Классификация тканей

Несмотря на различия структурной организации и физиологических свойств органов и систем организма, все они состоят из ограниченного количества тканей. Тканевый тип объединяет ткани с общими свойствами. При этом учитываются генез (гистогенез), структура и функция отдельных тканей, входящих в конкретный тканевый тип. Различают четыре основных тканевых типа: эпителий, система тканей внутренней среды, мышечная и нервная ткани (система). Ткань — филогенетически сложившаяся система гистологических элементов, объединённых общей структурой, функцией и происхождением. Первую классификацию тканей предложил Биша. Принятая в настоящее время классификация тканей принадлежит фон Лейдигу.

Регенерация

Регенерация — восстановление утраченной или повреждённой дифференцированной структуры. Различают физиологическую регенерацию и репаративную регенерацию. Когда говорят о регенерации тканей, имеют в виду регенерацию клеток и клеточных типов.

Физиологическая регенерация — естественное обновление структуры. В ходе жизнедеятельности на смену гибнущим клеткам приходят новые. В физиологической регенерации участвуют клетки всех обновляющихся популяций и образуемые ими тканевые структуры. Так, на смену закончившим жизненный цикл эпителиоцитам слизистой оболочки пищеварительного тракта постоянно приходят новые клетки.

Репаративная регенерация — образование новых структур вместо повреждённых и на месте повреждённых. Признак репаративной регенерации — появление многочисленных малодифференцированных клеток со свойствами эмбриональных клеток зачатка регенерирующего органа или ткани. При репаративной регенерации какой-то структуры реконструируются процессы развития этой структуры в раннем онтогенезе. Например, формирование зрелой костной ткани на месте перелома кости протекает так же, как и при энхондральном остеогенезе.

Характер клеточной популяции и регенерация. Характер клеточной популяции повреждённой структуры определяет возможность её регенерации. Репаративная регенерация возможна, если структура состоит из клеток обновляющейся популяции (эпителиальные клетки, клетки мезенхимного происхождения). Репаративная регенерация наступит также при наличии в ткани стволовых клеток и условий, разрешающих их дифференцировку. Например, при повреждении скелетной мышцы ткань восстанавливается за счёт дифференцировки стволовых клеток (клетки-сателлиты) в миобласты, сливающиеся в мышечные трубочки с последующим образованием мышечных волокон. Ткань, утратившая стволовые клетки, не имеет шансов к восстановлению. По этой причине не происходит репаративной регенерации миокарда после гибели кардиомиоцитов вследствие инфаркта или нейронов при травме. Правда, в последнем случае, если нарушена целостность части клетки, возможно восстановление структуры нейрона и его связей с клеточными партнёрами за счёт интенсификации внутриклеточных процессов (синтез белка, внутриклеточный транспорт веществ и органелл), т.е. регенерации на клеточном уровне.

Морфогенетические поля и регенерация. Организм разделён на морфогенетические поля, не имеющие чётких анатомических границ, но их клетки формируют строго определённую структуру. Морфогенетическое поле организовано таким образом, что при изменении в нём количества клеток оставшиеся клетки вновь устанавливают исходные взаимоотношения, и восстанавливается нормальная структура ткани. Регенерация в пределах морфогенетического поля контролируется регуляторными механизмами на основе позиционной информации клеток этого поля.

Тканевая инженерия — создание "искусственных" органов и тканей, биологически активных компонентов на носителях, новых биокомпозиционных и биодеградируемых материалов для восстановления утраченных функций отдельных тканей или органов в целом. Тканевая инженерия использует современные достижения молекулярной биологии, генной инженерии и нанотехнологий. Для трансплантации или имплантации в поврежденный орган или ткань разрабатываются носители из биодеградируемых материалов, которые применяют в сочетании с биоактивными веществами или донорскими клетками. Биодеградируемые материалы структурируют ткань и поддерживают её регенерацию на заданном этапе, а затем, выполнив свою задачу, подвергаются рассасыванию и исчезают, не ухудшая впоследствии функцию восстановленных биологических структур. В качестве подобных материалов применяют коллагеновые покрытия с аллофибробластами для лечения ран, искусственные сосуды с антикоагулянтами в сосудистой хирургии, кондуиты из биологических и синтетических биодеградируемых материалов для реконструкции поврежденных нервов, искусственные композиты, состоящие из алло- и/или ксеноматериалов в сочетании с биоактивными молекулами (морфогенетические белки кости, факторы роста) и способные индуцировать остеогенез и др. Тканевая инженерия позволяет разрабатывать эффективные материалы, которые с успехом применяются в трансплантологии. Биоматериал — материал, встраиваемый (имплантируемый) в живую (биологическую) систему, чтобы поддерживать, устранять дефекты, наращивать или замещать ткань, орган и восстанавливать утраченную функцию. Наиболее широко биоматериалы применяют в хирургии. Это синтетические материалы, используемые для замены частей в живых системах или для функционирования в интимном контакте с живой тканью. Из биоматериалов изготавливают искусственные кости, эндопротезы сосудов, искусственные водители ритма, катетеры и др. К подобным материалам сегодня предъявляют высокие требования. Материалы должны отвечать ряду критериев: биосовместимость и биоинтеграция (способность физиологически взаимодействовать с тканью хозяина, уменьшение выраженности воспаления и образования рубца, увеличение уровня реваскуляризации трансплантата, поддержание врастания клеток и сосудов в структуры имплантата); оптимальная скорость биодеградации (должна обеспечить полную регенерацию тканевых структур и последующее полное рассасывание искусственного материала); физические свойства (прочность, эластичность, гибкость, упругость) должны быть максимально приближены к свойствам ткани хозяина; обладать некоторыми специальными свойствами, необходимыми для решения конкретных задач, например, иметь стандартную пористость (поры, пропускающие молекулы, но непроницаемые для клеток) или обеспечивать по мере рассасывания дозированное высвобождения веществ (факторов роста, трофических факторов, фармпрепаратов и пр.). Наиболее подходящими для трансплантации и последующей биоинтеграции являются аутотрансплантаты, которые получают из собственных тканей пациента. Такие материалы подготавливают непосредственно перед трансплантацией. Однако возможности получения значительных количеств аутоматериала весьма ограничены и при его заборе, как правило, донор подвергается серьёзным оперативным вмешательствам. Все это существенно ограничивает широкое применение аутотрансплантатов. В случае аллотрансплантаций используют банк для хранения такого материала.

Будущее тканевой инженерии обоснованно связывают с очевидным прогрессом в области стволовых клеток. Однако их широкое практическое использование в тканевой инженерии окажется возможным после получения новых данных о механизмах контроля направленной дифференцировки, пролиферации клеток и роста ткани, что важно для исключения такого осложнения как трансформация клеток и опухолевый рост.

Возможности тканевой инженерии достаточно широки, сегодня она может в лабораторных условиях получить кожу, кость, хрящ. В будущем считается реальным создание методами тканевой инженерии кровеносного сосуда. Однако создание методами тканевой инженерии большого трехмерного органа, например такого, как почка, пока представляется проблематичным.