RIGENERAZIONE

RIGENERAZIONE

Biologia (XXIX, p. 322; App. II, 11, p. 713). - In tutti i fenomeni rigenerativi in seguito all'asportazione di parti dell'organismo mediante un taglio o ad amputazione per autotomia, la prima fase del processo che conduce alla riparazione della soluzione di continuo determinatasi nella regione lesa è la cicatrizzazione. Essa è il risultato della concomitanza di una serie di fenomeni, gli uni distinti dagli altri in quanto dipendenti da svariati fattori: in primo luogo l'orlo della ferita si retrae ed i muscoli adiacenti ad essa si contraggono, sì che i margini cruenti tendono ad accostarsi quanto più possibile; quindi, a chiusura del taglio, si forma un essudato colloidale o un tappo di muco o, negli animali superiori, sotto un primo rivestimento inerte di fibrina, un coagulo che è subitamente invaso sia da amebociti che fagocitano i detriti cellulari dei tessuti lesi, sia da fibroblasti dermici e subdermici (Mammiferi).

Il processo riparativo, come lo si può ad es. tipicamente seguire nella pelle degli Anfibî, ove è stato descritto nei particolari da P. Weiss (1959), prosegue con il distacco dell'epidermide dalla sua membrana basale e lo scorrimento delle cellule epidermiche, le quali, cambiando di forma, muovendosi e orientandosi, migrano fino a ricoprire del tutto il tratto leso che riacquista così, in poche ore, la sua continuità. Alle proprietà micromeccaniche delle cellule e ad una loro intrinseca instabilità, si debbono, oltre questi processi di migrazione e di orientamento, quelli di rimodellamento della forma originaria del tessuto epidermico così riparato (P. Weiss). Ricerche di microscopia elettronica hanno permesso di approfondire il meccanismo di adesione delle cellule epidermiche sulla membraria basale e di seguire gli intimi processi di ricostituzione di questa membrana, che ha rivelato una complessa struttura submicroscopica (P. Weiss e W. Ferris, 1954). Osservazioni sul comportamento di cellule "in espianto" hanno recato importanti contributi alla conoscenza dei meccanismi dei loro movimenti e del loro orientamento che, al margine dell'espianto, si attuerebbero né più né meno come nel caso descritto della riparazione di una lesione dell'epidermide.

Nei Metazoi di più semplice organizzazione i processi di cicatrizzazione avvengono molto rapidamente; così nelle Idre, in Tubularia, dopo un taglio trasversale del polipo, seguito da un'abbondante secrezione di muco, la riparazione dei tessuti, epidermide e gastrodermide, si compie mediante semplice scorrimento delle cellule dell'uno e dell'altro strato che simultaneamente si saldano. Nei Molluschi un tappo di leucociti occlude rapidamente la sezione. Negli Anellidi un taglio trasversale del corpo è immediatamente seguito dalla cicatrizzazione epidermica e dalla chiusura del canale digerente; la nuova bocca e il nuovo ano si neoformano secondariamente, talora con modalità diverse.

Nei Vertebrati (ad es. Anfibî), ai quali si limita qui la trattazione, nel caso di amputazione o mutilazione dell'arto, formatosi rapidamente il coagulo, la migrazione delle cellule dell'epitelio adiacente alla sezione del moncone è già ultimata entro 24 ore e tale riparazione si compie senza che intervenga moltiplicazione cellulare. Successivamente, come conseguenza sempre di un processo di migrazione, fra il ricostituito epitelio e i tessuti sottostanti, di cui quelli limitanti il taglio vanno incontro ad istolisi, si vengono ad accumulare cellule molto simili a quelle del mesenchima embrionale, derivate dai tessuti del moncone che aumentano considerevolmente di numero, senza traccia alcuna, o per lo meno scarsissima, di mitosi. Interessante il reperto che tale migrazione si compie anche in presenza di sostanze antimitotiche (colchicina, ecc.). Questo stadio corrisponde alla costituzione del precoce blastema rigenerativo.

Anche nel caso dell'asportazione della coda nelle larve di Urodeli, la migrazione dell'epitelio che tende a ricoprire la superficie cruenta di sezione avviene rapidamente e indipendentemente dalla moltiplicazione cellulare; la cicatrizzazione del midollo spinale avviene a spese delle cellule dell'ependima (A. Stefanelli e A. Capriata, 1944); la corda, diversamente che negli Anuri, non rigenera. Profondi cambiamenti avvengono invece nei muscoli del tronco che, invasi da leucociti e da macrofagi, vanno incontro a regressione e sarcolisi ed i loro residui, rappresentati da nuclei con adiacenti porzioni di citoplasma, partecipano in larga misura alla formazione del blastema mesenchimatico.

