Билет 1. Классификация процессов регенерации.

Билет 1. Классификация процессов регенерации.

Регенерация делится на физиологическую и репаративную (основы физиологической регенерации лежит в основе репаративной регенерации, в отличие от физиологической регенерации, при репаративной имеются резкие морфологические отклонения).

 

 

 

Билет 2. Физиологическая регенерация. Типы клеточных популяций в зависимости от способности к росту и обновлению. Понятие о плюрипотентнсти.

Физиологической регенерациейназывают замещение тканевых элементов, утраченных в результате физиологических причин (эпидермис, кл.крови, эпителиальныый покров слизистых оболочек). Смена одних элементов на другие происходит постепенно, без особых морфологических и функциональных изменений. Это норма для живого организма. ЕЕ результатом является полное восстановление утраченных структурных элементов.

Есть 3 типа тканей по репаративному потенциалу (выделил Леблон):

- лабильные (кл. крови) Регенеративный потенциал высокий, высокий уровень самообновления

- Стабильные (кл. желез, хрящ, соед. Ткань). Низкий уровень обновления и высокий регенеративный потенциал

- Статические (не делятся, в ответ на стресс -гипертрофия) (мышечные, нервные)

Еще в 1909 г. Максимов  выдвинул положение о стволовых клетках во взрослом организме, в частности,о стволовой клетке крови, именно для них был введён термин «стволовая клетка» (нем. Stammzelle)

 

Степень потенции клеток меняется (она падает) в ходе дифференцировки клеток

Обновление обонятельного эпителия: в составе обонятельного эпителия есть горизонтальные стволовые клетки, которые встают на путь глиальных клеток или на путь рецепторных клеток. Если она встает на «путь рецепторных клеток», то образуют шаровые стволовые клетки и эксперессируют ген Mash+ (пронейрональный ген). Они становятся прямыми нейрональными предшествениками (экспрессия пронейронального гена нейрогенина Ngn1), которые затем становятся обонятельным рецепторным нейроном.

Возможна так же частичная регенерация сердца. Есть в мышце ниша стволовых клеток, эти стволовые клетки в ответ на сигнал могут через прогениторные клетки восстанавливать кардиомиоциты.

 

Плюрипотентные клетки (эмбриональные стволовые клетки) происходят из внутренней клеточной массы внутри бластоцисты. — это клетки,способные дифференцирооваться во все типы клеток, кроме экстраэмбриональных.

Существуют способы возврата из соматического состояния в плюрипотентное. Для этого надо ввести Oct4, Klf 4, cMyc, Sox 2. Это говорит о том, что ядро не утрачивается плюрипотентных свойств.

Билет 5. Варианты и полнота восстановления в процессе реперативной регенерации. Гетероморфозы: гипо- гипер-морфозы, нарушения полярности, атавистическая регенерация, гомеозисная регенерация.

Варианты восстановления (не знаю, что здесь надо рассказывать, может про эпиморфоз и пморфаллаксис итд)

Полной называют регенерацию, когда новая ткань полностью соответствует утраченной. Обычно наблюдается при небольших повреждениях. Неполной регенерацией называют такую, когда на месте утраченной ткани разрастается соединительная. Как правило она развивается при обширных глубоких повреждениях. Избыточная регенерация — размножившаяся ткань по объему больше утраченной.

Гетероморфозами считается такая регенерация, когда на месте утраченного органа образуется другой орган, не соответствующий общему плану организма либо по месту своего образования, либо по форме.

Гипоморфоз — регенерация с частичным замещением ампутированной структуры. Так у взрослой лягушки возникает шиповидная структура вместо конечности.

Гиперморфоз — избыточная регенерация, образование дополнительных структур. При надрезе культи после ампутации головного отдела планарии возикает регенерация двух и

 более голов. Можно получить больше пальцев при регенерации конечности. Дополнительные структуры являются зеркальным отражением.

Атавистическая регенерация — восстановление черт, присущих предкам, например, образование (при регенерации у некоторых пресмыкающихся) чешуек, по строению отличающихся от чешуек у ныне живущих форм, а напоминают чешуйки предков этих животных.

Нарушения полярности: при соматическом эбриогенезе нарушается полярность исх. организма. Ну можно еще сказать как вообще важна полярность при регенерации.

Гомеозисные гены контролируют превращение сегментов в раннем развитии. Мутации в этих генам приводят к нарушении развития, образовании не тех конечностей не там. Существует колинеарность в пространственном расположении этих генов и порядке расположения сегментов. Разные Hox гены являются генами раннего, среднего и познего ответа. При регенерации сегментированных животных повышается их эксперессия. (Nereis virens)

Клетки развивающегося многоклеточного организма могут влиять на судьбу других соседних клеток, секретируя во внеклеточное пространство растворимые паракринные молекулы, убывающие от своего источника по градиенту концентрации – морфогены. Морфогены – биологически активные молекулы, определяющие поведение (реакцию, судьбу) клеток, их воспринимающих, в зависимости от дозы (концентрации) морфогена в данной области зародыша. Концепция морфогенных градиентов используется для моделирования развития.

Схема гипотетического градиента морфогена, источником которого является зона поляризующей активности (ЗПА):

 

Почка конечности

Бластема лягушки

Ген Shh маркирует ЗПА, которая у амфибий определяет хвост.

 

Ретиноевая кислота – морфоген, несет позиционную информацию для клеток; в области высоких концентраций градиент оказывет проксимализующий эффект или получение зеркально-симметричной структуры конечности из 1-го зачатка (у Амф.).

