Regenerarea organelor pierdute la animale este un mister care îi îngrijorează pe oamenii de știință încă din cele mai vechi timpuri. Până de curând, se credea că numai cele mai joase specii de creaturi vii sunt înzestrate cu această proprietate magnifică: o șopârlă crește o coadă despicată, unii viermi pot fi tăiați în bucăți mici și fiecare va crește într-un vierme întreg - există multe exemple.
Dar până la urmă, evoluția lumii vii a trecut de la organismele inferioare la cele din ce în ce mai organizate, deci de ce această proprietate a dispărut la un moment dat? Și a fost pierdut?
Hidra Lernaeană, Medusa Gorgonul sau șarpele nostru Gorynych cu trei capete, ale cărui capete „auto-vindecătoare” au fost tăiate neobosit de Ivan Tsarevici, sunt personaje mitice, dar sunt în mod clar în „înrudire” cu creaturi foarte reale.
Acestea includ, de exemplu, salopete - o specie de amfibieni cu coada, care sunt considerate pe drept drept unul dintre cele mai vechi animale de pe Pământ. Caracteristica lor uimitoare este capacitatea de a se regenera - de a reface cozi, labe, fălci deteriorate sau pierdute.
Mai mult decât atât, inima, țesuturile oculare și măduva spinării sunt deteriorate. Din acest motiv, acestea sunt indispensabile pentru cercetarea de laborator, iar păpușile sunt trimise în spațiu nu mai rar decât câinii și maimuțele. Multe alte creaturi au aceleași proprietăți.
Deci, peștele zebra rerio alb-negru, cu o lungime de numai 2-3 cm, tind să regenereze părți ale aripioarelor, ochilor și chiar să restabilească celulele propriei inimii, tăiate de chirurgi în timpul experimentelor de regenerare. La fel se poate spune și pentru alte tipuri de pești.
Exemplele clasice de regenerare sunt șopârlele și mormolele care reconstruiesc o coadă pierdută; raci și crabi crescând gheare pierdute; melci capabili să crească noi „coarne” cu ochii; salamandre, care înlocuiesc în mod natural laba amputată; stelele mării regenerează razele lor despărțite.
Video promotional:
Apropo, un animal nou se poate dezvolta dintr-o rază care a fost ruptă, ca o tăiere. Dar campionul regenerării a fost viermele plat sau planaria. Dacă îl tăiați în jumătate, atunci capul lipsă crește pe o jumătate a corpului, iar coada pe cealaltă, adică se formează doi indivizi viabili complet independenți.
Și este posibilă apariția unei planarii complet extraordinare, cu două capete și cu două cozi. Acest lucru se va întâmpla dacă tăieturile longitudinale se fac la capătul din față și din spate și nu le permit să crească împreună. Chiar și 1/280 din corpul acestui vierme va face un nou animal!
Multă vreme oamenii au urmărit frații noștri mai mici și, ca să fim sinceri, au invidiat în secret. Și oamenii de știință au trecut de la observația fără rod la analiză și au încercat să dezvăluie legile acestei „vindecări de sine” și „auto-vindecare” a animalelor.
Primul care a încercat să aducă claritate științifică acestui fenomen a fost naturalistul francez Rene Antoine Reaumur. El a fost cel care a introdus în știință termenul „regenerare” - refacerea unei părți pierdute a corpului cu structura lui (din latină ge - „din nou” și generatio - „apariție”) - și a condus o serie de experimente. Lucrarea sa privind regenerarea picioarelor în cancer a fost publicată în 1712. Din păcate, colegii nu i-au acordat atenție, iar Reaumur a abandonat aceste studii.
Abia 28 de ani mai târziu, naturalistul elvețian Abraham Tremblay și-a continuat experimentele cu privire la regenerare. Creatura pe care a experimentat-o nu avea nici măcar un nume la acea vreme. Mai mult, oamenii de știință nu știau încă dacă era un animal sau o plantă. Tulpina scobită cu tentacule, cu capătul posterior fixat pe paharul acvariului sau la plantele acvatice, s-a dovedit a fi prădător și, de asemenea, destul de uimitor.
În experimentele cercetătorului, fragmente individuale din corpul unui mic prădător s-au transformat în indivizi independenți - fenomen cunoscut până atunci numai în lumea plantelor. Și animalul a continuat să-l uimească pe omul de știință natural: la locul tăieturilor longitudinale de la capătul din față al vițelului, făcute de omul de știință, a crescut noi tentacule, transformându-se într-un „monstru cu multe capete”, o hidră mitică în miniatură, pe care, după grecii antici, Hercules a luptat.
