Я познаю мир. Биология

Харс Александр Александрович

image l:href="#"

Красноклоп

Американские тараканы, полакомившись соком долгоцветки, перестают вырабатывать вещества, с помощью которых самки привлекают самцов, в результате тараканы перестают плодиться. Жуки, наевшись листьев этого растения, надолго замирают и становятся легкой добычей для любого хищника. Наконец, самки многих других насекомых, поедающие долгоцветку, начинают откладывать неоплодотворенные яйца, из которых никто не вылупится.

image l:href="#"

Агератум

Вот

как – оказывается, вредителей не обязательно убивать. Достаточно изменить их развитие или поведение.

Регенерация

В переводе с позднелатинского это слово означает «возрождение», другими словами – восстановление организмом утраченных или поврежденных органов или даже восстановление целого организма из его небольшой части. Если, например, пресноводную гидру разрезать на 100 частей, из каждого кусочка может развиться по целой совершенно нормальной гидре.

image l:href="#"

Гидра

Более высокоразвитые организмы не способны к такой полной регенерации. Однако из морского многощетинкового червя нереиса, если его тело разрезать пополам, без особого труда образуются две особи. При этом у заднего конца отрастет новая голова.

У позвоночных животных регенерация головы произойти не может, от таких травм они погибают. Но кое–что из менее важных органов у них все–таки восстанавливается. Например, лапа или хвост у тритонов и саламандр. У птиц и млекопитающих ничего подобного не происходит. Отрезанный у собаки хвост уже никогда не вырастет. Однако регенерация есть и у млекопитающих.

image l:href="#"

Нереис

image l:href="#"

Иногда программа восстановления органа сбивается и вместо оторванной ноги на ее месте вырастает хвост

Регенерацию человека и высших животных подразделяют на репаративную, заключающуюся в замене структур, погибших в результате повреждения, и физиологическую, то есть постепенную замену тканей в процессе нормальной жизнедеятельности. Как пример физиологической регенерации можно назвать обновление изношенных клеток кожного эпителия или эритроцитов – красных клеток крови, продолжительность жизни которых исчисляется днями или неделями.

В основе регенерации лежат закономерности, сходные с теми, которые обеспечивают обычное развитие организмов. Очевидно, что в регенерирующем органе происходит увеличение числа клеток. Ученые давно заметили, что в этом случае размножаются как специализированные клетки, то есть типичные «взрослые» клетки поврежденной ткани, так и малодифференцированные, то есть клетки более просто устроенные и мало похожие на клетки регенерирующего органа. Эти малодифференцированные клетки называются стволовыми тканевыми клетками. Регенерация с помощью этих клеток особенно похожа на развитие органа у эмбриона.

Стволовые клетки есть в каждом органе и каждой ткани, их можно назвать «собственными» стволовыми

клетками ткани. Но есть и «общие» стволовые клетки, расположенные в костном мозге. Впрочем, стволовые клетки костного мозга тоже бывают двух сортов. Из гемопоэтических клеток костного мозга всю жизнь развиваются клетки крови, а из стромальных (от греческого слова строма, означающее «подстилка») могут образовываться любые другие, даже нервные клетки, еще недавно считавшиеся невозобновляемыми. К сожалению, их в костном мозге относительно немного, а с возрастом становится совсем мало.

Плохое срастание костей при переломах у пожилых людей, видимо, связано с недостаточным количеством или полным отсутствием стромальных клеток. Эти клетки относятся к клеткам–бродягам – они постоянно пробираются в кровяное русло и, отдавшись на волю волн, путешествуют с током крови по организму, всегда готовые остаться там, где есть какие–нибудь повреждения тканей, нуждающиеся в восстановлении.

image l:href="#"

Расположение красного костного мозга в организме взрослого человека (заточкован)

Таким образом, в регенерации у человека всегда участвуют два вида клеток: стволовые тканевые и стволовые стромальные клетки костного мозга. Первые годятся только для восстановления тех тканей, среди клеток которой они живут, вторые – универсалы. Они способны принимать участие в восстановлении любых тканей организма, так как могут превращаться в нужные организму специализированные клетки.

Если при тяжелых повреждениях организму не хватает собственных стромальных клеток, ему можно помочь, введя такие клетки извне. Во всяком случае, у мышей, которым химическим путем разрушили мышцы передних ног, а затем ввели стволовые стромальные клетки, через некоторое время мышцы частично восстановились. Новые мышечные клетки образовались именно из этих введенных клеток.

image l:href="#"

Поперечно полосатые мышечные клетки под микроскопом

Чудо–клетки, введенные свиньям в зону инфаркта сердечной мышцы, полностью ее восстановили. А введенные в головной мозг мышам, у которых перед этим был вызван инсульт (повреждение мозга, связанное с нарушением мозгового кровообращения), привело к его частичному восстановлению. То же самое совершили стромальные клетки, оказавшиеся в поврежденной печени.

Есть первые успехи в применении стромальных клеток и у больных людей. Введенные в место перелома девяностолетнему старцу, эти клетки привели к срастанию костей, которые в предшествующие 13 лет не срастались. В другом случае у семи десятилетнего пациента, перенесшего инфаркт, удалось добиться частичного восстановления отмершего участка сердечной мышцы.

Может быть, уже в самые ближайшие годы мы научимся лечить многие пока неизлечимые болезни человека, в том числе повреждения спинного мозга. Однако где взять необходимые для этого стволовые стромальные клетки? Их, конечно, можно было бы вырастить из стромальных клеток самого больного, но процесс этот длителен и к тому времени, когда запас их окажется достаточным для лечения, лечить будет уже поздно.