A regeneração de órgãos perdidos em animais é um mistério que preocupa os cientistas desde os tempos antigos. Até recentemente, acreditava-se que apenas as espécies mais baixas de criaturas vivas são dotadas dessa propriedade magnífica: um lagarto cria uma cauda decepada, alguns vermes podem ser cortados em pequenos pedaços e cada um se transformará em um verme inteiro - há muitos exemplos.
Mas, afinal, a evolução do mundo vivo passou de organismos inferiores para organismos cada vez mais organizados, então por que essa propriedade desapareceu em algum estágio? E foi perdido?
A hidra Lernaean, Medusa, a Górgona, ou nossa Serpente Gorynych de três cabeças, de quem Ivan Tsarevich cortou incansavelmente as cabeças "autocurativas", são personagens míticos, mas estão claramente em "parentesco" com criaturas bastante reais.
Estes, por exemplo, incluem tritões - uma espécie de anfíbios com cauda, que são corretamente considerados um dos animais mais antigos da Terra. Sua característica surpreendente é a capacidade de regeneração - para regenerar caudas, patas e mandíbulas danificadas ou perdidas.
Além disso, o coração danificado, tecidos oculares e medula espinhal também são restaurados. Por essa razão, eles são indispensáveis para pesquisas de laboratório, e tritões são enviados ao espaço com tanta frequência quanto cães e macacos. Muitas outras criaturas têm as mesmas propriedades.
Assim, o peixe-zebra rerio preto e branco, de apenas 2-3 cm de comprimento, tende a regenerar partes das barbatanas, olhos e até restaurar as células do próprio coração, cortadas pelos cirurgiões durante experimentos de regeneração. O mesmo pode ser dito para outros tipos de peixes.
Os exemplos clássicos de regeneração são lagartos e girinos reconstruindo uma cauda perdida; lagostins e caranguejos crescendo garras perdidas; caracóis capazes de criar novos "chifres" com olhos; salamandras, que substituem naturalmente a pata amputada; estrelas do mar regenerando seus raios cortados.
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A propósito, um novo animal pode se desenvolver a partir de um raio que foi arrancado, como um corte. Mas o campeão da regeneração foi o flatworm, ou planaria. Se você cortá-lo ao meio, a cabeça que falta cresce em uma metade do corpo e a cauda na outra, ou seja, dois indivíduos viáveis completamente independentes são formados.
E o aparecimento de um planário de duas cabeças e duas caudas completamente extraordinário é possível. Isso acontecerá se cortes longitudinais forem feitos nas extremidades dianteira e traseira e não permitirem que cresçam juntos. Mesmo 1/280 da parte do corpo deste verme fará um novo animal!
Por muito tempo as pessoas observaram nossos irmãos menores e, para ser honesto, secretamente invejaram. E os cientistas passaram da observação infrutífera à análise e tentaram revelar as leis dessa "autocura" e "autocura" dos animais.
O primeiro a tentar trazer clareza científica a esse fenômeno foi o naturalista francês Rene Antoine Reaumur. Foi ele quem introduziu na ciência o termo "regeneração" - a restauração de uma parte perdida do corpo com sua estrutura (do latim ge - "de novo" e generatio - "emergência") - e conduziu uma série de experimentos. Seu trabalho sobre regeneração de pernas no câncer foi publicado em 1712. Infelizmente, os colegas não prestaram atenção a ela e Reaumur abandonou esses estudos.
Apenas 28 anos depois, o naturalista suíço Abraham Tremblay continuou seus experimentos sobre regeneração. A criatura na qual ele fez a experiência nem tinha um nome naquela época. Além disso, os cientistas ainda não sabiam se era um animal ou uma planta. O caule oco com tentáculos, com sua extremidade posterior presa ao vidro do aquário ou às plantas aquáticas, revelou-se um predador, e também bastante surpreendente.
Nos experimentos do pesquisador, fragmentos individuais do corpo de um pequeno predador se transformaram em indivíduos independentes - fenômeno conhecido até então apenas no mundo vegetal. E o animal continuou a surpreender o cientista natural: no local dos cortes longitudinais na extremidade anterior da panturrilha, feitos pelo cientista, ele cresceu novos tentáculos, transformando-se em um "monstro de muitas cabeças", uma hidra mítica em miniatura, que, segundo os gregos antigos, Hércules lutou.