Nu este surprinzător, animalul de laborator a primit același nume. Dar hidra cercetată a avut caracteristici chiar mai minunate decât numele său Lernaean. A crescut până la 1/200 din corpul ei de un centimetru!
Realitatea a depășit basmele! Dar faptele care sunt cunoscute astăzi fiecărui școlar, publicat în 1743 în „Proceedings of the Royal Society of London”, păreau plauzibile lumii științifice. Și apoi Tremblay a susținut de această dată deja autorul Reaumur, confirmând fiabilitatea cercetărilor sale.
Subiectul „scandalos” a atras imediat atenția multor oameni de știință. Și în curând, lista animalelor cu capacitatea de a se regenera s-a dovedit a fi destul de impresionantă. Este adevărat, de mult timp s-a crezut că doar cele mai mici organisme vii au un mecanism de autoînnoire. Oamenii de știință au descoperit apoi că păsările pot crește ciocuri, în timp ce șoarecii tineri și șobolanii pot crește cozi.
Chiar și mamiferele și oamenii au țesuturi cu un potențial mare în această zonă - multe animale își schimbă în mod regulat blana, solziile epidermei umane sunt reînnoite, părul tăiat și barba bărbierită cresc.
Omul este o creatură nu numai extrem de curioasă, dar și pasional dispusă să utilizeze orice cunoștințe pentru binele său. Prin urmare, este destul de înțeles că la un anumit stadiu în studiul misterelor de regenerare, a apărut întrebarea: de ce se întâmplă acest lucru și este posibil să provoace regenerarea în mod artificial? Și de ce mamiferele superioare au pierdut aproape această abilitate?
În primul rând, experții au remarcat că regenerarea este strâns legată de vârsta animalului. Cu cât este mai tânără, cu atât mai ușor și mai repede daunele sunt reparate. Într-o mormântă, coada lipsă crește cu ușurință înapoi, dar pierderea piciorului unei broaște vechi o face dezactivată.
Oamenii de știință au studiat diferențele fiziologice, iar metoda folosită de amfibieni pentru „auto-repararea” a devenit clară: s-a dovedit că în primele etape ale dezvoltării, celulele unei viitoare creaturi sunt imature, iar direcția dezvoltării lor se poate schimba. De exemplu, experimentele pe embrioni de broască au arătat că atunci când un embrion are doar câteva sute de celule, o bucată de țesut destinată să devină piele poate fi tăiată din ea și plasată într-o regiune a creierului. Și acest țesut … va deveni parte a creierului!
Dacă o astfel de operație este efectuată cu un embrion mai matur, atunci pielea se va dezvolta în continuare din celulele pielii - chiar în mijlocul creierului. Prin urmare, oamenii de știință au ajuns la concluzia că soarta acestor celule este deja predeterminată. Și dacă pentru celulele majorității organismelor superioare nu există cale de întoarcere, atunci celulele amfibienilor sunt capabili să inverseze timpul și să revină la momentul în care destinația lor s-ar putea schimba.
Care este această substanță uimitoare care permite amfibienilor să se „auto-repare”? Oamenii de știință au descoperit că în cazul în care un capăt sau salamandră își pierd labele, atunci în zona deteriorată a corpului, celulele oaselor, pielii și sângelui își pierd trăsăturile distinctive.
Toate celulele „nou-născute” secundar, care se numesc blastema, încep să se împartă intens. Și în conformitate cu nevoile organismului, ele devin celule ale oaselor, pielii, sângelui … pentru a deveni la final o nouă laba. Și dacă în momentul „auto-reparației” conectați acid tretinoic (acid din vitamina A), atunci acest lucru stimulează abilitățile regenerative ale broaștelor atât de mult încât cresc trei picioare în loc de unul pierdut.
Multă vreme a rămas un mister de ce programul de regenerare a fost suprimat la animalele cu sânge cald. Pot exista mai multe explicații. Primul se reduce la faptul că persoanele cu sânge cald au priorități ușor diferite de supraviețuire decât cele cu sânge rece. Cicatrizarea rănilor a devenit mai importantă decât regenerarea totală, deoarece a redus șansele de sângerare fatală atunci când rănit și introducerea unei infecții mortale.
Dar poate exista o altă explicație, mult mai întunecată - cancerul, adică recuperarea rapidă a unei zone vaste de țesut deteriorat implică apariția acelorași celule care împart rapid într-un anumit loc. Acest lucru este observat în timpul debutului și creșterii unei tumori maligne. Prin urmare, oamenii de știință consideră că organismul a devenit vital pentru a distruge celulele care se divid rapid și, prin urmare, posibilitățile de regenerare rapidă au fost suprimate.
