Биология развития. Закономерности

Постэмбрионального периода онтогенеза.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ.

ТРАНСПЛАНТАЦИЯ.

Постэмбриональное (постнатальное) развитие включает период жизни от момента рождения или выхода из яйцевых оболочек до смерти.

Оно подразделяется на следующие этапы:

1. Рост и формирование (ювениальный этап; лат. juvenilis — юный) – развитие организма до полового созревания.

2. Зрелость (пубертатный этап) — взрослое половозрелое состояние.

3. Старость – угасание жизненных процессов.

Период роста и формирования характеризуется дальнейшим развитием организма, который начался в эмбриональный период. Начальный этап постэмбрионального развития может осуществляться прямым путем или по типу непрямого развития — метаморфоза (греч. metamorphosis — превращение).

Прямое развитиехарактеризуется основными изменениями, связанными с ростом организма. Происходит оно без личиночных стадий. Идет постепенный переход животного, которое вышло из яйцевых оболочек, во взрослую форму. Высшие позвоночные рождаются похожими на родительские особи. Прямое развитие наблюдается у некоторых насекомых, рыб, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Характерными особенностями развития обладают плацентарные млекопитающие и человек. у них формирование зародыша и плода осуществляется в утробе матери.

Непрямое развитие (метаморфоз) имеет личиночные стадии. непрямое развитие сопровождается ростом. У беспозвоночных этот тип развития наблюдается среди некоторых плоских паразитических и круглых червей, моллюсков, у членистоногих. у позвоночных встречается, например, у земноводных.

Личинки разных стадий ведут свободный образ жизни и самостоятельно питаются.

Метаморфоз бывает полным и неполным. При полном метаморфозе животное имеет все промежуточные стадии развития: яйцо, личинка, куколка (комнатная муха и комар).

При неполном метаморфозе у развивающегося организма имеются стадии личинки и нимфы, но нет стадии куколки. Для данного типа образ жизни, способы питания нимф и взрослых форм аналогичны. Так развиваются клещи, клопы, вши.

Геронтология(гр. geron — старик) – наука о старости. Она выясняет основные закономерности старения, начиная от молекулярного и клеточного уровня до целостного организма.

Гериатрия (гр. iatros — врач) изучает особенности развития, течения, лечения и предупреждения заболеваний у людей старческого возраста.

Прогерия - раннее старение.

Клиническая и биологическая смерть. У высших многоклеточных организмов смерть — не одномоментное событие. В этом процессе различают два этапа — клинической и биологической смерти.

между жизнью и смертью существует переходное состояние – клиническая смерть.

Признаком клинической смерти служит прекращение жизненно важных функций: отсутствие сердцебиения, дыхания, потеря сознания. Клетки мозга при гипоксии функционируют 5 минут.

При биологической смерти мозг погибает необратимо.

Реаниматология – наука об оживлении организма, то есть, возвращение к жизни из состояния клинической смерти.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ. ТРАНСПЛАНТАЦИЯ

Регенерация — это способность организмов восстанавливать биологические структуры, клетки, ткани органов и части тела, утраченные в процессе нормальной жизнедеятельности или в результате неблагоприятных воздействий. Различают два типа регенерации — физиологическуюи репаративную.

Физиологическая регенерация — восстановление структур, погибающих в процессе нормальной жизнедеятельности.

Репаративная регенерация — восстановление морфологических структур, утраченных в результате внешних воздействий повреждающего характера. При этом наблюдается восстановление клеток, тканей, фрагментов органов, целых органов и даже определенных частей организма.

Регенерация может осуществляться типичным способом, то есть возникающая структура оказывается полностью сходной с утраченной (гомоморфоз). Например, восстановление оторванного хвоста у ящерицы.

При атипичной регенерации восстановленная структура по форме и функции существенно отличается от исходной, утраченной в процессе повреждения (гетероморфоз). Например, развитие усика вместо утраченного сложного стебельчатого глаза у 10-ногих раков или отрастание хвоста вместо отрезанной лапки у ящерицы (рис. 7).

Восстановление утраченных органов происходит следующими путями:

а) эпиморфоз — отрастание утраченного органа от раневой поверхности путем клеточного размножения. Например, регенерация новой лапки у тритона на месте отрезанного органа .

б) морфолаксис — разрушение или перегруппировка клеток оставшегося фрагмента с последующим формированием из этого материала исходной структуры. Восстановившийся орган имеет прежнюю форму, но несколько меньших размеров. Например, у краба оторванная клешня заменяется меньшим по размеру органом.