Sem surpresa, o animal de laboratório recebeu o mesmo nome. Mas a hidra que está sendo pesquisada tinha características ainda mais maravilhosas do que sua homônima de Lernaean. Ela cresceu até 1/200 de seu corpo de um centímetro!
A realidade superou os contos de fadas! Mas os fatos que hoje são conhecidos por todos os alunos, publicados em 1743 no "Proceedings of the Royal Society of London", pareciam implausíveis para o mundo científico. E então Tremblay apoiou por esta época o já autoritário Reaumur, confirmando a confiabilidade de sua pesquisa.
O tema "escandaloso" atraiu imediatamente a atenção de muitos cientistas. E logo a lista de animais com capacidade de regeneração tornou-se bastante impressionante. É verdade que, por muito tempo, acreditou-se que apenas os organismos vivos inferiores tinham um mecanismo de auto-renovação. Os cientistas descobriram então que pássaros podem criar bicos, enquanto ratos e camundongos jovens podem criar rabos.
Até mamíferos e humanos têm tecidos com grande potencial nessa área - muitos animais mudam regularmente de pele, as escamas da epiderme humana são renovadas, cabelos cortados e barbas crescem.
O homem é uma criatura não apenas extremamente curiosa, mas também apaixonadamente disposta a usar qualquer conhecimento para seu próprio bem. Portanto, é perfeitamente compreensível que em um determinado estágio do estudo dos mistérios da regeneração surja a pergunta: por que isso está acontecendo e é possível causar a regeneração artificialmente? E por que os mamíferos superiores quase perderam essa habilidade?
Em primeiro lugar, os especialistas observaram que a regeneração está intimamente relacionada à idade do animal. Quanto mais jovem for, mais fácil e rápido o dano será reparado. Em um girino, a cauda perdida cresce facilmente de volta, mas a perda da perna de um sapo velho o torna incapacitado.
Os cientistas investigaram as diferenças fisiológicas e o método usado pelos anfíbios para "autorreparação" tornou-se claro: descobriu-se que nos primeiros estágios de desenvolvimento, as células de uma futura criatura são imaturas e a direção de seu desenvolvimento pode muito bem mudar. Por exemplo, experimentos com embriões de rã mostraram que quando um embrião tem apenas algumas centenas de células, um pedaço de tecido que está destinado a se tornar uma pele pode ser cortado e colocado em uma área do cérebro. E esse tecido … vai se tornar parte do cérebro!
Se essa operação for realizada com um embrião mais maduro, a pele ainda se desenvolverá a partir das células da pele - bem no meio do cérebro. Portanto, os cientistas concluíram que o destino dessas células já está predeterminado. E se para as células da maioria dos organismos superiores não há caminho de volta, então as células dos anfíbios são capazes de reverter o tempo e retornar ao momento em que seu destino poderia mudar.
O que é esta substância incrível que permite que os anfíbios se "reparem"? Os cientistas descobriram que, se uma salamandra ou salamandra perder as patas, na área danificada do corpo, as células do osso, da pele e do sangue perdem suas características distintivas.
Todas as células secundariamente "recém-nascidas", chamadas de blastema, começam a se dividir intensamente. E de acordo com as necessidades do corpo, tornam-se células de ossos, pele, sangue … para se tornarem no final uma nova pata. E se no momento da "autorreparação" você conectar o ácido tretinóico (ácido da vitamina A), isso estimula tanto as habilidades regenerativas das rãs que elas crescem três pernas em vez de uma perdida.
Por muito tempo, permaneceu um mistério por que o programa de regeneração foi suprimido em animais de sangue quente. Pode haver várias explicações. A primeira se resume ao fato de que as pessoas de sangue quente têm prioridades ligeiramente diferentes de sobrevivência das de sangue frio. Cicatrizar feridas tornou-se mais importante do que a regeneração total, porque reduziu as chances de sangramento fatal quando ferido e a introdução de uma infecção mortal.
Mas pode haver outra explicação, muito mais escura - câncer, isto é, a rápida restauração de uma grande área de tecido danificado implica no surgimento das mesmas células que se dividem rapidamente em um determinado local. É o que se observa durante o aparecimento e crescimento de um tumor maligno. Portanto, os cientistas acreditam que se tornou vital para o corpo destruir células que se dividem rapidamente e, portanto, as possibilidades de regeneração rápida foram suprimidas.
