РЕГЕНЕРАЦИЯ и ТРАНСПЛАНТАЦИЯ ОРГАНОВ и ТКАНЕЙ Доц. Матвеева О.Н.

Р е г е н е р а ц и я (regeneratio - возрождение) - процесс обновления структурных элементов организма и их восстановление после естественной гибели или повреждения

ЗНАЧЕНИЕ РЕГЕНЕРАЦИИ Основа самообновления организма Поддерживается структурный гомеостаз Поддерживается целостность организма Обеспечивается постоянное выполнение органами их функций

ПРОЦЕССЫ В ОСНОВЕ РЕГЕНЕРАЦИИ: Деление клеток Детерминация клеток Дифференцировка клеток Рост клеток Интеграция клеток

УРОВНИ РЕГЕНЕРАЦИИ Внутриклеточные (субклеточные) - молекулярный (репарация ДНК) - внутриорганоидный (кристы митохондрий) - органоидный (образование лизосом) Клеточный (митоз, амитоз) Тканевой Органный Организменный

ВИДЫ РЕГЕНЕРАЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ- обновление функционирующих структур в условиях нормальной физиологической жизнедеятельности организма РЕПАРАТИВНАЯ– после повреждения

Физиологическая (гомеостатическая) регенерация Постоянство Универсальность: - свойственна всем живым организмам - проявляется на всех уровнях организации живой материи

ТИПЫ КЛЕТОЧНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ Обновляющаяся Растущая Стабильная

Обновляющаяся Высокая скорость регенерации- эпидермис (10-12 дней) эпителий ЖКТ (7 дней) красный костный мозг (эритроциты – 120 суток) клеточный уровень регенерации (м и т о з)

Р а с т у щ а я Время обновления – 300 – 400 сут. печень почки экзо- и эндокринные железы мышцы клеточный и субклеточные уровни регенерации

С т а б и л ь н а я После 1-го года жизни клетки теряют способность к митозу нервная ткань миокард субклеточные уровни регенерации

Методы исследования регенерации Световая микроскопия Электронная микроскопия Гистоавторадиография (количество митозов, синтез ДНК, суточная периодичность митозов) ПРИ РЕГЕНЕРАЦИИ УВЕЛИЧИВАЕТСЯ КОЛИЧЕСТВО ЛИЗОСОМ

Суточные изменения митотического индекса в эпителии пищевода (I) и роговицы (2) мышей.

Фазы регенерации Регрессивная (разрушительная) 2. Прогрессивная (восстановительная) Продукты распада поврежденных клеток стимулируют пролиферацию оставшихся живых клеток

Р Е П А Р А Т И В Н А Я Р Е Г Е Н Е Р А Ц И Я Происходит в ответ на повреждение Имеет те же механизмы, но идет активнее физиологической

СПОСОБЫ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ Морфаллаксис Эпиморфоз - гипоморфоз - гетероморфоз Эндоморфоз или регенерационная гипертрофия Регенерация путем индукции

М о р ф а л л а к с и с у беспозвоночных животных А гидра; Б кольчатый червь; В морская звезда

МОРФАЛЛАКСИС (соматический эмбриогенез) Т. Морган, 1900 г. Характерен для беспозвоночных животных Результат – 100% восстановление организма из его части

МОРФАЛЛАКСИС Дедифференцировка тканей Потеря специализации активация митоза клеток Возникновение особи уменьшенных размеров Рост особи

Регенерация путем морфаллаксиса у планарии и гидры

Э п и м о р ф о з

Э П И М О Р Ф О З Восстановление конечностей беспозвоночных и низших позвоночных (клешня у рака, лапка у тритона) Регенерат отрастает от ампутационной поверхности и четко отграничен от культи

ФАЗЫ Э П И М О Р Ф О ЗА Регрессивная заживление раны, формирование апикальной эктодермальной шапочки, врастание кровеносных сосудов и нервов Прогрессивная (рост и морфогенез - формообразование)

РЕГЕНЕРАЦИЯ Типичная (гомоморфоз) Атипичная: - гипоморфоз - регенерация с частичным замещением ампутированной конечности - гетероморфоз - появление иной структуры взамен утраченной - изменение полярности структуры

Г и п о м о р ф о з

Атипичная регенерация - гетероморфоз У рака есть глаза и усики Если глаз удаляется вместе с ганглием, то регенерирует усик усик глаз место удаленного глаза нервные ганглии

