Procesul de regenerare
Originea materialului de regenerare
În urma amputației, un apendic capabil de regenerare dezvoltă un blastem din țesuturile din ciot, chiar în spatele nivelului de amputație (vezi fotografia). Aceste țesuturi suferă modificări drastice. Celulele lor, odată specializate ca mușchi, os sau cartilaj, pierd caracteristicile prin care sunt identificate în mod normal (dediferențiere); apoi încep să migreze spre și se acumulează sub epidermă a plăgii, formând un mugur rotunjit (blastema) care se extinde din ciot. Celulele apropiate de vârful mugurii continuă să se multiplice, în timp ce cele situate cel mai aproape de țesuturile vechi ale ciotului se diferențiază în mușchi sau cartilaj, în funcție de locația lor. Dezvoltarea continuă până când structurile finale din vârful apendicelor regenerate sunt diferențiate și toate celulele care se prolifică sunt utilizate în proces.
boala umană: reparație și regenerare
Prin înlocuirea celulelor deteriorate sau distruse cu celule noi sănătoase, procesele de reparare și regenerare funcționează pentru restaurarea unei persoane
Celulele blastema par să se diferențieze în același tip de celule în care erau înainte sau în tipuri strâns legate. Poate că celulele își pot schimba rolurile în anumite condiții, dar se pare că rareori fac acest lucru. Dacă un blastem al membrelor este transplantat în spatele aceluiași animal, acesta poate continua dezvoltarea acestuia într-un membre. În mod similar, un blastem de coadă transplantat în altă parte a corpului va deveni coadă. Astfel, celulele unui blastem par să poarte ștampila indelebilă din anexa din care au fost produse și în care sunt destinate să se dezvolte. Dacă un blastem de coadă este transplantat pe ciotul membrului, totuși, structura care se regenerează va fi un compus din cele două apendice.
Teoria polarității și a gradientului
Fiecare lucru viu prezintă polaritate, dintre care un exemplu este diferențierea unui organism într-un cap, sau o parte înainte și o coadă sau o parte posterioară. Regenerarea pieselor nu face excepție; acestea prezintă polaritate crescând mereu într-o direcție distală (departe de partea principală a corpului). Dintre nevertebratele inferioare, însă, distincția dintre proximal (apropiat sau spre corp) și distal nu este întotdeauna tăiată clar. Nu este dificil, de exemplu, inversarea polarității „tulpinilor” în hidroidele coloniale. În mod normal, o bucată de tulpină va crește un capăt sau o hidranță, la capătul său liber, sau distal; dacă acest lucru este legat, însă, se regenerează la capăt o hidranță care a fost inițial proximală. Polaritatea în acest sistem este aparent determinată de un gradient de activitate, astfel încât o hidranță se regenerează oriunde rata metabolică este cea mai mare. Odată ce o hidranță a început să se dezvolte, inhibă producerea altora proximală prin difuzarea unei substanțe inhibitoare în jos de-a lungul tulpinii.
Când viermii planari sunt tăiați în jumătate, fiecare bucată crește înapoi capătul care lipsește. Celulele din regiuni esențiale identice ale corpului în care a fost făcută tăierea formează blasteme, care, într-un caz, dau naștere la cap și în celălalt devine coadă. Ceea ce se regenerează fiecare blastem depinde în totalitate de faptul că este vorba de o bucată față sau o parte posterioară de vierme plat: adevărata diferență între cele două piese poate fi stabilită prin diferențiere metabolice. Dacă o bucată transversală a unui vierme plat este tăiată foarte subțire - prea îngustă pentru a fi configurat un gradient metabolic eficient - poate regenera două capete, unul la fiecare capăt. Dacă activitatea metabolică la capătul anterior al unui vierme plat este redusă artificial prin expunerea la anumite medicamente, atunci capătul posterior posterior al viermului poate dezvolta un cap.
Regenerarea apendicelor prezintă o problemă diferită de cea a organismelor întregi. Aripioarele unui pește și ale membrului unei salamande au capete proximale și distale. Cu diferite manipulări, este posibil să le facem să se regenereze într-o direcție proximă. Dacă o gaură pătrată este tăiată în aripioarele unui pește, regenerarea are loc așa cum este de așteptat din marginea interioară, dar poate apărea și de la marginea distală. În ultimul caz, finul regenerator este de fapt o structură distală, cu excepția faptului că se întâmplă să crească într-o direcție proximă.
Membrele amfibiene reacționează într-un mod similar. Este posibil să altoiți mâna unui capăt la peretele corpului din apropiere și, odată ce a fost stabilit un flux de sânge suficient, pentru a tăia brațul între umăr și cot. Se creează astfel două butoaie, una scurtă formată dintr-o parte a brațului superior și una mai lungă formată din restul brațului care iese în direcția greșită din partea animalului. Ambele cioturi regenerează același lucru și anume, totul se situează în mod normal distal de nivelul amputației, indiferent de felul în care se confruntă ciotul. Brațul inversat, prin urmare, regenerează o imagine în oglindă despre sine.
În mod clar, atunci când o structură se regenerează, poate produce numai piese care se situează în mod distal până la nivelul amputației. Celulele participante conțin informațiile necesare pentru a dezvolta totul „în aval”, dar nu pot deveni niciodată structuri mai proximale. Regenerarea, la fel ca dezvoltarea embrionară, are loc într-o secvență certă.