Doutor em Ciências Biológicas, Petr Garyaev, acadêmico da Academia Russa de Ciências Médicas e Técnicas, diz: "Ela (a regeneração) não desapareceu, apenas animais superiores, incluindo humanos, ficaram mais protegidos de influências externas e a regeneração completa não era tão necessária."
Até certo ponto, ele sobreviveu: feridas e cortes são curados, a pele descascada é restaurada, o cabelo cresce e o fígado se regenera parcialmente. Mas a mão decepada não cresce mais, assim como os órgãos internos não crescem em lugar daqueles que deixaram de funcionar. A natureza simplesmente se esqueceu de como fazer isso. Talvez devêssemos lembrá-la disso.
Como sempre, Sua Majestade Oportunidade ajudou. A imunologista Helene Heber-Katz, da Filadélfia, certa vez deu a sua assistente de laboratório a tarefa usual: furar as orelhas de ratos de laboratório para etiquetá-los. Algumas semanas depois, Heber-Katz chegou aos ratos com etiquetas prontas, mas … não encontrou buracos nas orelhas.
Fizemos de novo e obtivemos o mesmo resultado: nenhum indício de ferida curada. O corpo dos camundongos regenerou o tecido e a cartilagem preenchendo os buracos de que eles não precisavam. Herber-Katz fez a única conclusão correta disso: o blastema está presente nas áreas danificadas das orelhas - as mesmas células não especializadas dos anfíbios.
Mas os ratos são mamíferos, eles não deveriam ter essa habilidade. As experiências com os infelizes roedores continuaram. Os cientistas cortaram pedaços da cauda dos ratos e … obtiveram 75% de regeneração! É verdade que ninguém tentou cortar as patas dos "pacientes" por uma razão óbvia: sem cauterização, o camundongo simplesmente morrerá de grande perda de sangue muito antes de a regeneração do membro perdido começar (se é que começa). E a moxabustão exclui o aparecimento de blastema. Portanto, não foi possível descobrir uma lista completa das habilidades regenerativas dos ratos. Porém, já aprendemos muito.
É verdade que havia um "mas". Não eram ratos domésticos comuns, mas animais de estimação especiais com sistema imunológico danificado. A primeira conclusão de seus experimentos Heber-Katz fez esta: a regeneração é inerente apenas em animais com células T destruídas - células do sistema imunológico.
Aqui está o principal problema: os anfíbios não têm. Isso significa que a pista para esse fenômeno está enraizada no sistema imunológico. A segunda conclusão: os mamíferos têm os mesmos genes necessários para a regeneração de tecidos que os anfíbios, mas as células T não permitem que esses genes funcionem.
A terceira conclusão: os organismos originalmente tinham dois métodos de cura de feridas - o sistema imunológico e a regeneração. Mas, ao longo da evolução, os dois sistemas se tornaram incompatíveis um com o outro - e os mamíferos escolheram as células T porque são mais importantes, já que são a principal arma do corpo contra os tumores.
Qual é a utilidade de ser capaz de regenerar uma mão perdida se ao mesmo tempo as células cancerosas crescem rapidamente no corpo? Acontece que o sistema imunológico, enquanto nos protege de infecções e câncer, ao mesmo tempo suprime nossa capacidade de "autorreparação".
Mas é realmente impossível chegar a qualquer coisa, porque você realmente deseja não apenas o rejuvenescimento, mas a restauração das funções de suporte vital do corpo? E os cientistas descobriram, senão uma panacéia para todos os males, então a oportunidade de se aproximar um pouco mais da natureza, graças não ao blastema, mas às células-tronco. Descobriu-se que os humanos têm um princípio diferente de regeneração.
Por muito tempo, sabia-se que apenas dois tipos de nossas células podem se regenerar - as células do sangue e as do fígado. Quando o embrião de qualquer mamífero se desenvolve, algumas das células são deixadas de fora do processo de especialização.
Estas são células-tronco. Eles têm a capacidade de repor o sangue ou as células mortas do fígado. A medula óssea também contém células-tronco, que podem se transformar em músculos, gordura, osso ou cartilagem, dependendo dos nutrientes que lhes são fornecidos no laboratório.
