Конечности человека: 404 – Категория не найдена

Ученые выяснили, как размеры частей тела человека влияют на риск заболеваний

Ученые выяснили, как размеры частей тела человека влияют на риск серьезных заболеваний, включая подагру, высокое кровяное давление, болезни сердца и даже рак. Результаты исследования, которое проводилось учеными в различных странах, включая Канаду, США, Израиль, Южную Корею и Великобританию, опубликованы в American Journal of Human Biology (“Американском журнале биологии человека”).

Выяснилось, что у мужчин более длинный безымянный палец может свидетельствовать о повышенном риске возникновения депрессии, агрессии, а также связан с облысением, но меньшим риском сердечного приступа. Известно, что выпадение волос у мужчин в связано с низким уровнем тестостерона (который также связан с более длинными безымянными пальцами).

У женщин с более длинными безымянными пальцами чаще развивается остеоартрит рук, и, вместе с тем, они подвержены меньшему риску заболеть раком молочной железы. Исследование показало, что женщины с указательными пальцами длиннее, чем их безымянные пальцы, как правило, проходят через менопаузу позже.

В некоторых случаях размеры определенных частей тела определяются условиями развития организма в утробе матери или в детстве, другие могут быть следствием образа жизни человека в зрелом возрасте.

Наличие относительно коротких ног по сравнению с длиной тела может увеличить риск избыточного веса или сердечных заболеваний, диабета второго типа и проблем с печенью.

Исследователи из британского университета Лафборо выяснили, что рак простаты и яичек, а также рак молочной железы до менопаузы, рак толстой кишки чаще встречаются у пациентов с длинными по сравнению с туловищем ногами. Кроме того, согласно исследованию, проведенному учеными университета Джонса Хопкинса в американском Балтиморе, люди с более длинными ногами менее подвержены риску заболевания диабетом.

В свою очередь, согласно исследованию ученых Королевского колледжа Лондона, у тех, у кого более длинные ноги по сравнению с туловищем, риск слабоумия на 20 процентов ниже. Более длинные ноги по сравнению с длиной туловища являются признаком быстрого роста и хорошего питания в детстве, в то время как относительно короткие ноги свидетельствуют о более медленном развитии организма человека в детстве и влиянию негативных факторов окружающей среды, включая плохое питание, бедность и курение матери во время беременности. Неполноценное питание в первые годы жизни может вызвать долговременные проблемы, которые влияют на чувствительность организма к инсулину (гормону, который помогает убирать сахар из кровеносных сосудов), что приводит к более высокому риску диабета второго типа.

“Длина ног является маркером программирования питания в раннем возрасте, который может обеспечить резерв мозга и защитить от нейродегенерации в более позднем возрасте”, – пишут исследователи в статье для журнала PLoS One.

Ученые выяснили, что небольшой размер головы человека может быть связан с повышенным риском развития деменции. Окружность головы мужчины в среднем составляет 58,4 сантиметра, у женщины 56 сантиметров. Люди с меньшим размером головы имеют в 2,1 раза больше шансов заболеть деменцией, говорится в исследовании, проведенном в Сингапурской национальной университетской больнице с участием 2500 пожилых людей.

Исследование, опубликованное в Journal of Clinical and Experimental Neuro-psychology (“Журнале клинической и экспериментальной нейропсихологии”) показало, что люди с меньшей окружностью головы и низким уровнем образования в четыре раза чаще страдают деменцией.

Согласно выводам ученых, когда человеческий мозг достигает шести процентов своего полного размера к шестилетнему возрасту, хорошее развитие клеток головного мозга в эти ранние годы может обеспечить создавать когнитивный резерв, действующий как защитный фактор от деменции в дальнейшей жизни, отмечает The Daily Mail.

Отдельное исследование посвящено выяснению риска заболеваний у людей с различными окружностями талии. “Яблоки” – то есть люди с большим весом вокруг талии – подвергаются большему риску для здоровья, чем “груши” – те, кто имеет больший вес на бедрах. Исследования показали, что накопление жира вокруг талии приводит к более значительному риску сердечных заболеваний, диабета второго типа и рака. Это объясняется тем, что жировые клетки вокруг талии, как правило, очень активны, производя соединения, которые могут повредить систему организма, регулирующую уровень сахара в крови.

Между тем, дети женщин, которые имеют более грушевидную форму и низкое соотношение окружности талии и бедер, показали лучшие результаты в тестах на интеллект.

Большая часть исследования также была посвящена влиянию роста человека на риск ряда серьезных заболеваний. Рост, которого человек окончательно достигает, как правило в возрасте около 20 лет, является визуальным маркером серии событий от зачатия до взрослой жизни.

Чем выше человек, тем больше у него риск развития шести видов рака, говорится в отчете, подготовленном Всемирным фондом исследований рака. А исследование, проведенное Американским онкологическим обществом, показало связь между ростом и весом женщин и риском заболевания раком молочной железы.

Исследование, основанное на показателях состояния здоровья 424 тысяч женщин в постменопаузе, из которых у трех тысяч развился рак молочной железы за 14-летний период, показывает, что смертность от рака молочной железы увеличивается с их ростом. Женщины ростом выше 170 сантиметров имели на 64 процентов больше шансов заболеть этой болезнью, чем женщины ростом около 160 сантиметров.

Другое исследование, проведенное в больнице имени Бригама в Бостоне, выявило связь между высоким ростом и повышенным риском рака простаты. Риск рака поджелудочной железы связан с ростом и весом, согласно исследованию Оксфордского университета, в котором приняли участие 400 тысяч человек. Вместе с тем, у мужчин ростом выше 180 сантиметров вероятность сердечного приступа на 35 процентов ниже, чем у мужчин ростом ниже, выяснили ученые Гарвардского университета.

Рентген верхних конечностей

directions

В медицине под верхними конечностями человека понимаются его правая и левая рука. Рука – одна из важнейших частей тела человека, так называемый, рабочий инструмент, выполняющая различные функции движения и действия. В связи с большой подвижностью рук и их многозадачностью, эти органы очень часто подвержены травмам и повреждениям. Главным и первым помощником в диагностике различных травм и нарушений верхних конечностей является рентгенологическое исследование.

Врачи-специалисты

Рентгенолаборант

В настоящее время на сайте ведутся работы по изменению прайс-листа, актуальную информацию уточняйте по тел: 640-55-25 или оставьте заявку, с Вами свяжется оператор.

Цены на услуги

• Рентгенография предплечья локтевой кости и лучевой кости в прямой задней проекции 900a
• Рентгенография кисти в прямой ладонной проекции 900a
• Рентгенография локтевого сустава в прямой задней проекции 900a
• Рентгенография лучезапястного сустава в прямой ладонной проекции 900a
• Рентгенография плечевого сустава в прямой задней проекции 900a
• Рентгенография плеча в прямой задней проекции 900a
• Рентгенография пальца кисти в прямой проекции 900a
• Рентгенография локтевого сустава в аксиальной проекции 900a
• Рентгенография плечевого сустава в боковой проекции 900a
• Рентгенография плеча в боковой проекции 900a
• Рентгенография локтевого сустава в боковой проекции 900a
• Рентгенография предплечья в боковой проекции 900a
• Рентгенография лучезапястного сустава в боковой ульнарной проекции 900a
• Рентгенография лучезапястного сустава в косой ладонной проекции 900a
• Рентгенография кисти в боковой проекции 900a
• Рентгенография кисти в косой ульнарной проекции 900a
• Рентгенография пальца кисти в боковой проекции 900a
• Рентгенография фаланг пальцев стопы в прямой проекции 900a
• Рентгенография запястья 1100a
• Рентгенография предплечья локтевой кости и лучевой кости в боковой проекции 1350a

Информация и цены, представленные на сайте, являются справочными и не являются публичной офертой.

Наши клиники в Санкт-Петербурге

Медицентр Юго-Запад
Пр.Маршала Жукова 28к2
Кировский район

• Автово
• Проспект Ветеранов
• Ленинский проспект

Получить подробную информацию и записаться на прием Вы можете по телефону +7 (812) 640-55-25

Что такое рентгеновские лучи

Рентгеновские лучи – достижение немецкого физика Вильгельма Рентгена, совершившего прорыв в науке, открыв всемирно известные «икс лучи», используемые в первую очередь в медицине. Процесс рентгенографии представляет собой проецирование изображения на фотопленку с помощью рентгеновских лучей, имеющих способность проходить через ткани человека. С помощью рентгенографии в медицинской науке выявляются и диагностируются травмы, нарушения развития, заболевания различных органов. Чаще всего рентгенологическое исследование применяется в травматологии.

