструктуре. Они вырабатывают секреторные продукты различного химического состава. В гландулоцитах происходят следующие процессы: 1) поступление исходных для синтеза продуктов, 2) синтез секрета, 3) созревание секрета и формирование секреторных гранул, 4) накопление секрета, 5) выведение секрета. Периодические структурно-функциональные изменения секреторной клетки в процессе ее секреции называют секреторным циклом. В зависимости от способа выделения секрета различают следующие типы секреций: мерокринная секреция, при которой выход секрета из клетки происходит без повреждения плазмолеммы; апокринная секреция — выход секрета осуществляется путем отрыва выростов с секретом от апикальной поверхности клетки и голокринная секреция, когда образование секрета связано с апоптозом, разрушением клетки при явлениях пикноза ядра и жирового перерождения цитоплазмы.
Физиологическая регенерация эпителиев
Физиологическая регенерация — обновление клеток в составе эпителиальных тканей в процессе их нормального функционирования. Это динамический процесс, включающий как разрушение клеток, так и их репродукцию. Эпителиальные клетки сравнительно быстро изнашиваются, так как они испытывают значительное влияние внешних факторов в связи с тем, что большинство этих тканей занимает пограничное положение. Эпителии, как правило, обладают хорошо выраженной регенерационной способностью, выработанной в процессе эволюции, и относятся к обновляющимся тканям. В эпителиях клеточное обновление происходит за счет митотического деления камбиальных клеток.
Однако следует подчеркнуть, что каждая разновидность эпителиев характеризуется специфическими особенностями пролиферации, локализации камбиальных клеток и закономерностями дифференцировки и интеграции клеток.
Читайте также: Как отключить транспортер ткани у швейной машины
Понятие «ткани внутренней среды» объединяет разнообразные по строению и функциям ткани, которые не граничат с внешней средой и полостями внутренних органов. Термин этот нельзя считать вполне удачным, так как внутреннюю среду организма образуют не только кровь, соединительные и скелетные ткани, но и различные эпителии в составе внутренних органов, мышечные ткани, а также ткани нервной системы. Поэтому целесообразно включить в данную группу только те ткани, которые по своим основным физиологическим свойствам создают внутреннюю среду для метаболических реакций, обеспечивают постоянство состава внутренней среды организма, выполнение защитных функций организма.
В первую очередь это относится к системе крови и некоторым разновидностям соединительной ткани. Все указанные ткани являются производными мезенхимы. Другие производные мезенхимы — соединительные ткани с выраженной опорно-механической функцией и гладкая мышечная ткань вместе с мышечными тканями иного происхождения будут рассмотрены в следующей главе.
Для большинства производных мезенхимы характерны следующие общие признаки: аполярность клеток, богатство межклеточным веществом, выполнение защитных и трофических функций. Кроме того, структурные элементы ткани находятся в тесном взаимодействии с кровеносными сосудами
39. Регенерация эпителиальной ткани.
Покровный эпителий обладает высоким биологическим потенциалом самовосстановления.
Физиологическая регенерация многослойного плоского ороговевающего эпителия кожи происходит постоянно за счет размножения зародышевого (камбиального) мальпигиева слоя. При репаративной регенерации эпидермиса без повреждения базальной мембраны и подлежащей стромы (ссадины, афты, эрозии) отмечают усиленное размножение клеток (кератиноцитов) производящего или базального слоя, дифференциацию их с образованием росткового (базального и шиповатого), зернистого, блестящего и рогового слоев, связанных с синтезом в их цитоплазме белка кератогиалина, превращающегося в элеидин и кератин (полная регенерация). При повреждении эпидермиса и стромы кожи клетки росткового слоя по краям раны размножаются, наползают на восстановленную мембрану и строму органа и покрывают дефект (заживление раны под струпом и по первичному натяжению). Однако вновь образованный эпителий утрачивает способность к полной дифференциации характерных для эпидермиса слоев, покрывает дефект более тонким пластом и не образует производных кожи: сальных и потовых ж-з, волосяного покрова (неполная регенерация). Например заживление раны по вторичному натяжению с образованием плотного соединительнотканного рубца. Мезотелий серозных оболочек (плевры, перикарда, брюшины, серозной об-ки сустав и др. органов) обычно регенерирует хорошо и полно с образованием новой мезотелиальной выстилки.
