🗊Презентация Рост. Регенерация

Лекция по биологии. Рост. Регенерация.

Рост

Рост – увеличение массы и линейных размеров организма.

Рост может происходить за счет: Роста числа клеток (кожа, легкие, печень, почки) Роста размеров клеток (жировые, нервные клетки) Нарастания межклеточного вещества (кость)

Различают: Изометрический (пропорциональный) Аллометрический (непропорциональный) встречается чаще

Рост бывает: Ограниченный (большинство видов, включая человека) Неограниченный (рыбы, крысы)

Рост – мультифакториальный признак На рост влияют много генов На рост влияют факторы среды

Регуляция роста: Местно: тканевые факторы роста - небольшие полипептиды, которые стимулируют или ингибируют пролиферацию определенных типов клеток. Их описано несколько десятков, например, фактор роста эпидермиса, фактор роста фибробластов и др. На уровне организма: нервные и гуморальные влияния, например, гормон роста. Факторы среды: например, изменение питания (японцы в 20 веке подросли на 20 см, возможно из-за введения в рацион молочных продуктов)

Акселерация (от лат. acceleratio — ускорение) — ускоренное развитие живого организма. (У человека, наблюдается в последние 150 лет) Признаки акселерации: на 1-3 года раньше появляются признаки наступления зрелого возраста (смена зубов, окостенение скелета, формирование вторичных половых признаков); увеличивается средний рост; удлиняется репродуктивный период у женщин и у мужчин, как за счёт более раннего наступления половой зрелости, так и позднего угасания половой функции

Гипотезы, объясняющие акселерацию Улучшение характера питания, особенно в последние три десятилетия после второй мировой войны. Гипотезы связанные с гетерозисом – увеличением числа смешанных браков и ростом гетерозиготности. Группа гипотез связанных с влиянием факторов среды Кох (E. W. Koch), 1935, который предложил термин акцелерация, придавал значение увеличению светового дня за счет электрического освещения. Трейбер (T. Treiber), 1941 связывал акцелерацию с влиянием радиоволн.  Интоксикация солями алюминия, вследствие широкого использования в прошлом веке алюминиевой посуды. Известно, что соли алюминия откладываются в зонах роста костей и препятствуют их своевременному закрытию. В настоящее время, алюминиевая посуда почти вышла из употребления, что привело к приостановке процесса акселерации Гипотеза о влиянии гормональных стимуляторов роста, поступающих вместе с мясом животных, выращенных на этих стимуляторах. Гормоны для ускорения роста животных начали применять с 1960-х годов.

Регенерация

Регенерация – способность живых организмов к восстановлению своих структур. Можно сказать, что регенерация это вторичный рост Термин предложен в 1712 г. французским учёным Р. Реомюром, изучавшим восстановление ног речного рака.

Регенерация подразделяется на физиологическую – восстановление структур организма, изнашивающихся в ходе нормальной жизнедеятельности

Физиологическая регенерация

Физиологическая регенерация происходит на разных уровнях: молекул (например, репарация ДНК) клеточных органоидов (например, образование новых рибосом) клеток (образование новых клеток путем деления) тканей (например, рост эпителия матки в ходе менструального цикла) органов (рога у оленей)

По тому, как протекает регенерация, выделяют 3 типа тканей: Лабильные, или обновляющиеся (например, кровь, эпителиальная ткань). Регенерация идет путем постоянного деления клеток Стабильные (печень, почка, кость, хрящ). Клетки обычно не делятся, но могут начать делиться в ответ на повреждение Статичные (мозг, сердечная мышца, сетчатка глаза) не способны к делению, регенерация идет только на субклеточном уровне

Вспомним понятия жизненного и митотического цикла клетки

Циклины – белки, регулирующие деление клетки

Лабильные, постоянно делящиеся клетки называют стволовыми (stem cells)

Стабильные клетки были известны еще древним

Статичные клетки не способны начать вновь делиться

Репаративная регенерация Репаративная регенерация происходит в ответ на повреждение. Имеет те же механизмы, но идет активнее физиологической

