Пішак_Медична біологія_2004. Лауреат и но белівсь ко ї прем І ї мечников І
 Скачать 14.51 Mb.
|
|
Електронна мікрофотографія руйнування пухлинної клітини Т лімфоцитом: 1 Т лімфоцит; 2 пухлинна клітина; З зруйнована пухлинна клітина. активності Т системи, яка зумовлює імунний нагляд. До цього часу ще повністю не розкриті причини росту пухлин і якісні відміни клітин пухлини від нор- мальних. Ця проблема вивчається онкологами, ендокри- нологами, імунологами, генетиками, біохіміками. Робляться спроби розкрити всі основні ланки об- міну цих клітин, щоб спрямовано його змінювати з метою нормалізації. 1.3.3.19 Трансплантація органів і тканин, види трансплантації • трансплантація і система імунітету • досягнення трансплантолопї Успіхи сучасної хірургії дозволяють технічно здійснити пересадку будь якого органа. Якщо орган неспроможний до регенерації, але він є необхідним, залишається один засіб замінити його таким же природним або штучним органом. Пересадку органів і тканин називають транс- плантацією (від лат. trans через, planto сад- жу), а науку, що займається вивченням різноманіт- них питань трансплантації, трансплантологією. Ділянка органа, що пересаджується, називаєть- ся трансплантатом Організм, від якого одержу- ють матеріал для трансплантації, називається донором Організм, якому пересаджують трансплантат реципієнтом. Розрізняють такі види трансплантації: 1. Аутотрансплантація (від грец. αυτός самце пересадка органів і тканин у межах того самого організму. До аутотрансплантації відноситься й ізо трансплантація, що проводиться між монозиготни ми близнюками, або між тваринами чистої лінії. 2. Алотрансплантація (від грец. ά λ λ ο ς інший, другий) (гомотрансплантація) пересадка трансплантата від одного організму до другого в межах біологічного виду. 3. Ксенотрансплантація (від грец. ξενός чу- жий) (гетеротрансплантація) пересадка трансплантата від одного виду іншому або людині. У клінічній практиці найбільше поширення набу- ла пересадка тканин і частин органів, наприклад. 272 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя м'язів, сухожилок, шкіри, кісткової, хрящової і жи- рової тканин, судин, нервових стовбурів, кісткового мозку. Особливим видом трансплантації є перели вання крові, при якому враховуються група крові і резус фактор донора і реципієнта. В офтальмології широко використовують пересадку рогівки для лікування більма (помутніння ро- гівки) за розробленим методом В. П. Філатова. Ро- гівка ока трупа пересаджується відразу або ж після попередньої витримки впродовж 1 3 доби при тем пературі +20 С +40 С. При пластичних операціях найчастіше користуються аутотрансплантацією. Для того, щоб трансплантат прижився, необхідно забезпечити його живленням на новому місці. З цією метою для пересадки шкіри В. П. Філатов розро- бив методику формування круглого стебла шкіри з підшкірною клітковиною, що живить шкіру. З числа органів, які трансплантують, найчастіше здійснюють пересадку нирки. Обнадійливі результа- ти отримані при трансплантації ендокринних залоз, зокрема яєчників, яєчок, щитоподібної, вилочкової залоз. У клінічних умовах зроблена трансплантація легень, серця, печінки. Широко використовується трансплантація в експериментальній біології та ме- дицині. Наприклад, в експериментальній онкології набула поширення трансплантація пухлинних клітин, так званих, перещеплених штамів пухлин. У даний час кількість операцій з трансплантації життєво важливих органів (серця, легень, печінки, підшлункової залози) зменшилася, оскільки наслідки іх бувають непередбачуваними. Причиною цього є реак- ція відторгнення, здійснювана імунною системою реципієнта. Виникає проблема трансплантаційного імунітету. Тканини донора і реципієнта відрізняють ся за білковим складом. Кожний організм має інди відуальну будову білків. Підібрати два організми з однаковою будовою білкових молекул неможливо. Виняток складають монозиготні близнюки або тва рини чистих ліній, що мають однаковий білковий склад, обумовлений