Sull'origine del blastema non tutte le opinioni sono concordi. Secondo alcuni autori si costituirebbe per sdifferenziamento dei tessuti lesi e la rigenerazione dei nuovi tessuti avverrebbe a spese dei corrispondenti tessuti del moncone (nel caso della rigenerazione della coda, i muscoli e i connettivi); secondo altri, che riesumano una delle più antiche interpretazioni del fenomeno il blastema sarebbe di origine ematogena: si costituirebbe, cioè, a spese di leucociti usciti dai vasi; altri ancora ammettono che elementi epidermici sdifferenziati, approfondandosi, si associno all'accumulo sottoepidermico di cellule mesenchimatiche; altri ritengono che il blastema derivi soltanto da cellule totipotenti del tipo dei "neoblasti" degli Anellidi presumibilmente associate ad elementi connettivali. Non sono mancati, infine, coloro che hanno ammesso un'origine "amitotica" del precoce blastema, basandosi su figure nucleari riscontrate nel moncone dell'arto di Triturus, che ricorderebbero le "amitosi", senza però dimostrare alcuna relazione certa fra la distribuzione e frequenza di esse e l'aumento numerico delle cellule.

Tra queste varie alternative, fondate su dati sovente contrastanti, sembra che, sulla base del maggior numero di osservazioni, si possa affermare che il blastema, nella r. dell'arto, abbia esclusiva origine dalla proliferazione dei tessuti del moncone, esclusi i muscoli e la cartilagine; come tale avrebbe una limitata origine fibroblastica. Altri, come avviene di norma nella rigenerazione della coda, vi comprenderebbero anche i muscoli e la cartilagine ed i tessuti connettivi adiacenti, ai quali si associerebbero elementi di riserva.

Riesce tuttavia assai difficile stabilire con esattezza quali relazioni intercedano tra i tessuti proliferanti del moncone e la comparsa dei tessuti corrispondenti nel rigenerato; e ciò, nonostante che accurati studî sulla distribuzione delle mitosi abbiano ormai chiarito la successione degli stadî che il rigenerato di Triturus viridescens. originato dal moncone dell'arto anteriore, attraversa: una prima fase, entro i primi 3-4 giorni dall'amputazione, in cui si ha migrazione distale di cellule senza moltiplicazione; una seconda fase, dopo il quarto giorno, in cui si ha migrazione di cellule nel rigenerato prodotte da attiva moltiplicazione di elementi del moncone, e, infine, una terza fase, in cui si ha ulteriore moltiplicazione, nel rigenerato stesso, delle cellule immigratevi, col conseguente rapido accrescimento del blastema che viene così a sporgere come gemma rigenerativa.

La formazione delle cellule del blastema trae origine, perciò, nel moncone e non soltanto dalla zona prossima al taglio, ma anche dalla regione più distale. Soltanto negli stadî più avanzati, per l'arto anteriore al 250 giorno dall'amputazione, l'attività moltiplicativa si concentra nella zona del blastema vero e proprio e la gemma si accresce assumendo la forma allungata di una piccola appendice conica.

La prima manifestazione di r. della coda, in larve di Urodeli, consiste nell'allungamento (che ha il suo inizio al sesto giorno dall'amputazione) del midollo spinale a spese delle cellule meno differenziate, in prossimità del canale dell'ependima. All'8° giorno una condensazione di cellule del blastema rigenerativo prelude ad una formazione precartilaginea che a guisa di bastoncello fa capo, anteriormente, alla superficie di sezione della corda (che, come si è detto, non rigenera) e si estende indietro. Tale formazione, associata alla parte ventrale del midollo spinale rigenerante ne segue l'accrescimento, costituendo una struttura scheletrica assile, al posto della notocorda, che successivamente si differenzia, in direzione antero-posteriore, in cartilagine. Anche il blastema mesenchimale, che apporta sempre nuovi elementi scheletogeni all'asse cartilagineo, si sposta e si estende in senso antero-posteriore. Tra l'8° e il 9° giorno compaiono i primi mioblasti associati ai muscoli del moncone e successivamente (10° e 11° giorno) essi fanno la loro apparizione nel rigenerato. L'asse cartilagineo viene frattanto segmentandosi in tanti centri i quali, a differenza di quanto accade nello sviluppo normale, precedono gli archi neurali. Il tessuto scheletrico del rigenerato, diversamente da quanto si riteneva in passato, non sembra avere alcuna relazione d'interdipendenza con la notocorda del moncone; mentre una decisa influenza induttrice esercita il midollo spinale in rigenerazione sulle cellule mesodermiche della coda in rigenerazione.

