Biologia Rozwoju

Biologia Rozwoju

Regeneracja

Regeneracja

Rodzaje regeneracji

Rodzaje regeneracji



Totalna

Totalna



Narządowa

Narządowa



Reparacyjna

Reparacyjna



Kompensacyjna

Kompensacyjna

Etapy regeneracji

Etapy regeneracji



Proliferencja komórek ektodermalnych

Proliferencja komórek ektodermalnych

(uszkodzone miejsce zamykane jest

(uszkodzone miejsce zamykane jest

nabłonkiem ektodermalnym, które po

nabłonkiem ektodermalnym, które po

zakryciu rany namnażają się dalej

zakryciu rany namnażają się dalej

tworząc czapeczkę ektodermalną

tworząc czapeczkę ektodermalną

(AEC).

(AEC).



Prawdopodobnie pod wpływem AEC

Prawdopodobnie pod wpływem AEC

powstaje zespół komórek tzw.

powstaje zespół komórek tzw.

blastoderma (blastema) regeneracyjna.

blastoderma (blastema) regeneracyjna.

Blastoderma regeneracyjna powstaje z:

Blastoderma regeneracyjna powstaje z:



odróżnicowanych komórek tkanek

odróżnicowanych komórek tkanek

pochodzących z mezodermy pod

pochodzących z mezodermy pod

wpływem AEC

wpływem AEC



lub z nagromadzonych w tym miejscu

lub z nagromadzonych w tym miejscu

niezróżnicowanych komórek

niezróżnicowanych komórek

organizmu.

organizmu.

U jamochłonów komórki interstycjalne, u wirków

U jamochłonów komórki interstycjalne, u wirków

neoblasty, komórki macierzyste u kręgowców

neoblasty, komórki macierzyste u kręgowców



Odróżnicowaniu (dedyferencjacji) podlegają

Odróżnicowaniu (dedyferencjacji) podlegają

wszystkie typy komórek występujących w

wszystkie typy komórek występujących w

miejscu uszkodzenia (chrzęstne, mięśniowe,

miejscu uszkodzenia (chrzęstne, mięśniowe,

skóry właściwej, tkanki łącznej)

skóry właściwej, tkanki łącznej)



Następnie komórki znowu podlegają

Następnie komórki znowu podlegają

różnicowaniu (redyferencjacji). Obserwuje

różnicowaniu (redyferencjacji). Obserwuje

się przy tym pewne ograniczenie. Wszystkie

się przy tym pewne ograniczenie. Wszystkie

komórki pochodzące z mezodermy (z

komórki pochodzące z mezodermy (z

wyjątkiem tkanki chrzęstnej) mogą tworzyć

wyjątkiem tkanki chrzęstnej) mogą tworzyć

dowolne tkanki pochodzące z mezodermy.

dowolne tkanki pochodzące z mezodermy.

Blastema nie przekształca się w tkanki

Blastema nie przekształca się w tkanki

ektodermalne (skórę, naskórek) i odwrotnie.

ektodermalne (skórę, naskórek) i odwrotnie.

Warunki zachodzenia

Warunki zachodzenia

regeneracji

regeneracji



Obecność AEC jest niezbędna do

Obecność AEC jest niezbędna do

powstania i utrzymania funkcji

powstania i utrzymania funkcji

blastemy.

blastemy.



Obecnośc substancji wytwarzanych

Obecnośc substancji wytwarzanych

przez aksony (chodzi o białka FGF:

przez aksony (chodzi o białka FGF:

neuregulinę i transferynę)

neuregulinę i transferynę)

Prawdopodobnie w czasie zranienia dochodzi do uwalniania

Prawdopodobnie w czasie zranienia dochodzi do uwalniania

przez zakończenia nerwowe tych czynników. Obserwowano, że

przez zakończenia nerwowe tych czynników. Obserwowano, że

wcześniejsze (przed zranieniem przecięcie nerwów blokowało

wcześniejsze (przed zranieniem przecięcie nerwów blokowało

proces regeneracji i odwrotnie podanie białek FGF proces

proces regeneracji i odwrotnie podanie białek FGF proces

regeneracji uruchamiało). W ten sposób można wyjaśnić

regeneracji uruchamiało). W ten sposób można wyjaśnić

dlaczego pełna regeneracja narządowa występuje u tych

dlaczego pełna regeneracja narządowa występuje u tych

organizmów u których unerwienie jest wyjątkowo gęste.

organizmów u których unerwienie jest wyjątkowo gęste.

Kierunkowość regeneracji

Kierunkowość regeneracji

(regeneracja dystalna)

(regeneracja dystalna)



Zaobserwowano, że regeneracja zachodzi

Zaobserwowano, że regeneracja zachodzi

zawsze w kierunku dystalnym (dalszym)

zawsze w kierunku dystalnym (dalszym)

niezależnie od miejsca uszkodzenia i

niezależnie od miejsca uszkodzenia i

polega na odtworzeniu brakującej części

polega na odtworzeniu brakującej części

utraconego fragmentu ciała.

utraconego fragmentu ciała.



