Глава 3. Изучение регенерации патологически измененных органов в эксперименте.

Восстановлению могут подвергаться не только нормальные органы и ткани, но и измененные в результате патологического процесса. Изучение регенерации патологически измененных органов тесно связано с вопросами обратимости острых и хронических поражений. С этой целью создаются на животных модели наиболее важных форм заболеваний человека: острых и хронических гепатитов, циррозов печени, хронических панкреатитов, острых и хронических заболеваний легких, почек и других органов. Исследованию регенерации патологически измененных органов и обратимости патологических изменений посвящены материалы нескольких научных конференций (1965, 1967, 1970, 1979, 1980, 1985, 1990), регенерации патологически измененной печени посвящена монография Б.П. Солопаева (1980).

Наибольшее число исследований по регенерации патологически измененных органов было выполнено на обезьянах, собаках, кроликах и крысах с хроническим гепатитом и циррозом печени. Экспериментальный хронический гепатит и цирроз печени получали длительным введением ССl₄ (тетрахлорметана), который является сильным ядом для печеночных клеток. Чтобы вызвать регенераторную реакцию животным производили удаление части печени (резекцию). Оказалось, что резекция цирротически измененной печени у них способствует проявлению компенсаторно-восстановительных процессов в органе (гипертрофия оставшейся части печени до нормальной величины и значительная нормализация структуры печени). Выраженные патологические изменения печени оказались обратимыми, печень по строению практически не отличалась от печени контрольных нормальных животных. В процессе регенерации патологически измененной печени в ней исчезает избыточно разросшаяся соединительная ткань.

Многочисленные эксперименты на животных по изучению регенерации патологически измененной печени показали, что на восстановительный процесс стимулирующее влияние оказывают некоторые физические факторы (электрические и магнитные поля, лазерное излучение), лекарственные препараты (пентоксил, аминокровин, оротовая кислота, преднизолон, тироксин, тестостерон, эстрогены, хорионический гонадотропин и др.).

Под влиянием магнитного поля увеличивается митотическая активность гепатоцитов, число двуядерных гепатоцитов, количество нормальных гепатоцитов. Особенно резкое увеличение происходит у животных с хроническим гепатитом после предварительной резекции 50% печени.

Из лекарственных препаратов лучшие результаты показал хорионический гонадотропин. В первые же сутки после его введения у крыс с хроническим гепатитом усилилась пролиферация гепатоцитов почти в 100 раз и увеличилось число нормальных гепатоцитов на 75% от исходного уровня до введения гормона. На 2-е сутки после введения гормона в печеночных клетках были отмечены внутриклеточные восстановительные процессы (увеличение ЭПС и митохондрий). В отличие от других стимуляторов регенерации хориогонин оказывает пролонгированный (длительный) эффект на процесс восстановления с одновременной коррекцией гомеостаза. Глубоко и всесторонне проблема стимуляции регенерации патологически измененной печени хорионическим гонадотропином освещена в монографии И.М. Солопаевой и Б.П. Солопаева (1991).

Регенерация как нормальной, так и патологически измененной печени сопровождается существенными изменениями со стороны соединительной ткани (А.А. Косых, 1992). Эти изменения направлены на восстановление нарушенного гомеостаза в печени: восстановление количества функционирующих эпителиальных и мезенхимальных элементов, усиление кровотока в оставшейся части печени и резорбцию избыточного количества волокнистой соединительной ткани. При этом увеличивается активность коллагеназы лизосом и снижается уровень коллагеновых белков в печени.

Изучение репаративной регенерации цирротически измененной печени крыс после 3-х повторных резекций показало высокую регенерационную способность печени, которая восстанавливала 127,5% удаленной массы органа. Применение хориогонина у животных с циррозом печени после 3-х повторных резекций стимулирует регенерацию и нормализацию паренхимы.

На собаках изучали регенерацию желудка и кишечника. После субтотальной резекции желудка обнаружено повышение функций печени. После обширной резекции кишечника усиливается функция желудка и снижается функциональная активность печени. Эти данные свидетельствуют о высоких компенсаторно-восстановительных возможностях органов пищеварения.

На крысах изучалось влияние пиримидинов и пуринов на репаративную регенерацию экспериментальных язв желудка. Обнаружен наиболее выраженный стимулирующий эффект метилурацила, 4,6-диоксипиридина (ДОП), мерадина. В результате их применения значительно быстрее, чем в контрольной группе животных, уменьшилась площадь изъязвления (на 80-94%).

Регенерация легкого при заживлении экспериментальных ран, резекции различных объемов легкого проявляется активацией клеток к митотическому делению. Большая часть результатов была получена в опытах на крысах, у которых удаляли от 37 до 63% массы органа.

