филогенез биология. Регенерация (восстановление)
 Скачать 52.21 Kb.
|
|
1. Регенерация (восстановление) — способность живых организмов со временем восстанавливать повреждённые ткани, а иногда и целые потерянные органы. Регенерацией также называется восстановление целого организма из его искусственно отделённого фрагмента. Формы регенерации: 1) клеточная форма - размножение клеток митотическим и амитотическим путем (характерна для эпителия кожи и слизистых) 2) внутриклеточная форма (органоидная и внутриорганоидная) - увеличение числа (гиперплазия) и размеров (гипертрофия) ультраструктур и их компонентов. (внутриклеточная - для миокарда, скелетных мышц, ганглиозных клеток ЦНС) 3) смешанная ( для печени, почек, легких, ГМК.) Физиологическая регенерация - совершается в течение всей жизни, включает: обновление клеток, волокнистых структур, основного вещества соединительной ткани обновление внутриклеточных структур биохимическая регенерация (обновление молекулярного состава всех компонентов тела) Примеры: обновление клеток слизистых и кожных покровов, серозных оболочек, крови Принято разделять клетки тканей животных организмов и человека на три основные группы: лабильные, стабильные и статические. К лабильных относят клетки, которые быстро и легко возобновляются в процессе нормальной жизнедеятельности организма. Это клетки крови, эпителия слизистой оболочки ЖКТ, эпидермиса. Процесс физиологической регенерации присущ всем тканям. Наиболее универсальной его формой является внутриклеточная регенерация. Высокая ее интенсивность обеспечивает продолжительность жизни клеток, соответствует времени жизни всего организма. Физиологическая регенерация сохраняет целостность и нормальную жизнедеятельность отдельных тканей, органов и всего организма. 2. Репаративная (восстановительная) регенерация - восстановление структурных элементов при различных патологических процессах, ведущих к повреждению клеток и тканей: а) полная регенерация (реституция) - возмещение дефекта тканью, идентичной погибшей - преимущественно в тканях, где преобладает клеточная регенерация (соединительная ткань, кости, слизистые) б) неполная регенерация (субституция) - дефект замещается соединительной тканью, рубцом, при этом происходит компенсаторное увеличение оставшихся элементов специализированной ткани в своей массе (т.е. регенерационная гипертрофия) - преимущественно в тканях, где преобладает внутриклеточная регенерация или она сочетается с клеточной. Цитологические механизмы: Гипертрофия – восстановление потерянного объема органа за счет роста клеток и межклеточного вещества. Гиперплазия – восстановление объема органа за счет деления оставшихся клеток и увеличения их количества. Способы 1.Эпителизация - восстановление эпителиального покрова при заживлении неглубоких ран. 2. Эпиморфоз - отрастание утраченного органа от раневой поверхности. Бластема – масса клеток под кожей затянувшей рану способная к активной пролиферации – размножению клеток. Сначала она однородна, а затем происходит дифференцировка клеток. 3. Морфоллаксис - восстановление целого организма из части, в результате перестройки и перегруппировки клеток оставшейся части организма. 4. Эндоморфоз - восстановление внутренних органов, при котором восстанавливается не форма, а масса органа. Виды репаративной регенерации 1. Гомоморфоз – восстановление органа (ткани), сходного с утраченным (например, восстановление плавников, хвоста ящерицы и др.). 2. Гетероморфоз – восстановление атипичных тканей или органов (например, образование рубца после инфаркта миокарда и др.) 3. Гиперморфоз (суперрегенерация) – образование нескольких типичных органов вместо одного утраченного 3.