ЭНДОМОРФОЗ

Способ регенерации внутренних органов позвоночных животных и человека Результат: - восстановление объема органа - восстановление массы органа - восстановление внутренней структуры - восстановление функции органа - ! НЕ ВОССТАНАВЛИВАЕТСЯ форма органа

Э н д о м о р ф о з Печень является одним из немногих органов, способных восстанавливать первоначальный размер даже при сохранении всего лишь 25 % нормальной ткани.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ПУТЕМ ИНДУКЦИИ характерна для определенных тканей мезодермального происхождения в ответ на действие специфических индукторов, которые вводят внутрь поврежденной области Пример: замещение дефекта покровных костей черепа

РЕГУЛЯЦИЯ РЕГЕНЕРАЦИИ Местная – факторы роста тканей Дистантная – нервная и гуморальная регуляция Факторами внешней среды

Пример роли нервной системы Регенерация конечности у аксолотля (стадии В – Е) происходит только на стороне, где сохранено нервное сплетение

ТРАНСПЛАНТАЦИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ Трансплантация (от лат. Transplantatio - пересадка) - пересадка или приживление органов и тканей

ИСТОРИЯ ТРАНСПЛАНТОЛОГИИ Алексис Каррель (фр. хирург) удостоен Нобелевской премии в 1912 году «за признание его работы по сосудистому шву и трансплантации кровеносных сосудов и органов»

ВИДЫ ТРАНСПЛАНТАЦИИ Аутотрансплантация - пересадка в пределах одного организма Синотрансплантация - пересадка между генетически идентичными организмами Аллотрансплантация - пересадка между организмами одного вида Ксенотрансплантация - пересадка между организмами разных видов

АУТОТРАНСПЛАНТАЦИЯ

Главная проблема трансплантации - тканевая несовместимость донора и реципиента Причина - трансплантационный иммунитет как механизм поддержания иммунологического гомеостаза.

ОТТОРЖЕНИЕ - воспалительное поражение трансплантата, вызванное специфической реакцией иммунной системы реципиента на трансплантационные антигены донора

УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ РЕАКЦИИ ОТТОРЖЕНИЯ Донорский орган должен обладать чужеродными антигенами HLA, стимулирующими иммунный ответ Иммунная система реципиента способна распознать трансплантат как чужеродный Иммунный ответ должен быть эффективным, т.е. нарушить структуру или функции трансплантата

При типировании тканей основное внимание уделяется идентификации антигенов, кодируемых локусами A, B и DR в 6 хромосоме ГЛАВНЫЙ КОМПЛЕКС гистосовместимости у человека HLA - от англ. human lymphocyte antigens

ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ НЕСОВМЕСТИМОСТИ ТКАНЕЙ Подбор донора и реципиента со сходными антигенами. Главная генетическая система тканевой совместимости HLA - в 6-й хромосоме, локусы А (24 аллеля), В (52 аллеля), С (8 аллелей), DR (20 аллелей), - сцепленные гены, имеет место множественный аллелизм

Комбинации генов могут быть крайне разнообразными, и совпадение одновременно во всех трёх указанных локусах практически невозможно. Отторжение в раннем послеоперационном периоде обычно связано с несовместимостью по HLA-DR, а в отдалённые сроки - по HLA-A и HLA-B

ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ НЕСОВМЕСТИМОСТИ ТКАНЕЙ Воздействие на организм реципиента - создание иммунологической толерантности к антигенам трансплантата. Методы: Физические (рентгеновские лучи) Химические (иммунодепрессанты) Биологические (антилимфоцитарные сыворотка, глобулин)

ПУТИ ПРЕОДОЛЕНИЯ НЕСОВМЕСТИМОСТИ ТКАНЕЙ Воздействие на трансплантат - консервирование трансплантата, ослабление его антигенных свойств. Помещение трансплантата в определенные иммунокомпетентные участки организма.

НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРЕОДОЛЕНИЯ НЕСОВМЕСТИМОСТИ ТКАНЕЙ Искусственные органы ткани Использование стволовых клеток Ксенотрансплантация

КСЕНОТРАНСПЛАНТАЦИЯ

Человеческие гены белков, препятствующих развитию реакции отторжения трансплантата, вводятся в оплодотворенную яйцеклетку свиньи

КСЕНОТРАНСПЛАНТАЦИЯ С помощью скрещивания, селекции и введения частично очеловеченным свиньям новых генов, можно получить животных, органы которых годны для пересадки людям

КСЕНОТРАНСПЛАНТАЦИЯ Человеческие гены в клетках трансгенных свиней обманут иммунную систему пациента, которая примет пересаженные органы за свои

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