ідентичністю їх генотипів. Тому трансплантація між ними дає позитивний результат. Введення в організм чужорідних білків (анти- генів), не властивих даній особині, викликає імунні реакції, спрямовані на знищення чужорідного білка і збереження сталості власного білкового складу. Відповідна імунна реакція організму на введення чужих антигенів веде до утворення антитіл у моно нуклеарно фагоцитарній системі й в інфільтраті на- вколо трансплантата. Відторгнення трансплантата відбувається через антигенну відмінність його від комплексу антигенів реципієнта. Реакція відторгнення трансплантата зумовлена гуморальними і клітинними антитілами. У цьому полягає трансплантаційний імунітет надійний за- хист організму від чужорідних білків. Будь який організм прагне до збереження імунологічного гомеостазу, тобто сталості антигенного складу тка- нин. Тому подолання імунологічного бар'єрунесу місності тканин найважча проблема. Проте іноді організм може сприймати чужі ан- тигени як свої власні і не виробляти проти них ан- титіл. Таке явище назване імунологічною толерант- ністю, тобто толерантністю одного організму до антигенів іншого. Явище імунологічної толерант- ності було відкрите в 1953 р. на різних організмах незалежно один від одного чеським ембріологом М. Гашеком і англійським зоологом П. Медаваром (1915 1987). Проведені ними експерименти показали, що якщо на ембріональному етапі розвитку ввести в організм чужорідні білки (антигени), то надалі вже дорослі тварини будуть сприймати їх як свої власні. Організм буде до них толерантний. Дос- лідження М. Гашека і П. Медавара підтвердили гіпо- тезу Ф. Бернета (1949) про те, що створення імуно- логічного гомеостазу відбувається в ранній період розвитку організму, коли закладається і формуєть- ся лімфоїдна тканина. Таким тваринам можна пе- ресаджувати трансплантат без загрози його відтор- гнення. Цей метод можна застосовувати для подо- лання тканинної несумісності донора й реципієнта. Також є можливим утворення в організмі полівалент- ної толерантності до всіх тканинних антигенів да- ного виду. Для цього необхідно вводити в організм відразу суміш антигенів від великої кількості тва- рин. Метод полівалентної толерантності демонст- рує можливість подолання імунологічної несуміс- ності, а це відкриває нові перспективи для медици- ни. У даний час застосування цього методу для лю- дини є обмеженим, оскільки в новонароджених мо- жуть виникнути різноманітні ускладнення, ауто імунні хвороби, пов'язані зі зниженням опору орга- нізму до інфекцій. Крім того, штучно індукована то- лерантність не є довговічною внаслідок постійного оновлення організму. Для її підтримки треба регулярно вводити в організм додаткові дози антигену. 273 Розділ 1. Біологічні основи життєдіяльності людини Імунна система, спрямована проти будь яких генетично чужорідних речовин і клітин, захищає організм від мікроорганізмів і вірусів. Ця влас- тивість, вироблена у процесі тривалої еволюції, обер- тається на шкоду інтересам людини у випадку пересадки органів і тканин. Щоб перебороти тканинну несумісність при трансплантації, використовують специфічні і неспе- цифічні методи. До специфічних методів відносяться: а) добір донора й реципієнта за тканинною сумісністю і су- місністю груп крові; б) гальмування транспланта- ційного імунітету в одній або декількох ланках іму- нологічного ланцюга; в) формування толерантності у реципієнта до антигенів донора. Неспецифічні методи діють на імунну систему всього організму. Вони гальмують не тільки транс- плантаційний, але й інфекційний імунітет. Це дося- гається різноманітними засобами: гальмуванням ак- тивності імунної системи, опроміненням, введенням спеціальної антилімфоцитарної сироватки (АЛС), гор- монів кори наднирників та інших хімічних препаратів. Найважливіше завдання сучасної імунології непросто загальмувати імунітет, а загальмувати саме трансплантаційний імунітет, зберігши функцію за- хисту організму від інфекційних чинників. Численні пересадки ряду