Введение
Способность живых организмов восстанавливать утраченные или поврежденные структуры остается одним из наименее исчерпанных вопросов биологии развития, хотя первые систематические наблюдения над этим явлением относятся еще к 1712 г., когда Р. Реомюр описал восстановление ног речного рака [7]. За три столетия накопления фактов регенерация не превратилась в закрытую тему: современные публикации по молекулярным маркерам бластемы аннелид [13], генетической регуляции необластов планарий [20] и клеточным источникам регенерации печени [16; 18] выходят ежегодно, а это прямо указывает на то, что единой теории, объясняющей восстановительные процессы у всех групп животных, пока не существует. Практическая значимость темы определяется медицинскими приложениями: понимание механизмов регенерации тубулярного эпителия почки [11; 17] и скелетной мышечной ткани за счет миосателлитоцитов [14; 15] напрямую связано с разработкой регенеративных стратегий лечения, что делает биологические основания восстановительных процессов не только теоретическим, но и прикладным вопросом.
Категориальные основы учения о регенерации в отечественной науке заложила М.А. Воронцова, определившая регенерацию как «вторичное развитие», вызванное повреждением органа или ткани [3, с. 33]. Морфологическую типологию восстановительных процессов – разделение на эпиморфоз и морфаллаксис – предложил Т. Морган еще в 1901 г. [12], и это разделение, несмотря на возраст, продолжает использоваться в современных сравнительных работах по регенерации кольчатых червей [12; 13]. Л.Д. Лиознер сформулировал положение о том, что регенерационная способность в ходе эволюции животных «не уменьшается, а приобретает различные формы своего проявления» [7], что до сих пор служит методологическим ориентиром при сопоставлении регенераторного потенциала разных таксонов.
Цитологические механизмы восстановления изучены неравномерно по объектам: наиболее детально описаны клеточные источники бластемы у аннелид [12; 13] и необласты планарий [10; 20], тогда как дедифференцировка гепатоцитов млекопитающих при эндоморфозе раскрыта преимущественно на уровне ультраструктурных признаков – изменения объемов ядер, числа рибосом и митохондрий [18]. Молекулярная регуляция гистогенеза мышечной ткани изучена через последовательность факторов миогенной регуляции Myf-5, MyoD, миогенин и MRF-4 [14], тогда как регуляция регенерации почки описана преимущественно на уровне клеточных популяций CD133+ без развернутой картины сигнальных путей [11]. Нерешенным остается вопрос о границах применимости классической дихотомии эпиморфоза и морфаллаксиса: часть исследователей считает такое деление условным, поскольку процессы сочетаются в пределах одного восстановительного цикла [12; 13], а строгого критерия их разграничения в материалах не предложено.
Целью работы является систематизация биологических механизмов регенерации на разных уровнях организации живых систем – от молекулярно-генетического до органного – и сопоставление регенераторной способности тканей в зависимости от уровня организации организма.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
- раскрыть морфологические и эволюционные представления о регенерации, сложившиеся в отечественной биологической науке;
- охарактеризовать цитологические механизмы восстановительных процессов от эпиморфоза до эндорегенерации;
- установить молекулярные маркеры бластемы и роль сигнальных путей в гистогенезе регенерирующих тканей;
- провести сравнительный анализ регенераторной способности тканей в зависимости от уровня организации организма.
Объектом работы являются восстановительные процессы в тканях и органах животных разного уровня организации – от планарий и аннелид до млекопитающих. Предметом работы выступают биологические механизмы регенерации: клеточные источники, молекулярные маркеры и сигнальные пути, обеспечивающие восстановление поврежденных структур.
Теоретическую основу работы составили концепция регенерации как вторичного развития М.А. Воронцовой [3], представление о сохранении и трансформации регенерационной способности в эволюции Л.Д. Лиознера [7], морфологическая классификация восстановительных процессов Т. Моргана [12] и современные данные о клеточных источниках бластемы у беспозвоночных [13; 20] и млекопитающих [14; 18]. Методологическую базу составили сравнительный анализ литературных данных по регенераторной способности тканей разных таксонов, систематизация молекулярных маркеров пролиферации и дифференцировки клеток бластемы, а также сопоставление количественных показателей клеточного состава регенерирующих тканей, приведенных в публикациях [10; 11; 14].
Научная новизна работы состоит в сопоставлении регенераторного потенциала тканей четырех различающихся по уровню организации объектов – планарий, аннелид, скелетной мышечной ткани и почки млекопитающих – по единым критериям: доле камбиальных клеток, типу восстановительного процесса (эпиморфоз, морфаллаксис, эндоморфоз) и молекулярным маркерам пролиферации. Такое сопоставление, выполненное на материале публикаций последних лет [11; 12; 13; 14; 20], позволяет уточнить применимость классического положения Л.Д. Лиознера о неуменьшении регенерационной способности в эволюции применительно к конкретным тканевым системам.
Теоретическая значимость работы заключается в систематизации представлений о цитологических механизмах регенерации – от бластемных процессов беспозвоночных до эндорегенерации печени млекопитающих – в единой логике уровней организации живого. Практическая значимость связана с тем, что обобщенные данные о молекулярных маркерах бластемы и регенераторном потенциале тканей [11; 14; 20] могут использоваться при оценке перспективности регенеративных подходов к восстановлению поврежденных органов, в частности почки и скелетной мускулатуры.
Работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы. Первая глава посвящена теоретическим основам регенеративной биологии и классификации восстановительных процессов: в ней рассмотрены морфологические
…