в) эндоморфоз — путь, при котором на раневой поверхности не происходит восстановления недостающей части (рис. 8). увеличивается масса органа за счет размножения сохранившихся клеток до первоначальной величины. Эндоморфоз наблюдается у многих млекопитающих животных и хорошо выражено у человека. При этом восстановление может идти с помощью регенерационной гипертрофии и компенсаторной гипертрофии.

Регенерационная гипертрофия – увеличение объема поврежденного органа при удалении его части.Например, так восстанавливается оставшаяся часть печени после резекции.

Компенсаторная гипертрофия –увеличение объема неповрежденного органа в результате возросшей на него функциональной нагрузки. Например, у спортсменов в результате физической нагрузки наблюдается гипертрофия сердца и скелетной мускулатуры. Компенсаторная гипертрофия осуществляется также в оставшемся парном органе при удалении другого. После нефрэктомии (удаления одной почки) оставшийся орган увеличивается в размерах за счет гипертрофии клеток почки и почти достигает массы двух органов.

Соматический эмбриогенез –восстановление нового организма из соматических клеток или их комплексов. Такое биологическое явление характерно только для организмов, которые обладают способностью к бесполому размножению. Например, у гидры и реснитчатого червя – планарии.

Трансплантация.В тех случаях, когда орган не может регенерировать, но он жизненно необходим, остается один метод – заменить его таким же естественным или искусственным органом.

Трансплантацией (лат. transplantatio — пересадка) называется пересадка или приживление органов и тканей. Пересаживаемые ткани или орган называются трансплантатом. Организм, от которого берут ткань или орган для пересадки, является донором. организм, которому пересаживают трансплантат — реципиент.

Аутотрансплантация - пересадка осуществляется на другую часть тела того же организма.

Аллотрансплантация - производят пересадку от одной особи другой, принадлежащей тому же виду.

Ксенотрансплантация – пересадка органов или тканей, когда донор и реципиент относятся к разным видам.

Огромный экспериментальный и клинический материал показал, что успех трансплантации зависит от иммунологических реакций организма.

Аутотрансплантациипроисходят наиболее успешно, так как белки (антигены) трансплантата не отличаются от белков реципиента. Иммунологическая реакция не возникает. возможно истинное приживление.

При аллотрансплантациях донор и реципиент, как правило, различаются по антигенам. У высших животных и человека обычно не наблюдается длительное приживление аллотрансплантатов. Исключение составляют однояйцовые близнецы, генотип которых, а следовательно, и белковый состав одинаковы.

Для преодоления барьера тканевой несовместимости в клинике на современном этапе имеются два основных направления.

Одно направление – обеспечение достаточно хорошего соответствия по антигенам гистосовместимости тканей донора и реципиента. У человека имеется главный комплекс гистосовместимости HLA (Human Lycocites Antigen – лимфоцитарный антиген человека). Эти антигены (HLA) играют важную роль в тканевой совместимости донора и реципиента.

Способность организма отвечать практически на любой антиген обеспечивается наличием большого числа различных групп лимфоцитов. В результате лимфоциты составляют исключительно неоднородную популяцию клеток.

При этом основными являются два класса лимфоцитов: B-лимфоциты и T-лимфоциты.

B-лимфоциты продуцируют и секретируют в кровоток антитела, являющиеся измененными формами поверхностных рецепторов этих лимфоцитов.

T-лимфоциты подразделяются на ряд подклассов. Это T-хелперы, способствующие развитию иммунного ответа, T-супрессоры, подавляющие развитие иммунного ответа и T-киллеры, осуществляющие прямое разрушение клеток (например, мутантные клетки), несущих на себе антигены.

Т. о. T-лимфоциты участвуют в иммунных процессах (например, участвуют в отторжение пересаженной ткани при аллотрансплантации).

Искусственные органы. Трансплантация не может полностью решить проблему замены нефункционирующих или утраченных органов человека.

Примером имплантируемых органов могут служить искусственные клапаны сердца, которыми заменяют пораженные. применяют трансплантацию протезов крупных сосудов, сделанных из синтетических материалов. Сконструировано искусственное сердце.

Эксплантация (лат. ех — вне и plantare — сажать) — культивирование изолированных органов и тканей. С помощью культуры тканей были детально изучены все стадии митоза. Этот метод был применен также для изучения дифференцировки клеток во время эмбрионального развития органов млекопитающих и птиц.

Таким образом, трансплантация тканей и органов, основанная на способности тканей к регенерации, является важным лечебным мероприятием. Оно позволило спасти жизни тысячам пациентов.