A regenerációs folyamat
A regeneráló anyag eredete
Az amputációt követően egy regenerálódni képes függelék a csontok szöveteiből blasmát alakul ki közvetlenül az amputáció szintje mögött (lásd a fényképet). Ezek a szövetek drasztikus változásokon mennek keresztül. Sejtjeik, ha izomra, csontra vagy porcra specializálódtak, elveszítik azokat a tulajdonságokat, amelyek alapján rendesen azonosításra kerülnek (differenciálódás); ezután elmozdulnak a seb epidermisze felé, és felhalmozódnak alatta, egy lekerekített rügyet (blastozát) képezve, amely kihúzódik a csonkon. A rügy hegyéhez legközelebb eső sejtek tovább szaporodnak, míg a csontok régi szöveteihez legközelebb eső sejtek elhelyezkedésüktől függően az izmokba vagy porcokba differenciálódnak. A fejlődés addig folytatódik, amíg a regenerált függelék végső struktúrái meg nem különböznek és a proliferáló sejteket felhasználják a folyamatba.
emberi betegség: javulás és regeneráció
A sérült vagy elpusztult sejtek helyettesítésével egészséges új sejtekkel a helyreállítási és regenerációs folyamatok az egyén helyreállítását szolgálják
Úgy tűnik, hogy a blastemás sejtek megkülönböztetnek ugyanolyan sejtekké, mint korábban voltak, vagy szorosan rokon típusokká. A sejtek talán megváltoztathatják szerepét bizonyos körülmények között, de nyilvánvalóan ritkán. Ha egy végtagblasma átültetésre kerül ugyanazon állat hátuljára, akkor folytathatja a végtag kialakulását. Hasonlóképpen, a testre másutt átültetett farokblastma farkává válik. Így úgy tűnik, hogy a blastozma sejtjei kitörölhetetlen bélyegzővel bírnak, amelyből előállították őket és amelyekbe fejlődésükre szánták őket. Ha azonban egy farokblastemat ültetnek át a végtag csonkjára, akkor a regenerálódó struktúra a két függelék összetett eleme.
Polaritás és gradiens elmélet
Minden élőlény polaritást mutat, amelynek egyik példája a szervezet differenciálódása fej- vagy elülső részvé, valamint farok- vagy hátsó részévé. A regeneráló alkatrészek sem kivétel; polaritást mutatnak, mivel mindig távoli irányban növekednek (távol a test fő részétől). Az alsó gerinctelenek között azonban a proksimális (a test felé vagy a test felé) és a disztális közötti különbségtétel nem mindig egyértelmű. Például nem nehéz megfordítani a „szárok” polaritását a gyarmati hidroidokban. Normális esetben a szár egy darabja fej- vagy tűzcsapot növekszik a szabad vagy távolabbi végén; ha ez le van kötve, akkor regenerál egy tűzcsavart az eredetileg közeli végén. Ebben a rendszerben a polaritást nyilvánvalóan egy aktivitási gradiens határozza meg, oly módon, hogy a tűzcsap regenerálódjon, ahol a metabolikus sebesség a legnagyobb. Miután a tűzcsap kialakulni kezdett, gátolja mások számára a proximális termelést egy gátló anyag diffúziója révén a szár mentén.
Amikor a sík laposférgeket felére vágják, minden darab visszatér a hiányzó végéhez. A test lényegében azonos területein található sejtek, ahol a kivágást elvégezték, blastokákat alkotnak, amelyek az egyik esetben fejet adnak, a másik esetben farokmá válnak. Az, hogy az egyes blastok hogyan regenerálódnak, teljes mértékben attól függ, hogy az elülső vagy hátsó darab laposférgeket ábrázol-e: a két darab közötti valódi különbséget metabolikus különbségek állapíthatják meg. Ha a laposhernyó keresztirányú darabját nagyon vékonyra vágják - túl szűk ahhoz, hogy a hatékony anyagcsere-gradienst felállítsák -, akkor két fej regenerálódhat, az egyik mindkét végén. Ha a laposférgek elülső végén lévő anyagcsere-aktivitást bizonyos gyógyszereknek való kitettség által mesterségesen csökkentik, akkor a féreg korábbi hátsó végén fej alakulhat ki.
Az függelék regenerációja más problémát jelent, mint az egész organizmus. A hal szárának és a szalamandra végének proximális és disztális vége van. Különböző manipulációkkal azonban lehetséges, hogy proximális irányban regenerálódjanak. Ha egy halakban egy négyzet alakú lyukat vágnak be, akkor a regeneráció a belső margótól elvárhatóan történik, de a disztális szélektől is előfordulhat. Az utóbbi esetben a regeneráló uszony valójában disztális struktúra, azzal a különbséggel, hogy proximális irányban növekszik.
A kétéltű végtagok hasonló módon reagálnak. Vethetünk egy féreg kezével a közeli test falához, és ha megfelelő véráramot sikerült elérni, leválaszthatjuk a karot a váll és a könyök között. Ez két csonkot hoz létre, egy rövidet a felkar egyik részéből, egy hosszabb pedig a kar többi részéből áll, amely az állat oldaláról rossz irányba mutat ki. Mindkét csonk ugyanazt regenerálja, nevezetesen mindent, ami általában az amputáció szintjétől távolabb esik, függetlenül attól, hogy a csonk milyen módon nézett szembe. Ezért a fordított kar regenerálja önmagának tükörképét.
Nyilvánvaló, hogy amikor egy struktúra regenerálódik, akkor csak olyan részeket tud előállítani, amelyek általában az amputáció szintjéhez képest távol vannak. A részt vevő cellák információkat tartalmaznak, amelyek mindazon „downstream” fejlődéséhez szükségesek, de soha nem válhatnak proximális struktúrákká. A regeneráció, akárcsak az embrionális fejlődés, egy meghatározott sorrendben történik.