Процесс регенерации конечности у тритона/ саламандры. После ампутации регенерация конечности происходит строго упорядоченно, всегда одинаково. Восстанавливающийся конец округляется, затем приобретает коническую форму, растет в длину, становится похожим на ласт. Потом закладываются пальцы. К 8 неделе регенерация конечности полностью завершена. На клеточном уровне выделяют несколько фаз регенерации конечности: фаза заживления раны; процесс демонтирования; фаза « конической бластемы»; фаза редифференцировки. Фаза заживления раны. В этот период происходит обрастание клетками раны на культе, возникает апикальная «шапочка» (если контакт нарушен – регенерации не будет). Процесс демонтирования. После заживления, в тканях, прилежащих к культе, происходит рассасывание ткани. Мышечные волокна утрачивают упорядоченность, становятся «растрепанными». В костной ткани утрачивается надкостница, появляются гигантские фагоцитирующие клетки, имеющие не менее 3-х ядер. Эти клетки захватывают матрикс и освобождают место для роста новой кости и хряща, удаляя ненужный материал. Концевая часть культи становится отечной и выпячивается. В культе накапливаются однотипные дедифференцированные клетки, уподобленные эмбриональным клеткам. Через некоторое время начинается деление дедифференцированных клеток. В отрастающую культю врастают нервы, и наступает стадия « конической бластемы». Конечность имеет форму ласта, нарастает клеточная масса, восстанавливается кровоток. Возникает «регенерационная почка». Фаза редифференцировки. Конечность удлиняется, начинается редифференцировка, и процесс регенерации подходит к концу. Если денервировать конечность - регенерация не произойдет т.к. нервная ткань выполняет эндокринную, проводящую функции. Кроме того, нервная ткань осуществляет секрецию белкового гормона, под контролем которого осуществляется регенерация. 4. Биологическое значение регенерации заключается в том, что благодаря способности к регенерации организм может существовать в течение длительного времени в меняющейся окружающей среде и приспосабливаться к ее воздействиям, сохраняя внутреннее постоянство и жизнеспособность даже после повреждений, не являющихся губительными. Процесс регенерации у человека. При разрезе в рану устремляется кровь, лейкоциты которой запускают воспалительный процесс. Клетки прилежащей эпителиальной ткани делятся и образуют «струп» (рубец). Потом начинается процесс заживления. В настоящее время интенсивно изучаются проблемы регенерации, особенно связанные с медициной. Стволовые клетки обладают свойствами: - стволовая клетка не является окончательно дифференцированной (она скорее детерминирована); - стволовая клетка способна к неограниченному делению; - при делении часть клеток остается стволовыми, другая часть подвергается процессу дифференцировки. Центров по применению стволовых клеток очень мало, в России существует только 2 таких центра. Однако стволовые клетки есть везде. Для лечения и экспериментов берется пуповинная кровь с целью получения стволовых клеток. Кости черепа в норме не регенерируют. Под руководством И.И.Полежаева происходило удаление участка 10х10 см черепа собаки. Из кости получали путем измельчения костные опилки, которые помещали на рану. В другом эксперименте использовали костные опилки донора и кровь реципиента. Через неделю происходило рассасывание опилок, а к концу 1 года рана зарастала. Большое значение имеет регенерация после радиоактивного облучения. Малые дозы стимулируют, а большие, наоборот ингибируют данный процесс. Если провести механическое раздавливание культи или помещение ее в кислоту – регенерация идет в 50% случаев. Елизаров проводил ломку и удлинение костей. Им были созданы уникальные аппараты, благодаря которым было возможно раздвижение костей скелета и коррекция их формы. Остро стоит проблема регенерации печени. При циррозе печени приходится проводить ее частичное удаление. Иногда подобная операция проводится несколько раз, печень быстро регенерирует без сохранения формы, сохраняя функцию и общую массу. 5. Регенерация патологически измененных органов и обратимость патологически измененных органов. Регенерационная терапия. Выделяют типы регенерации в патологически измененных органах. Регенерация после воздействия токсических веществ. Регенерация после воздействия вредных физических факторов. Регенерация после заболеваний, вызываемых микроорганизмами и вирусами. Регенерация после нарушения кровоснабжения. Регенерация после голода, гипокинезии (обездвиживании), атрофии. Регенерация после повреждений, вызываемых в организме нарушением функции органов. Патолог Бенджамин Фрэнк, учившийся в Швейцарии и имеющий частную практику в Нью-Йорке, разработал еще один способ омоложения, который назвал регенерационной или РНК-терапией. Молекулы РНК (рибонуклеиновой кислоты), находящиеся в каждой клетке нашего организма, отвечают за синтез множества необходимых для жизни белков. По мнению некоторых исследователей, по мере старения человек постепенно теряет способность вырабатывать РНК в достаточном количестве, вследствие чего клетки перестают нормально функционировать. Фрэнк предположил, что некоторые пищевые вещества, усваиваемые в достаточно высоких концентрациях, могут одновременно и возмещать и предотвращать эти потери РНК. РНК-терапия, разработанная учеными, по его мысли, должна поставлять свежую РНК в человеческий организм. Проблема обратимости патологических изменений органов.