O processo de regeneração
Origem do material de regeneração
Após a amputação, um apêndice capaz de regeneração desenvolve um blastema a partir de tecidos no coto logo atrás do nível de amputação (veja a fotografia). Esses tecidos sofrem mudanças drásticas. Suas células, uma vez especializadas em músculo, osso ou cartilagem, perdem as características pelas quais são normalmente identificadas (desdiferenciação); eles então começam a migrar em direção à epiderme da ferida e a acumular-se embaixo, formando um broto arredondado (blastema) que sai do toco. As células mais próximas da ponta do broto continuam a se multiplicar, enquanto as situadas mais próximas aos tecidos antigos do coto se diferenciam em músculo ou cartilagem, dependendo da sua localização. O desenvolvimento continua até que as estruturas finais na ponta do apêndice regenerado sejam diferenciadas e todas as células em proliferação sejam usadas no processo.
doença humana: reparação e regeneração
Ao substituir as células danificadas ou destruídas por novas células saudáveis, os processos de reparo e regeneração trabalham para restaurar a saúde de um indivíduo.
As células blastema parecem se diferenciar no mesmo tipo de célula que eram antes ou em tipos intimamente relacionados. As células podem talvez mudar de papel sob certas condições, mas aparentemente raramente o fazem. Se um blastema de membro é transplantado para as costas do mesmo animal, ele pode continuar seu desenvolvimento em um membro. Da mesma forma, um blastema da cauda transplantado para outro local do corpo se tornará uma cauda. Assim, as células de um blastema parecem ter o selo indelével do apêndice a partir do qual foram produzidas e para as quais estão destinadas a se desenvolver. Se um blastema da cauda é transplantado para o tronco de um membro, a estrutura que regenera será um composto dos dois apêndices.
Teoria da polaridade e gradiente
Cada ser vivo exibe polaridade, um exemplo do qual é a diferenciação de um organismo em uma cabeça ou parte dianteira e uma cauda ou parte traseira. A regeneração de peças não é exceção; eles exibem polaridade sempre crescendo na direção distal (longe da parte principal do corpo). Entre os invertebrados inferiores, no entanto, a distinção entre proximal (próximo ou próximo ao corpo) e distal nem sempre é clara. Não é difícil, por exemplo, reverter a polaridade das "hastes" nos hidróides coloniais. Normalmente, um pedaço do caule cresce na extremidade da cabeça, ou hidrante, na extremidade livre ou distal; se estiver amarrado, no entanto, ele regenera um hidrante no final que era originalmente proximal. Aparentemente, a polaridade nesse sistema é determinada por um gradiente de atividade de tal maneira que um hidrante se regenera onde quer que a taxa metabólica seja mais alta. Uma vez que um hidrante começa a se desenvolver, ele inibe a produção de outras pessoas próximas a ele pela difusão de uma substância inibidora para baixo ao longo do caule.
Quando as minhocas planares são cortadas ao meio, cada peça cresce de volta ao final que está faltando. Células em regiões essencialmente idênticas do corpo onde o corte foi feito formam blastemas, que, em um caso, dão origem a uma cabeça e, no outro, tornam-se uma cauda. O que cada blastema regenera depende inteiramente de se tratar de uma peça da frente ou de uma parte posterior do verme plano: a diferença real entre as duas peças pode ser estabelecida por diferenciais metabólicos. Se um pedaço transversal de uma minhoca for cortado muito fino - estreito demais para que seja estabelecido um gradiente metabólico eficaz - ele poderá regenerar duas cabeças, uma em cada extremidade. Se a atividade metabólica na extremidade anterior de um verme plano é artificialmente reduzida pela exposição a certos medicamentos, então o antigo fim posterior do verme pode desenvolver uma cabeça.
A regeneração do apêndice coloca um problema diferente do de organismos inteiros. A barbatana de um peixe e o membro de uma salamandra têm extremidades proximal e distal. Por várias manipulações, é possível fazê-las regenerar em uma direção proximal, no entanto. Se um buraco quadrado é cortado na barbatana de um peixe, a regeneração ocorre como esperado a partir da margem interna, mas também pode ocorrer a partir da borda distal. No último caso, a barbatana em regeneração é na verdade uma estrutura distal, exceto pelo fato de estar crescendo em uma direção proximal.
Membros anfíbios reagem de maneira semelhante. É possível enxertar a mão de um tritão na parede corporal próxima e, uma vez estabelecido o fluxo sanguíneo suficiente, cortar o braço entre o ombro e o cotovelo. Isso cria dois tocos, um curto constituído por parte da parte superior do braço e outro mais longo, constituído pelo resto do braço, projetando-se na direção errada do lado do animal. Ambos os tocos regeneram a mesma coisa, ou seja, tudo normalmente distal ao nível de amputação, independentemente da direção em que o toco estava voltado. O braço invertido, portanto, regenera uma imagem em espelho de si mesmo.
Claramente, quando uma estrutura se regenera, ela só pode produzir peças que normalmente se encontram distantes do nível de amputação. As células participantes contêm informações necessárias para desenvolver tudo "a jusante", mas nunca podem se tornar estruturas mais próximas. A regeneração, como o desenvolvimento embrionário, ocorre em uma sequência definida.
