Info om  djur   Fråga   Svar   Djurfakta   Artiklar   Källor 

Lunds universitet
Facebook

Hur nya ben och svansar ersätter gamla. Regeneration: återväxt av amputerade kroppsdelar

Stamceller och återväxt hos maskar och människor

Anders Lundquist

Sötvattenshydror

Några hydror som hänger upp och ner från vattenytan, kvarhållna av vattnets ytspänning. Normalt sitter de fästa på vattenväxter. Läs om dessa små nässeldjurs otroliga regenerationsförmåga i texten nedan. Dessa hydror tillhör arten Hydra viridissima. De får sin gröna färg av encelliga fotosyntetiserande organismer som lever inuti dem, i så kallad symbios med hydrorna. Hydrorna kan själva skaffa sig föda med hjälp av sina tentakler, men de försörjer sig också på de organiska ämnen som symbionterna bildar vid sin fotosyntes. Denna typ av symbios förkommer bland annat också hos en del svampdjur, hos revbyggande koralldjur, hos vissa nakensnäckor samt hos de jättemusslor, som ibland kallas "mördarmusslor". Nämnas bör att mördarmusslornas rykte är avsevärt överdrivet. Courtesy of Malcolm Storey, from Encyclopedia of Life under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.

Regeneration innebär att en individ kan återbilda en förlorad kroppsdel eller att en avskuren bit av en individ kan utvecklas till en hel individ. Förmågan att regenerera är olika stor inom olika djurgrupper. Vissa enkelt byggda djur kan regenerera en helt ny individ från en liten bit av kroppen. Andra djur, till exempel däggdjur och de flesta insekter, saknar helt eller nästan helt förmågan att återbilda kroppsdelar, åtminstone som vuxna.

Stamceller och deras funktion

För att regeneration ska ske krävs i de flesta fall stamceller. Stamceller är odifferentierade (omogna) celler som kan dela sig och därvid ge upphov dels till nya stamceller, dels till celler med högre differentieringsgrad. Totipotenta stamceller kan ge upphov till alla de celltyper som ett befruktat ägg kan ge upphov till under embryonalutvecklingen. Multipotenta stamceller kan ge upphov till flera celltyper, men inte alla. Unipotenta stamceller kan bara ge upphov till en celltyp, till exempel skelettmuskelceller eller nervceller. Hos däggdjur finns dessutom pluripotenta stamceller som kan ge upphov till alla celler i embryot utom cellerna i den yttre fosterhinnan. Regeneration stimuleras ofta av tillväxtfaktorer, av hormoner eller av större molekyler i den så kallade extracellulära matrixen utanför cellerna. Vid regeneration av komplicerat byggda delar av kroppen, till exempel ben och inre organ, krävs dessutom en återaktivering av de intrikata mekanismer som styrde formbildningen (morfogenesen) under embryots utveckling. Formbildning innebär att strukturer i kroppen utvecklas från en ostrukturerad vävnad, till exempel ett ben från en extremitetsknopp.

Hydror och plattmaskar kan bilda en helt ny individ ur en avskuren bit av kroppen

Hydror är nässeldjur med fantastisk regenerationsförmåga. En hydra består av ett skaft som är fäst i underlaget med en fot. Överst är skaftet försett med en krans av tentakler kring munnen. Hydror kan skäras i flera bitar, som alla kan bilda fullständiga nya individer. Ett skaft kan bilda en överdel och en överdel kan bilda ett skaft. Texten fortsätter under bilden.

Herakles besegrar den lerneiska hydran

Den grekiske hjälten Herakles i färd med att besegra den lerneiska hydran, ett av hans tolv storverk. Detta mytiska monster har gett namn åt de djur som kallas hydror, se texten ovan och bilden överst på sidan. Monstret hade en utomordentlig regenerationsförmåga. När Herakles högg av ett av dess många huvuden, växte det genast ut två nya. Men Herakles brorson förhindrade regeneration genom att sveda halsarnas snittytor med eld. På ryggen bär Herakles huden av det nemeiska lejonet, som han tvingades att krama ihjäl, eftersom det var osårbart för pilar. Romersk mosaik från 200-talet enligt vår tideräkning. Ett annat av Herakles storverk var att rensa Augiasstallet, som var så dåligt mockat att han måste leda en flod igenom det. Courtesy of Luis García and the National Archaeological Museum of Spain, from Wikimedia Commons under Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic License.

