El procés de regeneració
Origen del material de regeneració
Després de l’amputació, un apèndix capaç de regenerar desenvolupa un blastema a partir de teixits de la soca just darrere del nivell d’amputació (vegeu la fotografia). Aquests teixits experimenten canvis dràstics. Les seves cèl·lules, un cop especialitzades en múscul, os, o cartílags, perden les característiques per les quals normalment s’identifiquen (dediferenciació); després comencen a migrar cap a, i s’acumulen a sota, l’epidermis de la ferida, formant un brot arrodonit (blastema) que surt de la soca. Les cèl·lules més properes a la punta del brot continuen multiplicant-se, mentre que les situades més properes als teixits antics de la soca es diferencien per múscul o cartílags, segons la seva ubicació. El desenvolupament continua fins que es diferencien les estructures finals de la punta de l’apèndix regenerada i s’utilitzen totes les cèl·lules que es proliferen en el procés.
malaltia humana: reparació i regeneració
En reemplaçar les cèl·lules danyades o destruïdes per cèl·lules noves sanes, els processos de reparació i regeneració funcionen per restaurar la de l’individu
Les cèl·lules del blastema semblen diferenciar-se en el mateix tipus de cèl·lules que eren abans o en tipus estretament relacionats. Potser les cèl·lules poden canviar els seus papers en determinades condicions, però aparentment poques vegades ho fan. Si un blastema de les extremitats es trasplanta a la part posterior del mateix animal, pot continuar el seu desenvolupament fins a les extremitats. De la mateixa manera, un blastema de cua trasplantat en un altre lloc del cos es convertirà en cua. Així, les cèl·lules d’un blastema semblen portar el segell indeleble de l’apèndix a partir del qual van ser produïdes i en què estan destinades a desenvolupar-se. Si es trasplanta un blastema de cua a la soca d’una extremitat, no obstant això, l’estructura que es regeneri serà un compost dels dos apèndixs.
Polaritat i teoria de gradients
Cada ésser viu presenta polaritat, un exemple és la diferenciació d'un organisme en un cap, o cap endavant, i una cua o part posterior. Les parts regeneradores no són una excepció; presenten polaritat creixent sempre en direcció distal (allunyada de la part principal del cos). No obstant això, entre els invertebrats inferiors, no sempre és clara la distinció entre proximal (proper o cap al cos) i distal. No és difícil, per exemple, revertir la polaritat de les "tiges" en els hidròcids colonials. Normalment, un tros de tija creixerà un extrem, o hidranth, en el seu extrem lliure o distal; Tot i això, si es lliga, es regenera un hidrant a l'extrem que originalment era proximal. Aparentment, la polaritat d'aquest sistema està determinada per un gradient d'activitat de manera que un hidrani es regeneri allà on la taxa metabòlica sigui més alta. Una vegada que ha començat a desenvolupar-se un hidrani, inhibeix la producció d'altres proximals per la difusió d'una substància inhibidora cap a baix al llarg de la tija.
Quan els cucs planaris es tallen per la meitat, cada peça creix enrere l’extrem que falta. Les cèl·lules en regions essencialment idèntiques del cos on es va fer el tall formen blastèmies, que, en un cas dóna lloc a un cap i en l’altre es converteix en cua. El que es regenera cada blastema depèn completament de si es tracta d’una peça davantera o d’una part posterior de cuc pla: la diferència real entre les dues peces es pot establir mitjançant diferencials metabòlics. Si es talla un tros transvers d'un cuc pla, molt estret, massa estret per a la creació d'un gradient metabòlic efectiu, pot regenerar dos caps, un a cada extrem. Si l'activitat metabòlica a l'extrem anterior d'un cuc pla es redueix artificialment per l'exposició a certs fàrmacs, l'antic extrem posterior del cuc pot desenvolupar un cap.
La regeneració de l’apèndix planteja un problema diferent al d’organismes sencers. L’aleta d’un peix i la extremitat d’una salamandra tenen extrems proximals i distals. Amb diverses manipulacions, és possible fer-les regenerar en una direcció proximal. Si es talla un forat quadrat a l’aleta d’un peix, la regeneració es produeix tal com s’espera des del marge interior, però també es pot produir des de la vora distal. En aquest darrer cas, l’aleta regeneradora és en realitat una estructura distal, excepte que passa a créixer en una direcció proximal.
Les extremitats d'amfibis reaccionen d'una manera similar. És possible empeltar la mà d’un casal a la paret del cos propera i, un cop establert un flux de sang suficient, per tallar el braç entre l’espatlla i el colze. Això crea dues soques, una curta formada per una part del braç superior, i una més llarga formada per la resta del braç que sobresurt en la direcció equivocada del costat de l’animal. Ambdues soques regeneren el mateix, és a dir, tot allò que es troba normalment distal fins al nivell d’amputació, independentment de quina sigui la cara que s’enfrontava. El braç invertit regenera, doncs, una imatge mirall de si mateix.
És evident que quan una estructura es regenera només pot produir parts que normalment són distalses fins al nivell d’amputació. Les cèl·lules participants contenen la informació necessària per desenvolupar-ho tot "aigües avall", però mai no poden esdevenir estructures més proximals. La regeneració, com el desenvolupament embrionari, es produeix en una seqüència definitiva.
