Дәріс 7 Қажетті генетикалық комбинацияларды алу және көбейту үшін жасушалық биотехнология әдістерін қолдану принциптері

1. Культуральды жағдайда өсімдік клеткаларының регенрация мәселелері

2. Кариотиптік өзгергіштік және оның жасушаны культивирлеудегі себептері

Ағза онтогенезінде көптеген дене жасушалары табиғи не патологиялық жағдайларға байланысты ескіреді не бұзылады. Олар жасушалардың бөлінуі нәтижесінде үнемі қалпына келіп отырады. Себебі онсыз кез- келген ағза біртұтас жүйе ретінде тіршілік ете алмайды. Оны регенерация деп атайды. Сонымен, регенерация деп ағзаның жарақаттанған не жойылған ұлпалары мен мүшелерінің қалпына келуін айтамыз. Оёның физиологиялық регенерация және репаративтік регенерация деген екі түрі белгілі.

Физиологиялық регенерация дегеніміз қалыпты тіршілік жағдайларында ескірген не бұзылған құрылымдарының өліп - қалып не түлеп түсіп отыруы және олардың қалпына келуі. Мысалы, шаян тәрізділер мен жәндіктердің қуыршақтары өздерінің қатты хитин қабатын тастап, түлеп өседі. Сол сияқты, жыландар да жылына бір рет түлеп отырады, құстардың қауырсындары түсіп, оның орнына жаңа қауырсындар пайда болады. Сүт қоректілер мен адам терісінің эпитерий жасушылырының түлеп түсуі, ішектердің сілемейлі қабығының жасушаларының түлеуі т.б. осыған мысал бола алады. Қанның қызыл түйіршіктері – эритроциттер күніне бір пайыз мөлшерінде ауысып отырады. Шаштың, тырнақтың өсуі, үй жануарларының түктерінің түлеуі т.б. физиологиялық регенерацияға мысал бола алады.

Репаративтік регенерация дегеніміз әртүрлі патологиялық жағдайлардыа жойылған не жарақаттанған мүшелердің қалпына келуі болып табылады. Репаративтік регенерация әртүрлі жануарларда түрліше деңгейде байқалады. Қарапайым ағзалардың (ішек- қуыстылар, құрттар) кез- келген жасушаларынан жаңа дара өсіп дами алады. Шаян тәрізділер жойылған қол, - аяқтарын, мұртшаларын, көздерін қалпына келтіре алады. Қосмекенділер жарақаттанған қол- аяқтарын, құйрығын және кейбір мүшелерін қалпына келтіреді. Сүтқоректілер мен адамдардың күрделі мүшелері толық қалпына келе алмайды, дегенмен бұл оларда репаративтік регенерациялану болмайды деген сөз емес.

Регенерацияны гуморальдық, иммунологиялық, жүйкелік және қызметтік механизмдер реттейді.

Гуморальдық механизмдер зақымдалған мүшелер мен тіндердің жасушаларында ғана (тінішілік және жасушаішілік ретегіштер) емес, басқа жерлерде де (гормондар, поэтиндер, медиаторлар, өсу факторлары, ж.б.) жүзеге асып жатады. Гуморальдық реттегіштерге жасушалардың бөлінуі мен ДНҚ түзілуін тежейтін кейлондар (грекше: chalaino – әлсірету) жатады; олардың тінге арнаулы әсері бар.

Иммунологиялық механизмдер лимфоциттер тасымалдайтын регенерацияялық ақпаратпен байланысты. Сондықтан, иммунологиялық гомеостаздың механизмдері құрылымдық гомеостазды қамтамасыз ететінін ескерген жөн.

Жүйкелік механизмдер жүйкелік трофикаға қатысты болса, қызметтік механизмдер регенерацияның мүшелер мен тіндердің қызметін үдету қажеттілігіне сәйкес жүзеге асуын қамтамсыз етеді.

Регенерациялық үдерістің даму барысына бірқатар жалпы ме нжергілікті факторлар әсер етеді. Жалпы факторларға жас шамасы, қоректену ерекшеліктері, зат алмасу мен қанжасам жүйелерінің ахуалы, ал жергілікті факторларға тіннің инервациялануы мен қан- және лимфаайналымының жағдайы, жасушалардың көбею белсенділігі, патологиялық үдерістің сипаты жатқызылады.

