Нелегким шлях утвердження нових ідей. Вони повинні пробитися крізь завісу традицій, перебороти потік заздрісників, недоброзичливців і наукових пройдисвітів. Живий приклад у нас перед очима.
Ймовірно, кожен або майже кожна людина в дитинстві, побачивши ящірку, з подивом дізнається, що при спробі зловити її за хвіст той відривається, ящірка тікає і потім - найдивніше - відірваний хвіст у неї відновлюється, регенерує. Але чому ж у людей не регенерують відрізані руки, ноги або хоча б пальці? І чи не можна якимось чином їх виростити? Для відповіді на ці прості запитання знадобилися багато десятиліть досліджень вчених різних країн. І все-таки багато далеко не з'ясовано.
Цією проблемою з успіхом займався свого часу професор Л. Полежаєв. Однак багатообіцяючі роботи вченого були припинені - його звинуватили в вейсманізме. Ми звернулися до професора з проханням розповісти про свої проблеми, зупинених на науковому зльоті.
Регенерація - це відновлення втраченої частини - органу, тканини або клітини з усією її структурою. Іноді у нижчих тварин: гідр, війкових черв'яків - планарій, інфузорій - одноклітинних тварин може регенерувати весь організм із решти його частини. Регенерацію слід відрізняти від гіпертрофії, тобто розростання тільки маси залишку органу після видалення його частини, наприклад, печінки, нирки або селезінки без відновлення форми або структури. Гіпертрофія, яка веде до компенсації його роботи, може наступати і без втрати органу. Так, у спортсменів часто гіпертрофується м'яз серця через підвищення на неї навантаження.
При зменшенні навантаження і серце зменшується до колишніх розмірів. Гіпертрофія оборотна, регенерація необоротна. Ці явища протікають по-різному і підпорядковуються різним закономірностям. Якщо, наприклад, ампутувати кінцівку у мишей чи пацюків, то ранова поверхня (тобто відкрита рана) гладко заживає, рубцюється. Рубцювання - це відсутність регенерації органу або специфічної тканини. Дослідження показали, що всіх тварин можна поділити на дві великі групи: здатних і нездатних до регенерації. До перших відносяться головним чином нижчі тварини: багато одноклітинні (амеби, інфузорії та інші), гідри, губки, морські зірки, равлики, таргани, деякі нижчі хребетні - риби, хвостаті амфібії: тритони, аксолотлі, саламандри. До другої - головним чином вищі тварини, з хребетних - багато рептилії (черепахи, змії), з ссавців - миші, щури, кролики, собаки, мавпи, людина.
Великий накопичений матеріал дозволив ще в XIX столітті вивести три правила регенерації, з яких два перших були сформульовані ще Ч. Дарвіном (1868). Перше правило: здатність до насильно викликаної регенерації знижується в міру підвищення організації в порівняльному, еволюційному ряду тварин. Друге правило: здатність до регенерації знижується з віком тварин. Третє правило (сформульоване А. Келлікер, 1865, і Вальдейером, 1869): при регенерації кожна тканину походить від себе подібної. З усіх цих трьох правил є винятки. Однак, незважаючи на це, вони зберігають своє значення.
В ході досліджень з'ясувалося, що, крім зазначених двох груп тварин, є ще третя, проміжна. Це - безхвості амфібії: жаби, жаби, жерлянки. У личинковому періоді - це пуголовки з хвостом, зябрами і деякими іншими органами, які зникають в процесі метаморфоза, тобто перетворення тварин в доросле безхвосту форму (рис. 1). На ранній стадії метаморфоза (1-я стадія) кінцівки у них після ампутації регенерують. Пізніше, через 1 -2 дня (на 2-й стадії), кінцівки вже втрачають здатність до регенерації, ампутаційні ранові поверхні гладко гояться. Далі встановили, що і у нездатних до регенерації тварин кінцівки можуть регенерувати на дуже ранніх стадіях розвитку їх ембріональних зачатків. Це вдалося встановити після розробки техніки внутрішньоутробних операцій і культивування зачатків органів поза організмом в певній живильному середовищі.
РЕГЕНЕРАЦІЯ КІНЦІВОК У безхвостих амфібій
У різних видів жаб і інших безхвостих амфібій здатності до регенерації втрачаються на різних стадіях метаморфоза. Однак в принципі закономірність зміни регенераційної здатності від цього не порушується. Тому розглянемо регенерацію лише у одного виду - трав'яний жаби.
Чому ж здатність до регенерації кінцівок при метаморфозу пуголовків втрачається так швидко, протягом 1 -2 днів?
Чи не обумовлено це втратою здатності тканин до клітинного розмноження? Якщо це так, то розмноження клітин можна посилити дію «ранових гормонів», тобто продуктів руйнування тканин. Як вплинути на нездатну до регенерації куксу кінцівки пуголовка? Прикласти до поверхні рани кукси кашку з розтертих тканин кінцівки? Але тварина плаває у воді, кашка буде тут же змита. Був застосований інший метод. Ми ампутували обидві задні кінцівки у нездатних до регенерації пуголовків на рівні коліна. Одну, контрольну, не брали під подальшим діям.
Іншу, піддослідну, сильно травмували - наносили голкою безліч сильних поздовжніх проколів від рани в глиб тканин (рис. 2). Результат досвіду перевершив очікування. У більшості випадків піддослідна кінцівку повністю (рис. 3) або частково (рис. 4) регенерувати, а контрольна НЕ регенерувати зовсім. Здавалося, наша гіпотеза підтвердилася: здатності до регенерації кінцівок втрачаються через те, що тканини втрачають здатність до клітинного розмноження. Але виявилося, що це не так. Вивчення процесу регенерації на послідовних стадіях під мікроскопом встановило: інтенсивність клітинного ділення в досвіді і контролі не надто різниться.