Рентгенография верхних конечностей

С помощью рентгенологического исследования верхних конечностей врач-рентгенолог, травматолог или хирург могут оценить и проанализировать состояние суставов, костей, диагностировать наличие переломов ключицы, кисти, лучевой, плечевых, локтевых костей, врожденных пороков развития, вывихов, растяжений и других травм, и посттравматических состояний.

Если Вам требуется сделать рентгенографию верхних конечностей, то в многопрофильном медицинском центре «Медицентр» в отделении травматологии Вам окажут необходимую помощь и проведут качественные диагностические исследования. В травматологии «Медицентра» установлен высокотехнологичный современный итальянский рентгенодиагностический цифровой аппарат Clinomat, обеспечивающий в полном объеме все виды рентгенологических исследований, что позволяет провести быструю и полную диагностику. Кроме того, с помощью аппаратуры такого уровня врачи могут коллегиально изучать снимки в различных режимах обработки, что позволяет более точно поставить диагноз и быстро назначить необходимое лечение.

Показания к рентгенографии верхних конечностей

• переломы;
• растяжения, ушибы, вывихи, подвывихи;
• дегенеративно-дистрофические и опухолевые процессы;
• разрывы сухожилий и мышц;
• боли в суставах;
• инородные тела;
• врожденная патология костей;
• контроль состояния во время лечения.

Противопоказания к рентгенографии верхних конечностей

Рентгенологическое обследование верхних конечностей противопоказано беременным, детям до 15 лет рентгенологическое исследование проводится строго по показаниям при наличии направления лечащего врача.

Как часто можно делать рентгенологическое исследование верхних конечностей

Несмотря на важнейшую диагностическую и терапевтическую роль рентгенологии в медицинской науке, использование рентгенологического метода не полностью безопасно и поэтому лечащий врач сопоставляет данные предыдущего исследования, динамику клинической картины при назначении контрольной рентгенографии.

При этом не надо забывать, что медицина не стоит на месте, и те устаревший аппараты с высокой дозой облучения, применявшиеся ранее, давным – давно уступили место современной аппаратуре, сводящей к минимуму вред для организма человека от исследования.

Подготовка к рентгенографии верхних конечностей

Специальная подготовка не требуется. Единственное, что перед началом процедуры необходимо снять металлические предметы с той области, которая будет исследоваться, выключить мобильный телефон или оставить его вне комнаты, где происходит рентгенологическое обследование.

Процедура проведения рентгенографии верхних конечностей

Перед проведением процедуры не исследуемые участки тела человека накрывают специальным свинцовым передником или жилетом, защищающим от облучения.

Вся процедура занимает около 5-10 мин. После этого врач-рентгенолог проводит описание исследования с последующей выдачей заключения и рекомендует пациенту прием соответствующего специалиста в зависимости от результатов исследования.

832,948,1363,840,755,841

Ильина Ю.И. 04.05.2021 15:08
medi-center.ru

Хочу поблагодарить замечательных докторов, которые выявили и вылечили открывшуюся у меня язву. В первую очередь врача-гастроэнтеролога Вещеву Марию Александровну. Хочется отметить внимательность к больному , заинтересованность в результате лечения и профессионализм. Соблюдая все рекомендации доктора я за 6 недель справилась со своей болячкой. Также большое спасибо доктору производившему ФГДС врачу-эндоскописту Трофимовой Л. Ш. Мне всегда трудно дается эта процедура, но доктор очень внимательно и аккуратно производила ее дважды, перед лечением и после окончания лечения. Большое им спасибо!

Груздев Алексей Анатольевич 09.08.2020 16:34
medi-center.ru

Прошел эндоскопическое обследование у группы врачей в составе: Мордвинцевой Анны Ахатовны, Суйдюмова Тимура Руслановича, Локотковой Александры Владимировны. Отношение к пациенту внимательное, ответственное. Работу выполняют профессионально, уверенно, без суеты. Спасибо!

Хочу выразить огромную благодарность ,Агамурату Озармамедовичу Джораеву , в Мурино на Охтинской алее . У ребёнка был вывих локтевого сустава, все сделал очень быстро , вставил на место , нашёл подход к плачущему ребёнку !! Спасибо вашему центру, за отличных врачей !!!

Хочу выразить благодарность Агамурату Оразмамедовичу, за отзывчивость и профессиональную помощь моему сыну, спасибо вам за нашу ручку!!!

Хочу выразить большую благодарность клинике на аллее Поликарпова 6к2, всегда вежливые, доброжелательные девушки на ресепшн. Помогли удобно состыковать время приёма врачей. А также отдельно поблагодарить замечательнейшего доктора Гиндрюк Василия Васильевича за профессионализм, заботу и внимание! Наблюдаться у него одно удовольствие!!!

Добрый день! Хочу поблагодарить врача-кардиолога Сахартова Дмитрия Борисовича. Ходим с сыном не один год к этому специалисту. Квалифицированный врач, приветливый и доброжелательный. Умеет деликатно общаться со своими пациентами, очень внимательный. Все должным образом объясняет и дает нужные рекомендации. Очень понравилось, что можно быстро пройти ЭКГ и УЗИ сердца, после чего врач сразу делает расшифровку и дает подробную понятную выписку на руки. Если Вы ищите хорошего кардиолога, вы его найдете в “Медицентре” на Аллее Поликарпова 6, к2. Сахартов Дмитрий Борисович – замечательный врач, всем рекомендую и советую!

Что делать, если постоянно мерзнут руки и ноги

Врачи советуют не преувеличивать проблему, хотя бывает, что регулярно мерзнущие конечности могут сигнализировать о проблемах в организме.

Как утверждают врачи, мерзнущие конечности – это, в принципе, нормально. У человека ноги и руки всегда замерзают первыми, а согреваются последними. Подобное происходит по той простой причине, что при попадании в холодную среду, наш мозг вынуждает кровеносные сосуды сжиматься в конечностях. Это ограничивает кровообращение на периферии, но помогает удержать тепло в более важных внутренних органах, чем ступни или ладони.

Однако как быть тем, чьи руки и ноги остаются ледяными даже в жаркое время года? Надо найти причину подобного явления. В некоторых случаях это может свидетельствовать о неправильном образе жизни, особенностях организма или развитии опасных заболеваний.

Причина холодных рук и ног

К нарушению циркуляции крови и зябкости ног ведут малоподвижный образ жизни, в том числе связанный с профессиональной деятельностью, и постоянная привычка сидеть с поджатыми под себя ногами.

Еще одна возможная причина – обморожение конечностей, которое пришлось когда-то пережить. После этого кончики пальцев могут мерзнуть в любое время года достаточно длительное время.

Также причиной зябких конечностей может стать прием определенных лекарств, нарушение режима сна, отдыха или питания (особенно это относится к любителям диет) потеря крови, гиподинамия, курение.

Когда это симптомы болезни

Если у вас очень часто мерзнут ноги при сахарном диабете, обратите на это самое пристальное внимание. Это заболевание влияет на крупные и мелкие сосуды, они становятся хрупкими, образуются тромбозы. Вечно мерзнущие ноги могут стать предвестником диабетической стопы, а это влечет за собой серьезную операцию.

Следите за гемоглобином. Очень часто его низкие показатели также являются причиной плохой транспортировки кислорода к тканям, соответственно понижается уровень теплообразования в организме.

Венозный застой и вегето-сосудистая дистония – также одна из распространенных причин зябкости ног.

В некоторых случаях мерзнущие руки и ноги сигналят об опасности серьезных заболеваниях: волчанке, склеродермии, болезни периферических артерий, нарушениях работы щитовидной железы.

Так что если вы замечаете, что у вас довольно часто мерзнут руки и ноги, причем без особой причины, и к тому же чувствуете усталость, отекают конечности или выпадают волосы, – лучше обратитесь к врачу.

Как решить проблему

Самый действенный способ решить проблему — это улучшить кровообращение вашего организма и питание сердца. Не пренебрегайте жирной рыбой, орехами, фруктами, бананами, темным шоколадом и мясом, то есть теми продуктами, которые дают насыщение организма необходимыми жирами и микроэлементами.