органів і тканин дають підставу сподіватися, що трансплантація займе в майбутньому чільне місце у клінічній практиці. Ус- піхи трансплантації залежать від таких чинників: а) рівня хірургічної техніки; б) можливості швидко- го добору за антигенними показниками донора і реципієнта; в) успішного розв'язання проблеми тка- нинної несумісності шляхом пригнічення специфіч- ного трансплантаційного імунітету. Головним завданням трансплантології залишаєть- ся подолання бар'єра біологічної несумісності. В останні десятиліття розвивається новий розділ трансплантології, пов'язаний із створенням і застосуванням штучних органів для тимчасової або постійної заміни того чи іншого органа люди- ни. Так, наприклад, імплантованим органом можуть слугувати штучні клапани серця, якими заміняють уражені. Застосовують трансплантацію протезів судин, кришталика ока, зроблених із синтетичних матеріалів. Є моделі мініатюрних мембранних ок сигенаторів, легень, підшлункової залози, печінки, нирок, серця. Експлантація (від лат ех поза plantare сад- жати, .вирощувати) це метод вирощування окре- мих клітин, тканин і органів поза організмом на жи- вильних середовищах і в певних умовах. Метод культури тканин використовують у наукових дослі- дженнях для з'ясування багатьох питань теоретич- ної і практичної біології та медицини. Утих випад- ках, коли є підозра на хромосомну патологію у лю- дини, із діагностичною метою культивують клітини крові й у них підраховують число хромосом. Клітинні культури використовують для отримання деяких біологічно активних препаратів (ферментів, антитіл). Останнім часом значне практичне значення має метод культивування клітин кісткового мозку. Культивувати в певних умовах можна також цілі ізольовані органи, узяті від живого організму або від організму, що знаходиться у стані клінічної смерті. Для цього використовують спеціальні камери, в яких створюють відповідні умови. Через судини органа пропускають кров або спеціальні розчини, насичені киснем, для підтримання його життєдіяльності. До- сліди з відновлення функцій таких ізольованих органів, як серця і головного мозку, мали величезне значення для розвитку реаніматології. Вперше роботу ізольованого серця теплокров- ної тварини спостерігали І. П. Павлов та І. Я. Чис тяков (1887). У 1902 р. О. О. Кулябко оживив ізольо- ване серце дитини, що померла від пневмонії. У 1928 р. в Москві наз їзді фізіологів, фармакологів і біохіміків СМ. Чечюлін та С. С. Брюхоненко де- монстрували дослід із оживленням ізольованої го- лови собаки. За допомогою штучного кровообігу в артерію голови нагніталася свіжа, насичена киснем крова з вен відсмоктувалася венозна. Через кілька хвилин після початку штучного кровообігу голова собаки ожила кліпала повіками, язиком облизувала губи, насторожувала вуха призвуках, намагалася вкусити палець експериментатора. Голова залиша- лася живою декілька годин. Культури ізольованих органів використовують у лабораторіях усього світу для вивчення фізіології і фармакологічної дії на них різноманітних препаратів. 274 1.3. Онтогенетичний рівень організації життя 1. Сформулюйте поняття про онтогенез і назвіть пері оди онтогенезу. 2. Який зміст передзиготного періоду онтогенезу 3. Що собою являють організаційний центр, індук тор, залежне і незалежне диференціювання? 4. Назвіть стадії і охарактеризуйте ембріональний (пренатальний) період розвитку. 5. У чому полягає проблема детермінації та взаємодії бластомерів (ембріональна індукція)? 6. Які критичні періоди є в пренатальному розвитку людини і чим вони зумовлені? 7. Що таке тератогенез? Назвіть тератогенні фактори середовища. 8. Як впливають умови життя матері на розвиток за родка і плоду (харчування, стреси, хвороби, нікотин, алкоголь наркотики 9. Що таке хронологічний і біологічний (фізіологіч- ний) вік? 10. Охарактеризуйте постембріональний (постнаталь ний) період онтогенезу. 11. Що стверджує біогенетичний закон 12. Назвіть сучасні теорії старіння. Що вивчає герон тологія? Що таке геріатрія? 