Agora os cientistas tinham que testar empiricamente se há uma chance de "lançar" a "instrução" registrada no DNA de cada uma de nossas células para o crescimento de novos órgãos. Os especialistas estão convencidos de que você só precisa forçar o corpo a "ativar" sua capacidade, e então o processo cuidará de si mesmo. É verdade que a capacidade de fazer crescer membros imediatamente se torna um problema temporário.
O que um corpo minúsculo facilmente administra está além do poder de um adulto: os volumes e os tamanhos são muito maiores. Não podemos fazer como os tritões: formar um ramo muito pequeno e depois crescer. Para isso, os anfíbios precisam de apenas alguns meses, para que uma pessoa tenha uma nova perna até seu tamanho normal, segundo cálculos do cientista inglês Jeremy Brox, leva pelo menos 18 anos …
Mas os cientistas encontraram muito trabalho para as células-tronco. No entanto, primeiro você precisa dizer como e onde eles são obtidos. Os cientistas sabem que o maior número de células-tronco é encontrado na medula óssea da pelve, mas em qualquer adulto elas já perderam suas propriedades originais. O mais promissor é o recurso de células-tronco obtidas do sangue do cordão umbilical.
Mas, após o parto, os pesquisadores podem coletar apenas 50 a 120 ml desse sangue. De cada 1 ml, 1 milhão de células são liberadas, mas apenas 1% delas são células progenitoras. Essa reserva pessoal da reserva restauradora do corpo é extremamente pequena e, portanto, de valor inestimável. Portanto, as células-tronco são obtidas do cérebro (ou de outros tecidos) de embriões - um material para o aborto, não importa o quão triste seja falar sobre isso.
Eles podem ser isolados, colocados em cultura de tecidos, onde terá início a reprodução. Essas células podem viver em cultura por mais de um ano e podem ser usadas por qualquer paciente. As células-tronco podem ser isoladas do sangue do cordão umbilical e do cérebro de adultos (por exemplo, durante a neurocirurgia).
E pode ser isolada do cérebro de falecidos recentemente, uma vez que essas células são resistentes (comparadas a outras células do tecido nervoso), elas são preservadas quando os neurônios já se degeneraram. As células-tronco extraídas de outros órgãos, como a nasofaringe, não são tão versáteis em sua aplicação.
Nem é preciso dizer que essa direção é fantasticamente promissora, mas ainda não foi totalmente explorada. Na medicina, é necessário medir sete vezes e depois verificar novamente por dez anos para ter certeza de que uma panacéia não acarreta nenhum problema, por exemplo, uma mudança imunológica. Os oncologistas também não disseram seu "sim" de peso. Mas, no entanto, já existem sucessos, no entanto, apenas no nível de desenvolvimento de laboratório, experimentos em animais superiores.
Veja a odontologia, por exemplo. Cientistas japoneses desenvolveram um sistema de tratamento baseado em genes responsáveis pelo crescimento dos fibroblastos - os próprios tecidos que crescem ao redor dos dentes e os prendem. Eles testaram o método em um cão que já havia desenvolvido uma doença periodontal grave.
Quando todos os dentes caíram, as áreas afetadas foram tratadas com uma substância que inclui esses mesmos genes e ágar-ágar - uma mistura ácida que fornece um meio nutriente para a proliferação celular. Seis semanas depois, as presas do cachorro estouraram.
O mesmo efeito foi observado em um macaco com dentes cortados na base. Segundo os cientistas, seu método é muito mais barato do que as próteses e, pela primeira vez, permite que um grande número de pessoas literalmente devolva seus dentes. Especialmente quando você considera que depois de 40 anos, 80% da população mundial está sujeita à doença periodontal.
Em outra série de experimentos, a câmara dentária foi preenchida com serragem de dentina (desempenhando o papel de um indutor) com o tecido conjuntivo da gengiva (anfodonte) como material reativo. E o anfodonte também se transformou em dentina. Os dentistas britânicos esperam, em um futuro próximo, passar de experimentos bem-sucedidos em ratos para pesquisas adicionais em laboratório. Por estimativas conservadoras, os "implantes de haste" custarão o mesmo que as próteses convencionais na Inglaterra - de £ 1.500 a £ 2.000.
Estudos mostraram que as pessoas com insuficiência renal precisam devolver à vida apenas 10% das células renais para deixar de depender de uma máquina de diálise.
