Регенерация

• Название: Регенерация
• Анкор: Регенерация.docx
• Дата: 19.07.2018
• Размер: 31.81 Kb.
• Имя файла: Регенерация.docx
• Тип: Документы; #21721

Регенерация – это восстановление структурных элементов ткани взамен погибших. Это восстановление как структуры, так и функции. К факторам, влияющим на ход регенерации, относятся: общие (возраст, интенсивность обменных процессов, состояние кроветворной и иммунной систем и др.) и местные (состояние сосудов, нейротрофики, лимфообращения, структурно-функциональные особенности органов и тканей, объем повреждения).

Механизмы регуляции регенерации:

1) гуморальные факторы – кейлоны, которые представляют собой гликопротеины и их вырабатывают зрелые неповрежденные клетки (эпителиальные, клетки крови и т. д.). Эти вещества выбрасываются в кровь и сдерживают пролиферацию, повышают синтез ДНК и снижают митотическую активность. Антикейлоны (мезенхимальный фактор) вырабатываются в соединительной ткани (содержат белки и сиаловые кислоты);

2) гормональные факторы:

а) соматотропный гормон гипофиза стимулирует пролиферацию и активную регенерацию;

б) минералокортикоиды стимулируют, а глюкокортикостероиды сдерживают воздействие на регенерацию;

в) гормоны щитовидной железы стимулируют процесс регенерации;

3) иммунные факторы – лимфоциты выполняют информационную роль, Т-лимфоциты стимулируют эффект заживления, а В-лимфоциты угнетают;

4) нервные механизмы регуляции прежде всего связаны с трофической функцией нервной системы;

5) функциональные механизмы – с функциональным запасом органа и (или) ткани.

Фазы регенерации:

1) фаза пролиферации – происходит увеличение числа клеток или ультраструктур (это молодые камбиальные клетки – клетки-предшественники)); эта фаза осуществляется за счет факторов роста: тромбоцитарного, эпидермального, фибробластического, макрофагального и лимфоцитарного;

2) фаза дифференцировки – молодые клетки созревают, происходит их структурно-функциональная специализация. Классификация регенераций:

1) по уровню регенерации: молекулярный, клеточный, субклеточный, тканевый, органный, системный;

2) по форме:

а) клеточная регенерация возникает в тех органах или тканях (в эпидермисе, эпителии слизистых оболочек, эндотелии и мезотелии серозных оболочек, соединительной и кроветворной тканях), где находятся лабильные клетки, которые имеют ограниченный срок жизни; осуществляется эта форма регенерации путем увеличения числа клеток (гиперплазия);

б) смешанная регенерация возникает в органах и тканях, содержащих стабильные клетки (легкие, печень, почки, поджелудочная железа, эндокринные железы); регенерация осуществляется путем гиперплазии самих клеток, а также путем гиперплазии ультраструктур внутри клеток; если в печени небольшой очаг, то идет клеточная форма регенерации, а при большом повреждении регенерация происходит путем сочетания ультраструктур и самих клеток;

в) внутриклеточная регенерация происходит исключительно в ганглиозных клетках ЦНС;

3) по видам регенерации – физиологическая, репаративная и патологическая.

Физиологическая регенерация не связана с действием какого-либо повреждающего фактора и осуществляется с помощью апоптоза. Апоптоз – это генетически запрограммированная гибель клетки в живом организме. Некроз осуществляется при участии гидро– и протеолитических ферментов при обязательном явлении апоптоза. Апоптоз осуществляется за счет активации кальций-,магний-зависимых эндонуклеаз, возникает фрагментация ядра и всей клетки. Клетка делится на апоптозные тельца. Каждый фрагмент содержит элементы ядра, цитоплазму. Это фаза образования апоп-тозных телец. Затем следует фаза фагоцитоза – апоптозные тельца захватывают рядом расположенные клетки и макрофаги. Никакой воспалительной реакции не происходит.