Реакция легкого на повреждение в общих чертах оказалась сходной с той, которая свойственна другим регенерирующим паренхиматозным органам. Нормализация ультраструктуры поврежденных клеток, их рабочая гипертрофия осуществляются в результате гиперплазии и гипертрофии органелл. В основе гиперплазии и гипертрофии органелл лежит индуцированный мембраногенез, трансформация и транслокация мембран. Благодаря индуцированному мембраногенезу увеличивается протяженность плазмолеммы гипертрофированных альвеоцитов, повышается функциональная активность комплекса Гольджи и цитоплазматической сети, возрастает объемная фракция митохондрий. Трансформация мембран выражается в переходе мембран гладкой эндоплазматической сети в мембраны плазмолеммы. Транслокация мембран - перераспределение мембран некоторых органелл в пределах клетки. Регенерационные процессы, протекающие на клеточном и субклеточном уровнях, являются фундаментальной основой регенерационной и компенсаторной гипертрофии легкого. Уровень и продолжительность активной пролиферации клеток межальвеолярных перегородок во многом зависит от количества удаленной ткани. Проблемы регенерации легких и регуляции восстановительных процессов подробно изложены в монографии Л.К. Романовой (1984).

Регенерация почек проявляется в виде компенсаторной и регенерационной гипертрофии. Компенсаторная гипертрофия развивается в одной почке при удалении другой, а регенерационная гипертрофия возникает при резекции почки. При регенерационной гипертрофии более выражены явления гиперплазии клеток, а при компенсаторной гипертрофии увеличение органа обусловлено увеличением самих клеток.

Важное значение имеют работы по изучению регенерации желез внутренней секреции (щитовидной, поджелудочной, надпочечников). Показано, что после частичной тиреоидэктомии в оставшемся фрагменте железы развивается компенсаторная гипертрофия в связи с дефицитом тиреоидного гормона. Введение тироксина активирует образование новых фолликулов в зоне повреждения. У крыс через 90 дней после удаления 3/4 ткани железы наступает нормализация массы и структуры органа.

Удаление части поджелудочной железы у крыс, пораженных хлористым кобальтом или аллоксаном, вызывает значительное усиление регенерационных процессов и постепенно приводит к более быстрому и полному, по сравнению с неоперированными животными, восстановлению морфофункционального состояния органа. Введение 6-метилурацила животным с аллоксановым диабетом способствует регенерации островков Лангерганса.

При удалении части надпочечника наблюдается быстрое восстановление массы кортикальной ткани. Регенерация ткани надпочечника происходит как за счет диффузной гиперплазии, так и путем пролиферации малодифференцированных клеток на границе с рубцом. Восстановление после резекции осуществляется, главным образом, путем миграции клеток нарушенных отделов коры в рубцовую ткань.

Высокой регенерационной способностью обладает сердечная мышца. Исследования Н.П. Синицына, В.Б. Парина, В.В. Амосовой, И.И. Малышева и др. показали, что мышечная ткань культей резецированных папиллярных мышц обладает способностью не только регенерировать по типу эпиморфоза, но и разрастаться в стенке желудочка сердца под эндокардом в зоне резекции. Мигрировавшие мышечные клетки формируют под эндокардом слой молодой мышечной ткани, перекрывающий все поле области резекции стенки желудочка сердца. Действие слабого постоянного тока оказывает мощное стимулирующее влияние на процесс регенерации папиллярных мышц.

При гипоксии возникают значительные изменения ультраструктур мышечных клеток сердца (набухание митохондрий, нарушение строения ЭПС, разъединение миофибрилл, исчезает гликоген и др.). Но в результате внутриклеточных регенерационных процессов в течение 2-х недель происходит восстановление нормальной ультраструктуры клеток миокарда.

У собак с экспериментальным инфарктом миокарда обнаружены признаки регенерации мышечных клеток в зоне, лежащей на границе здоровой мышечной ткани с очагом инфаркта.

В опытах со сквозным иссечением стенки правого желудочка сердца с последующей реставрацией капроновым мешочком, наполненным фаршем из мышцы сердца, обнаружены пучки мышечных волокон, прорастающие в область соединительно-тканного рубца. Наряду с восстановлением миокарда происходит регенерация нервных элементов и кровеносных сосудов.

Многочисленными экспериментами на животных были установлены некоторые важные положения о репаративной регенерации нервной системы (образование межнейрональных связей в симпатических ганглиях) после перерезки преганглионарного ствола и механического повреждения некоторых ганглиев (верхнего шейного, звездчатого и солнечного сплетения). После перерезки преганглионарного ствола через 2-3 недели нейрон полностью восстанавливает свою структуру. Восстановительные процессы начинаются в области тела нейрона, затем распространяются на отростки и терминальные структуры.