Plattmaskarna är en enkelt uppbyggd djurgrupp. Bland plattmaskarna är virvelmaskar (klassen Turbellaria) kända för sin regenerationsförmåga. Man kan dela en del virvelmaskar i flera bitar, som alla tillväxer och ger upphov till en ny fullständig mask, med huvud och allt. Slemmaskar (Nemertea) har också en mycket god regenerationsförmåga. En liten bit av en mask kan ge upphov till en fullständig ny individ. Rundmaskar (Nematoda) regenererar däremot dåligt. De kan i stort sett bara plugga igen ett hål i kroppsväggen. Texten fortsätter under bilden.

Virvelmasken Dugesia sicula

Virvelmasken Dugesia sicula. Många virvelmaskar kan regenerera en helt ny individ från vilken bit av kroppen som helst. Läs om hur virvelmaskar kryper på en annan sida. Courtesy of Laia Leria, from Encyclopedia of Life under Creative Commons Attribution-NonCommercial 3.0 Unported License.

Daggmaskar har begränsad regenerationsförmåga

Daggmaskarna tillhör gruppen fåborstmaskar inom stammen ringmaskar (Annelida). Till ringmaskarna hör dessutom iglarna och de marina havsborstmaskarna. Ringmaskarnas kropp är uppdelad i ett flertal segment. Havsborstmaskar kan vara bra på att regenerera. Hos ett par arter kan en komplett mask uppkomma ur ett enda bortskuret segment. Daggmaskar kan också regenerera så att, i vissa fall, två fullständiga maskar uppkommer om masken skärs i två bitar. Olika arter har dock olika väl utvecklad regenerationsförmåga. Ofta finns det vissa begränsningar. En framdel kan vanligen ge upphov till en fullständig mask. En bakdel kan oftast bara ge upphov till ett visst maximalt antal segment, olika antal hos olika daggmaskarter. Det innebär att en alltför kort bakdel utvecklas till en ofullständig mask. En sådan ofullständig mask kan bland annat sakna könsorgan. Den vanliga daggmasken Lumbricus terrestris är en art med begränsad regenerationsförmåga. Iglar kan inte regenerera alls. Texten fortsätter under bilden.

Havsborstmasken Dodecaceria fewkesi

Havsborstmaskarna inom släktet Dodecaceria kan regenerera en komplett ny individ från ett enda segment. Dessa maskar lever fastsittande på havsbottnen inuti förkalkade rör, Vi ser bara maskarnas tentakelkransar, som sticker ut ur rören. Courtesy of Lovell and Libby Langstroth, from Encyclopedia of Life under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.

Återväxt av förlorade armar och ben

Mer komplicerat byggda djur kan i regel inte regenerera nya individer om kroppen skärs i bitar. Däremot kan många av dessa djur regenerera förlorade extremiteter. Detta gäller för de flesta kräftdjur. Hos en del insekter kan förlorade ben växa ut igen, men bara hos djur som är i larvstadiet. Bland blötdjuren lär bläckfiskar kunna regenerera förlorade armar. Bland tagghudingarna är sjöstjärnorna välkända för att kunna regenerera förlorade armar. Läs om sjöstjärnornas regenerationsförmåga på en annan sida.

Stjärtgroddjurs fantastiska regenerationsförmåga

Bland ryggradsdjuren är stjärtgroddjuren (Urodela), till vilka våra vattensalamandrar hör, kända för att ha en fantastisk regenerationsförmåga. De kan bland annat regenerera förlorade ben och till och med käkar. Grodlarver kan också regenerera förlorade ben, men det kan inte vuxna grodor. En del ödlor kan regenerera en förlorad stjärt. Stjärten bryts av på ett bestämt försvagat ställe. Sådan så kallad autotomi kan var ett sätt att slippa undan ett rovdjur.

Däggdjur har nästan helt förlorat förmågan till att regenerera kroppsdelar

Vi däggdjur kan inte regenerera förlorade ben och armar. Men vi kan regenerera en del inre organ och vissa vävnader, om det finns en bit kvar av organet eller vävnaden. Levern och njurarna är kända för detta. Om större delen av levern tas bort, kan återstoden regenerera till en lika stor ny lever, om än inte med samma form som den gamla. Om en njure opereras bort, tillväxer den andra och tar över dess funktioner. Nya skelettben kan inte bildas, men benvävnad kan regenerera vid läkning av benbrott och ny överhud kan bildas vid sårläkning. Blodets celler, blodkropparna, nybildas ständigt, liksom det innersta lagret av celler (epitelet) i mag-tarmkanalen och överhudens celler, som ger upphov till dess hornlager. Texten fortsätter under bilden.

