Господин Свещаров
Биология за всички (46)

Регенерацията при животните и човека

Способността на животните да възстановяват тъкани и дори цели органи от своя организъм е била забелязана още от най-дълбока древност. Това явление е било изучавано в края на XVI в. от Реомюр, а в началото на XVII в. от Трамблеи Спаланцани. За пръв път обаче теорията за регенерацията е била изложена от великия естествоизпитател Чарлз Дарвин през 1868 г. Именно той обръща внимание на факта, че в процеса на естествения отбор регенерацията се е утвърдила като жизнено необходимо приспособление на организмите в борбата им за съществуване.

Особено силно изразени са регенерационните способности при по-просто устроените организми. Удивителни са например възможностите на планарията — един представител на плоските червеи — да възстановява напълно отделената до 1/2 част от тялото си както при напречно, така и при надлъжно разрязване. Много добре изразена регенерационна способност притежава и дъждовният червей. Всяко отделено късче от тялото му може за сравнително кратък срок да възстанови напълно липсващите части.

Много от по-просто устроените обитатели на морето и океана са надарени със свойството да регенерират загубени по някакъв начин части от своето тяло. Изключителна способност към регенерация притежават морските краставици. Когато бъдат силно раздразнени, тялото им рязко се свива и изхвърля навън целия храносмилателен апарат и другите вътрешни органи. Когато животното се успокои, кожната обвивка и мускулите са способни да регенерират напълно отстранените органи за един сравнително кратък срок. Красивите морски звезди могат да възстановяват напълно, и то за късо време, който и да е откъснат лъч от тялото си. Същата способност притежават медузите, които лесно регенерират откъснатите си пипала. Един представител на главоногите мекотели, който не се среща в нашето Черно море — октоподът (както и неговите събратя — сепиите и калмарите) — бързо регенерира пипалата си, откъснати при воденето на тежки морски битки.

Тритоните, които принадлежат към класа на земноводните, притежават регенерационна способност, която им позволява да възстановяват еднакво добре както откъснатата си опашка, така и кое да е от загубеното си краче и дори очите си. Някои представители на влечугите, каквито са гущерите например, често спасяват живота си, като оставят в зъбите на неприятеля част от своята опашка. Самопроизволното откъсване на части от тялото, познато под името автотомия, се среща и при други животински видове, като паяци, насекоми и др. Но докато откъснатият самоволно крак на скакалеца никога не регенерира, то гущерът може да бъде напълно спокоен — изработената в процеса на еволюцията „бойна тактика“ му дава гаранция, че той все пак ще има възможност да възвърне откъснатата си опашка, макар и не в съвсем първоначалната й големина и форма. Гущерът неслучайно откъсва само опашката си. Ако в някоя схватка загуби крачето си, той ще остане осакатен за цял живот. Защото колкото на по-високо стъпало от еволюционното развитие се намира даден животински вид, толкова способностите му към регенерация стават все по-малки.

Процесът на регенерация при птиците и бозайниците е твърде ограничен. Животът им зависи от нормалното протичане на т.нар. физиологична регенерация, при която става възстановяване на тъканни и органни структури, разрушаващи се и възстановяващи се в процеса на нормалната жизнена дейност на организма. Типичен пример на физиологична регенерация се открива в кръвотворната система. Червените кръвни клетки имат определен период на съществуване (за човека — около 2 месеца), след което те умират. На тяхно място от костно-мозъчното депо постъпват непрекъснато нови клетки. Благодарение на тази форма на физиологична регенерация организмът на човека преодолява сравнително лесно тежки кръвозагуби.

Незабележима, но постоянна е и подмяната на повърхностните отмиращи клетки от епидермиса на кожата с нови, както и периодичното заменяне на космите на човека, когато, разбира се, не са засегнати сериозно механизмите, регулиращи този процес. Най-интензивен е регенерационният процес при обновяването на чревния епител. При всяка власинка той се обновява през 2–3 дни.

Трудно бихме могли да си представим какво би станало, ако организмите не притежаваха способност към репаративна регенерация. Така се наричат процесите, които протичат при зарастването на раните. С помощта на предизвикани с опитна цел дълбоки наранявания на кожата при лабораторни животни учените успяха да проследят регенерационните процеси в организма. В Института по молекулярна биология при БАН от с.н.с. д-р Георги Марков бяха направени великолепни микроснимки, които показват как в първоначалната фаза на регенерационния процес при зарастването на раната около нея се образува един значителен левкоцитен вал. Сигналът за натрупване на тези левкоцити около раната идва от някои специфични разпадни продукти, отделени от наранените и увредените клетки. Образуващият се левкоцитен вал е от голямо значение за възстановителния процес. Благодарение на отделяните от левкоцитите ензими раната може да се очисти от разрушената тъкан и същевременно да се предпази от проникването на патогенна микрофлора.