Мерзнут ноги даже летом? Спите в носках. Сомнологи считают, что человеку необходимо спать в прохладной комнате, но в теплых носках.

Ешьте больше специй, которые разжижают кровь – куркуму, имбирь, перец. Улучшая наше кровообращение, они способны согреть нас не хуже перчаток или носков.

Если замерзли, пейте горячие напитки: чай с лимоном, отвар с медом, имбирный напиток также поднимает температуру нашего тела.

Регулярно занимайтесь спортом. Хотя бы обычной гимнастикой. Физические упражнения способствуют улучшению кровообращения.

Как работают искусственные конечности и экзоскелеты — Секрет фирмы

В мае 2016 года 62-летний Крег Пол поднялся на вершину горы Эверест. Три года назад Пол страдал от артрита и не мог даже подняться по лестнице. «Я хочу показать всем, кто сомневается в своих возможностях или чувствует себя старым. Там, где есть воля, есть и победа. Восхождение на Эверест превратилось для меня в эпическое путешествие», — писал Пол в своём блоге. Пол смог стать альпинистом благодаря нескольким сложным операциям и двум искусственным коленным суставам. По прогнозам экспертов, объём рынка имплантов и протезов колен и бёдер достигнет $33 млрд к 2022 году. «Секрет» рассказывает о его развитии.

Бионические протезы

Бионика соединяет биологию и технику, изучает нервную систему и нервные клетки, а также исследует органы чувств человека для создания новых технологических устройств. Одно из главных направлений этой науки — исследования, связанные с созданием протезов и имплантов. Электронные устройства заменяют утраченные органы и конечности, взаимодействуя с нервными клетками. Их производят из искусственных материалов, но человек может управлять ими при помощи собственной нервной системы за счёт метода целевой мышечной реиннервации. Его суть состоит в том, что нервы, которые раньше управляли, например, ампутированной конечностью, соединяют с сохранившимися мышцами и те посылают сигналы на электронные датчики протеза.

После ампутации конечности в организме человека остаются двигательные нервы, их хирурги соединяют с участками крупной мышцы — например, грудной, если речь идёт об ампутированной руке. Когда человек думает, что нужно пошевелить пальцем, мозг отправляет сигнал грудной мышце. Сигнал фиксируется электродами, которые отправляют импульс по проводам в процессор внутри электрической руки к нужному участку. Протез совершает движение.

Чтобы человек мог чувствовать прикосновения, тепло и давление электронной конечностью, хирурги пришивают оставшийся чувствительный нерв к участку кожи на груди, этот метод называется целевой сенсорной реиннервацией. Сенсоры протеза передают сигнал этому участку кожи, а оттуда он поступает в мозг, и пациент может одёрнуть руку, если чувствует, например, высокую температуру. Сейчас компании активно работают над внедрением бионических конечностей. В 2013 году появилась первая бионическая нога, которая полностью контролировалась мозгом.

Бионическое колено

Над созданием бионического колена задумались ещё в 1990-х. Компания Blatchford начала производство микропроцессора для контроля протеза коленного сустава, его выпустили в 1993 году под названием Intelligent Prosthesis. В 1997 году немецкая компания Otto Bock представила микропроцессор искусственного колена C-leg. В 2005 году исландская компания Ossur сделала электронный коленный модуль — Rheo Knee, а спустя год — протез с двигателем Power Knee стоимостью от $60 000 до $80 000.

По статистике, 52,5 млн американцев страдают от болезней суставов. Количество операций по замене колена за последние годы увеличилось втрое среди людей в возрасте от 45 до 64 лет. При этом каждый пятый пациент недоволен результатом. Пациенты часто жалуются на боли и невозможность чувствовать себя так, как с натуральным коленом. Компании — производители протезов постоянно работают над улучшением технологий и стараются устанавливать импланты, которые по ощущениям не отличаются от натурального колена. Канадская компания ConforMIS предлагает напечатать новую коленку на 3D-принтере. Стоимость импланта, созданного таким образом, составит около $4000. Разработанная в компании платформа iFit Image-to-Implant позволяет каждый раз печатать персональные импланты, подходящие конкретному человеку, и внедрять их за 70 минут. Сейчас компания работает над тем, чтобы персонализировать бёдра, плечи и лодыжки — все части тела, которые начинают болеть с возрастом.

“Год, когда я потерял руки и ноги, был самым счастливым”

• Кэтлин Хокинс
• BBC News, Ouch

27 января 2015

За несколько недель владелец паба Алекс Льюис потерял работу, здоровье и все четыре конечности. Несмотря на тяжелую потерю, он называет этот год лучшим годом своей жизни.

“Иногда я просыпаюсь с мыслью о том, что у меня болит плечо или культя, но я не сдаюсь”, – рассказывает он.

Кроме всех четырех конечностей Льюис потерял губы и нос. С тех пор врачи уже пересадили ему кожу с плеча на губы.

Шутит, что теперь у него лицо, как у персонажа “Симпсонов”, и хронически сопливый нос.

Оптимизм, с которым 34-летний Алекс из города Стокбридж, что в Гемпшире, прожил этот год, – настоящее чудо для его близких. По его собственным словам, в настоящее время он чувствует себя счастливее, чем до болезни.

Многим сложно в это поверить, но, как он говорит, болезнь принесла и хорошее.

“Я стал иначе мыслить о своей роли как отца, мужа, человека”, – объясняет он. В его поддержку основали благотворительную организацию, и это подтолкнуло его помогать другим.

Впрочем, несмотря на свой оптимизм, Алекс уже не может делать многое из того, что ему очень нравилось, например, готовить или играть в гольф. Он и его гражданская жена Люси потеряли паб, которым ранее занимались.

Шанс выжить – 5%

В ноябре 2013 Алекс подумал, что болен “мужским гриппом” (то есть, какой-то мелочью, которую только мужчина может раздуть до гигантских масштабов). Когда через несколько дней он увидел в своей моче кровь, а кожа начала покрываться странными пятнами, Алекс понял: с ним творится что-то серьезное.

Это оказалась стрептококковая инфекция группы А.

Підпис до фото,

Инфекция полностью уничтожила губы Алекса Льюиса

17 ноября Алекса срочно отвезли в больницу в Винчестере. Инфекция просочилась глубоко внутрь его тканей и органов, вызвав сепсис (заражение крови) – состояние, угрожающее жизни, потому как оно приводит к отказу многих важных органов.

Кожа на его руках и ногах, а частично и на лице, быстро почернела, как при гангрене. Родным и друзьям, которые постоянно дежурили возле него, пока он был подключен к искусственному дыханию, было больно на него смотреть.

Но его сын Сэм, которому тогда было три года, воспринимал все позитивно: он подумал, что папа испачкался шоколадом.

Підпис до фото,

Алекс Льюис с семьей до болезни

Алекс говорит, что не почувствовал трагедии, когда узнал о необходимости первой ампутации, ведь врачи говорили об этом как о чем-то нормальном и должном. “Я подумал: поскольку эта рука меня убивает, она должна уйти”, – говорит он. Это была вторая неделя декабря, и хотя Алекс потерял руку, болезнь на этом не остановилась. Зараженные ноги начали распространять яд дальше по телу, поэтому ему быстро сделали две операции: ампутировали одну ногу, а потом вторую, оставив Алекса с последней конечностью – правой рукой.

“Я старался воспринимать каждую ампутацию отдельно, – говорит он. – Отчасти я думал: разберемся уже с этим быстрее, чтобы можно было выписаться из больницы и поехать домой”. И наконец, у него не было много времени на размышления.

Его правая рука тоже пострадала, но врачи надеялись ее сохранить. Накануне Рождества, 24 декабря 2013, хирурги провели на руке реконструктивную операцию продолжительностью в 17,5 часов. Они сняли кожу, чтобы вычистить все мертвые ткани, а затем пересадили на правую руку 42 сантиметра отсеченной левой лопатки, вместе с кожей, мышцами и нервами.

Поскольку Алекс уже потерял три конечности, врачи понимали, как важно спасти четвертую, да он и сам был готов на все ради этого.

“Я познакомился с людьми, которые остались без рук и ног, и все они говорили, что отдали бы все за одну руку, – рассказывает он. – Ведь это означает, что вы еще можете справляться с повседневными задачами, попить воды, что-то написать”.