Покровный эпителий слиз. об-к пищеварит., дыхат. трактов и мочеполовых путей (многослойный плоский неороговевающий, переходный, однослойный призматический и многорядный мерцательный) восстанавливается путем размножения молодых недифференцированных клеток крипт и выводных проток желез. По мере их роста и созревания они превращаются в специализированные клетки слиз. оболочек и их желез.
Неполная регенерация пищевода, желудка, кишечника, протоков желез и других трубчатых и полостных органов с образованием соединительнотканных рубцов может вызывать сужение (стеноз) и расширение их, появление односторонних выпячиваний (дивертикулов), спаек (синехий), неполное или полное зарощение (облитерация) органов (полости сердечной сумки, плевральной, брюшинной, суставных полостей, синовиальных сумок и т.д.).
40. Регенерация мышечной ткани. Классификация и патоморфология.
Бывает как физиологической, так и патологической (после голодания, беломышечной болезни, миоглобинурии, токсикозов, пролежней, ИБ, связанных с развитием атрофич., дистрофич. и некротич. процессов.
Скелетная поперечнополосатая мышечная ткань обладает высокими регенерационными свойствами при сохранении сарколеммы. Находящиеся под ней миобласты размножаются и формируют многоядерный симпласт, в котором синтезируются миофибриллы и дифференцируются поперечнополосатые мышечные волокна. При нарушении целостности последних вновь образованные многоядерные симпласты в виде мышечных почек растут навстречу друг другу и при благоприятных условиях (небольшой дефект, отсутствие рубцовой ткани) восстанавливают целостность мышечного волокна. Заполнение места дефекта измельченной мышцей способствует полному восстановлению мышечных волокон. Однако в большинстве случаев при больших травмах и нарушении целостности мышечных волокон место травмы заполняется грануляционной тканью, образуется соединительнотканный рубец, соединяющий вновь образованные многоядерные колбообразные выбухания (мышечные почки) разорванных мышечных волокон.
Сердечная поперечнополосатая мышечная ткань регенерирует по типу регенерационной гипертрофии. В неповрежденных или дистрофически измененных кардиомиоцитах происходит восстановление структуры и функции за счет гиперплазии органелл и гипертрофии волокон. При прямом некрозе, инфаркте миокарда и пороках сердца может наблюдаться неполное восстановление мышечной ткани с образованием соединительнотканного рубца и с регенерационной гипертрофией миокарда в сохр-ся отделах сердца.
Полная регенерация гладкой мышечной ткани происходит путем деления миобластов и миофибробластов. Мышечные клетки способны врастать в место повреждения и восстанавливать дефекты. Большие повреждения гладких мышц замещаются рубцовой тканью. В оставшейся мышце происходит регенерационная гипертрофия мышечных клеток. Возможно также их новообразование из миофибробластов.
Читайте также: Льняные ткани из литвы
Регенерация эпителиальная ткань кожи
Несмотря на достижения молекулярной биологии, возможности лабораторного синтеза факторов роста клеток, современного уровня развития тканевой инженерии, проблема восстановления утраченного кожного покрова при повреждениях различной этиологии до сих пор по-прежнему актуальна 2. После тяжелых ранений и операций на теле остается чаще всего некрасивый и огромный шрам. Регенерация органов становится многообещающим выбором для многих пациентов, однако многие подробности о механизмах восстановления остаются неизвестными.
Цель работы: провести анализ современных исследований в сфере открытий и решений проблем регенерации кожи.
Миофибробласты рыхлой волокнистой соединительной ткани являются превалирующим типом клеток, который присутствует в грануляционной ткани стягивающихся ран, а также находятся в некоторых развивающихся или нормальных взрослых тканях. Было выявлено, что миофибробласты можно превратить в жировые клетки, перепрограммируя их. Предполагаемая функция миофибробластов заключается в изменении натяжения ткани, а жировые клетки или адипоциты находятся в коже до тех пор, пока не образуется рубцовая ткань. Логично предположить, что каким-то образом необходимо заменить миофибробласты адипоцитами, чтобы не произошло образование рубца. Рубцовая ткань отличается от эпителия отсутствием волосяных фолликулов. Ученые пришли к выводу, что волосяные фолликулы и адипоциты связаны, и если восстановить волосяные фолликулы, они индуцируют увеличение жировых клеток в ответ на сигналы от фолликула. Как регенеративные образования, волосяные фолликулы предлагают хорошую модель для изучения механизмов, связанных с регенеративной медициной. В соответствующих исследованиях основное внимание уделялось донорским клеткам, и нет данных, связанных с влиянием факторов хозяина на реконструкцию волосяного фолликула [5].
