Regenereringsprocessen
Oprindelse af regenereringsmateriale
Efter amputation udvikler et vedhæng, der er i stand til regenerering, et blastema fra væv i stubben lige bagved amputationsniveauet (se foto). Disse væv gennemgår drastiske ændringer. Deres celler, når de først er specialiseret som muskler, knogler eller brusk, mister de egenskaber, hvormed de normalt identificeres (dedifferentiering); de begynder derefter at migrere mod og akkumuleres under sårets epidermis og danner en afrundet knopp (blastema), der buler ud fra stubben. Celler nærmest knoppens spids fortsætter med at formere sig, mens de, der ligger tættest på det gamle væv i stubben, adskiller sig i muskler eller brusk afhængigt af deres placering. Udviklingen fortsætter, indtil de endelige strukturer ved spidsen af den regenererede appendage er differentieret, og alle de prolifererende celler er opbrugt i processen.
menneskelig sygdom: Reparation og regenerering
Ved at erstatte beskadigede eller ødelagte celler med sunde nye celler, arbejder reparations- og regenereringsprocesserne for at gendanne et individ
Blastema-celler ser ud til at differentiere i den samme type celler, de var før, eller i tæt beslægtede typer. Celler kan måske ændre deres roller under visse betingelser, men tilsyneladende gør det sjældent. Hvis et lem blastema transplanteres på bagsiden af det samme dyr, kan det fortsætte sin udvikling til et lem. Tilsvarende vil en halehøst, der er transplanteret andetsteds på kroppen, blive en hale. Således ser cellerne fra et blastema ud til at bære det uudslettelige stempel af det vedhæng, hvorfra de blev produceret, og hvorfra de er bestemt til at udvikle sig. Hvis en haleblastema transplanteres til en lemstub, vil strukturen, der regenererer, imidlertid være en sammensætning af de to vedhæng.
Polaritet og gradientteori
Hver levende ting udviser polaritet, hvoraf et eksempel er differentieringen af en organisme til et hoved eller en fremaddel og en hale eller bagdel. Regenererende dele er ingen undtagelse; de udviser polaritet ved altid at vokse i en distal retning (væk fra hoveddelen af kroppen). Blandt de nedre hvirvelløse dyr er der imidlertid ikke altid nogen klar sondring mellem proksimal (nær eller mod kroppen) og distal. Det er f.eks. Ikke svært at vende polariteten af "stængler" i koloniale hydroider. Normalt vil et stykke af stammen vokse en hovedende eller hydranth ved sin frie eller distale ende; hvis dette er bundet, regenererer det imidlertid en hydranth i slutningen, der oprindeligt var proximal. Polariteten i dette system bestemmes tilsyneladende af en aktivitetsgradient på en sådan måde, at en hydranth regenererer, uanset hvor den metaboliske hastighed er højest. Når en hydranth er begyndt at udvikle sig, hæmmer den produktionen af andre, der er nærmest den ved diffusion af et hæmmende stof nedad langs stilken.
Når planære fladeorme skæres i halvdelen, vokser hvert stykke tilbage til den ende, der mangler. Celler i i det væsentlige identiske områder af kroppen, hvor udskæringen blev foretaget, danner sprængninger, som i det ene tilfælde giver anledning til et hoved og i det andet bliver en hale. Hvad hvert blastema regenererer, afhænger fuldstændigt af, om det er på et forreste stykke eller et bagerste stykke fladorm: den reelle forskel mellem de to stykker kan bestemmes ved metaboliske forskelle. Hvis et tværgående stykke af en planorm skæres meget tyndt - for smalt til, at der kan indstilles en effektiv metabolisk gradient - kan det genoprette to hoveder, et i hver ende. Hvis den metaboliske aktivitet i den forreste ende af en fladorm er kunstigt reduceret ved udsættelse for visse lægemidler, kan den tidligere bageste ende af ormen udvikle et hoved.
Regenerering af appendage udgør et andet problem end hele organismer. Finen på en fisk og lemmen på en salamander har proksimale og distale ender. Ved forskellige manipulationer er det imidlertid muligt at få dem til at regenerere i en proximal retning. Hvis der er skåret et kvadratisk hul i finnens finn, finder regenerering sted som forventet fra den indre margen, men kan også forekomme fra den distale kant. I sidstnævnte tilfælde er den regenererende fin faktisk en distal struktur bortset fra at den tilfældigvis vokser i en proximal retning.
Amfibie-lemmer reagerer på lignende måde. Det er muligt at pode en newts hånd på den nærliggende kropsvæg, og når en tilstrækkelig blodgennemstrømning er etableret, for at skille armen mellem skulderen og albuen. Dette skaber to stubbe, en kort, der består af en del af overarmen, og en længere, der består af resten af armen, der stikker ud i forkert retning fra dyrets side. Begge stubber regenererer den samme ting, nemlig alt, hvad der normalt ligger distalt til amputationsniveauet, uanset hvilken vej stubben vendte mod. Den vendte arm regenererer derfor et spejlbillede af sig selv.
Det er klart, at når en struktur regenererer, kan den kun producere dele, der normalt ligger distalt til amputationsniveauet. De deltagende celler indeholder oplysninger, der er nødvendige for at udvikle alt ”downstream”, men kan aldrig blive mere proksimale strukturer. Regenerering, ligesom embryonal udvikling, forekommer i en bestemt sekvens.