В настоящее время в данной проблеме выделяют 2 аспекта: острые и хронические изменения. К первым относят обратимости различных видов дистрофий: жировая, белковая, воспалительные изменения, например, рассасывание экссудата и т. д. Более сложным является вопрос об обратимости хронических изменений органов. Так, если до недавнего времени в теории и практике медицины "склероз прочно ассоциировали с понятием "необратимость", то в результате последних исследований были получены убедительные принципиальные доказательства возможности "обратного развития" склеротических изменений ткани. В частности, было показано, что выраженные цирротические изменения печени могут подвергнуться полному или почти полному "обратному развитию", однако для этого требуется длительное время. Данные современных клинико-анатомических экспериментальных исследований свидетельствуют в пользу обратимости как гипертрофических, так и атрофических изменений, но лишь при устранении причины, вызвавшей гипертрофию или атрофию, если изменения не зашли слишком далеко. 6. Гомеостаз — это способность живых систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств биологических систем. Генетический гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. Механизмы онтогенетического (организменного) гомеостаза закреплены в исторически сложившемся генотипе. На популяционновидовом уровне генетический гомеостаз — это способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность наследственного материала, которые обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей. Физиологический гомеостаз связан с формированием и непрестанным поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами. Структурный гомеостаз основывается на механизмах регенерации, обеспечивающих морфологическое постоянство и целостность биологической системы на разных уровнях организации. Это выражается в восстановлении внутриклеточных и органных структур, путем деления и гипертрофии. Нарушение механизмов, лежащих в основе гомеостатических процессов, рассматривается как «болезнь» гомеостаза. Изучение закономерностей гомеостаза человека имеет большое значение для выбора эффективных и рациональных методов лечения многих заболеваний. 7. Гомеостатические реакции — это реакции всего организма, направленные на поддержание динамического постоянства его внутренней среды, и поэтому все физиологические и общепатологические реакции (нарушения кровообращения, дистрофии, воспаление и др.) являются реакциями приспособительными, направленными на восстановление гомеостаза. Клеточный уровень: установление гомеостаза клеточной среды обеспечивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергические процессы и регулирование транспорта веществ в клетку и из нее. Генетический уровень: тут суть в том, что считывание генетической информации должно происходить без ошибок, это и обеспечивает нормальный гомеостаз. Также можно сказать про восстановление генома, репарацию за счет ферментов и т.д. Системный уровень: обеспечивается взаимодействием важнейших регуляторных систем: нервной, эндокринной и иммунной. 8. Адапта́ция (лат. adapto — приспособляю) — процесс приспособления к изменяющимся условиям внешней среды. *Поведенческая адаптация связана с определенным аспектом жизнедеятельности животного. Типичный пример – зимний сон у медведя. *Биохимические адаптации обеспечивают оптимальное течение биохимических реакций в клетке, например, упорядочение ферментативного катализа, специфическое связывание газов дыхательными пигментами, синтез нужных веществ в определенных условиях и т. п. В длительном адаптационном процессе условно можно выделить четыре периода. 