Для начала, рассмотрим восстановление волосяных фолликулов при помощи изоляции трансплантированных клеток, проверив влияние факторов клетки-хозяина, то есть понять будет ли возможно развитие волосяного фолликула без клеток хозяина. Ученые отдела Пластической и эстетической хирургии Экспериментального центра Южного медицинского университета (Китай) провели целое исследование, посвященное образованию волосяного фолликула. Для эксперимента использовали шестнадцать новорожденных мышей, меченных красным флуоресцентным белком и двадцать четыре взрослых мыши с зеленым флуоресцентным белком. Все эксперименты над животными были проведены по согласованию с Комитетом по уходу и использованию животных Южного медицинского университета. Затем последовала подготовка клеток для трансплантации. Эпидермис и дерму разделили путем инкубации в течение ночи при температуре в 4 градуса по Цельсию. Потом кожу три раза промыли фосфатно-буферным физиологическим раствором, окончательно отделяя дерму от эпидермиса. Из каждой части получили «фарш» путем измельчения дермы и эпидермиса [8].
Технология Cell-in-a-Box позволила инкапсулировать клетки в защитный, полупроницаемый шарик на основе целлюлозы. Небольшие поры в бусинах позволяют проходить обмену питательных веществ, но клетки внутри бусинок сохраняются. Бусины способны выдерживать до 6 месяцев в имплантате, иммунного ответа хозяина нет. Эти характеристики позволяют встроенным клеткам расти в течение более длительного времени, чем традиционная двумерная клеточная культура. Эта технология была выбрана, как метод исследования и анализа взаимодействия между средами-хозяина и трансплантированными клетками. Капсулы, содержащие дермальные клетки с зеленым флуоресцентным белком, которые получили от новорожденных мышат с красным флуоресцентным белком, были подкожно пересажены мышам без шерсти. Пустые капсулы пересадили как контрольную группу. Каждая группа состояла из 6 мышей, которым в целом было пересажено по 10 капсул. Клетки смесей с красным флуоресцентным белком вводили под поверхностный слой подкожных тканей мышам с зеленым флуоресцентным белком. Никаких побочных эффектов не наблюдалось после трансплантации капсулы. Это указывает на то, что трансплантированные клетки могли принимать все питание от хозяина, но при этом были изолированы от клеток-хозяев. Рана зажила без осложнений. Ученые пришли к выводу, что если инкапсулированные клетки получают достаточное количество питательных веществ от хозяина, то они могут образовывать зрелые фолликулы волос при изоляции от клеток-хозяев [4].
Волосяные фолликулы представляют собой весьма информативную модель для изучения механизмов в области регенерации. Различные исследования подтвердили, что волосяные фолликулы могут быть восстановлены путем пересадки соответствующих клеток, но механизм этого процесса не совсем ясен. Хорошо известно лишь то, что микроокружение играет важную роль в клеточной пролиферации и дифференцировке (рис. 1). Микросреда обычно состоит из следующих групп: клетки (лейкоциты, фибробласты и адипоциты), факторы роста (трансформирующий фактор роста, фактор роста эндотелия сосудов и фактор роста фибробластов), внеклеточный матрикс (ламинин, фибронектин, протеогликан), и сигнальные молекулы (например, костный морфогенетический белок).
Рис. 1. Восстановление волосяных фолликулов и появление новых адипоцитов.
Ученые из Центра биологии развития RIKEN (Япония) успешно смогли создать ткань кожи, которая содержит волосяные фолликулы и сальные железы. Затем эту кожу имплантировали живым мышам, ткани образовывали связи с другими системами органов, такими как нервы и мышцы. Ученые использовали стволовые клетки для создания слоев кожи. Техническим термином для стволовых клеток, которые они использовали, являются перепрограммированные iPS-клетки. Команда доктора Цудзи взяла клетки из десен мышей и использовала химические вещества, чтобы превратить их в iPS-клетки. Затем они культивировали клетки, трансплантировав их на мышей, где они превращались в функционирующую ткань кожи. Как только клетки кожи дифференцировались, их пересаживали на разных мышей, где они начали естественным образом расти с фолликулами и железами и развивали связи с нервами и мышцами. Таким образом, биоинженерная кожа способна расти так же естественно, как и нормальная кожа без трансплантации [7].