Komórki blastemy w miejscu uszkodzenia

Komórki blastemy w miejscu uszkodzenia

zachowują informację pozycyjną nawet

zachowują informację pozycyjną nawet

po przeniesieniu w inną część ciała

po przeniesieniu w inną część ciała

Jeżeli kończyna jest amputowana w
nadgarstku , regeneruje się tylko dłoń,
jeżeli odcięte zostanie całe ramię
regeneruje się cała nowa kończyna

Jeżeli

odcięta

zostanie

kończyna

w

nadgarstku, a kikut zostanie zagięty i
wszczepiony w bok ciała powstaje tzw.
Kończyna zamknięta. Po przecięciu w połowie
ramienia z każdej części odtworzy się
kończyna w kierunku dystalnym ale jedna z
nich

będzie

miała

odwróconą

oś

proksymalno-dystalną

Mechanizm specyfikacji

Mechanizm specyfikacji

regionalnej w czasie

regionalnej w czasie

regeneracji

regeneracji



Kwas retinowy – wytwarzany przez

Kwas retinowy – wytwarzany przez

naskórek w miejscu przecięcia

naskórek w miejscu przecięcia

(uszkodzenia) prawdopodobnie

(uszkodzenia) prawdopodobnie

tworzy gradient stężeń zgodny z osią

tworzy gradient stężeń zgodny z osią

proksymalno – dystalną.

proksymalno – dystalną.



Wzrost stężenia kwasu retinowego

Wzrost stężenia kwasu retinowego

wyznacza bardziej dystalne wartości

wyznacza bardziej dystalne wartości

pozycyjne. Rolę regulacyjną spełnia

pozycyjne. Rolę regulacyjną spełnia

tutaj ektoderma.

tutaj ektoderma.

Regeneracja wstawkowa

Regeneracja wstawkowa

(interkalarna)

(interkalarna)



Regenerująca kończyna może

Regenerująca kończyna może

odtworzyć nie tylko brakujące

odtworzyć nie tylko brakujące

struktury dystalne ale również

struktury dystalne ale również

brakujące struktury pośrednie.

brakujące struktury pośrednie.

Jeżeli kończynę amputuje się w nadgarstku jednego
osobnika i i powstałą tam blastemę przeniesie się na
krótszy kikut innego osobnika to u tego ostatniego
odtworzy się cała kończyna w trakcie regeneracji
proksymalno-dystalnej (dłoń zaznaczona na czarno) i
wstawkowej odcinek od dłoni do kikuta (zaznaczony
na szaro)

Model współrzędnej

Model współrzędnej

biegunowej

biegunowej

Przedstawione zjawisko wyjaśnia model

Przedstawione zjawisko wyjaśnia model

współrzędnej biegunowej, w myśl którego

współrzędnej biegunowej, w myśl którego

każda komórka posiada informację pozycyjną

każda komórka posiada informację pozycyjną

trójwymiarową (w osiach proksymalno-

trójwymiarową (w osiach proksymalno-

dystalnych, grzbietowo-brzusznych, przednio-

dystalnych, grzbietowo-brzusznych, przednio-

tylnych)

tylnych)

W prawidłowej kończynie przylegają do

W prawidłowej kończynie przylegają do

siebie komórki o kolejnych wartościach

siebie komórki o kolejnych wartościach

informacji pozycyjnej. W wyniku uszkodzenia

informacji pozycyjnej. W wyniku uszkodzenia

w kontakt wchodzą komórki, które nie

w kontakt wchodzą komórki, które nie

powinny, powoduje to uruchomienie

powinny, powoduje to uruchomienie

procesów powstawania nowych komórek i ich

procesów powstawania nowych komórek i ich

zróżnicowanie w kierunku tych o brakujących

zróżnicowanie w kierunku tych o brakujących

wartościach pozycyjnych.

wartościach pozycyjnych.

Można to przedstawić, że obwód kończyny

Można to przedstawić, że obwód kończyny

to tarcza zegara, gdzie każda komórka

to tarcza zegara, gdzie każda komórka

posiada informacje o swojej pozycji jako

posiada informacje o swojej pozycji jako

godziny. Jeżeli z jakiegoś punktu znikną

godziny. Jeżeli z jakiegoś punktu znikną

komórki np. z cześci grzbietowej kończyny

komórki np. z cześci grzbietowej kończyny

wówczas zasklepienie rany spowoduje

wówczas zasklepienie rany spowoduje

zbliżenie się do siebie komórek o

zbliżenie się do siebie komórek o

wartościach

pozycyjnych,

które

nie

wartościach

pozycyjnych,

które

nie

powinny

sąsiadować.

Powoduje

to

powinny

sąsiadować.

Powoduje

to

odróżnicowanie i intensywne podziały

odróżnicowanie i intensywne podziały

komórek

a

następnie

wprowadzenie

komórek

a

następnie

wprowadzenie

pomiędzy nieuszkodzone komórki nowych o

pomiędzy nieuszkodzone komórki nowych o

brakujących wartościach pozycyjnych

brakujących wartościach pozycyjnych