Классификациясы. Регенерацияның физиологиялық, репарациялық және патологиялық деп аталатын үш түрі бар.

Физиологиялық регенерация дегеніміз, организмнің қалыпты тіршілік барысындағы ұлпалар мен мүшелердің жаңаруы. Организмдегі көптеген клеткалар мен ұлпалар бұзылып және қайта құрылып тұрады. Ол процесс көптеген факторлармен байланысты: клеткалар мен ұлпалардың қызмет мерзімімен, мамандану дәрежесімен, бұзғыш факторлардың әрекетімен және т.б.

Клетканың белсенді қызметі оның құрылымының бұзылуымен және энергия ресурсының әлсіреуімен бірге жүреді. Егер дифференцировка нәтижесінде клетка биосинтетикалық аппаратын жартылай немесе толық жоғалтса, онда ол жойылып кетеді. Клеткалардың жойылуының тағы да бір себебі – сыртқы физикалық немесе химиялық агенттердің тікелей бұзу әрекеті, өзінің немесе басқа клетканың метаболизм өнімдерімен улануы.

Физиологиялық регенерация 2 деңгейде өтеді:

1. Молекулалық-субклеткалық биосинтетикалық аппараттың көмегімен клетканың ішкі элементтерінің қайта қалпына келуі. Бұл деңгейде нерв ұлпасы жаңарады. Себебі нерв ұлпасының клеткалары бөліне алмайды.

2. Пролиферативтік регенерация – клетка бөліну арқылы жүреді. Көптеген ұлпаларда (мысалы дәнекер, эпителиалды) арнайы камбиалды клеткалар және олардың пролиферация ошағы болады (эпидермистің базалды қабаты, сүйектің қызыл кемігі, ішектің крипталары). Аталған ұлпалар клеткаларының арнайы мамандану нәтижесінде биосинтетикалық аппараты жойылған. Сондықтан клетка өзінің бұзылған структураларын жөндей алмайды да соңында өледі. Мысалы эритроцит 24 ай, ішек эпителиясының клеткасы 2 тәулік өмір сүреді. Регенерация нәтижесінде камбиалды клеткалар бөлініп, маманданып тұрады. Омыртқалылар эволюциясы барысында ұлпалар қызметінің жоғарылауына байланысты физиологиялық регенерациясының белсенділігі де артады.

Репарациялық, яғни қалпына келтіру деп аталатын регенерация жасушалар мен тіндерді патологиялық үдеріс орын алады. Репарациялық регенерация толық және шала түрде дамуы мүмкін.

Толық регенерация, немесе реституция – ақаулы жердің жойылған тінге ұқсас тінмен қалпына келуі. Ол көбінесе жасушалық регенерация басым тіндерде орын алады.-

Сүтқоректілер мен адамдардың әртүрлі ұлпалары түрліше дәрежеде қалпына келеді, мысалы тері, сілемейлі қабық эпителийі жоғары дәрежеде регенерацияланса, дәнекер ұлпалар біршама төменгі дәрежеде, ал шеміршек және нерв ұлпасы нашар регенерацияланады.

Регенерация процесі тіршіліктің әртүрлі құрылым деңгейлерінде байқалады – жүйелік, мүшелік, ұлпалық, жасушалық және жасушаішілік. Олардың бәрінің негізі болып жасушаішілік құрылымдардың жаңаруы (регенерациялануы) саналады. Жасушаішілік регенерацияның мынадай түрлері белгілі: молекулалық регенерация; органоидішілік регенерация; органоидтік регенерация- органоидтардың санының көбеюі (цитоплазманың гиперплазиясы).

Жасушаішілік құрылымдардың қалпына келуі және олардың гиперплазиясы сүтқоректілер мен адамның барлық мүшелерінің регенерациялануының ең негізгі әмбебап формасы болып саналады. Ол жасушаның маңызды бір бөлігі өліп қалған жағдайда қалған органоидтардың көбеюі арқылы қалпына келуі (шынайы жасушаішілік регенерация) не жасуша түгел өліп қалған жағдайда көрші жасушаның органоидтар санының көбеюі арқылы жүзеге асуы мүмкін.