Восстановление нейронов в стенке желудочка в условиях ишемии, нейронов симпатических ганглиев верхнего шейного узла в условиях гипотиреоза, нервных волокон кожи в условиях нарушенного кровоснабжения, нервных структур молочных желез у крольчих при беременности и гормональной стимуляции, вегетативных ядер спинного мозга в условиях перерезки их аксонов позволяют говорить о высоких регенерационных способностях элементов нервной системы (нейронов и их отростков).

Изучение особенностей регенерации кожи у млекопитающих различного возраста показало, что у молодых животных заживление идет быстрее, чем у взрослых и старых особей. Однако остается не ясно, возможно ли возникновение производных эпидермиса (волосы, железы) в новой коже и возможна ли перестройка рубца, образовавшегося на месте повреждения, в нормальную кожу. Рост эпителия возможен лишь в связи с наличием зрелой соединительной ткани. В то же время окончательная дифференцировка соединительной ткани происходит при наличии полного перекрытия эпителием раневой поверхности. Наиболее быстро регенерация эпителия происходит тогда, когда повреждается лишь один эпителий, а соединительная ткань остается интактной.

Реактивное состояние соединительной ткани кожного покрова при сохранении целостности эпителиального пласта, вызванное введением инородного тела, выражается в образовании макрофагов и пролиферации соединительно-тканных элементов (С.И. Щелкунов, 1974). Соединительная ткань выполняет трофическую и защитную функцию. Клетки крови и рыхлой соединительной ткани способствуют очищению области повреждения от некротических масс и обеспечивают питание формирующегося эпителия.

На регенерацию кожи оказывают влияние гормоны надпочечников. Так, гидрокортизон ингибирует регенерацию, а дезоксикортикостерон-ацетат, стимулирует пролиферацию молодых тканей и эпителизацию дефекта.

В настоящее время на ряде теплокровных животных убедительно показано, что кожа способна не только к рубцеванию, но и к органной регенерации. Так, например, органная регенерация кожи наблюдается у хищных млекопитающих, кожные покровы которых часто повреждаются. У птиц кожа складчатая, за счет которых она восстанавливается. На основании экспериментов на курах, голубях, крысах, мышах, хомяках, собаках, песцах, лисицах, норках, кошках и ежах Е.А. Ефимов (1984) пришел к выводу, что широта регенерационных возможностей кожи зависит от места нанесения раневого дефекта, вида животного, и также от условий эксперимента.

У большинства изученных теплокровных животных на месте полнослойных ран образуются регенераты, отличающиеся от эпителизированных рубцов, и их строение приближается к строению интактной кожи. В этих регенератах возникают волосы, железы, кожные складки, а соединительно-тканная основа регенератов по расположению волокон напоминает интактную дерму. Регенераты, которые напоминают интактную кожу, формируются на ранних стадиях восстановительного процесса до перестройки грануляционной ткани в рубец. Вариабельность строения регенератов кожи имеет адаптационных характер.

Исследование регенерации трубчатых костей показало, что у млекопитающих различного возраста восстановление возможно как у молодых, так и у взрослых животных. Процесс регенерации протекает сходно, различия касаются главным образом темпа самого восстановления: у молодых регенерация происходит быстрее, чем у взрослых особей. Это связано с изменением интенсивности фосфорно-кальциевого обмена с возрастом. Применение ультрафиолетового облучения стимулирует восстановление структуры кости при сращении переломов за счет усиления синтеза витамина D.

Регуляция репаративной регенерации костной ткани сложный механизм, важными условиями которого является наличие местных и дистантных стимуляторов остеогенеза. Так, например, заживление дефектов трубчатых костей протекает поэтапно и более активно в опытах с введением сыворотки крови оперированных на костях животных (Т.С. Соловьев, 1983).

Обнаружена высокая регенерационная способность костной ткани при закрытии дефектов свода черепа костными опилками у собак. Регенерацию костной ткани стимулируют анаболические стероиды. Так, регенерация костной ткани у кроликов, получавших ретаболил, протекала более энергично и полноценно. Замечено, что без дополнительной стимуляции регенерации кости свода черепа у взрослых млекопитающих не восстанавливаются. Для этого необходимо либо замещение дефекта костными опилками, либо введение стимуляторов регенерации. В молодом возрасте регенерация возможна довольно больших дефектов черепа.

Эпителий слюнных желез обладает значительной способностью к восстановлению. В экспериментах на крысах было показано, что рост эпителия слизистой оболочки ротовой полости происходит по молодой грануляционной соединительной ткани. При этом устанавливается тесная коррелятивная взаимосвязь между ростом эпителия и подлежащей соединительной тканью.