Репаративная регенерация происходит при возникновении различных повреждающих факторов (травма, воспаление). Полная регенерация, или реституция, – полное структурное и функциональное восстановление; неполная регенерация, или субституция, возникает в органах с внутриклеточной формой регенерации и в органах со смешанной формой регенерации, но при обширном повреждении. При инфаркте миокарда зона некроза замещается соединительной тканью, по периферии рубца происходит гипертрофия кардиомиоцитов, так как в них самих увеличиваются ультраструктуры и их количество. Все это направлено на восстановление функций. Соединительная ткань окрашивается по Ван-Гизону в зеленый цвет, а рубец в красный.

Патологическая регенерация может быть избыточной (гиперрегенерация), замедленной (гипорегенерация), метаплазией и дисплазией. Избыточная регенерация возникает при выраженной активации первой фазы регенерации (костные мозоли при переломах, экзостозы – костные выросты на подошвенной поверхности стоп, келоидные рубцы, аденома). Гипорегенерация имеет место, когда фаза пролиферации протекает вяло. Это происходит в таких органах и тканях, где имеется хроническое воспаление и где часто нарушаются процессы сосудистой и нервной трофики (трофические язвы на нижних конечностях, длительно незаживающие раны кожи у диабетиков, хроническая язва желудка). Метаплазия возникает в органах и тканях с клеточной формой регенерации, и нередко ей предшествует хроническое воспаление – например, у курильщиков и у людей с хроническим бронхитом происходит превращение призматического эпителия в плоский многослойный с дальнейшим ороговением. Процесс может быть обратимым, если бросить курить и провести интенсивное комплексное лечение; как неблагоприятное течение – рак бронха с переходом на легкое. При анемиях и болезнях крови происходит метаплазия желтого костного мозга в красный. Это компенсаторный механизм. При метаплазии соединительной ткани происходит ее перерождение в хрящевую, а затем в костную. В слизистой желудка на фоне хронического гастрита метаплазия возникает, когда появляются бокаловидные клетки, которые являются предшественницами онкологического процесса. Дисплазия возникает при нарушении пролиферации и при дифференцировке клеток, поэтому появляются атипичные клетки, т. е. имеющие различные формы и величину, имеющие крупные гиперхромные ядра. Такие клетки появляются среди обычных эпителиальных клеток (в эпителии слизистой желудка, матки, кишечника).

Шванновские клетки периферической нервной системы обеспечивают окружение, способствующее регенерации аксона. Стимулирующая рост нейронов активность шванновских клеток является следствием секреции многих трофических факторов, экспрессии на поверхности клеток молекул адгезии и интегринов, а также продукции компонентов внеклеточного матрикса, таких как ламинин.

Ламинин – семейство крупных адгезивных гликопротеинов, находящаяся в межклеточном материале, который связывает все внутренние органы в единый организм.

Эксперименты, в которых повреждался седалищный нерв, показали, что в то время, как периферический участок аксона дегенерирует, уцелевшие шванновские клетки в этой области синтезируют в высоких концентрациях два нейротрофических фактора: BDNF (нейротрофический фактор, полученный из мозга) и NGF. Таким образом, шванновские клетки могут снабжать трофическими факторами BDNF и NGF двигательные, чувствительные и симпатические аксоны, регенерирующие к своим периферическим мишеням. Интересно, что такие «денервированные» шванновские клетки экспрессируют на своей поверхности большое число низкоаффинных рецепторов для NGF и BDNF. Возможно, это поддерживает некоторую тоническую концентрацию этих нейротрофинов, которые служат для выбора правильного направлении для роста регенерирующих аксонов84). После регенерации нервов шванновские клетки прекращают продукцию NGF и BDNF и вновь обеспечивают изоляцию аксонов.

Нейротрофический фактор мозга (также нейротропный фактор мозга) - белок человека, кодируемый геном BDNF. BDNF - один из наиболее активно исследуемых нейротрофинов, веществ, стимулирующих и поддерживающих развитие нейронов, однако активность белка не ограничивается нервной системой.

Фактор роста нервов — небольшой секретируемый белок, поддерживающий жизнеспособность нейронов, стимулирующий их развитие и активность. Относится к семейству нейротрофинов. Был идентифицирован первым из факторов роста. Другие представители этого семейства, которые хорошо известны, включают в себя нейротрофический фактор головного мозга, нейротрофин-3 и нейротрофин 4/5 .