Но рука Алекса была слишком сильно поражена; одной ночью он пережал ее во сне и буквально разломал на две части.

“Моя кисть болталась где-то ниже локтя”, – рассказывает он. Люси была убита горем, ведь теперь, без конечностей, его ожидала еще более трудная жизнь. Но сам Алекс говорит, что ему было уже все равно.

Підпис до фото,

По словам Льюиса, пересаженные губы делают его похожим на персонаж “Симпсонов”

“Не вижу смысла ждать пять лет, пока твоя рука, возможно, снова заработает, – говорит он. – Думаю, психологически было бы гораздо хуже ждать все это время, а затем ее потерять”.

Оставшись без конечностей, Алекс должен был научиться как-то жить дальше. Он уже не мог самостоятельно подняться с кровати, помыться и одеться, поэтому ему пришлось привыкнуть, что утром ему на помощь приходит сиделка.

Но первой задачей, которую он себе поставил, было научиться ходить.

Он записался на 10-недельный реабилитационный курс по восстановлению ходьбы в больнице Куин Мэри, что в Рогемптоне. Но уже через две недели он очень всех удивил, начав ходить на так называемых “столбиках-качелях” – протезах, состоящих из коротких металлических палок с выпуклой платформой-ступней.

Он ходит на них уже три месяца и говорит, что делает успехи, хотя иногда еще чувствует дискомфорт.

“Трудно подниматься по лестнице, потому что столбики короткие, и по неровному ходить тоже тяжело”.

Он также решил пользоваться протезами рук и сейчас выбрал модель с крючками. “Я могу попробовать различные модели и выбрать, что мне удобнее”, – рассуждает он.

Протезы позволяют ему, например, открыть холодильник, взять напиток или распаковать пакетик сладостей – все это культями не сделаешь.

Підпис до фото,

Физиотерапия остается важной частью жизни Льюиса

По его словам, он все еще будто живет во сне или “на другой планете”. Бывает неприятно внезапно увидеть себя в зеркале, потому что тело, к которому он привык за 33 года жизни, изменилось до неузнаваемости.

“Да, это иногда огорчает, но я постоянно думаю: невероятно, какие испытания может преодолеть человеческое тело”, – заключает он.

Почему мёрзнут ноги. О чём сигнализируют холодные конечности. БелПресса

От аллергии до диабета

«Ноги зябнут у большинства людей, страдающих нарушениями в работе сосудов. Причины могут крыться в хронических заболеваниях или особенностях капиллярного кровообращения».

Холодные ступни могут быть признаком нестабильного артериального давления. При понижении давления изменяется скорость тока крови и капиллярная сетка конечностей страдает от нарушений обмена. А в случае повышения давления наступает спазм сосудов — и первыми опять же страдают конечности. Нарушения в работе периферийных сосудов вызывает также варикозное расширение вен, при котором низкий тонус сосудов изменяет скорость кровообращения.

При дефиците железа возникает хроническое заболевание — анемия. Она проявляется в детском или подростковом возрасте, а также у взрослых, страдающих авитаминозом. Из‑за недостатка гемоглобина сосуды не получают достаточно кислорода, что вызывает нарушения в их функциях.

Замедление обменных процессов в организме, в том числе и кровотока, вызывает гипотериоз и другие нарушения работы щитовидной железы, а также проблемы с гормональным фоном.

Прочность сосудов и капилляров нарушается из‑за сахарного диабета. Возникают тромбозы, ухудшается кровообращение, особенно в голенях и стопах. Нарушениями работы сосудов сопровождается и остеохондроз.

Ещё замерзающие ноги могут быть следствием недостатка жидкости в организме, различных видов аллергии или кандидоза, когда в организме от избыточного количества грибков рода кандида проявляются реакции, схожие с аллергическими.

Зарядка и витамины

Конечно, ноги мёрзнут и у здорового человека. Например, если он переохладился, промок, носит неудобную обувь или когда‑то перенёс обморожение конечностей.

Иногда они коченеют из‑за строгих диет, при которых нарушается обмен веществ. Спровоцировать отклонения, связанные с работой сосудов, может курение и алкоголь. А самая простая причина: человек часто сидит или лежит в неудобной позе.

Если доктор болезней не выявил, а ноги продолжают замерзать, можно заняться укреплением иммунитета и тренировкой сосудов. Это может быть бег, езда на велосипеде, фитнес, упражнения в тренажёрном зале или обычная ежедневная зарядка. Вечером полезно сделать соляную или хвойную ванночку для ног, а потом их помассировать.
Выпивайте не менее 1,5 литра жидкости в сутки и следите за питанием. Осенью и весной пейте витамины, ешьте как можно больше овощей и фруктов, а зимой одевайтесь тепло и не перемерзайте. В мороз особенно следите за ногами: стопы должны быть в удобной неузкой обуви и тёплых носках. 

Трофические язвы

Венозные и артериальные трофические язвы нижних конечностей

Трофические язвы обычно связаны с повреждением кожи в области голени, чуть выше лодыжки. Они встречаются у 1 человека из 1000 в Европе, чаще — у пожилых людей (20 человек из 1000), чей возраст ближе к 80 годам.

В 80 % случаев трофические язвы развиваются в связи с венозной недостаточностью, тогда как на заболевания артериальной или смешанной этиологии приходится лишь 20 %. Если не обеспечивать правильный уход за язвой, она может прогрессировать в хроническую рану, требующую более длительного лечения (от 6 месяцев и более) и характеризующуюся высокой частотой рецидива.

Что такое трофические венозные язвы нижних конечностей?

Трофические язвы нижних конечностей венозной этиологии развиваются из-за плохой работы клапанов в крупных венах, вызванной их повреждением. Они могут протекать как безболезненно, так и с значительными болевыми ощущениями. Для данного заболевания также характерен высокий риск инфицирования. Довольно часто трофические язвы окружены зоной воспаления (дерматитом).

Здоровые и хорошо функционирующие клапаны обеспечивают:

• отсутствие застойных явлений;
• одностороннюю циркуляцию;
• нормальное давление крови.
  

При поврежденных клапанах:

• кровь накапливается в голенях;
  
• кровяное давление повышено.
  

Это означает, что кровеносные сосуды, по которым кровь возвращается к сердцу, функционируют неэффективно. Кровь скапливается в периферических сосудах и давление в венах голени увеличивается, создавая условия для выхода жидкости из венозных сосудов в окружающие их ткани. Это приводит к отеку, утолщению, повреждению кожи и, как следствие,— к образованию язвы.

Факторы риска

Наиболее подвержены риску развития трофических язв те пациенты, которые уже страдали от этого заболевания. Другими факторами риска являются:

• варикозные вены;
• тромбоз глубоких вен в пораженной ноге;
• флебит в пораженной ноге;
• предшествующие перелом, травма или операция;
• наследственность;
• симптомы венозной недостаточности: боль в ногах, тяжелые ноги, боль, зуд, отек, разрушение кожи, пигментация и экзема.

Профилактика

Существует несколько простых мер, которые могут помочь снизить риск развития трофических язв венозной этиологии. Например, ношение компрессионного трикотажа (чулка), снижение избыточного веса, правильный уход за кожей, занятия спортом, отказ от вредных превычек (курение, алкоголь).

Компрессионный трикотаж

Компрессионные чулки специально разработаны для оказания дозированного давления на нижние конечности, улучшающие циркуляцию крови. Они, как правило, плотно прилегают к голени и, по мере удаления от нее, становятся более свободными. Это способствует стимуляции кровотока по направлению от нижних конечностей к сердцу. Для максимальной эффективности их нужно носить постоянно (за исключением тех случаев, когда пациент находится в постели). Компрессионные чулки подбираются индивидуально. Дополнительно существуют различные аксессуары для удобства их надевания.

Сброс избыточного веса

Сброс лишнего веса может помочь предотвратить образование трофических язв нижних конечностей, так как избыточный вес способствует увеличению давления в кровеносных сосудах. Ожирение значительно повышает риск развития трофических язв, по сравнению с людьми с нормальным весом. Сочетание сбалансированной диеты и регулярной, умеренной физической нагрузки может помочь сбросить лишний вес. Необходимо как можно чаще совершать прогулки и избегать длительного нахождения в статичном положении (сидя или стоя), а также поднимать ноги, когда для этого есть возможность.

