1492715b034491468078260160963 o

474

Sekcja M - Rozwój kończyny kręgoWc^.-r;

,. Regeneracja .

. interkalama — model współrzędne • biegunowej

U płazów ogoniastych mogą regenerować nie tylko struktury kończyny dystalne względem miejsca amputacji, ale i jej struktury pośrodkowe, jeżeli na przykład odciętą dłoń wszczepi się do pasa barkowego. Zdolność regenerującej kończyny do ustalenia wartości pozycyjnych, których brak pomiędzy dwoma krańcami, może być odbiciem oddziaływania między komórkami o nie przylegających wartościach pozycyjnych, prowadzącego do procesów proliferacji i redyferencjaqi, które trwają do czasu, aż zostanie odtworzony kompletny zestaw wartości pozycyjnych. Takie interakcje mogą zależeć od rosnącego gradientu adhezji komórkowej wzdłuż kończyny, powstałego w wyniku znacznego zróżnicowania adhezyjnego w tym okresie, kiedy komórki cechujące się odmiennymi tożsamościami pozycyjnymi zaczynają nawiązywać kontakty.

%

m

Tematy pokrewne

Mechanizmy ukierunkowania rozwojowego (A3) Utrzymywanie zróżnicowania (A5)

Powstawanie wzoru i przedziałów (A6)

Geny homeotyczne i specyfikaq'a % . ’ regionalna (H5)

Zapoczątkowanie i utrzymywanie. ' wzrostu kończyny (Ml) Powstawanie wzoru    \>;

i morfogeneza w rozwoju kończyny (M2)

Regeneracja    Regeneraq'ę definiuje się jako zdolność do odtwarzania brakującej części

t

ciała. Najczęściej wyróżnia się dwa typy regeneracji: morfalaksję i; epi-'; morfozę. Morfalaksja polega na rekonstrukcji brakującej części dała' przez zmianę specyfikacji pozostałej tkanki, przy braku wzrostu.'Taki proces' występuje" np.~ii~ jamochłonów z rodzaju Hydra, które;_;mpgąV tworzyć nowego osobnika (mniejszego) z kawałka dała odciętego od; organizmu dojrzałego. Natomiast epimorfoza polega na odtworzeniu brakujących częśd w wyniku mnożenia się komórek i wzrostu nowej, tkanki. Przykładem może być regeneracja kończyn płazów ogoniastych' i odnóży owadów, chociaż w tym przypadku wzrost może być poprze^; dzony przez respecyfikację, właśdwą morfalaksji. Pokrewny termin — regulacja odnosi się do zdolnośd zarodka umożliwiającej mu-ód-' tworzenie brakujących części w wyniku respecyfikaq'i losów pozostałych; tkanek. Regulacja jest więc procesem analogicznym do morfalaksji, . z tym, że ten pierwszy termin odnosi się do zarodków, drugi — regeneraq‘i utraconych częśd dala u osobników dojrzałych.

Regeneracja    Większość kręgowców ma zdolność do regeneracji niektórych częśd koń-'

kończyny    czyny, ale jest ona zazwyczaj bardzo ograniczona. Wyjątkiem są plaży'

u płazów    ogoniaste, jak np. salamandry i traszki, kręgowce, które mają szczególne

zdolności do regeneraq’i całej kończyny w stadium dojrzałym. U nich;-' jeżeli kończyna zostanie odcięta w regionie zonoszkieletu, regeneruje-'' prawidłowo w dągu 2-3 miesięcy.    jHe

Regeneracja kończyny rozpoczyna się proliferaqą komórek ektoder-malnych w miejscu amputacji. Namnożone komórki nakrywają ranę,

kontynuują proliferację i tworzą grubą czapeczkę ektodermalną (AEC — ang. apical ectodermal cap), która jest strukturalnie i funkcjonalnie analogiczna do szczytowego brzegu ektodermalnego (AER), występującego w rozwoju kończyny zarodkowej. AEC indukuje komórki leżące niżej do utworzenia zespołu niezróżnicowanych komórek mezenchymatycznych, zwanego blastemą regeneracyjną. Blastema jest strukturalnie i funkcjonalnie analogiczna do strefy progresji w rozwijającej się kończynie zarodka. Z komórek blastiemy powstają wszystkie mezodermalne struktury przyszłej dojrzałej kończyny (rys. 3).

Powstawanie blastemy wskazuje, że zróżnicowane komórki w kończynie mogą się odróżnicować (dedyferencjacja) i następnie mogą,się ponownie zróżnicować (redyferenq'aq'a) w różne mezodermalne składniki kończyny dystalne względem miejsca jej amputacji. Analiza linii komórkowych wykazała, że blastema pochodzi ze wszystkich typów komórek mezodermalnych, występujących w miejscu rany: chrzęstnych, mięśniowych, skóry właściwej i tkanki łącznej, co wskazuje na zdumiewające ich możliwości w zakresie plastyczności rozwojowej. Szczególnie zastanawiająca jest plastyczność rozwojowa w przypadku różnicowania się komórek mięśniowych, które są wysoko wyspecjalizowanymi wielojądrowymi syncytiami, nie podlegającymi cyklowi komórkowemu. Niemniej wykazano, że komórki mięśni skóry właściwej i tkanki łącznej, mogą się odróżnicować i z powrotem różnicować w jakikolwiek mezo-dermalny składnik kończyny. Natomiast wyjątkiem jest odróżnicowana tkanka chrzęstna, której komórki mogą tworzyć tylko nową chrząstkę. Zatem potencje mięśni skóry właściwej i tkanki łącznej odnośnie do zdolności regeneracyjnych są większe aniżeli chrząstki. Poza tym, blastema nie może tworzyć naskórka i odwrotnie — naskórek nie może tworzyć struktur pochodnych mezodermy.

miejsce

amputacji

AEC

blastema regeneracja

Rys. 1. Schemat podsumowujący regenerację kończyny u płazów ogoniastych. AEC — szczytowa czapeczka ektodermalna

Procesy regeneracyjne i związane z rozwojem kończyny zarodkowej wykazują podobieństwa strukturalne i funkq'onalne. Przy tym, od razu należy podkreślić, że różnice wielkości między regenerującą kończyną a rozwijającą się kończyną zarodkową wykluczają możliwość występowania ściśle tych samych mechanizmów molekularnych wyznaczających wzór ich budowy. Niemniej, doświadczenia z przeszczepami wskazują, że regenerująca i rozwijająca się kończyna zarodkowa mogą współdziałać w tworzeniu prawidłowego wzóru budowy, co sugeruje, że podstawowe mechanizmy mogą być takie same. Główne różnice między regeneracją a rozwojem kończyny zarodkowej ujęto w tabeli 1.