13. Що означає фізіологічна, репаративна і патологіч- на регенерація? 14. У чому полягає відмінність ауто , ало і ксенотранс- плантації? 15. Назвіть ознаки клінічної та біологічної смерті. 16. Що вивчає валеологія? а) брахідактилія; б) олігодактилія; в) поліфалангія; г) полідактилія; д) синдактилія. 3. У дитини відсутні потові залози (ангідрія). Ця вада наслідок порушенйя закладки в ембріогенезі: а) ектодерми; б) ентодерми; в) склеротому; г) дерматому д) спланхнотому. 4. Патологоанатом виявив у викидня незамкнений спин- ний мозок. Ця патологія онтофілогенетично обумовлена і має назву: а) прозенцефалія; б) агірія; в) грижа спинного мозку; г) олігогірія; д) аненцефалія. 5. У новонародженої дитини впродовж першої доби лікар помітив відсутність акта дефекації. Про яку ваду розвитку ймовірно свідчить цей факта) дивертикул стравоходу; б) дивертикул прямої кишки в) атрезія заднього проходу г) атрезія стравоходу; д) заяча губа. 6. У період внутрішньоутробного розвитку в судинній системі плоду функціонує артеріальна (боталова) протока, яка після народження перетворюється в ligamentum arteriosum. Які анатомічні утворення з'єднує ця протока а) легеневий стовбур і аорту б) легеневий стовбур і верхню порожнисту вену в) аорту і верхню порожнисту вену г) праве і ліве передсердя; д) аорту і нижню порожнисту вену. 7. При обстеженні дитини тижневого віку встановлено дефект міжшлуночкової перетинки. У якого класу хребет- них тварин серце має таку будову? а) ссавців; б) птахів; в) плазунів; г) земноводних; д) риб. 275 Питання для самоконтролю та обговорення Контрольно навчальні завдання 1. На яких етапах ембріонального розвитку зародок пе реживає критичні періоди? ай місяць; б) 3 й місяць; в) 4 й місяць; г) 5 й місяць; д) 6 й місяць. 2. При обстеженні дитини виявлено, що до складу великого пальця кисті входить замість двох три кісточки, що характерно для земноводних та плазунів. Ця аномалія роз витку має назву: Розділ 2 ПОПУЛЯЦІЙНО ВИДОВИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ ТА МІСЦЕ ЛЮДИНИ В НЬОМУ Серед різних рівнів організації живої ма терії особливе місце належить популяцій но видовій формі. У біосфері налічується близько 500 тис. видів рослин і понад і 5 млн видів тварин. До складу кожного виду входять десятки і сотді тисяч організ мів, які складають окремі, стійкі угрупован ня, займають певні, чітко визначені еко логічні ніші і зберігаються впродовж бага- тьох поколшь життя це популяції. У межах одного і того ж виду може налічуватися від одної до багатьох тисяч популяцій. Популяція це елементарна одиниця еволюції. У популяціях відбуваються еле ментарні еволюційні перетворення, вироб ляються адаптивні форми. Вид еволюціонує посередництвом популяцій та через попу- ---ії. Кожний новий вид виникає з популяції або групи популяцій батьківського виду. Пускові механізми практично всіх еволю- ційних процесів виникають і формуються в межах конкретних популяцій. Результатом еволюції є вся різноманітність живого, яка нас оточує. Обґрунтування ево- люційного розвитку живої природи, розкрит- тя матеріальних природничо історичних причин еволюції належить Ч. Дарвіну. Ним були узагальнені передумови теорії еволюції: бо- ротьба за існування, мінливість, принцип природного добору. Так були сформульовані ос- новні принципи макроеволюції. Проте еволюційна теорія Дарвіна не була обгрунтована з генетичних позицій, залишали- ся нерозробленими генетичний еволюційний процес, мутаційна теорія еволюції, гетеро- генність природних популяцій, математичне обґрунтування природного добору. Бурхливий розвиток сучасної еволюційної теорії розпочався з синтезу генетики і дарвіні- зму, створення вчення про мікроеволюцію: елементарна одиниця еволюції, елементарний еволюційний матеріал, елементарне еволю- ційне явище, елементарні фактори еволюції. Синтетична теорія еволюції 2 . 1 . 1 . Сучасна теорія біологічної еволюції як синтез дарвінізму і популяційної генетики. 