Regenereringsprosessen
Opphav til regenereringsmateriale
Etter amputasjon utvikler et vedlegg som kan regenerere et blastema fra vev i stubben like bak amputasjonsnivået (se foto). Disse vevene gjennomgår drastiske forandringer. Cellene deres, en gang spesialiserte som muskel, bein eller brusk, mister egenskapene som de normalt identifiseres med (dedifferensiering); så begynner de å vandre mot, og akkumuleres under sårets epidermis, og danner en avrundet knopp (blastema) som bukker ut fra stubben. Celler nærmest tuppen av knoppen fortsetter å formere seg, mens de som ligger nærmest stammens gamle vev skiller seg ut i muskler eller brusk, avhengig av hvor de befinner seg. Utviklingen fortsetter til de endelige strukturene på spissen av den regenererte vedlegget er differensiert, og alle de prolifererende cellene er brukt opp i prosessen.
menneskelig sykdom: Reparasjon og regenerering
Ved å erstatte skadede eller ødelagte celler med sunne nye celler, jobber prosessene for reparasjon og regenerering for å gjenopprette en enkeltperson
Blastemacellene ser ut til å differensiere til samme type celler de var før, eller i nærbeslektede typer. Celler kan kanskje endre roller under visse forhold, men tilsynelatende gjør det sjelden. Hvis et lem blastema blir transplantert på baksiden av det samme dyret, kan det fortsette utviklingen til et lem. Tilsvarende vil en blastema med hale transplantert andre steder på kroppen bli en hale. Dermed ser cellene fra et blastema ut til å bære det uutslettelige stempelet til vedlegget der de ble produsert og som de er bestemt til å utvikle seg til. Hvis en halehøst blir transplantert til en lemstubbe, vil strukturen som regenererer imidlertid være en sammensatt av de to vedhengene.
Polaritet og gradientteori
Hver levende ting viser polaritet, ett eksempel på det er differensiering av en organisme til et hode eller en fremre del og en hale eller bakdel. Regenererende deler er intet unntak; de viser polaritet ved alltid å vokse i en distal retning (vekk fra hoveddelen av kroppen). Blant de nedre virvelløse dyrene er imidlertid ikke alltid skillet mellom proksimalt (nær eller mot kroppen) og distalt klart. Det er for eksempel ikke vanskelig å snu polariteten til "stengler" i koloniale hydroider. Normalt vil et stykke av stammen vokse en hodeende, eller hydranth, ved sin frie, eller distale, ende; hvis dette er bundet, regenererer det imidlertid en hydranth på slutten som opprinnelig var proksimal. Polariteten i dette systemet bestemmes tilsynelatende av en aktivitetsgradient på en slik måte at en hydranth regenererer uansett hvor metabolsk hastighet er høyest. Når en hydranth har begynt å utvikle seg, hemmer den produksjonen av andre nær den ved diffusjon av et hemmende stoff nedover langs stammen.
Når planariske flatormer skjæres i to, vokser hvert stykke tilbake til enden som mangler. Celler i i hovedsak identiske regioner av kroppen der kuttet ble laget danner eksplosjoner, som i det ene tilfellet gir opphav til et hode og i det andre blir en hale. Hva hvert blastema regenererer, avhenger helt av om det er på et forstykke eller et bakstykket flatorm. Den virkelige forskjellen mellom de to delene kan bestemmes ved metabolske forskjeller. Hvis en tverrbit av en flatorm snittes veldig tynn - for smal til at en effektiv metabolsk gradient kan settes opp - kan det gjenopprette to hoder, ett i hver ende. Hvis den metabolske aktiviteten i den fremre enden av en flatorm reduseres kunstig ved eksponering for visse medikamenter, kan den tidligere bakre enden av ormen utvikle et hode.
Regenerering av appendages utgjør et annet problem enn hele organismer. Finen til en fisk og lemmen til en salamander har proksimale og distale ender. Ved forskjellige manipulasjoner er det imidlertid mulig å få dem til å regenerere i en proksimal retning. Hvis et kvadratisk hull kuttes i finnen til en fisk, skjer regenerering som forventet fra den indre marginen, men kan også forekomme fra den distale kanten. I sistnevnte tilfelle er den regenererende finen faktisk en distal struktur bortsett fra at den tilfeldigvis vokser i en proksimal retning.
Amfibielemene reagerer på lignende måte. Det er mulig å pode hånden til en newt til den nærliggende kroppsveggen, og når en tilstrekkelig blodstrøm er blitt etablert, for å skille armen mellom skulderen og albuen. Dette skaper to stubber, en kort bestående av en del av overarmen, og en lengre som består av resten av armen som stikker ut i feil retning fra siden av dyret. Begge stubbene regenererer den samme tingen, nemlig alt som ligger distalt til amputasjonsnivået, uavhengig av hvilken vei stubben vender mot. Den reverserte armen regenererer derfor et speilbilde av seg selv.
Når en struktur regenererer, kan det tydeligvis produsere deler som normalt ligger distalt til amputasjonsnivået. De deltakende cellene inneholder informasjon som er nødvendig for å utvikle alt "nedstrøms", men kan aldri bli mer proksimale strukturer. Regenerering, som embryonal utvikling, skjer i en bestemt sekvens.