Ricerche istochimiche hanno inoltre messo in luce analogamente a quanto si verifica nello sviluppo normale, una localizzazione regionale di attività enzimatiche (fosfatasi alcalina) durante le fasi di sdifferenziamento, accrescimento e differenziamento che si susseguono nella rigenerazione dell'arto.

Anche questi dati non sono in favore di una partecipazione dell'epidermide alla formazione del blastema, mentre corroborano, invece, la tesi del contributo fondamentale che ad esso apportano fibroblasti ricchi di fosfatasi alcalina e di altre cellule similari derivate dallo sdifferenziamento degli elementi muscolari e della cartilagine. Anche esperimenti eseguiti sulla r. di arti chimerici larvali (ottenuti scambiando tra embrioni di due diverse specie di salamandre a differenti velocità di accrescimento, ectoderma dell'abbozzo dell'arto e tessuto mesodermico subepidermico) avrebbero dimostrato che il rigenerato assume le dimensioni caratteristiche della specie che ha fornito, nell'arto chimerico il tessuto mesodermico (H.D. Hèath 1953), e ciò indirettamente significa che non vi fu partecipazione dell'ectoderma nella formazione del blastema.

Nel loro complesso tutti questi fatti fanno perciò concordemente ritenere l'epidermide estranea alla formazione del blastema rigenerativo dell'arto. Si suppone, anzi, da alcuni che possa anche esercitare un'azione passiva sulla r., perfino inibendola. È nozione comune, infatti, che una cicatrizzazione troppo rapida in animali dotati di normali capacità rigenerative possa impedire la formazione del blastema rigenerativo ed è anche noto, da vecchi esperimenti su Triturus, che è possibile impedire la r. della coda amputata suturando la pelle, oppure, in Axolotl, trapiantando un lembo di pelle sulla sezione di amputazione. Acquistano un particolare significato a questo riguardo alcune osservazioni (N. M. Gidge e S. M. Rose, 1944-45) sulla r. dell'arto negli Anfibî Anuri, che, come è noto, dopo la metamorfosi perdono ogni capacità rigenerativa: se tuttavia, dopo l'amputazione dell'arto, s'impedisce o si ritarda la cicatrizzazione, sia mediante trattamento con soluzioni concentrate di cloruro di sodio, sia denudando la sezione di amputazione dell'epitelio, si può constatare l'inizio della r. dell'arto e ciò ha fatto pensare che sia proprio la troppo tempestiva cicatrizzazione della pelle che caratterizza gli Anuri l'importante fattore ostacolante la rigenerazione nell'adulto di questi animali.

Concludendo, gli studi sull'istogenesi rigenerativa nei Vertebrati, che qui sono riferiti - limitatamente alle prime fasi e ai casi su cui si è concentrata maggiormente l'attenzione dei ricercatori: la rigenerazione della coda e dell'arto negli Anfibî - toccano i più importanti problemi del differenziamento, della moltiplicazione cellulare e dell'accrescimento. Tali problemi si debbono indagare da un punto di vista causale, ai varî livelli: supercellulare, cellulare ed intracellulare, tenendo presente che l'attuazione del processo rigenerativo nella sua totalità è condizionata alle complesse correlazioni che intercedono fra le diverse categorie cellulari impegnate in tali processi e dipende dalla determinazione istogenetica delle suddette categorie cellulari, per cui le osservazioni istologiche da sole sono insufficienti. Vedi tav. f. t.

Bibl.: B. H. Willier, P. Weiss, V. Hamburger, Analysis of development, Philadelphia e Londra 1955; W. Bradford Patterson (a cura di), Wound healing and tissue repair, Chicago 1959; Ch. S. Thornton, Regeneration in Vertebrates, Chicago 1959; D. Rudnick (a cura di), Developing cell systems and their control, New York 1960; P. Weiss, The biological foundation of wound repair, in The Harvey Lectures 1959-60, New York 1961.