2.1.2. Біологічний вид, його критерії. Реальність і ди- намічність існування виду. 2.1.3. Генофонд (алелофонд) виду. 2.1.4. Структура виду. 2.1.5. Популяції головні складові одиниці виду. 2.1.6. Характеристики популяції: морфологічні, еко- логічні, генетичні. Генофонд (алелофонд) популяції. 2.1.7. Ідеальні та реальні популяції. 2.1.8. Поняття про мікроеволюцію. Популяція еле- ментарна одиниця еволюції. 2.1.9. Елементарні еволюційні фактори. 2 . 1 . 1 0 . Природний добір як головний рушійний, твор- чий фактор еволюції. 2 . 1 . 1 1 . Головні результати мікроеволюції: видоутво- рення, генетичний поліморфізм, адаптації. Механіз- ми видоутворення та його етапи. 2.1.12. Генетична гетерогенність і генетичний полі- морфізм природних популяцій як основа їх еволюцій- ної пластичності. Генетичне обтяження в популяціях. 2.1.13. Адаптація організму до середовища прожи- вання і походження біологічної доцільності. 278 2.1 2.1. Синтетична теорія еволюції синтез дарвінізму і популяційної генетики Еволюція органічного світу (біологічна, органіч- на еволюція) процес історичного розвитку живої природи. Термін "еволюція" (лат. evolutio розгор тання) вперше ввів у науку швейцарський натураліст Шарль Бонне (1762) для характеристики ембріо- нального розвитку, який тоді трактували як розгор- тання, збільшення в розмірах мініатюрних орга- нізмів, ніби вже сформованих у статевих клітинах (преформізм). Більше як 100 років цей термін вжи- вається у значенні "історичний розвиток". Причини й основні закономірності історичного розвитку живого пояснює теорія еволюції, яка є визначним уза- гальненням біологічної науки, її теоретичним фундаментом. Одним з основних положень еволюційної теорії є положення про те, що складні організми утворили- ся від простих форм, які існували раніше, шляхом поступових змін пристосувального характеру і нагромадження в ряду поколінь. Цей процес супро воджувався зміною генетичного складу популяцій, виробленням адаптацій, виникненням одних і вими ранням інших видів, перетвореннями біогеоценозів і біосфери. Напевному етапі біологічної еволюції створилися передумови для появи біосоціальної істо- ти людини. Еволюція в загальному процес по- ступовий, прогресивний, пристосувальний і незво ротний. Результати еволюції величезна різно- манітність видів, пристосованість їх до середови- ща існування і складність будови багатьох з них. Еволюція відбувалася з часу виникнення життя на Землі понад 3,5 млрд. років тому до наших днів у тісній єдності з неживою природою. Доказами еволюції, що булав минулому, є викопні рештки орга- нізмів. Еволюція має місце і в наш часа темпи її не тільки не сповільнилися, а навіть прискорилися в результаті збільшення антропогенного тиску на при- родні системи. Свідченням цього є зникнення бага- тьох видів рослин і тварин, наявність зникаючих і рідкісних видів, занесених до Червоної книги, виник- нення штамів мікроорганізмів, резистентних до антибіотиків, популяцій комах переносників збуд- ників захворювань і комах шкідників, на яких не діють інсектициди, раніше для них смертельні ре- зультати штучного добору і генної інженерії. У природознавстві додарвінівського періоду па- нував метафізичний світогляд, основу якого скла- дала уява про абсолютну незмінність природи. По- ходження всього існуючого наука пояснювала з по- зицій креаціонізму вчення про акт творіння. Види вважалися абсолютно незмінними, встановленими раз і назавжди, не спорідненими між собою. Карл Лінней (1707 1778), визнаючи реальність видів, пи- сав: "Species tot numeramus, quot diversae formae in principio createa sunt" (ми налічуємо стільки видів, скільки різних форм було створено спочатку). Орга- нічну доцільність вважали одвічною властивістю організмів, що доводила мудрість Творця, який діяв з наперед визначеною метою. У боротьбі з метафізичним світоглядом і креа- ціонізмом уст. сформувався трансформізм учення про змінюваність видів і перетворення Рис 2.1 Жан Батіст Ламарк (Jean Baptiste Lamarck) ( 1 7 4 4 1 8 2 9 ) . 279 2.1.1 Сучасна теорія біологічної еволюції |