Введение

Бластема (греч. βλάστημα, "потомство") – это масса клеток, способных к росту и регенерации органов или частей тела. Изменение определения слова "бластема" было рассмотрено в работе Holland (2021). Широкий обзор использования термина "бластема" в исторической перспективе выявляет довольно сложную историю. Слово вошло в биомедицинский словарь в 1799 году для обозначения злокачественной неклеточной слизи, которая считалась отправной точкой для роста раковых опухолей, которые в то время также рассматривались как ацеллюлярные, как описано Hajdu (2011, Cancer 118: 1155–1168). Затем, в начале XIX века, определение расширилось и стало включать зоны роста (по-прежнему считавшиеся ацеллюлярными) в здоровых, нормально развивающихся эмбрионах растений и животных. Одновременно специалисты по раку перестали использовать этот термин в своей практике, возможно, потому что считали, что термин, подразумевающий состояние здоровья и нормальности, не подходит для описания патологического состояния. В середине XIX века Schleiden и Schwann предложили клеточную теорию, а Remak и Virchow настаивали на том, что клетки могут возникать только путем деления существующих клеток. В результате представление о бластеме изменилось с ацеллюлярного на клеточное. В частности, термин стал обозначать популяцию эмбриональных клеток, дающих начало определенной ткани. Иными словами, термин "бластема" начал использоваться для обозначения того, что современные эмбриологи все чаще стали называть рудиментом или аналагом. Важно отметить, что термин "бластема" еще не относился к массе клеток с недифференцированным видом, которая накапливается относительно рано в регенерирующей части тела. Например, Morgan (1900) даже один раз не использует этот термин в своей классической книге "Регенерация". Лишь незадолго до Первой мировой войны Fritsch (1911, Zool. Jb. Zool. Physiol. 30: 377–472) ввел термин "бластема" в современном значении, которое используется современными исследователями регенерации. В настоящее время старое употребление термина "бластема" для обозначения нормального эмбриологического рудимента в значительной степени исчезло (за исключением описания аспектов развития почки и, в меньшей степени, надпочечника). В течение последнего столетия считалось, что бластемы состоят из недифференцированных плюрипотентных клеток, но недавние исследования показывают, что у некоторых организмов бластемы могут сохранять память о тканевом происхождении. Обычно они встречаются на ранних стадиях развития организма, например, в эмбрионах, а также при регенерации тканей, органов и костей. Некоторые амфибии, определенные виды рыб и два вида африканских колючих мышей способны образовывать бластемы во взрослом состоянии. Например, саламандры могут регенерировать многие органы после ампутации, включая конечности, хвост, сетчатку и кишечник. Однако большинство животных не способны образовывать бластемы.

Регенерация конечностей

Когда у саламандры отрезают конечность, поверхность места ампутации покрывается слоем эпидермиса. В первые несколько дней после травмы поврежденный эпидермис трансформируется в слой сигнальных клеток, называемый апикальной эпителиальной шапкой (АЭШ), играющую жизненно важную роль в регенерации. В это же время фибробласты из соединительной ткани мигрируют по поверхности ампутации, чтобы встретиться в центре раны. Эти фибробласты пролиферируют, формируя бластему – предшественник новой конечности. Важным модельным организмом для изучения регенерации конечностей является амбистома мексиканская, неотенная саламандра с исключительными регенеративными способностями. Регенерация конечностей у этих саламандр связана с бластемой. Клетки бластемы в процессе регенерации конечностей испытывают разрывы двойных цепей ДНК и, следовательно, нуждаются в механизме восстановления ДНК, известном как гомологичная рекомбинация, который устраняет эти разрывы. Клетки бластемы могут дифференцироваться в любой тип клеток, за исключением нейронов. Это означает, что аксоны, которые были перерезаны, могут быть регенерированы клетками бластемы, но если повреждено тело нейрона, то создать новый нейрон невозможно. В результате регенерация нервных органов не происходит.

Формирование

Как уже было сказано выше, существует несколько различных типов организмов, способных использовать регенеративную бластему во взрослом состоянии. К ним относятся личиночные земноводные (уродели), данио-рерио (рыбы-зебры) и планарии – плоские черви, являющиеся основными объектами изучения. У плоских червей для формирования бластемы и осуществления любого типа регенерации необходимы взрослые стволовые клетки, называемые необластами. Плоские черви используют эти недифференцированные клетки для регенерации после того, как паракринные факторы передают сигналы с поверхности раны. Клетки в бластеме также называют клоногенными необластами (cNeoblasts), которые способны мигрировать к месту раны и восстанавливать ткани. У личиночных земноводных исследования показывают, что дедифференциация клеток приводит к образованию бластемы, способной формировать различные типы тканей после ампутации хвоста и заживления раны. Что касается данио-рерио, то, в целом, эксперты до сих пор не пришли к единому мнению относительно механизмов формирования бластемы. Однако наиболее распространенными теориями являются дедифференциация клеток и рекрутинг стволовых клеток к месту раны.

Сигнальные пути

Существует несколько различных сигнальных путей, которые, как было показано, участвуют в регенерации конечностей посредством формирования бластемы. Исследования на плоских червях показали, что после применения интерференции РНК Smad бета-катенин 1 определяет передне-заднюю ось. Ингибирование этого процесса приводит к инверсии полярности в бластеме.