Doctorul în Științe Biologice Petr Garyaev, academician al Academiei Ruse de Științe Medicale și Tehnice, spune: „Nu (regenerarea) a dispărut, ci doar animalele superioare, inclusiv oamenii, s-au dovedit a fi mai protejați de influențele externe și regenerarea completă a devenit atât de necesară”.
Într-o oarecare măsură, a supraviețuit: rănile și tăieturile sunt vindecate, pielea decojită este restabilită, părul crește și ficatul se regenerează parțial. Dar mâna tăiată nu mai crește, la fel cum organele interne nu cresc în locul celor care au încetat să funcționeze. Natura a uitat pur și simplu cum să o facă. Poate că ar trebui să-i reamintim acest lucru.
Ca întotdeauna, Majestatea Sa Șansa a ajutat. Imunologul Helene Heber-Katz din Philadelphia i-a oferit o dată asistentei sale de laborator sarcina obișnuită: să străpungă urechile șoarecilor de laborator pentru a le eticheta. După câteva săptămâni, Heber-Katz a venit la șoareci cu etichete gata făcute, dar … nu a găsit găuri în urechi.
Am făcut-o din nou și am obținut același rezultat: nici o aluzie a unei răni vindecate. Corpul șoarecilor a regenerat țesutul și cartilajul prin completarea găurilor de care nu aveau nevoie. Herber-Katz a făcut singura concluzie corectă în acest sens: blastema este prezentă în zonele deteriorate ale urechilor - aceleași celule nespecializate ca în amfibieni.
Dar șoarecii sunt mamifere, nu ar trebui să aibă această capacitate. Experimentele asupra rozătoarelor nefericite au continuat. Oamenii de știință au tăiat bucăți de coadă pentru șoareci și … au obținut 75 de procente de regenerare! Adevărat, nimeni nu a încercat nici măcar să taie labele „pacienților” dintr-un motiv evident: fără cauterizare, șoarecele va muri pur și simplu de pierderi de sânge grele cu mult înainte de a începe regenerarea membrului pierdut (dacă este deloc). Iar moxibustia exclude apariția blastemelor. Deci nu a fost posibil să aflăm o listă completă a abilităților regenerative ale șoarecilor. Cu toate acestea, am învățat deja multe.
Adevărat, a existat unul „dar”. Acestea nu erau șoareci obișnuiți de casă, ci animale de companie speciale cu sistem imunitar deteriorat. Prima concluzie din experimentele sale Heber-Katz a făcut acest lucru: regenerarea este inerentă numai la animalele cu celule T distruse - celule ale sistemului imunitar.
Iată principala problemă: amfibienii nu o au. Aceasta înseamnă că indicia acestui fenomen este înrădăcinată în sistemul imunitar. A doua concluzie: mamiferele au aceleași gene necesare pentru regenerarea țesuturilor ca și amfibienii, dar celulele T nu permit aceste gene să funcționeze.
A treia concluzie: organismele au avut inițial două metode de vindecare a rănilor - sistemul imunitar și regenerarea. De-a lungul evoluției, cele două sisteme au devenit incompatibile între ele - iar mamiferele au ales celulele T, deoarece sunt mai importante, deoarece sunt arma principală a organismului împotriva tumorilor.
La ce folosește posibilitatea să regreți o mână pierdută dacă, în același timp, celulele canceroase cresc rapid în organism? Se dovedește că sistemul imunitar, în timp ce ne protejează de infecții și cancer, în același timp, suprimă capacitatea noastră de „auto-reparare”.
Dar este cu adevărat imposibil să vină cu ceva, pentru că doriți cu adevărat nu doar întinerirea, ci și restabilirea funcțiilor de susținere a vieții organismului? Și oamenii de știință au descoperit, dacă nu chiar un panaceu pentru toate bolile, atunci oportunitatea de a deveni puțin mai aproape de natură, însă, datorită nu blastemului, ci celulelor stem. S-a dovedit că oamenii au un principiu diferit de regenerare.
Multă vreme se știa că doar două tipuri de celule noastre se pot regenera - celulele din sânge și ficat. Când embrionul oricărui mamifer se dezvoltă, unele dintre celule sunt lăsate în afara procesului de specializare.
Acestea sunt celule stem. Au capacitatea de a reumple sângele sau de a muri celulele hepatice. Măduva osoasă conține, de asemenea, celule stem, care pot deveni mușchi, grăsime, os sau cartilaj, în funcție de ce nutrienți li se administrează în laborator.