Важливо інше - у контрольній культі скелет, м'язи та інші тканини практично не руйнуються, зберігають свою структуру, вони диференційовані, рана затягується рубцем. У піддослідної культі всі ці тканини дуже сильно руйнуються, структура їх зникає, вони дедіфференціруются, перетворюються в масу однорідних ембріонального типу клітин, як би сильно омолаживаются, а на поверхні рани виникає регенераційні зачаток (бластема), який росте, розвивається і потім перетворюється в розвинену кінцівку (рис. 5). Отже, втрата регенераційної здатності кінцівок у пуголовків залежить від втрати здатності основних тканин цих органів до руйнування і де-диференціювання, а відновлення її - від виникнення сильного руйнування і дедіфференціровкі (тобто спрощення організації, як би омолодження клітини, тканини, органу).
Ці досліди були повторені, розширені і підтверджені рядом вітчизняних і зарубіжних дослідників на різних видах безхвостих амфібій і не тільки в процесі метаморфоза, але і у дорослих особин. Правда, у дорослих жаб, як правило, вдавалося отримати лише атипову регенерацію, потворну або з нестачею пальців (рис. 6), але все ж регенерацію кінцівок.
Був розроблений і сам метод отримання регенерації нерегенерірующіх кінцівок. Крім методу механічної травматизації тканини кукси, можна було отримати такий же результат хімічною обробкою ранових поверхонь органів. Те ж саме отримували під впливом фізичних факторів - дії індукційного струму або біметалічного апарату, що складається з платинової і срібною зволікань і опору. В одному з таких випадків була отримана добре розвинена типова кінцівку дорослої жаби.
Спільним у всіх описаних випадках було одне і те ж: сильне руйнування і дедифференцировка тканин залишку органу, як би омолодження їх і придбання здатності до інтенсивного клітинного розмноження. Дослідження з цієї проблеми проводяться, починаючи з 1933 року аж до теперішнього часу, тобто більше 60 років, в різних країнах Європи, США, Азії (Індія, Китай, Японія) і Африки (Єгипет).
ДОСЛІДЖЕННЯ У порівняльному ряду ТВАРИН
Можна викликати регенерацію кінцівок у жаб. А у інших, більш високо організованих тварин? У рептилій - ящірок - хвости добре регенерують - це всім відомо, а ось кінцівки до цього не здатні. Однак виявилося, що і у ящірок можна отримати регенерацію атипових кінцівок.
Дослідники зацікавилися питанням, чи не можна викликати регенерацію кінцівок у близьких до людини ссавців тварин. Перші досліди з ампутацією кінцівок у плодів мишей, щурів і кроликів при внутрішньоутробних операціях дали негативний результат. Однак в подальшому з використанням різних експериментальних впливів, спрямованих на різке посилення руйнування тканин, показало, що і у новонароджених, і у молодих ссавців (щурів) можна отримати атипову регенерацію кінцівок. Так, в роботі нашої лабораторії (1951) самок щурів піддавали глибокому авітамінозу Д і А, що призводило до посилення разрушаємості їх тканин, а у їх потомства - новонароджених щурят - після ампутації кінцівок на куксах виникло розростання тканин з кігтиками, причому ці освіти містили кістки, а хрящі (рис. 7).
Регенерували кінцівки з зачатками пальців (рис. 10). Опосуми - це сумчасті тварини. Вони народжують недорозвинених дитинчат, які розвиваються в сумці матері, прісасиваясь до сосок. Тому у цих тварин не треба робити внутрішньоутробну операцію. У контрольній же групі при простої ампутації кінцівці не регенерували.
Далі американськими дослідниками (Р. Беккер та інші, 1972) була проведена серія експериментів із застосуванням слабкого індукційного струму. Результат був позитивний.
Цікавий досвід був поставлений Е. А. Єфімовим і С. А. Семеновим (1981). Вони размозжалі пінцетом пальці у молодих щурів і через два дні ампутували їх. Регенерували з кігтиками. Отже, у ссавців тварин отримати регенерацію пальців або кінцівок виявилося можливим.
РЕГЕНЕРАЦІЯ ПАЛЬЦІВ У ЛЮДИНИ
У людей після ампутації або внаслідок нещасних випадків кінцівки і пальці не регенерують. Утворюються обрубки, кукси. Доводиться робити протези. Але ось в 1972 році з'явилося сенсаційне повідомлення: австралійський дитячий хірург Дуглас після гільйотиною ампутації (без зашивання поверхні рани шкірою) отримав регенерацію типових нігтьових фаланг пальців. Через два роки в Англії Іллінгворт (1974) підтвердила ці результати. Регенерували типові нігтьові фаланги пальців з кісткою, м'язами, нігтями і шкірою з її характерним малюнком (рис. 12). Далі такі ж дані були отримані в Німеччині, США та інших країнах, в нашій країні - професором С. Н. Долецька (1976).
Отже, регенерацію пальців можна отримати і у людини - у дітей до 5-6 років.
Встановлення закономірності втрати і відновлення регенераційної здатності кінцівок у хребетних призвело до створення нового напряму досліджень у вченні про регенерації. Після описаних досліджень ми взялися до роботи над відновленням регенераційної здатності ряду інших органів у ссавців і людини, в тому числі таких життєво важливих, як серце і головний мозок, і вже в даний час отримали деякі важливі результати.
Роботи в цій галузі повинні бути продовжені.