Регенерацияның негізгі көзі ағзаның екі түрлі пікір айтылып жүр:

Резерв жасушалар теориясы – маманданған ұлпалар мен мүшелерде жіктелмеген (дифференциаланбаған) камбий жасушалары болады (ствол жасушалары, жасушалар бастамасы). Олардың актив бөлінуінің және жіктелінуінің нәтижесінде мүшенің жарақаттанған не жойылған бөлігі қалпына келеді және толық қызметі қалыптасады. Маманданған ұлпалар мен мүшелерде жіктелмеген (дифференциаланбаған) жасушалар болмайды, ал регенерация көзі болып патологиялық процесс жағдайларында мүшенің жоғары дәрежеде жіктелген жасушаларының қайтадан көбею қасиетіне ие болып бөлінуі, жіктелуі саналады.

Регенерация нәтижесі әртүрлі болуы мүмкін: 1) регенерация нәтижесінде жойылған не жарақаттанған мүше не ұлпа толық қалпына келеді, оны типтік регенерация немесе гомоморфоз деп атайды. 2) Регенерация нәтижесінде жойылған мүшеден өзгеше бір мүше не бұрынғы мүше толық емес, жартылай қалыптасуы мүмкін. Оны гетероморфоз деп атайды. 3) кейде сүтқоректілер мен адамдарда регенерация нәтижесінде жарақаттанған мүше бетінде оған жат дәнекер ұлпа пайда болады да, әрі қарай ол тыртық болып бітіседі. Оны типтік емес регенерация деп атайды.

Жойылған мүшелер бірнеше жолдармен қалпына келе алады: эпиморфоз, морфоллаксиз, эндоморфоз.

Эпиморфоз - жойылған мүшенің жарасының бетіне жаңа мүшенің өсіп шығуы. Ол үшін жойылған мүшенің шамалы болса да қалдық ұлпалары сақталуы шарт, оны культя деп атайды. Алғаш ескі мүше ұлпасының (культя) жасушалары актив бөлінеді, содан кейін жіктеледі, ақырында ескі мүше пішініне, көлеміне сәйкес бұрынғы мүше қалыптасады.

Морфоллаксис – жойылған мүше ұлпаларының (культя) жасушалары бөлінбей қайта құрылып, өзгеріп тұтас мүшеге айналады, бірақ ол бұрынғы мүшеге қарағанда кішкентай болады немесе басқа бір мүше қалыптасады.

Эндоморфоз – немесе регенерациялық гипертрофия деп мүшелер ішінде жүретін толық емес регенерацияны айтамыз. Бұл жолмен қалпына келгенде жаңа жасушалар пайда болмай, сақталған жасушалар ұлғайып өсіп мүшенің бұрынғы көлемін қалыптастырады.

Егер ағзаның ескірген не бұзылған құрылымдары табиғи жолмен (регенерация) қалпына келмесе, басқа сау мүшені не ұлпаны қондыру (трансплантация) қажет болады – мұны ұлпалар мен мүшелердің трансплантациясы деп атайды.

Регенерацияның маңызы – гомеостаздың құрылымдық негізін қамтамасыз ету.

Құрылым мен қызмет жасуша мен жасушадағы гиперплазиялық үдерістер арқылы жүзеге асады. Осы тұрғыдан, регенерация жасушалық және жасушаішілік нысандарға бөлінеді. Регенерацияның жасушалық нысанында жасушалар митоздық және амитоздық жолмен көбейсе, органоидтық та органоидішілік те бола алатын, регенерацияның жасушаішілік нысанында ультрақұрылымдар (ядро, митохондрия, рибосома, табақша кешен, т.б.) мен оның компоненттері көбейіп (гиперплазия), көлемі ұлғаяды (гипертрофия). Жасушаішілік нысан барлық мүшелер мен тіндерге тән, сондықтан ол регенерацияның әмбебап нысаны болып табылады.

Дененің жамылғы қабаттары үнемі тұтастығын сақтау қажет болғандықтан, тері мен кілегейлік қабықшалардың эпителийінде регенерация көбінесе жасушалық нысанда жүзеге асады. Ал, мидың пирамидалық жасушалар қабатының, жүрек бұлшықеті жасушаларының арнаулы қызметі зақымын жасушалық нысанда қалпына келтіруге мүмкіндік бермейді, сондықтан олардың субстраттарының регенерациясы тек қана жасушаішілік нысанда жүреді.