Acum, oamenii de știință trebuiau să testeze empiric dacă există șansa de a „lansa” „instrucțiunea” înregistrată în ADN-ul fiecăreia dintre celulele noastre pentru creșterea de noi organe. Experții erau convinși că trebuie doar să forțezi corpul să-și „activeze” capacitatea, iar atunci procesul va avea grijă de el. Este adevărat, capacitatea de a crește membre se confruntă imediat cu o problemă temporară.
Ceea ce gestionează cu ușurință un corp minuscul este dincolo de puterea unui adult: volumele și dimensiunile sunt mult mai mari. Nu ne putem descurca așa cum fac noi, formând o extremitate foarte mică și apoi o creștem. Pentru aceasta, amfibienii au nevoie de doar câteva luni, pentru ca o persoană să crească un picior nou la dimensiunea sa normală, conform calculului omului de știință englez Jeremy Brox, este nevoie de cel puțin 18 ani …
Dar oamenii de știință au găsit multă muncă pentru celulele stem. Cu toate acestea, mai întâi trebuie să spuneți cum și de unde sunt obținute. Oamenii de știință știu că cel mai mare număr de celule stem se găsește în măduva osoasă a pelvisului, dar la orice adult și-au pierdut deja proprietățile inițiale. Cea mai promițătoare este resursa celulelor stem obținute din sângele cordonului ombilical.
Dar după naștere, cercetătorii pot colecta doar 50 până la 120 ml de astfel de sânge. Din fiecare 1 ml, se eliberează 1 milion de celule, dar doar 1% dintre ele sunt celule progenitoare. Această rezervă personală a rezervei de restaurare a organismului este extrem de mică și, prin urmare, de neprețuit. Prin urmare, celulele stem sunt obținute din creier (sau din alte țesuturi) de embrioni - un material pentru avort, oricât de trist ar fi să vorbim despre asta.
Pot fi izolate, plasate în cultura țesuturilor, unde va începe reproducerea. Aceste celule pot trăi în cultură mai mult de un an și pot fi utilizate pentru orice pacient. Celulele stem pot fi izolate de sângele cordonului ombilical și de creierul adulților (de exemplu, în timpul neurochirurgiei).
Și poate fi izolată de creierul decedatului recent, deoarece aceste celule sunt rezistente (în comparație cu alte celule ale țesutului nervos), ele sunt conservate atunci când neuronii au degenerat deja. Celulele stem extrase din alte organe, cum ar fi nazofaringele, nu sunt la fel de versatile în aplicarea lor.
Inutil să spun, această direcție este fantastic de promițătoare, dar nu a fost încă complet explorată. În medicină, este necesar să se măsoare de șapte ori, iar apoi să se verifice timp de zece ani pentru a vă asigura că un panaceu nu implică probleme, de exemplu, o schimbare imună. Oncologii nu și-au spus nici „da” în greutate. Cu toate acestea, există deja succese, numai la nivelul dezvoltărilor de laborator, experimente pe animale superioare.
Ia, de exemplu, stomatologie. Oamenii de știință japonezi au dezvoltat un sistem de tratament bazat pe gene care sunt responsabile de creșterea fibroblastelor - chiar țesuturile care cresc în jurul dinților și le dețin. Și-au testat metoda pe un câine care a dezvoltat anterior o boală parodontală severă.
Când toți dinții au căzut, zonele afectate au fost tratate cu o substanță care include aceleași gene și agar-agar - un amestec acid care oferă un mediu nutritiv pentru proliferarea celulelor. Șase săptămâni mai târziu, colanii câinelui au izbucnit.
Același efect a fost observat și la o maimuță cu dinții tăiați la bază. Potrivit oamenilor de știință, metoda lor este mult mai ieftină decât protezele și pentru prima dată permite unui număr imens de oameni să-și returneze literalmente dinții. Mai ales când considerați că după 40 de ani, 80% din populația lumii este predispusă la boli parodontale.
Într-o altă serie de experimente, camera dintelui a fost umplută cu rumeguș de dentină (jucând rolul de inductor) cu țesutul conjunctiv al gingiei (amfodont) ca material reactiv. Și amfodontul s-a transformat și în dentină. Dentiștii britanici din viitorul apropiat speră să treacă de la experimente de succes pe șoareci la cercetări de laborator în continuare. Conform estimărilor conservatoare, „implanturile stem” vor costa la fel ca protezele convenționale în Anglia - de la 1.500 la 2.000 lire sterline.
Studiile au arătat că persoanele care au insuficiență renală trebuie să returneze doar 10% din celulele renale la viață pentru a înceta să se bazeze pe o mașină de dializă.