Модель градиента веществ Вольперта (модель французского флага):

∑ пространственное расположение концентраций иррадиирующих морфогенов.

Более древней памятью обладает организменный, а не локальный градиент.

Градиент морфогенов определяет размер пятен на крыльях бабочек, работает при морфогенезе гидр: экспрессия гена Tc-f имеет градиент, по которому регулируется активность генов Wnt, Hox. Градиент белкового продукта гена стимулирует образование головного отдела гидры.

Двуморфогенная модель. Градиент близкодействующего активатора и ингибитора. Автокатализ.

Пример: на уровне аутопода появляются области множественного охрящевения.

Билет 22. Дифференцировка зачатка конечности позвоночных вдоль проксимо-дистальной оси. Роль АЕГ, ростовых факторов и Нох-генов в расчленение конечности на стилопод, зигопод и аутопод. Специфика активности гена NvHbox 1.

Фаза 3 эпиморфной регенерации конечности: бластема → прогрессивная дифференцировка. Под раневой эпителий врастают нервные волокна, на дистальном конце конечности эпителий становится столбчатым и образует апикальный эктодермальный гребень.

Роль АЭГ: чем › кл. находится под ее влиянием, тем › сохраняется способность к делению, а не к дифференцировкам.

 

А – Удаление АЕГ с поздней почки конечности и замена его на АЕГ ранней почки конечности приводит к проксимо-дистальному удвоению стилопода и зигопода; В – обратная замена приводит к утрате стилопода и зейгопода

 

 

Принцип дистализации: «кл. данного уровня знают структуру всего, что лежит дальше». Чем дистальнее ампутация, тем быстрее восстановление.

Принцип полярности: в развивающемся регенерате сохраняется полярность (д-в, Аnt-Рost).

Роль Hox- генов:

 

Транскрипты гомеобоксных генов работают только в процессе развития, у взрослых животных Hox не работают! NvHbox1 – ген Hox зеленого тритона, который экспрессируется всю жизнь. Т.е. может быть Hox-гены ответственны за способность к восстановлению.

Ростовые факторы: FGF8, FGF10, Wnt, Tbx.

Билет 23 Дифференцировка зачатка конечности позвоночных вдоль передне-задней (кранио-каудальной) оси. Роль генов dHand, Shh, белков семейства ВМР и др., Нох-генов.

Гены Hoxd экспрессируются в кранио-каудальном направлении, «напоминают» о положении конечности. Мутация Hoxd-13 → сросшиеся пальцы кисти.

У заднего края почки конечности птиц есть небольшая группа клеток, которая была названа зоной поляризующей активности (ЗПА). При удалении ЗПА пальцы не закладываются. Если удалить ЗПА и пересадить ее на передний край почки конечности, то пальцы образуются в обратном порядке: на переднем крае оказывается четвертый палец, а на заднем - второй. Если на передний край почки пересадить дополнительную ЗПА, то образуется вдвое большее число пальцев.

Удвоение пальцев крыла - результат пересадки дополнительной ЗПА на передний край почки конечности.

I. При пересадке добавочной ЗПА на передний край почки конечности образуется крыло с зеркально удвоенными пальцами. II, III и IV - номера пальцев.

II. Модель действия диффундирующего морфогена (РК), секретируемого тканью ЗПА:

А - нормальная конечность; Б - пересадка дополнительной ЗПА в переднюю область почки конечности изменяет градиент концентрации морфогена. В результате развиваются симметричные дополнительные пальцы.

А – скелет регенерата передней конечности тритона Б – скелет регенерата передней конечности после обработки ретинол пальмитатом на 15 сутки регенерации В – регенерация конечности лягушки и дополнительных структур после обработки ретинол пальмитатом на 6-9 сутки регенерации

Ген dHand – транскрипционный фактор, участвует в реализации морфогенетических потенций ретиноевой кислоты в определении дорсо-вентральной оси конечности. Экспрессируется в задней мезодерме непосредственно перед экспрессией Shh. У мышей, лишенных dHand, Shh  не экспр. в почках конечностей, и конечности развиваются очень усеченные. Эктопическая экспрессия dHand в передней области почки конечности мыши даст вторую ЗПА и дупликации пальцев.    

 

ЗПА маркирует ген Shh. Экспрессия Shh в регенерате передней конечности тритона Cynops pyrrhogaster (14 дней после ампутации):

 

 

У всех позвоночных с четырьмя конечностями естьShh. И у всех исследованных к настоящему времени животных этот ген активен в ткани ЗПА. ЕслиShh не включается как следует в течение восьмой недели развития, у эмбриона или формируются лишние пальцы, или большой палец и мизинец оказываются похожи.

     Один из эффектов гена Shh: делает пальцы одной конечности разными, отличными друг от друга. Как мы видели на примере опытов с ЗПА, какой именно палец разовьется, зависит от его близости к месту, где работаетShh.

Shh работает у всех позвоночных: от хрящевых рыб (акулы, скаты) до млекопитающих.

Noggin ┤ BMP → задерживается деградация эпидермального гребня

При оверэкспресии фактора CD -59 развиваются ущербные апикальные структуры (аутопод) у тритонов.

При резекции

Ацинарные и островковые части регенерируют с разной скоростью: ацинарные медленнее, островковые быстрее, но все равно гораздо медленнее, чем гепатоциты при гепатоэктомии.

β-клетки размножаются за счет прогениторных клеток.

Билет 1. Классификация процессов регенерации.

Регенерация делится на физиологическую и репаративную (основы физиологической регенерации лежит в основе репаративной регенерации, в отличие от физиологической регенерации, при репаративной имеются резкие морфологические отклонения).