Salamander

Den här salamandern har förmodligen tappat svansen och regenererat en ny. Nära svansroten ser man en zon som saknar gul pigmentering och är något insnörd. Denna zon är förmodligen ett brottställe. Courtesy of Mark Thompson, in the public domain.

Människor, åtminstone barn, kan också regenerera den allra yttersta delen av ett finger, förutsatt att nagelns tillväxtzon (matrix) finns kvar. I denna zon finns stamceller som krävs för regenerationen. Regenerationen inkluderar bildning av ny benvävnad, vilket innebär att den kvarvarande stumpen av det yttersta skelettbenet förlängs. Kanske är detta det enda vi kvar av den förmåga att regenerera ett helt gångben som finns hos stjärtgroddjuren. En intressant spekulation är att däggdjurens förlorade regenerationsförmåga åtföljs av en minskad cancerrisk och att nettoeffekten skulle vara till fördel för djuren. Man har också gissat att den minskade regenerationsförmågan möjliggör en snabbare sårläkning genom ärrbildning i stället för regeneration.

Kan man återuppväcka regenerationsförmågan, så att förlorade armar och ben återbildas?

Det är dock möjligt att vi däggdjur har kvar de mekanismer som gör att groddjur kan regenerera ett helt ben, men att de styrande generna är avstängda överallt utom i fingertopparna och kanske tåspetsarna. Denna tanke stöds av resultat från försök med möss. Några proteiner, som är nödvändiga för regeneration av deras framtåspetsar, återfinns också hos stjärtgroddjur. Dessa proteiner har hos groddjuren samma funktioner som hos mössen.

Musstammen MRL har oväntat visat sig ha fantastiska egenskaper. Den är känd för att den drabbas en viss immunsjukdom. Men dessa möss uppvisar också en anmärkningsvärd regenerationsförmåga, möjligen en följd av att de inte bildar ärr vid läkning av skador. De kan till och med regenerera hjärtmuskelvävnad. Om man kunde åstadkomma hjärtmuskelregeneration hos människor skulle man kanske kunna minska dödligheten i hjärt-kärlsjukdomar. En del forskare menar att man skulle kunna återuppväcka förmågan till regeneration hos människor helt enkelt genom att blockera ärrbildning. Men man kan inte utesluta möjligheten att cancerrisken då skulle öka.

Det bedrivs mycket forskning om regeneration, särskilt med axolotlen (Ambystoma mexicanum) och andra stjärtlösa groddjur som försöksdjur. Det yttersta målet med denna forskning är inte bara att reda ut regenerationsmekanismerna hos groddjuren, utan också att kunna återuppväcka förmågan till regeneration hos sjuka och skadade människor, men det dröjer nog innan vi är där.
 

Referenser

B. I. Balinsky: An introduction to embryology (3rd ed, Saunders, 1970).

R. B. Borgens: Mice regrow the tips of their foretoes (Science 217:747-750. 1982).

R. C. Brusca and G. J. Brusca: Invertebrates (Sinauer, 2:a upplagan, 2003).

B. S. Douglas: Conservative management of guillotine amputation of the finger in children (Australian Paediatric Journal 8:86-89, 1972).

A. Heydemann: The super super-healing MRL mouse strain (NIH Public Access, Frontiers in Biology (Beijing) 7: 522-538, 2012).

R. W. Hill, G. A. Wyse, and M. Anderson: Animal Physiology (3rd ed, Sinauer, 2012 ).

M. Takeo et al.: Wnt activation in nail epithelium couples nail growth to digit regeneration (Nature 499:228-234, 2013).

C. Wilson: The regeneration game (New Scientist, 27 September 2003).

E. Yong: How nails regenerate lost fingertips (Nature, 12 June 2013).
 

Till början på sidan

Till "Djurfakta"


Zoofysiolog, skribent och webbansvarig:
Anders Lundquist, senior universitetslektor emeritus
Adress: Biologiska institutionen, Lunds universitet, Biologihus B, Sölvegatan 35, 223 62 Lund
Telefon: 046-222 93 53
E-post:
Senast uppdaterad: 24 oktober 2016
Webbplatsen använder kakor. Surfar du vidare, godkänner du detta. Läs mer här.

Creative Commons License
Detta verk är licensierat under en Creative Commons Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar 2.5 Sverige Licens.