Виды повреждающих факторов Механические травмы (в том числе - хирургическое повреждение) Физические факторы (излучение, ожоги, обморожение) Химические вещества (лекарства, яды, спирт) Биологические (вирусы и прочие паразиты) Голодание Прекращение кровоснабжения (инфаркт)

Регенерация в ответ на повреждение может быть: Полная – структура восстанавливается полностью Неполная Типичная – восстанавливается то, что и было утрачено (гомоморфоз) Атипичная (гетероморфоз) – структура отличается от исходной

Основные способы репаративной регенерации Морфаллаксис – перегруппировка оставшихся клеток и восстановление животного в уменьшенном виде Эпиморфоз – отрастание утраченного органа от раневой поверхности Эндоморфоз – восстановление внутренних органов Викарная гипертрофия – увеличение второго парного органа после удаления первого

Регенерация путем морфаллаксиса у планарии и гидры

Регенерация конечности после ампутации у саламандры – пример эпиморфоза

Регенерация хрусталика у тритона (эпиморфоз)

Эндоморфоз – регенерация внутренних органов Печень является одним из немногих органов, способных восстанавливать первоначальный размер даже при сохранении всего лишь 25 % нормальной ткани.

Викарная гипертрофия – удаление парного органа ведет к увеличению оставшегося

Регуляция регенерации сложна. В общем виде ее можно разделить на: Местную – факторы роста тканей Дистантную – нервная и гуморальная регуляция Факторами внешней среды

Пример местной регуляции: регенерация хрусталика амфибии (А – Г) тормозится, если в глаз подсажен живой хрусталик (Д) и не тормозится при подсадке мертвого, парафинированного хрусталика (Е)

Пример роли нервной системы

Нарушение регенерации

У рака есть глаза и усики

Атипичная регенерация печени: после сильного повреждения гепатоциты восстанавливаются медленнее, чем соединительная ткань – возникает цирроз

Механические причины – хвост ящерицы обломился не до конца; личинки трематод нарушили рост конечностей

О некоторых современных подходах к регенерации и клеточных технологиях любезно согласился рассказать

Немного о стволовых клетках

В 1999 году журнал Science признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека». В 1999 году журнал Science признал открытие эмбриональных стволовых клеток третьим по значимости событием в биологии после расшифровки двойной спирали ДНК и программы «Геном человека».

Виды стволовых клеток 1. тотипотентная стволовая клетка – зигота и бластомеры первых нескольких делений дробления - способна дать целый организм. 2. плюрипотентные (омнипотентные) стволовые клетки клетки эмбриобласта бластоцисты, способны дать все типы тканей 3. мультипотентные (бластные) стволовые клетки – незрелые клетки тканей (остеобласты, миобласты и др.) 4. унипотентные клетки тканей организма – дают только 1 тип клеток.

Характеристики эмбриональных стволовых клеток Тотипотентность — способность образовывать любую из примерно 350 типов клеток организма (у млекопитающих) Хоуминг — способность стволовых клеток, при введении их в организм, находить зону повреждения и фиксироваться там, исполняя утраченную функцию Теломеразная активность. При каждой репликации часть теломер утрачивается. В стволовых, половых и опухолевых клетках концы хромосом надстраиваются, то есть эти клетки способны проходить потенциально бесконечное количество клеточных делений, они бессмертны.

Эмбриональные стволовые клетки имеют перспективы применения в регенеративной медицине и замещении поврежденных тканей. Но есть опасность их перерождения в раковые клетки. Эмбриональные стволовые клетки имеют перспективы применения в регенеративной медицине и замещении поврежденных тканей. Но есть опасность их перерождения в раковые клетки. Нембриональные стволовые клетки используются для терапии различных заболеваний уже сейчас.

Использование стволовых клеток в России Распоряжением Правительства РФ от 23 декабря 2009 г. № 2063-р Минздравосцразвития России, Минпромторгу России и Минобрнауки России поручено до конца 2010 г. разработать и представить на рассмотрение в Государственную думу РФ проект закона «О применении биомедицинских технологий в медицинской практике», регламентирующего медицинское применение стволовых клеток, как одной из биомедицинских технологий.