Рассмотрение основных проблем

Венозная болезнь, приявляющаяся варикозно расширенными венами нижних конечностей, это одна из основных причин возникновения трофических язв. Их можно лечить различными способами, которые, в основном, связаны с воздействием на поврежденные вены. Например, с помощью лазера, инъекций, закрывающих просвет сосуда, или их катетеризации. Иногда может потребоваться традиционное хирургическое вмешательство с целью восстановления поврежденных кровеносных сосудов или их полного удаления.

Лечение венозных язв нижних конечностей

Домашний уход за трофических язвами включает обработку антисептическими растворами или специальными медицинскими средствами и систематическую перевязку. Очень важно, чтобы пациент и его семья были информированы о том, что лечение будет успешным только в случае, если компрессионные повязки носят в соответствии с указаниями врача, так как эффективность заживления язвы значительно возрастает при сохранении компрессии. Поднятие ног и другие профилактические меры также способствуют ускорению репарации раны и снижают риск рецидива.

Что такое артериальные язвы нижних конечностей?

Артериальные язвы нижних конечностей связаны с недостаточным артериальным кровотоком. Прямой причиной его снижения является артериосклероз стенки сосуда и образование атеросклеротической бляшки, которая приводит к окклюзии артерии. Периферические сосудистые заболевания, связанные с артериальной недостаточностью, могут привести к ишемии тканей. В случае прогрессирования данного состояния кожа в области нижних конечностей становится тонкой, теряет волосы, атрофируется подкожная жировая клетчатка и мышцы, ногти утолщаются. Ноги становятся бледными и прохладными, болевые ощущения усиливается при нагрузках, а исследование пульсации сосудов с помощью пальпации затруднительно.

Лечение трофических язв нижних конечностей артериальной этиологии требует многопрофильного подхода. Необходимо обеспечить достаточный кровоток к тканям, что зачастую трубет хирургического вмешательства. Пациенту следует поддерживать здоровый образ жизни с целью улучшения перфузии тканей. 

Факторы риска

• Ишемическая болезнь сердца
• Перенесенный инсульт или транзиторная ишемическая атака
• Сахарный диабет
• Атеросклероз периферических артерий, включая синдром Шарко
• Ожирение и малоподвижность

Профилактика

Изменение образа жизни будет способствовать улучшению периферического кровообращения и поможет снизить риск развития трофических язв нижних конечностей артериальной этиологии.

Отказ от курения

Курение сильно уменьшает перфузию тканей и способствует развитию трофических язв. С целью профилактики данного заболевания пациенту рекомендуется бросить курить.

Сбалансированная диета и снижение веса

Важно следить за диетой с целью снижения уровеня холестерина в крови. Следует как можно больше заниматься спортом: это поможет улучшить кровообращение в ногах. Если во время тренировки ощущается некоторая боль в области нижних конечностей, это нормально. Усиление болей может быть признаком сужения просвета артериальных сосудов в следствие их атеросклероза. Необходимо обратиться к врачу.

Забота о ногах

• Необходимо носить подходящую обувь.
• Ноги должны находиться в тепле и не подвергаться травмированию.
• Рукомендуется ежедневный осмотр ног на предмет изменения цвета или развития язв.
• Кожа должна быть хорошо увлажнена, что предотвращает повреждение кожи и последующее развитие язвы.

Развитие и эволюция человеческих конечностей

Abstract

Длинные ноги и короткие руки людей являются отличительными чертами приматов, это результат отбора, действующего в противоположных направлениях на каждой конечности на разных этапах нашей эволюционной истории. Этот мозаичный узор бросает вызов нашему пониманию взаимосвязи развития и эволюционируемости, потому что конечности серийно гомологичны, а генетические корреляции должны действовать как существенное ограничение на их независимую эволюцию.Здесь мы тестируем развивающуюся модель ковариации конечностей у антропоидных приматов и демонстрируем, что как люди, так и обезьяны демонстрируют значительно меньшую интеграцию между конечностями по сравнению с четвероногими обезьянами. Этот результат указывает на то, что ископаемые гоминины, вероятно, избежали ограничений на независимые вариации конечностей за счет редукции генетической плейотропии у обезьяноподобного последнего общего предка (LCA). Это критическое изменение в интеграции среди гоминоидов, которое отражается в макроэволюционных различиях в несоответствии между длинами конечностей, облегчило выбор пропорций конечностей современного человека и демонстрирует, как развитие помогает формировать эволюционные изменения.

Конечности – это последовательно повторяющиеся гомологичные структуры (1, 2), такие как зубы (3) и позвонки (4). Важно отметить, что древнее событие дупликации, которое дало начало будущей задней конечности, реплицировало как анатомическую структуру грудного придатка, так и генетическую архитектуру, ответственную за индукцию его развития, формирование паттерна и рост (1, 5, 6). Это общее происхождение конечностей имеет важные последствия для их эволюции (7, 8). В частности, теория количественной генетики предсказывает, что генетические корреляции заставят конечности развиваться параллельно (9–11), особенно между гомологичными сегментами: i.е., стилопод, зевгопод и автопод (рис. 1 А ). Эта генетическая интеграция, которая отражается в паттернах фенотипической ковариации (12), влияет на вариабельность, доступную для отбора, и, таким образом, на независимую эволюционируемость конечностей (11, 13). В то время как высокие корреляции помогают гарантировать, что одинаковые пропорции конечностей масштабируются по размеру тела, такая же интеграция действует как существенное ограничение на эволюционность, ограничивая фенотипы, доступные для отбора (7, 8, 13). Таким образом, предполагаемый примитивный паттерн сильной интеграции между гомологичными модулями развития может быть значительным предубеждением для вариаций конечностей и эволюции в сторону масштабных вариантов (рис.1 В ).

Рис. 1.

( A ) Общая генетическая архитектура конечностей, продемонстрированная схожим паттерном Hox (серый, низкая экспрессия; черный, первичная экспрессия) (6), отражает их последовательную гомологию и предполагает иерархическую ковариационная структура конечностей распределена между конечностями и внутри них (7, 8). Показаны теоретические онтогенетические и функциональные модули конечности человека: стилопод (плечевая и бедренная кость), зевгопод (лучевая / локтевая, большеберцовая / малоберцовая) и аутопод (руки, ступни и пальцы).( B ) Ковариация между модулями развития конечностей в ответ на отбор определяет фенотипическое пространство (серые эллипсы) и независимую эволюционируемость конечностей. Когда корреляции низкие, фенотипическое пространство распределено более равномерно (, верхний левый, ). Когда корреляции высоки, это пространство будет иметь тенденцию к лицам, различающимся по размеру, но с похожими пропорциями ( Внизу справа ). Модель предсказывает, что мозаичная эволюция пропорций конечностей современного человека потребовала уменьшения интеграции.( C ) Люди (черный круг) имеют относительные пропорции конечностей, отличные от обезьян (серые круги) и четвероногих обезьян (белые круги). Чистым направлением эволюционных изменений было увеличение относительной длины ног и меньшее уменьшение относительной длины рук, и оно приблизительно ортогонально межвидовой аллометрии относительных пропорций четвероногих конечностей (пунктирная линия). Данные основаны на исх. 19. ( D ) Селекция гомининов происходила по крайней мере в две фазы: ( i ) у ранних гомининов, таких как австралопитеки [ Au.afarensis (AL-288-1) и BOU-12/1, серый, реконструированный] относительная длина ног увеличилась с меньшими изменениями относительной длины руки (18, 20, 55, 56) [примечание: оценочный IMI Ar. ramidus сопоставим с Au. afarensis (25)] и ( ii ) у H. ergaster (KNM-WT15000) относительная длина предплечья уменьшилась, а длина ног еще больше увеличилась (18, 20, 21). Этот мозаичный узор указывает на независимую изменчивость конечностей и снижение интеграции. Расположение окаменелостей основано на опубликованных описаниях и оценках (18, 20, 21, 55, 56).

