Регенерация — восстановление тканей и органов¶

Регенерация (от лат. regeneratio — «возрождение, восстановление») — процесс восстановления утраченных или повреждённых частей организма, тканей, клеток и их компонентов до нормального состояния. Явление распространено в живой природе: от восстановления хвоста у рептилий и амфибий до заживления ран у млекопитающих и человека. В биологии и медицине различают физиологическую регенерацию (непрерывное обновление клеток) и репаративную (восстановление после повреждения).

¶Классификация

Регенерацию классифицируют по нескольким основаниям:

• По происхождению — эпиморфная (за счёт деления сохранившихся клеток), морфалаксическая (за счёт перестройки тканей без деления клеток) и гистиоидная (за счёт миграции и перестройки отдельных клеток).
• По объёму — тотальная (восстановление целого организма из части, как у гидр и планарий) и частичная (восстановление утраченного органа или ткани).
• По типу ткани — регенерация эпителия, костной ткани, нервной ткани, мышц, хряща и других.

¶Механизмы

Ключевую роль в регенерации играют стволовые клетки и клетки-предшественники, способные к делению и дифференцировке. Процесс включает несколько стадий: воспалительную реакцию, пролиферацию (размножение) клеток, миграцию и, при необходимости, дифференцировку — специализацию новых клеток по типу повреждённой ткани. Важное значение имеют ростовые факторы и сигнальные молекулы, координирующие восстановление.

Способность к регенерации существенно различается у разных организмов и тканей. Печень млекопитающих способна восстанавливать значительную часть объёма за счёт деления гепатоцитов. Кожа и слизистые оболочки регенерируют относительно быстро. Костная ткань восстанавливается через образование мозоли с последующей перестройкой. Нервная ткань у взрослых позвоночных регенерирует крайне ограниченно, хотя периферические нервы способны к отрастанию при сохранении шванновских клеток.

¶Регенерация у животных

Наиболее яркие примеры регенерации демонстрируют беспозвоночные и низшие позвоночные. Планарии (плоские черви) способны восстанавливать целый организм из фрагмента тела — при этом каждая часть содержит информацию о целом. Гидры восстанавливают утраченные конечности и даже голову. У саламандр и тритонов регенерируют конечности, хвост, жабры, хрусталик глаза и часть сердца. У млекопитающих, включая человека, регенерационные возможности ограничены: восстанавливаются кожа, кости, печень, периферические нервы, но не конечности и не сердце.

¶Регенерация у человека

В организме человека регенерация происходит постоянно. Красные кровяные клетки обновляются примерно каждые 120 дней, клетки кишечного эпителия — каждые несколько дней, кожа — в течение недель. Повреждение запускает каскад реакций: свёртывание крови, воспаление, образование грануляционной ткани, эпителизацию и, при необходимости, рубцевание.

Способность к регенерации снижается с возрастом, зависит от общего состояния организма, кровоснабжения повреждённой области и наличия сопутствующих заболеваний. Недостаточная регенерация приводит к образованию рубцов и хронических ран.

¶Медицинское применение

Понятие регенерации лежит в основе регенеративной медицины — направления, использующего стволовые клетки, тканевую инженерию и факторы роста для восстановления повреждённых тканей. К числу применяемых методов относятся:

• пересадка стволовых клеток (например, костного мозга при онкогематологических заболеваниях);
• применение тромбоцитарных обогащённых препаратов (PRP) в ортопедии и стоматологии;
• создание биосовместимых матриксов, стимулирующих регенерацию хряща и костей;
• разработка биопечатных тканей и органов.

¶Интересные факты

• Печень человека способна восстановиться до исходного объёма даже после удаления до 75 % органа.
• У аксолотля (амфибия из семейства амбистомовых) регенерация конечностей не сопровождается рубцеванием.
• Способность к регенерации у взрослых людей ограничена, однако внутриутробное развитие сопровождается высокой регенерационной активностью, что изучается в контексте профилактики рубцевания.

¶Источники

• «Биология. Общие закономерности» — учебное пособие, раздел о регенерации.
• Гайтон А., Холл Дж. «Медицинская физиология» — главы о заживлении тканей.
• Статьи о регенеративной медицине в журнале «Клеточная тканевая биология».
• Brockes J. P., Kumar A. «Comparative aspects of animal regeneration» — Annual Review of Cell and Developmental Biology.