E a pesquisa nessa direção vem acontecendo há muitos anos. Como é importante - não costurar, mas crescer novamente, não tomar remédios, mas restaurar uma função saudável devido às capacidades ocultas do corpo.
Em particular, foi encontrada uma maneira de cultivar novas células beta no pâncreas que produzem insulina, prometendo que milhões de diabéticos se livrem das injeções diárias. E os experimentos sobre a possibilidade de usar células-tronco no combate ao diabetes já estão em fase de conclusão.
O trabalho também está em andamento na criação de fundos que incluem a regeneração. A Ontogenia desenvolveu um fator de crescimento denominado OP1 que em breve estará à venda na Europa, Estados Unidos e Austrália. Estimula o crescimento de novo tecido ósseo. OP1 ajudará no tratamento de fraturas complexas em que os dois pedaços do osso quebrado estão muito desalinhados um com o outro e, portanto, não podem cicatrizar.
Freqüentemente, nesses casos, o membro é amputado. Mas o OP1 estimula o tecido ósseo para que comece a crescer e preencha a lacuna entre as partes do osso quebrado. No Instituto Russo de Traumatologia e Ortopedia, os pesquisadores obtêm células-tronco da medula óssea. Após 4-6 semanas de reprodução em cultura, eles são transplantados para a articulação, onde reconstroem as superfícies cartilaginosas.
Há alguns anos, um grupo de geneticistas britânicos fez uma declaração sensacional: eles começaram a trabalhar na clonagem do coração. Se o experimento for bem-sucedido, não haverá necessidade de transplantes de tecidos. Mas é improvável que a genética das ondas se limite à regeneração apenas de órgãos internos, e os cientistas esperam que aprendam a "cultivar" membros para os pacientes.
No campo da ginecologia, as células-tronco também são uma grande promessa. Infelizmente, muitas mulheres jovens hoje estão condenadas à infertilidade: seus ovários pararam de produzir óvulos.
Isso geralmente significa que o pool de células de onde os folículos se originam se esgotou. Portanto, é necessário buscar mecanismos que os reabasteçam. Os primeiros resultados encorajadores nesta área surgiram recentemente.
Os cientistas já estão vendo como as pessoas que foram diagnosticadas com cirrose do fígado podem ser salvas. Eles acreditam que em alguns estágios do desenvolvimento da doença, o transplante de um órgão inteiro pode ser substituído pela introdução apenas de células-tronco (através do leito arterial, punções diretas, transplante direto de células para o tecido hepático). Especialistas do Centro de Cirurgia da Academia Russa de Ciências Médicas começaram um estudo piloto e os primeiros resultados são animadores.
Desenvolvimentos preliminares muito interessantes são realizados por cientistas ucranianos no campo das doenças cardiovasculares. Já hoje, eles acumularam evidências experimentais de que a introdução de células-tronco em pacientes com infarto do miocárdio ou isquemia grave é um método de tratamento promissor.
Os primeiros experimentos clínicos com transplante de células-tronco, que começaram na Universidade de Pittsburgh, nos Estados Unidos, também produziram bons resultados em pacientes criticamente enfermos que sofreram derrame isquêmico ou hemorrágico. Após a terapia celular, a reabilitação neurológica é claramente visível neles.
Infelizmente, as estatísticas assustadoras do número de crianças com lesão cerebral intra-uterina, incluindo paralisia cerebral, são bem conhecidas. Já foi comprovado que se essas crianças iniciam o transplante de células-tronco (ou terapia que visa estimulá-las, ou seja, localizar células próprias, endógenas na área afetada), então, a partir do primeiro ano de vida, muitas vezes observa-se que mesmo com a preservação da anatomia. de defeitos cerebrais, as crianças apresentam sintomas neurológicos mínimos.
Tecnologias de transplante de células-tronco desenvolvidas de forma eficaz podem mudar completamente nossas vidas. Mas este é o futuro, e hoje esta área do conhecimento nem tem nome próprio, apenas opções: “terapia celular”, “transplante de células-tronco”, “medicina da regeneração”, até mesmo “engenharia de tecidos” e “engenharia de órgãos”.
Mas já é possível elencar todas as possibilidades desse novo rumo. Não é à toa que dizem que o século XXI será marcado pela biologia, e, talvez, a experiência da regeneração, preservada por milhões de anos por anfíbios e protozoários, ajude a humanidade.