Люди представляют собой проблему для этой модели, потому что относительные пропорции наших конечностей, которые, как считается, отражают независимую адаптацию к двуногому движению (14–16), выносливости, бегу (17), ловкости рук и использованию инструментов (15, 18) , отличают нас от всех других приматов (14–16, 19) (Рис. 1 C ). Важно отметить, что ископаемые останки гомининов показывают, что эти селективные факторы, вероятно, различались с точки зрения времени, функциональной направленности и направленного воздействия на отдельные элементы каждой конечности (18, 20) (рис.1 D ). Таким образом, наши отличительные пропорции конечностей и связанные с ними адаптации эволюционировали через историю отбора, которая расходится по направлению и, что более важно, противоречит наследственным генетическим корреляциям из-за последовательной гомологии. Учитывая ограничения развития на независимые вариации конечностей, как мы можем согласовать прогнозы, полученные из общей генетической архитектуры конечностей, с историей эволюции гомининов?

Возможное решение этой проблемы – предположить, что в какой-то момент эволюции приматов интеграция между гомологичными модулями передних и задних конечностей была уменьшена, что привело к более высокой степени вариационной независимости размера и формы конечностей.Наша модель предсказывает, что выбор независимой функции конечностей должен привести к изменениям ковариационной структуры конечностей. В частности, предполагается, что люди и обезьяны будут демонстрировать сниженные фенотипические корреляции между передними и задними конечностями по сравнению с четвероногими. Если уменьшение интеграции между передними и задними конечностями является продуктом отбора для более независимой функции конечностей, то время любого изменения интеграции имеет значение для реконструкции предкового позиционного поведения.Более того, поскольку интеграция связана с независимой эволюционирующей способностью конечностей, наша модель предсказывает, что в линиях с более слабой интеграцией эволюционное неравенство в пропорциях конечностей будет относительно выше, тогда как в линиях с более сильной интеграцией диспропорции в пропорциях конечностей будут относительно ниже.

Мы проверили эти прогнозы, сравнив людей с выборкой человекообразных обезьян (шимпанзе, гориллы и гиббоны) и четвероногих обезьян Старого и Нового Света (макаки и листовые обезьяны, а также белки и совы, соответственно) ( методы и таблица S1 ).Для каждого вида мы вычислили парные фенотипические корреляции между длинами отдельных элементов конечностей стилопода (плечевая и бедренная кость), зевгопода (лучевая и большеберцовая кость) и аутопод (пястная кость III и плюсневая кость III). Мы также использовали метод для учета артефактов в оценках корреляции, которые ранее не признавались в сравнительных исследованиях. В частности, мы скорректировали различия в величине фенотипических корреляций из-за изменчивости выборки населения (SI Text, Figs, S1 – S3).Этот метод позволил нам сделать вывод о существенных различиях в интеграции с ранее невозможной степенью уверенности. На основе этих данных мы вывели модели модульности с частичными корреляциями и оценили интеграцию между конечностями и внутри них, используя анализ структуры собственных значений корреляционной матрицы и дисперсии.

Результаты

Наш анализ показывает, что люди, обезьяны и обезьяны имеют общую модульную структуру, в которой гомологичные в плане развития элементы передних и задних конечностей демонстрируют повышенные частичные корреляции по сравнению с негомологичными элементами, несмотря на миллионы лет эволюции, резкие изменения пропорций конечностей. , и узкоспециализированные приспособления (рис.2 A и таблицы S2 – S10). Напротив, внутриконечностные корреляции между функциональными модулями более вариабельны, вероятно, потому, что они обладают меньшим количеством плейотропных взаимодействий и, таким образом, более свободны для ответа на отбор для скоординированной вариации (например, для передвижения). Люди демонстрируют сильные частичные корреляции соседних элементов задних конечностей, согласующиеся с отбором на двуногое передвижение, тогда как поддерживающие обезьяны демонстрируют более последовательную модульность между элементами передних конечностей, а четвероногие обезьяны Старого и Нового Света демонстрируют значительные частичные корреляции как внутри задних конечностей, так и негомологичных элементов.

Рис. 2.

( A ) Антропоидные приматы демонстрируют последовательную модульность развития конечностей. Модульность внутри конечностей отражает различные функциональные сигналы (например, двуногие задние конечности у людей и подвешивание передних конечностей у обезьян). Модули (частичные корреляции P <0,05) показаны в виде прямоугольников между элементами. Модули заштрихованы относительно силы расчетной преобразованной корреляции Fisher- z . Показан расчетный коэффициент корреляции Пирсона.(MC – пястная кость; MT – плюсневая; R – лучевая; T – большеберцовая; H – плечевая; F – бедренная). Виды расположены по филогенетическому родству, как показано на Нижний . ( B ) Люди значительно менее интегрированы по сравнению с четвероногими обезьянами и похожи на обезьян, что указывает на то, что сокращение интеграции и более независимо эволюционирующие конечности характерны как для ископаемых гомининов, так и для гоминоидов. Коробчатые диаграммы показывают нижний и верхний квартили, медианное значение дисперсии собственных значений (VE) после повторной выборки (10 000 повторов).Усы указывают на доверительный интервал 95% оценки. Пунктирные линии и заштрихованные прямоугольники показывают средний VE для гоминоидов (= 1,79), церкопитекоидов (= 3,32) и цебоидов (= 2,90) и 95% доверительный интервал, соответственно.

Сохранение модульности между конечностями убедительно подтверждает предсказание нашей модели о том, что совместное развитие стимулирует вариативную интеграцию конечностей, но только усугубляет загадку того, как расходящиеся пропорции развивались мозаичным образом. Однако сравнение структуры собственных значений и средних корреляций подтверждает гипотезу о том, что интеграция снижается у видов с функционально независимыми конечностями.И люди, и обезьяны значительно менее интегрированы, чем четвероногие обезьяны (снижение на 34–38%) (Рис. 2), и значительно различаются по тому, насколько сильно элементы конечностей коррелируют по большинству разделов матрикса (Таблица 1). Учитывая общие различия в интеграции людей и обезьян по сравнению с обезьянами, мы делаем вывод из этих результатов, что диссоциация гомологичных модулей передних и задних конечностей произошла до эволюции пропорций конечностей современного человека, а не одновременно с ними.

Таблица 1.

Среднее значение Фишера- z преобразованные корреляции и дисперсия собственных значений (VE)

Сравнение пропорций между конечностями живых антропоидных приматов подтверждает предсказание о том, что интеграция оказывает макроэволюционное влияние на модель дивергенции конечностей. Анализ данных по всем живым родам обезьян показывает, что пропорции конечностей гоминоидов значительно более изменчивы по сравнению с церкопитекоидами и цебоидами (критерий Левена, P <0,05) (рис. 3 A и B и таблицы S11 и S12). .Это результат, несмотря на существенную таксономическую, экологическую и функциональную диверсификацию обезьян, которая, как можно предположить, без учета ограничений развития приведет к увеличению разнообразия пропорций конечностей. Более того, эта закономерность не может быть полностью объяснена более поздней диверсификацией на уровне видов, потому что, хотя излучения гиббонов, макак, генонов и тамаринов имеют сопоставимую временную глубину и количество видов, гиббоны значительно более изменчивы по пропорциям конечностей, чем любая из этих четвероногих ветвей. (Тест Левена, P <0.05; (Рис.3 C и Таблица S13). На основании этих результатов мы заключаем, что уменьшение интеграции конечностей и большая независимая эволюционируемость конечностей характерны для людей и обезьян и отражают эволюцию адаптации (й), которая подчеркивает функционально дивергентное использование конечностей. Напротив, низкое разнообразие пропорций конечностей у четвероногих таксонов, вероятно, отражает сдерживающий эффект сильной интеграции на возможность эволюции межконечных пропорций в сторону масштабных вариантов.

Фиг.3.

таксонов гоминоидов имеют более изменчивые межконечностные пропорции по сравнению с церкопитекоидными и цебоидными обезьянами, что предсказывается их уменьшенной интеграцией (все сравнения P <0,05, критерий Левена). Каждая точка представляет собой значение одного вида. Черные ящики показывают среднее значение для каждой группы. ( A ) Сравнение относительной длины рук и ног для видов со смешанной функцией из каждого суперсемейства (Таблица S11). ( B ) Сравнение между подвешивающими обезьянами и четвероногими видами обезьян по межмембральному индексу (таблица S12).( C ) Сравнение излучений приматов на сопоставимых временных глубинах и численности видов (Таблица S13).

