Biologia Rozwoju
Biologia Rozwoju
Regeneracja
Regeneracja
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