До преди няколко години се смяташе, че регенерационният процес се изразява предимно в размножаването или увеличаването обема на клетките, а в самите тях всичко се свежда до обменните процеси. Сега вече се знае, че процесът на регенерация обхваща и всички вътрешноклетъчни образувания: мембрани, митохондрии, рибозоми, ендоплазматичен ретикулум и пр. Това важи и за клетки, в които съществуват специфични, само за тях структури, каквито са миофибрилите, тонофибрилите и пр. Ясно е, че в клетките не протича само биохимична регенерация, а се извършва и една физиологична вътрешноклетъчна регенерация.

Интересно е да се знае, че някои от вътрешните органи на животните и човека не остават безразлични към отстраняването на част от тяхната тъкан — те отговарят с увеличаване размерите на остатъка от органа. Тази своеобразна регенерация се нарича компенсаторна хипертрофия. Особено добра способност към бърза регенерация има чернодробната тъкан. Отстраняването дори на 75% от черния дроб на плъх например не е пречка след 10–15 дни той да възстанови първоначалния си обем и тегло, а след още толкова време този орган възстановява окончателно нормалните си функции. Значително по-слаба е регенерационната способност на бъбреците. Ако се отстрани половината от единия бъбрек, регенерация не се установява, но протича компенсаторна хипертрофия. Регенерация се проявява само когато липсва напълно единия бъбрек и половината от другия. За съжаление регенериралата бъбречна тъкан се отличава по структура от нормалната и функционира по-лошо от нея.

Наблюдавано е, че при чернодробна тъкан в процес на регенерация митозите са многократно увеличени и стигат до 100–200 на хиляда клетки. Тези усилен делителен процес е съпроводен със засилени биосинтезни процеси, при които се образуват жизненоважни полимери, като РНК, белтъци, полизахариди и др. Компенсаторна хипертрофия може да се получи и при отстраняването ни един от чифтните органи, каквито са белите дробове и бъбреците. Отстраняването на единия бъбрек или на единия бял дроб не е фатално за живота на човека, тъй като останалият бъбрек или бял дроб сравнително бързо поема функциите на отстранения.

За нормалното протичане на регенерационните процеси от извънредно голямо значение е общото здравословно състояние на организма. Фактори, които се отразяват крайно неблагоприятно върху протичането на възстановителните функции, са лъчевите увреждания, авитаминозните състояния, разстройствата на нервната система и др. Облъчените с рентгенови лъчи плъхове например регенерират частта от останалия отстранен черен дроб за много по-дълго време в сравнение с контролните си здрави събратя. Костната тъкан се отличава с много добре подчертана способност към регенерация, благодарение на което счупванията на костите не са сериозен проблем за медицината. Но при тежки състояния на авитаминоза, предизвикваща рахит, възстановяването на костите става почти невъзможно.

Съвременната медицина успя да разработи оригинални методи, чрез които успешно стимулира регенерационния процес. Присаждането на опорни структури например създава условия за ускоряване на регенерационния процес. Присаждането на парче мъртва кост, прикрепването на опорни структури към опериран хранопровод, част от кръвоносен съд (вена или друг тръбовиден орган), както и присаждането на роговица създават добри условия за засилване на регенерационния процес. А зарастването на някои тежки кожни рани бе успешно стимулирано след намазването им с хидролизат от различен вид РНК — едно средство, което бе намерено в Института по молекулярна биология при БАН под ръководството на чл.-кор. Р. Цанев.

В други наши институти, където работят изтъкнати български учени като чл.-кор. Георги Гълъбов, проф. Моско Москов, ст.н.с. Георги Марков, ст.н.с. Хени Челибонова и др. са постигнати съществени научни резултати, вследствие на разгадаването на някои от най-интимните механизми на регенерационните процеси. Особено интензивно се работи в Централната лаборатория по изучаване проблемите на регенерацията при БАН, ръководена от чл.-кор. Г. Гълъбов. Нашите учени се мъчат да намерят отговор на един голям въпрос: защо при висшите гръбначни животни и по-специално при човека нервното влакно в централната нервна система при прекъсване не регенерира, докато при нисшите то се възстановява много добре.

Съвременната наука успя да установи, че регенерацията не е процес, присъщ само за по-просто устроените организми. Намирането на подходящи средства и условия за стимулиране на този процес при висшите организми вероятно ще доведе в близко бъдеще до успешно регенериране на някои органи и тъкани. По този начин наред с усъвършенствуването на техниката по присаждането на органи учените ще съумеят още по-успешно да се борят за здравето на човека. Гаранция за това са обединените усилия във фундаменталните изследвания, провеждани напоследък в областта на редица биологични дисциплини.