Обсуждение

Уменьшение интеграции между конечностями у предков обеспечивает контекст развития как для мозаичной эволюции пропорций конечностей гомининов, так и для интерпретации позиционного поведения (й), характеризующего последнего общего предка (LCA) людей и обезьян. У ранних гомининов пониженная интеграция конечностей способствовала бы эволюции относительно более длинной ноги, что является отличительным признаком выбора для двуногости, но также позволяла бы пропорциям передних конечностей оставаться относительно неизменными.Более поздние сокращения длины предплечья у Homo демонстрируют аналогичные некоррелированные изменения с длиной задней конечности (20, 21), таким образом, летопись окаменелостей предполагает, что передняя конечность оставалась относительно независимой от задней конечности в то время. Эта некоррелированная закономерность показательна, потому что, хотя более длинная нога положительно влияет на длину шага и энергетическую эффективность двуногости (22), длинные руки более адаптивны в древесных условиях, часто связанных с ранними гомининами (например, в качестве адаптации к вертикальному лазанию или подвешиванию). ) (20, 23), но они увеличивают дистальные нагрузки и могут выступать в качестве энергетической нагрузки при шаговом двуногом беге, беге на выносливость (17) или при тонких манипуляциях и использовании инструментов, обнаруженных у более поздних гомининов.Редукция интеграции способствовала бы независимым изменениям между конечностями, которые в противном случае были бы коррелированными и потенциально неадаптивными, и поэтому, вероятно, сыграли важную роль в диссоциированном и мозаичном процессе, посредством которого эволюционировали пропорции конечностей современного человека.

Утверждается, что происхождение человеческого двуногого поведения лежит в ортоградном и поддерживающем позиционном поведении, присущем всем обезьянам (например, ссылка 24), но точный преадаптивный режим (ы), характерный для LCA, все еще является источником значительных споров ( е.г., исх. 23–30). Наиболее скупая реконструкция представленных здесь результатов поддерживает предковый морфотип, в котором позиционное поведение диссоциировано на более независимые функции конечностей. Африканские обезьяны являются наиболее логичной моделью для этого морфотипа, потому что, помимо их тесной филогенетической близости, их смесь адаптаций конечностей отражает выборочный компромисс для позиционного поведения, начиная от наземного четвероногого и подвешенного кормления до ограниченного двуногого поведения (23).Соответствующий им паттерн пониженной интеграции, который согласуется с повышенной вариабельностью в других посткраниальных структурах (например, ссылки 31, 32), подразумевает, что африканская обезьяноподобная LCA имела бы относительно более некоррелированную вариацию, на которую отбор мог действовать независимо. Напротив, LCA, похожая на четвероногую обезьяну (например, ссылка 25), потребует нескольких эпизодов независимой эволюции расходящихся пропорций и функции конечностей у обезьян и будет означать LCA, конечности и посткраниум которой фундаментально более ограничены для совместного развития.По этой причине африканская обезьяноподобная LCA, свободная от некоторых ограничений высокой интеграции, имела бы больший потенциал для эволюции в сторону человеческого состояния, чем более интегрированная LCA на четвероногих, несмотря на то, что обезьяны занимали фенотипическое пространство, противоположное этому людей. В этом контексте эволюционная траектория от обезьяноподобной LCA к человеку, которая «пересекает» пропорции четвероногих конечностей (рис. 1 C и D ), предполагает, что более обезьяноподобные пропорции конечностей у ранних гомининов (например.g., Ardipithecus ramidus , Australopithecus afarensis ) (25) являются предсказуемыми промежуточными результатами мозаичного отбора на двуногость из более эволюционирующей обезьяноподобной LCA, а не общих примитивных черт из ограниченной LCA на четвероногих.

Эти результаты также указывают на то, что интеграция имеет широкие макроэволюционные последствия для моделей диверсификации пропорций конечностей, что видно по большему разнообразию пропорций конечностей у живых обезьян по сравнению с четвероногими обезьянами.Этот эффект интеграции на долгосрочные паттерны эволюционного разнообразия может помочь объяснить посткраниальную изменчивость и мозаичную эволюцию ископаемых обезьян (например, ссылки 33–37). Наши результаты предполагают одну возможность того, что изменчивость может отражать эволюционные «эксперименты» в посткраниальном плане тела, которые стали возможными благодаря эффекту отбора для функциональной диссоциации на независимую эволюционируемость конечностей. Таким образом, тенденция к диссоциации функции конечностей могла быть ключевой адаптацией ранних гоминоидов, которая помогла сформировать их более позднюю посткраниальную эволюционную радиацию.Напротив, сильная интеграция, по-видимому, смещает обезьян в сторону масштабных вариантов с аналогичной пропорцией конечностей, что ограничивает их посткраниальную диверсификацию. Летопись окаменелостей церкопитекоидов согласуется с этой интерпретацией, потому что она не указывает на серьезные изменения в плане тела или пропорциях конечностей (14, 38), достаточных для того, чтобы можно было разумно заключить, что таксоны ископаемых предков являются близкими посткраниальными аналогами их живых потомков. Однако, учитывая большое количество живых видов обезьян Старого Света по сравнению с обезьянами, очевидно, что это ограничение не повлияло на их эволюционный успех.

Хотя конечной причиной этого паттерна интеграции является дивергентный отбор по длине элементов в каждой конечности, ближайший механизм, вероятно, находится во влиянии этого отбора на генетическую плейотропию. В этом случае отбор, связанный с независимой функцией конечностей у обезьян и людей, вероятно, действовал, чтобы уменьшить или ограничить эффекты генетических влияний, общих между гомологичными элементами конечностей. Другие возможности, такие как различия в интеграции, вторично связанные с вариациями самой функции, менее вероятны, потому что привычная активность не оказывает значительного влияния на структуру или величину ковариации длины конечности, по крайней мере, в экспериментальных условиях (39).С другой стороны, вероятность того, что снижение плейотропии между конечностями обеспечивает механизм снижения интеграции, убедительно подтверждается открытием генетических элементов, которые конкретно изменяют корреляции между количественными признаками (40), предполагая, что степень интеграции является как наследственной, так и наследственной. эволюционируемый. Следовательно, источник этих наблюдаемых различий, вероятно, находится в эволюции генов, которые уникальным образом экспрессируются либо в конечностях, либо в отборе для изменения регуляции времени, местоположения и функции генов, общих для обеих конечностей.Таким образом, выяснение того, что это за механизмы и как они вносят вклад в дифференциацию передних и задних конечностей приматов, будет иметь решающее значение для реконструкции того, как человеческие конечности реагировали на отбор по дивергентным функциям.

Таким образом, сравнение фенотипических корреляций у людей и антропоидных приматов подтверждает важную роль общей генетической архитектуры и развития в структурировании паттерна дивергенции конечностей. В более общем плане, связывая микро- и макроэволюционные процессы в количественной структуре, эти результаты служат моделью для эволюции индивидуации и диверсификации частей других последовательных гомологов [e.g., пальцы (41), зубы (3), позвонки (4), придатки насекомых (42), пятна бабочек (43) и т. д.], которая применима как для растений, так и для животных. Кроме того, это показывает, что, поскольку интеграция в процессе развития развивается в ответ на отбор, паттерны изменений могут помочь информировать интерпретации временных рамок и давления отбора, вовлеченного в морфологическую диверсификацию, особенно в отношении летописи окаменелостей. Дальнейшая работа, направленная на определение и тестирование этих проблем (например, ссылки 44, 45), в конечном итоге поможет определить, как эволюционные модификации систем развития ограничивают или облегчают эволюционные изменения.

Методы

Данные.

Выборка состоит из взрослых самцов и самок Homo sapiens sapiens (современные люди, n = 133), Pan troglodytes troglodytes (обычный центральный шимпанзе, n = 43), Gorilla gorilla (западная равнинная горилла, n = 62), Hylobates lar (белорукий гиббон, n = 63), Macaca mulatta (макака-резус, n = 176), Trachypithecus cristatus (серебристый лист обезьяна, n = 59), Saimiri sciureus (беличья обезьяна, n = 102) и Aotus trivirgatus (сова обезьяна, n = 74) (Таблица S1).Для каждого вида мы собрали данные о максимальной измеренной длине каждого из следующих элементов конечностей: плечевой кости, лучевой кости, III пястной кости, бедренной кости, голени и III плюсневой кости. Различия в средних значениях между полами, популяциями или этнической принадлежностью были удалены путем центрирования данных (то есть различия в средних значениях были добавлены к индивидуальным значениям из группы с более низким средним).

Модульность.