Iar cercetarea în această direcție se desfășoară de mulți ani. Cât de important este - nu să coaseți, ci să crească din nou, nu să stai pe pastile, ci să restabiliți o funcție sănătoasă datorită capacităților ascunse ale corpului.
În special, s-a descoperit o modalitate de a crește celule beta noi în pancreas care produc insulină, promițând milioane de diabetici să scape de injecțiile zilnice. Iar experimentele privind posibilitatea utilizării celulelor stem în lupta împotriva diabetului sunt deja în faza de finalizare.
De asemenea, se lucrează la crearea de fonduri care includ regenerarea. Ontogeny a dezvoltat un factor de creștere numit OP1 care va fi în curând disponibil pentru vânzare în Europa, Statele Unite și Australia. Stimulează creșterea țesutului osos nou. OP1 va ajuta la tratarea fracturilor complexe în care cele două bucăți ale osului rupt sunt prea departe de alinierea între ele și, prin urmare, nu se pot vindeca.
Adesea, în astfel de cazuri, membrul este amputat. Dar OP1 stimulează țesutul osos, astfel încât acesta să înceapă să crească și să umple golul dintre părțile osului rupt. La Institutul rus de traumatologie și ortopedie, cercetătorii obțin celule stem din măduva osoasă. După 4-6 săptămâni de reproducere în cultură, sunt transplantate în articulație, unde reconstruiesc suprafețele cartilaginoase.
Cu câțiva ani în urmă, un grup de genetici britanici a făcut o declarație senzațională: încep să lucreze la clonarea inimii. Dacă experimentul are succes, nu va mai fi nevoie de transplanturi de țesut. Dar este puțin probabil ca genetica valurilor să se limiteze la regenerarea numai a organelor interne, iar oamenii de știință speră că vor învăța cum să „crească” membrele pentru pacienți.
În domeniul ginecologiei, celulele stem au de asemenea o promisiune mare. Din păcate, multe femei tinere sunt astăzi sortite infertilității: ovarele lor au încetat să mai producă ouă.
Acest lucru înseamnă adesea că grupul de celule din care apar foliculii a fost epuizat. Prin urmare, este necesar să căutăm mecanisme care să le reînnoiască. Primele rezultate încurajatoare în acest domeniu au apărut recent.
Oamenii de știință văd deja cum pot fi salvate persoanele care au fost diagnosticate cu ciroză a ficatului. Ei cred că, în unele etape ale dezvoltării bolii, transplantul unui organ întreg poate fi înlocuit prin introducerea numai a celulelor stem (prin patul arterial, perforații directe, transplantul de celule directe în țesutul hepatic). Specialiștii Centrului de Chirurgie al Academiei Ruse de Științe Medicale au început un studiu pilot, iar primele rezultate sunt încurajatoare.
Dezvoltări preliminare foarte interesante sunt realizate de oamenii de știință ucraineni în domeniul bolilor cardiovasculare. Deja astăzi, au acumulat dovezi experimentale că introducerea de celule stem la pacienții cu infarct miocardic sau ischemie severă este o metodă promițătoare de tratament.
Primele experimente clinice cu transplant de celule stem, care au început la Universitatea din Pittsburgh din Statele Unite, au dat rezultate bune și la pacienții bolnavi critici care au suferit accident vascular cerebral ischemic sau hemoragic. După terapia celulară, reabilitarea neurologică este clar vizibilă în ele.
Din păcate, statisticile înfricoșătoare ale numărului de copii cu leziuni cerebrale intrauterine, inclusiv paralizia cerebrală, sunt foarte cunoscute. S-a dovedit deja că, dacă astfel de copii încep transplantul de celule stem (sau terapia care îi vizează stimularea, adică localizarea propriilor lor celule endogene în zona afectată), atunci după primul an de viață, se observă adesea că chiar și în timp ce se mențin anatomice a defectelor cerebrale, copiii au simptome neurologice minime.
Tehnologiile dezvoltate eficient de transplant de celule stem ne pot schimba complet viața. Dar acesta este viitorul, iar astăzi acest domeniu de cunoaștere nu are nici măcar un nume propriu, doar opțiuni: „terapie cu celule”, „transplant de celule stem”, „medicament pentru regenerare”, chiar „inginerie tisulară” și „inginerie de organe”.
Dar este deja posibil să enumerăm toate posibilitățile acestei noi direcții. Nu este fără motiv că aceștia spun că secolul XXI va fi marcat de biologie și, probabil, experiența de regenerare, păstrată de milioane de ani de amfibieni și protozoare, va ajuta umanitatea.