1. Первый продолжается до полугода и сопровождается выраженной дестабилизацией физиологических функций. 2. Второй занимает 2,5–3 года и характеризуется относительными стабилизацией и синхронизацией регуляторных и гомеостатических процессов. В это время в организме наряду с функциональной перестройкой происходят изменения на клеточно-молекулярном уровне. 3. Третий период – стабилизации, или адаптированности, – длится 12–15 лет. Это новый уровень функционирования организма. Его поддержание требует постоянного напряжения систем регуляции. В этот период отмечаются стойкие изменения в биохимических показателях крови, повышение устойчивости мембран эритроцитов. Изменяется проницаемость капилляров. Однако в этот период довольно часто развиваются патологические процессы, особенно в сердечно-сосудистой и легочной системах. Поэтому считают, что происходит ускорение старения организма. 4. Четвертый период сопровождается все большим истощением резервных возможностей организма, что приводит к появлению и обострению различных хронических заболеваний. Полагают, что в это время имеет место истощение и недостаточность глубинных клеточно-генетических резервов здоровья. Виды адаптации. Все адаптации делят на аккомодации и эволюционные адаптации. Аккомодации представляют собой обратимый процесс. Они возникают при резком изменении условий среды. Например, при переселении животные попадают в новую для них обстановку, но постепенно привыкают к ней. Например, человек, переселившийся из средней полосы в тропики или на Крайний Север, некоторое время испытывает дискомфорт, но со временем привыкает к новым условиям. Эволюционная адаптация необратима и возникшие изменения генетически закрепляются. Сюда относят все приспособления, на которые действует естественный отбор. Например, покровительственная окраска или быстрый бег. Приспособления также делят на организменные и видовые. Организменные адаптации в свою очередь подразделяются на морфологические, физиологические, биохимические и этологические. Морфологические адаптации проявляются в преимуществах строения, покровительственной окраске, предостерегающей окраске, мимикрии, маскировке, приспособительном поведении. Преимущества строения – это оптимальные пропорции тела, расположение и густота волосяного или перьевого покрова и т.п. Хорошо известен облик водного млекопитающего – дельфина. У животных, ведущих скрытный, затаивающийся образ жизни, полезным оказываются приспособления, придающие им сходство с предметами окружающей среды. Покровительственная окраска позволяет быть незаметным среди окружающего фона. Мимикрия (подражание) – это результат гомологичных (одинаковых) мутаций у разных видов, которые помогают выжить незащищённым животным. Кроме защитной окраски, у животных и растений наблюдаются и другие средства защиты. У растений нередко образуются иглы и колючки, защищающие их от поедания травоядными животными (кактусы, шиповник, боярышник, облепиха и др.). Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски, например у крапивы. Маскировка – приспособления, при которых форма тела и окраска животных сливаются с окружающими предметами. Например, в тропических лесах многие змеи неразличимы среди лиан, лохматый морской конёк похож на водоросль, насекомые на коре деревьев похожи на лишайники (жуки, усачи, пауки, бабочки). Приспособительное поведение – принятие определённых поз покоя (гусеницы некоторых насекомых в неподвижном состоянии очень похожи на сучок дерева; бабочка каллима со сложенными крыльями удивительно напоминает сухой лист дерева), либо, наоборот, демонстративное поведение, отпугивающее хищников. Физиологические адаптации - приобретение специфических особенностей обмена веществ в разных условиях среды. Они обеспечивают функциональные преимущества организма. Их условно разделяют на статические (постоянные физиологические параметры — температура, водно-солевой баланс, концентрация сахара и т. п.) и динамические (адаптации к колебаниям действия фактора — изменение температуры, влажности, освещенности, магнитного поля и т. п.). 