Функции и механизм действия

NGF является незаменимым для выживания и развития симпатических и сенсорных нейронов. Без него эти нейроны подвержены апоптозу. Фактор роста нервов вызывает рост аксонов: исследования показали, что он способствует их ветвлению и небольшому удлинению. NGF связывается с по меньшей мере двумя классами рецепторов: LNGFR и TrkA. Оба они связаны с нейродегенеративными патологиями.

Существует доказательство того, что NGF циркулирует по всему телу и имеет большое значение для поддержания гомеостаза.

Аполипопротеин E (ApoE), синтезируемый шванновскими клетками и макрофагами, также накапливается в дистальном участке поврежденных периферических нервов и связывается с базальной мембраной шванновских клеток (см. рис. 2 ). АроЕ поддерживает жизнеспособность нейронов за счет защиты клеток от окислительного повреждения, а также стимуляции роста и адгезии клеток.

Аполипопротеин E (АпоЕ, англ. apolipoprotein E, APOE) — аполипопротеин плазмы крови, входит в состав хиломикронов илипопротеинов очень низкой плотности. Один из важнейших апобелков, участвующий независимо в обмене липидов в крови с одной стороны и в обмене холестерина в мозге (и в некоторых других органах) с другой. Обладает сильным анти-атеросклеротическим действием. Существует три основные изоформы белка — апоЕ2, апоЕ3 и апоЕ4. Изоформа апоЕ4 является важнейшим генетическим фактором риска болезни Альцгеймера. Изоформа апоЕ2 связана с развитием гиперлипопротеинемии III типа (накопление остатков липопротеинов).

АпоЕ обладает высоким сродством к холестерину. Он является лигандом для нескольких типов рецепторов, в том числе для ЛПНП-рецептора, чем определяется его ведущая роль в рецепторном захвате остатков хиломикронов и липопротеинов очень низкой плотности клетками печени и периферических тканей. Одна из изоформ (апоЕ2) отличается нарушением в связывании с ЛПНП-рецептором.

Структура и функции

Белок апоЕ человека состоит из 299 аминокислот, молекулярная масса — 34 кДа. Состоит из двух доменов: один связывается слипидом, а второй определяет связывание с апоЕ-рецепторами и клеточным гликокаликсом. Синтезируется в основном в печени и мозге, причём эти два пула апоЕ совершенно не зависимы друг от друга, так как апоЕ не способен преодолеть барьер между кровью и церебро-спинальной жидкостью. В крови апоЕ определяет поглощение остатков хиломикронов и остатков ЛПОНП печенью. В мозге апоЕ синтезируется астроцитами и микроглией, а рецепторы к нему экспрессируются нейронами. Таким образом апоЕ осуществляет доставку холестерина к месту миелинизации. В настоящий момент у млекопитающих идентифицировано семь рецепторов, лигандом которых является АпоЕ. Все эти рецепторы принадлежат к эволюционно-консервативному семейству рецепторов липопротеинов низкой плотности. ^[1]

Ген

Ген апоЕ человека локализуется в хромосоме 19 и находится в кластере с другими аполипопротеинами апоС1 и апоС2. Ген состоит из 4 экзонов, 3 интронов, 3597 пар нуклеотидов. Ген характеризуется полиморфизмом. Существуют 3 основных аллеля апоЕ: нормальная AПОE-ε3, AПОE-ε2, не способная связываться с ЛПНП-рецептором и AПОE-ε4. Аллели отличаются друг от друга лишь точечной мутацией. AПОE-ε2 связан с гиперлипопротеинемией III типа и повышенным риском атеросклероза. AПОE-ε4 связан с повышенным уровнем холестерина в крови и задержкой в регенерации нейронов, является главным генетическим риском болезни Альцгеймера.

Роль в болезни Альцгеймера

Аллель AПОE-ε4 значительно повышает риск развития болезни Альцгеймера. От 40 до 65 % больных имеют по крайней мере одну копию апоЕ4, тогда как только 25 % всей популяции имеют этот аллель. Неизвестно, как апоЕ4 повышает риск развития болезни Альгеймера.