Читайте также: Ткань изолон что это такое
До сих пор искусственное развитие кожи было затруднено тем фактом, что на коже не хватало волосяных фолликулов и экзокринных желез, которые играют важную роль в регуляции. Мы все ближе приближаемся к мечте о возможности воссоздания реальных органов в лаборатории для трансплантации, а также считаем, что ткань, выращенная этим методом, может быть использована в качестве альтернативы тестированию на животных химических веществ.
После того как стал понятен принцип регенерации волосяного фолликула возвратимся к начальной теме. Данное открытие было сделано при совместной работе ученых из Медицинской школы Перельмана в университете Пенсильвании и Лабораторией развития и регенеративной биологии Пликуса в Калифорнийском университете в Ирвине. Кристиан Ф. Герреро-Хуарес тесно сотрудничавший с проектом, комментировал открытие: «Как правило, миофибробласты, первичный тип клеток, обнаруженный в ранах, считались неспособными стать другими типами клеток. Однако наша команда обнаружила, что миофибробласты ран могут эффективно и стабильно превращаться в новые различные типы клеток, в частности новые адипоциты, необходимыми для здоровой кожи. В нашем исследовании установлено, что раны с волосяными фолликулами имеют факторы, которые могут перепрограммировать миофибробласты в адипоциты».
Раневым заживлением можно манипулировать, поэтому оно приводит к регенерации кожи, а не к образованию рубцов. Цель состоит в том, чтобы регенерировать волосяные фолликулы раньше. Как только это произойдет, жир будет регенерировать в ответ на сигналы, исходящие от этих фолликулов (рис. 2). Исследование также показало, что волосы и адипоциты могут развиваться отдельно, но зависимо. Сначала формируются волосяные фолликулы. Регенерирующим волосяным фолликулом образуются дополнительные факторы, которые служат для преобразования окружающих миофибробластов в жировые клетки, чтобы избежать образование шрама. Жировая ткань не образуется при отсутствии новых волос, но когда происходит восстановление волосяных фолликулов, новые клетки нельзя отличить от ранее существовавших жировых клеток. Исследователи определили, что костный морфогенетический белок инструктирует миофибробласты стать жировыми клетками [6, 9].
Рис. 2. Влияние волосяных фолликулов на преобразование адипоцитов.
Ученые разработали устройство, которое способно переключать функцию клетки только лишь одним касанием. Эта технология больше известна как тканевая нанотрансфекция, позволяющая в клетки кожи вводить генетический код, который изменяет их на другие типы клеток, необходимые для излечения. Перепрограммирование занимает несколько секунд: нужно коснуться чипом определенного места, а затем удалить его. В серии лабораторных тестов исследователи применили чип к конечностям мышей, которые практически не кровоснабжались из-за поврежденных сосудов. Исследователи перепрограммировали клетки кожи, чтобы они стали сосудистыми клетками. Через неделю начали появляться первые трансформации. Ко второй неделе образованы активные кровеносные сосуды, а к третьей неделе конечности мышей были спасены, при этом другой формы лечения не проводили [10].
Разница технологий заключается в том, как доставляется ДНК в клетки. Чип, нагруженный определенным генетическим кодом или определенными белками, помещается на кожу, а при помощи небольшого электрического тока создаются каналы в ткани. ДНК или РНК вводятся в полученные каналы и начинают перепрограммировать клетки. Этот метод эффективно работает до 98% не только на коже, но и на любом типе ткани. Ученые смогли вырастить клетки мозга на поверхности кожи мыши, собрать их, а потом перенести их в поврежденный мозг мыши. Всего через несколько недель после инсульта мозговая функция была восстановлена.
Заключение. Таким образом, регенерация эпителия без последующего образования соединительнотканного рубца вызвана функционированием миофибробластов. Регенерация ткани обусловлена ее перепрограммированием, которое вызывает сначала появление волосяных фолликулов, а они, в свою очередь, отвечают за регенерацию жировой ткани. Благодаря появлению волос на поврежденной ткани обеспечивается ее регенерация.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом