Материал: Биология размножения и развития

3. Трансдифференцировка и метаплазия при регенерации. Еще один путь обеспечения регенерационного процесса - превращение одного типа дифференцированных клеток в другие (трансдифференцировка). Крайний случай трансдифференцировки - метаплазия - состоит в превращении производных одного зародышевого листка в производные другого листка. Такие процессы описаны у ряда беспозвоночных животных - кольчатых червей, немертин, кишечнополостных, а также у асцидий. Так немертина Lineus может полностью восстановиться из переднего участка тела, лишенного энтодермы. При этом клетки кишечника образуются из мезенхимных элементов. Чрезвычайно сильная метаплазия наблюдается при регенерации и бесполом размножении таких сравнительно высокоорганизованных животных, как асцидии. Уже говорилось, что целая асцидия может восстановиться из участка жаберной корзинки - органа эктодермального происхождения. При бесполом размножении асцидий все органы тела могут заново возникать из так называемого эпикарда - выроста кишечника, или из клеток мезенхимного типа.

К метаплазии можно отнести и глубокую трансдифференцировку клеток края колокола медуз, описанную швейцарским биологом Ф.Шмидом. Он установил, что из изолированной поперечнополосатой мускулатуры может возникать гладкая мускулатура, стрекательные, пищеварительные и интерстициальные клетки, а при наличии контактов с энтодермой - и нервные клетки.

Трансдифференцировки, не выходящие за пределы одного зародышевого листка, довольно широко распространены среди позвоночных животных. Классический пример такой трансдифференцировки - восстановление удаленного хрусталика из верхнего края радужной оболочки глаза у взрослого тритона. Этот процесс, получивший название вольфовской регенерации (по имени немецкого анатома Г.Вольфа, описавшего его в 1895 г), в последующем был детально исследован. Было установлено, что вольфовская регенерация начинается с глубокой дедифференцировки клеток края радужки, выбрасывания из них пигментных гранул, повышения содержания РНК и пробуждения способности к митотическим делениям и перемещениям. После того как эти клетки образуют морфологически различимый зачаток хрусталика, в них в нормальной последовательности синтезируются типичные для хрусталика белки - кристаллины, т.е. происходит истинная трансдифференцировка на молекулярном и клеточном уровнях.

У хвостатых амфибий и осетровых рыб удаленная сетчатка может регенерировать из клеток пигментного эпителия и цилиарного зачатка. При этом также происходит глубокая перестройка клеток, пробуждение в них митотических делений, а затем и синтеза белков, специфичных для сетчатки.

У крыс превращение пигментного эпителия в сетчатку возможно только в ранний эмбриональный период. Эта способность исчезает между 16 сутками беременности и рождением. Интересно отметить, что способность эмбрионального пигментного эпителия к дифференцировке в сетчатку является причиной тяжелой эмбриональной аномалии строения глаза - колобомы, возникающей при задержке срастания краев глазной щели в ходе замыкания глазного бокала.

Явления трансдифференцировки отмечены и в ходе регенерации конечности тритона и аксолотля (превращение соединительнотканных клеток в мышечные и мышечных - в хрящевые). Эти данные получены в опытах по пересадке в регенерирующую конечность клеток хряща или мышц, взятых от триплоидных или меченых радиоактивным тимидином животных. Триплоидные или меченые тимидином ядра в обоих случаях были обнаружены и в хряще, и в мышцах регенерата. Эти и подобные им опыты указывают на возможность метаплазии в бластеме регенерирующей конечности.

Большое внимание исследователи уделяют процессам регенерации у высокоорганизованных животных, главным образом млекопитающих. У млекопитающих нет способности не только к регенерации целого организма из его частей, но и к регенерации сложных органов - конечностей, глаз и т.д. Предполагается, что у высокоорганизованных животных регенерационная способность как механизм пассивного способа адаптации снизилась. Но зато выработались и усилились активные способы приспособления, связанные с функцией органов движения, ориентации и с высшей нервной деятельностью. Однако имеются и противники представления о снижении значения регенерационных явлений у высших животных.

Реакция органов и тканей млекопитающих (в том числе и человека) на повреждения сложна и еще далеко не изучена. Это обстоятельство, а также большая прикладная значимость этой проблемы для медицины (травматологии, ортопедии, трансплантологии и т.д.) стимулировали широкие исследования способности к регенерации у млекопитающих и человека. Еще в 20-е годы в нашей стране А.В.Румянцевым были начаты работы по изучению восстановительных способностей клеток и тканей in vivo и in vitro, которые легли в основу современных представлений о механизмах регенерации. В настоящее время установлено, что с помощью различных факторов можно оказывать стимулирующее действие на восстановительные процессы. В этом плане достигнуты значительные успехи в стимуляции регенерации мышечной и печеночной ткани, костей черепа и некоторых других тканей и органов. Ведутся исследования по стимуляции регенерационных способностей сердечной мышцы.

ЛЕКЦИЯ 13

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВОЗРАСТ ЧЕЛОВЕКА

ПЛАН

• 1. Понятие и основные показатели биологического возраста человека
• 2. Возрастная изменчивость у взрослых
• 3. Старость - завершающий этап онтогенеза

биология индивидуальное развитие возраст

Понятие и основные показатели биологического возраста человека

Биологический возраст называют также возрастом развития: он отражает рост, развитие, созревание, старение организма.

Определяется биологический возраст совокупностью обменных, структурных, функциональных, регуляторных особенностей и приспособительных возможностей организма. Несомненно, биологический возраст является функцией времени, но при этом временные интервалы, в течение которых происходят возрастные сдвиги в организме, гораздо менее четки, чем для хронологического возраста человека, который называют также календарным, или паспортным.

Рассмотрим основные антропологические показатели биологического возраста, ориентируясь на последовательность этапов человеческой жизни от рождения до глубокой старости. Для этого сначала ознакомимся со схемой возрастной периодизации онтогенеза (т.е. индивидуального развития) человека.

В этой периодизации учтены закономерности формирования организма и личности и относительно устойчивые морфофизиологические особенности человека. Кроме того, учтены и социальные факторы, связанные, например, с обучением детей или уходом на пенсию лиц пожилого возраста.

Для каждой стадии возрастной классификации характерен определенный средний уровень морфофизиологического развития организма.

Новорожденность - самый короткий период жизни согласно всем возрастным классификациям (от первого вдоха до 10 дней или по другим классификациям - до 3-4 недель). В наши дни период новорожденности ограничивают временем вскармливания ребенка молозивом. Критериями биологического возраста в этом периоде считают продолжительность утробного развития и основные размеры тела, а также ряд других показателей.

Схема возрастной периодизации онтогенеза человека

Новорожденных разделяют на доношенных (внутриутробное развитие длится 39-40 недель) и недоношенных (28-38 недель). Но учитываются не только эти сроки, но и особенности внутриутробного развития, а также совокупность морфологических и функциональных признаков ребенка, зрелость его органов. Наиболее простой критерий - масса тела при рождении. В целом доношенными считают новорожденных с массой тела 2,5кг и выше (при длине тела не менее 45 см), а недоношенными - живорожденных, имеющих массу тела меньше 2,5кг.

На размеры тела новорожденных влияют многие факторы, включая порядковый номер беременности и родов, возраст и размеры тела родителей, здоровье, условия труда и быта беременных, их питание, употребление алкоголя, наркотиков и курение матерей.

Размеры тела новорожденных, как и детей других возрастов, в последнее время увеличились в связи с процессом акселерации. Теперь каждый шестой ребенок рождается с массой тела более 4 кг. Это в значительной степени связано с избыточным питанием матерей.

Грудной возраст - это период постепенной адаптации ребенка к внешней среде и одновременно наибольшей интенсивности ростового процесса по сравнению со всеми последующими этапами внеутробной жизни. Так, длина тела увеличивается почти в 1,5 раза, а масса тела - в 3. В это время интенсивно проходит не только ростовой процесс, но и развитие организма, совершенствование его органов и систем. В среднем с 6 месяцев начинают прорезываться молочные зубы. Показателем биологического возраста в этот период является и психомоторное развитие ребенка.

Раннее детство - один из показателей биологического возраста этого периода - зубная зрелость. Обычно учитывают количество прорезавшихся зубов и сроки их появления (первые коренные зубы - в 12-15 мес., клыки - в 16-20 мес., вторые коренные зубы - в 20-24 мес.). Хотя могут быть значительные отступления в обе стороны от приведенных сроков. Обычно уже к 2 годам дети имеют все 20 молочных зубов.

Первое детство - важный период, т.к. связан с началом обучения в школе. Биологический возраст в этот период оценивают по нескольким показателям. Учитывают соматический, зубной, костный возраст.

Одной из отличительных особенностей первого детства считают первый ростовой скачок - небольшое увеличение скорости роста. Другой характерной особенностью первого детства является начало смены молочных зубов на постоянные. В случае необходимости определяют костный возраст (скелетную зрелость), используя рентгенологический метод (анализируют рентгенограмму кисти и локтевого сустава).