9. Смерть у организмов состоит из 2-х этапов: - клиническая смерть. Потеря сознания, прекращение дыхания, сердцебиения, отсутствие рефлексов, гомеостаз не нарушен и реанимация возможна. - биологическая смерть. Прекращается обмен веществ, происходят аутолитические изменения, неупорядоченные биохимические реакции, идет нарушение гомеостаза. Через 5-8 минут погибает кора больших полушарий головного мозга. Через 24 часа – сердечная мышца. Смерть – завершающий этап онтогенеза. Определение признаков клинической смерти: 1. Отсутствие пульса на сонной артерии – основной признак остановки кровообращения; 2. Отсутствие дыхания можно проверить по видимым движениям грудной клетки при вдохе и выдохе или приложив ухо к груди, услышать шум дыхания, почувствовать (движение воздуха при выдохе чувствуется щекой), а также поднеся к губам зеркальце, стеклышко или часовое стекло, а также ватку или нитку, удерживая их пинцетом. Но именно на определение этого признака не следует тратить время, так как методы не совершенны и недостоверны, а главное требуют на свое определение много драгоценного времени; 3. Признаками потери сознания являются отсутствие реакции на происходящее, на звуковые и болевые раздражители; 4. Приподнимается верхнее веко пострадавшего и определяется размер зрачка визуально, веко опускается и тут же поднимается вновь. Если зрачок остается широким и не суживается после повторного приподнимания века, то можно считать, что реакция на свет отсутствует. Признаки биологической смерти: 1) высыхание роговицы; 2) феномен «кошачьего зрачка»; 3) снижение температуры;. 4) тела трупные пятна; 5) трупное окоченение Определение признаков биологической смерти: 1. Признаками высыхания роговицы является потеря радужной оболочкой своего первоначального цвета, глаз как бы покрывается белесой пленкой – «селедочным блеском», а зрачок мутнеет. 2. Большим и указательным пальцами сжимают глазное яблоко, если человек мертв, то его зрачок изменит форму и превратится в узкую щель – «кошачий зрачок». У живого человека этого сделать не возможно. Если появились эти 2 признака, то это означает, что человек умер не менее часа тому назад. 3. Температура тела падает постепенно, примерно на 1 градус Цельсия через каждый час после смерти. Поэтому по этим признакам смерть удостоверить можно только часа через 2–4 и позже. 4. Трупные пятна фиолетового цвета появляются на нижележащих частях трупа. Если он лежит на спине, то они определяются на голове за ушами, на задней поверхности плеч и бедер, на спине и ягодицах. 5. Трупное окоченение – посмертное сокращение скелетных мышц «сверху - вниз», т. е. лицо – шея – верхние конечности – туловище - нижние конечности. Полное развитие признаков происходит в течение суток после смерти. Прежде чем приступить к оживлению пострадавшего, нужно в первую очередь установить наличие клинической смерти. Подготовка пострадавшего к реанимации Пострадавший должен лежать на спине, на твердой поверхности. Если он лежал на кровати или на диване, то его необходимо перенести на пол. Оголить грудную клетку пострадавшего, так как под его одеждой на грудине может находиться нательный крест, медальон, пуговицы и т. д., которые могут стать источниками дополнительной травмы, а также расстегнуть поясной ремень. Для обеспечения проходимости дыхательных путей необходимо: 1) очистить ротовую полость от слизи, рвотных масс тканью намотанной на указательный палец. 2) устранить западание языка двумя способами: запрокидыванием головы или выдвижением нижней челюсти. Запрокинуть голову пострадавшего необходимо для того, чтобы задняя стенка глотки отошла от корня запавшего языка, и воздух мог свободно пройти в легкие. Это можно сделать, подложив валик из одежды или под шею или под лопатки (Внимание!), но не под затылок! Запрещено! Подкладывать под шею или спину твердые предметы: ранец, кирпич, доску, камень. В этом случае при проведении непрямого массажа сердца можно сломать позвоночник. Если есть подозрение на перелом шейных позвонков, можно не сгибая шею, выдвинуть только нижнюю челюсть. Для этого накладывают указательные пальцы на углы нижней челюсти под левой и правой мочкой уха, выдвигают челюсть вперед и закрепляют в этом положении большим пальцем правой руки. Левая рука освобождается, поэтому ею (большим и указательным пальцами) необходимо зажать нос пострадавшего. Так пострадавший подготовлен к проведению искусственной вентиляции легких (ИВЛ).(3-5 см выше мечевидного отростка) |