В ходе крупного генетического исследования было обнаружено, что у носителей аллели AПОE-ε4 на риск заболевания влияют некоторые вариации гена GAB2.^[2]
Тем не менее, у нокаутных мышей, лишенных АроЕ, регенерация и ремиелинизация периферических аксонов существенно не меняется. Однако мыши с отсутствием АроЕ имеют сниженное число немиелинизированных аксонов и, соответственно, сниженную чувствительность к повреждающим тепловым стимулам.

При повреждении периферического нерва в зоне повреждения активируются факторы, стимулирующие пролиферацию шванновских клеток. Они включают два цитокина: фактор, ингибирующий лейкемию (ФИЛ), и Reg-2, являющийся потенциальным митогеном шванновских клеток (см. рис. 2). Reg-2 специфически экспрессируется в развивающихся и регенерирующих двигательных и чувствительных нейронах, и эта экспрессия усиливается ФИЛ. Антитела к Reg-2 замедляют регенерацию после передавливания седалищного нерва.

Основанием для применения L-аргинина в качестве стимулятора регенерации нерва послужили также данные исследований, которыми показано, что при травме спинного мозга L-аргинин или его аналоги сдерживают развитие дегенерации и оказывают цитопротекторное действие, снижая вероятность вступления в апоптоз нейронов и олигодендроцитов.

Наиболее близким техническим решением, взятым в качестве прототипа, является способ поддержания посттравматического выживания нейронов при травме периферического нерва, в котором на модели перерезки нижнего альвеолярного нерва было показано, что интраперитонеальное введение L-аргинина в дозе 300 мг/кг один раз в день в течение 4 суток приводит к незначительному увеличению количества выживающих нейронов тройничного узла. Это нейропротекторное действие L-аргинина является необходимым условием для регенерации нервных волокон и восстановления функции периферического нерва.

В исследовании, рассматриваемом в качестве прототипа:

- осуществлено интраперитонеальное (системное) введение L-аргинина, что не позволяет создать достаточную концентрацию вещества локально в области повреждения нерва, где располагаются ключевые клетки, поддерживающие регенерацию нервных волокон и которые могут быть главными мишенями L-аргинина в процессе посттравматической регенерации периферического нерва;

- вследствие системного введения L-аргинина не представляется возможным детально проанализировать механизмы возможного прямого влияния на нейральные структуры в области повреждения;

- не установлено, оказывает ли L-аргинин стимулирующее влияние на регенерацию нерва в условиях нарушения его целостности на значительном протяжении, т.е. в условиях образования диастаза;

- не получены данные об эффективности доставки L-аргинина в составе имплантируемого кондуита нерва, который применяют для преодоления протяженных посттравматических дефектов нерва;

- показано, что системное введение L-аргинина приводит к незначительному увеличению количества выживающих нейронов тройничного узла, что является достаточным предрасполагающим фактором для регенераторного роста нервных волокон, однако прямые данные по прорастанию нервных волокон в периферический отрезок нерва и центрального отрезка не получены.

Исследований прямого влияния на нейрорегенерацию L-аргинина, доставляемого локально в область повреждения нерва, в доступных заявителю источниках информации не выявлено.

Целью заявленного способа является стимулирование посттравматической регенерации нерва, что позволит обеспечить достижение новых технических результатов, а именно: улучшить результаты посттравматической регенерации периферического нерва в виде более полного восстановления двигательной и чувствительной функций, контролируемых данным нервом, преодолевать более протяженные разрывы нерва, сократить сроки пребывания больных с травмой периферического нерва в стационаре и повысить качество жизни больных данного контингента.

Одновременно, при повреждении периферического нерва в зоне повреждения активируются факторы, стимулирующие пролиферацию шванновских клеток, которые первыми начинают расти в направлении мишени. Только после этого аксоны дают отросток, который следует по пути, сформированному отростком шванновской клетки, т.е. имеет место ситуация, сходная с той, которая наблюдается в процессе роста и развития аксона. После завершения регенерации шванновские клетки прекращают продукцию трофических факторов и возобновляет свою изолирующую функцию.