Матрицы частичной корреляции были рассчитаны на основе матриц корреляции видов (46) (таблицы S2 – S10).Частичные корреляции измеряют корреляцию двух переменных, обусловленную всеми другими переменными, то есть корреляцию двух переменных независимо от информации из других переменных в корреляционной матрице. Значимость условной независимости двух переменных оценивалась с помощью теоретико-информационной меры, известной как отклонение исключения краев и распределения χ ² (46). Существенные частные корреляции показаны в виде модульных графиков между элементами конечностей.

Интеграция.

Мы использовали две дополнительные меры: ( i ) дисперсию собственных значений (VE) (47, 48), которая получается путем вычисления собственных значений матриц корреляции оценок видов и их дисперсии популяций; и ( ii ) средние преобразованные корреляции Фишера- z для пяти наборов теоретических функциональных модулей и модулей развития [гомологичных (стилопод, зевгопод, автопод), негомологичных (то есть почти гомологичных), передних конечностей, задних конечностей и всего] . Чтобы исправить артефакты дисперсии в корреляциях, мы использовали метод повторной выборки.Во-первых, для каждого вида мы провели повторную выборку каждого центрированного набора данных с заменой (10 000 повторов), и для каждого повтора рассчитали матрицу корреляции, дисперсию популяции [средний коэффициент вариации (CV) для всех признаков], VE, среднее значение Фишера. z преобразованные корреляции и матричная корреляция ( r _m ) с исходным центрированным набором данных. Во-вторых, используя только те реплики, у которых r _m > 0,95 (т. Е. Корреляционная структура, статистически не отличимая от идентичности), мы оценили лог-линейную связь между каждой из этих переменных и средним CV признака (рис.S4). В-третьих, используя эту оценочную взаимосвязь, мы оценили корреляции между видами при общей дисперсии популяций. Матрицы корреляции и оценки VE стабильны ( r _m > 0,90) для значений CV 3,5–5,5% (т. Е. В пределах 95% доверительного интервала для оценок CV всех видов). Таким образом, мы сообщаем оценочное значение для VE и средних преобразованных корреляций Fisher- z при единственном значении CV (= 4%) с 95% доверительными интервалами, оцененными путем повторной выборки (10 000 повторов).Все процедуры выполнялись с использованием программного обеспечения PopTools 3.8 (49) или R (50).

Несоответствие пропорций конечностей.

Мы использовали оценки пропорций конечностей, рассчитанные на основе этого набора данных и других опубликованных источников (14, 16, 19, 51–53) (таблицы S11 и S12). Данные Schultz (19) рассчитываются как максимальная длина конечности от плеча / бедра до кончика пальца или подошвы стопы, деленная на длину туловища, что отличается от более часто используемого интермембрального индекса (IMI) [т.е., (длина плечевой кости + длина лучевой кости) / (длина бедра + длина большеберцовой кости) × 100] (14, 16). Расхождение рассчитывалось как абсолютное значение среднего отклонения от среднего значения по линии, а значимость оценивалась с помощью теста Левена (54).

Благодарности

Мы благодарим Джуди Чупаско (Гарвардский университет, Музей сравнительной зоологии, Кембридж, Массачусетс), Джин Тернквист (Университет Пуэрто-Рико, Кайо-Сантьяго), Лаймана Джеллема (Кливлендский музей естественной истории, Кливленд, Огайо) и Ричарду Торингтону (Полевой музей естественной истории, Чикаго) за предоставление доступа к находящимся у них образцам.Мы также благодарим Д. Э. Либермана, Р. С. Маркучио, М. Л. Зельдича, М. Э. Штайпера, К. П. Ролиана и М. Д. Роуза за неопубликованные данные и / или комментарии к рукописи. Мы благодарим двух анонимных рецензентов за их полезные комментарии. Это исследование было поддержано грантом Alberta Ingenuity Grant 200300516 (для Нью-Йорка) и грантом Национального совета по науке и технике № 238992-06 (для B.H.).

Сноски

• ¹ Кому следует направлять корреспонденцию. Электронная почта: nathan.m.young {at} Gmail.com.

• Вклад авторов: N.M.Y. спланированное исследование; N.M.Y. проведенное исследование; N.M.Y. и Б. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; N.M.Y., G.W. и B.H. проанализированные данные; и N.M.Y., G.W. и B.H. написал газету.

• ↵ * Для этой статьи с прямым представлением был назначен редактор.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/cgi/content/full/0911856107/DCSupplemental.

Нижние конечности | Лаборатория анатомии и физиологии человека (BSB 141)

Информация

Для анатомов нижняя конечность состоит из бедра (бедра), голени (голени) и ступни. Бедро состоит из единственной кости бедренной кости . Нога состоит из двух длинных костей, голени и малоберцовой кости , и сесамовидной кости надколенника , которая служит коленной чашечкой. Стопа состоит из 26 костей, которые сгруппированы в плюсневых костей , плюсневых костей и фаланг .

Рисунок 7-18. Кости левой нижней конечности.

Основные отростки и отметки бедренной кости , надколенника и большеберцовой и малоберцовой костей показаны на рисунках 7-19, 7-20 и 7-21 соответственно. Межкостная перепонка, соединяющая большеберцовую и малоберцовую кости, показана на рисунке 7-22.

Рисунок 7-19. Левое бедро и его различные отростки и отметины.

Рисунок 7-20.Правая коленная чашечка.

Рисунок 7-21. Левая большеберцовая и бедренная кость, их различные отростки и отметины.

Рисунок 7-22. Межкостная перепонка левой голени.

Кости стопы показаны на Рисунке 7-23 ниже. пяточная кость является пяточной костью, а таранная кость образует голеностопный сустав с большеберцовой и малоберцовой костью. Пяточная кость и предплюсна – две из семи костей предплюсны , которые находятся позади первых длинных костей стопы, костей плюсны .Кости пальцев стопы – это фаланги , то же название используется для костей пальцев.

Рисунок 7-23. Кости левой стопы.

Лаборатория 7 упражнений 7,6

1. Используя один из полных скелетов в комнате, заполните приведенные ниже таблицы тремя или четырьмя шагами, чтобы определить, происходит ли каждая отдельная кость нижней конечности анатомически слева или анатомически справа.

2. Вы можете описать любые особенности этой кости и направление, в котором она должна быть повернута, чтобы вы могли определить, анатомически ли эта конкретная кость находится слева или анатомически справа.

3. Вам не нужно использовать анатомический жаргон, если вы не хотите. Используйте термины, которые будут иметь смысл для вас, когда вы снова прочитаете его. Используйте столько шагов, сколько вам нужно, не обязательно четыре.

Бедренная кость – анатомическая слева от анатомической справа.

1.

2.

3.

4.

Большеберцовая кость – анатомическая слева от анатомической справа.

1.

2.

3.

4.

Малоберцовая кость – анатомическая слева от анатомической справа.

1.

2.

3.

4.

3. Снова используя один из полных скелетов, заполните приведенные ниже таблицы тремя или четырьмя шагами, чтобы определить, как отличить пяточную кость от таранной кости.

4. Вам не нужно использовать анатомический жаргон, если вы не хотите. Используйте термины, которые будут иметь смысл для вас, когда вы снова прочитаете его. Используйте столько шагов, сколько вам нужно, не обязательно три.

Верхние конечности | Лаборатория анатомии и физиологии человека (BSB 141)

Информация

Для анатомов верхняя конечность состоит из руки (верхняя часть руки), предплечья (нижняя рука) и кисти.Рука состоит из одной кости – плечевой кости. Предплечье состоит из двух костей: локтевой и лучевой. Рука состоит из 27 костей, которые сгруппированы в фаланги, пястные кости и запястья.

Рис. 7-8. Кости левой верхней конечности.

Основные отростки и маркировка костей плечевой, локтевой и лучевой костей показаны на рисунках 7-9, 7-10 и 7-11 соответственно.

Кости рук делятся на три группы. запястья сочленяются с локтевой и лучевой костями предплечья и названы в честь запястья или запястья. Костей запястья 8, каждая имеет свое название. На рис. 7-12 они пронумерованы так: 1-трапеция, 2-трапеция, 3-головчатая, 4-гаматная, 5-гороховидная, 6-трехгранная, 7-лучевая, 8-ладьевидная.

Рисунок 7-9. Левая плечевая кость, ее различные отростки и отметины.

Рисунок 7-10. Левая локтевая кость (коричневого цвета) с основными отметинами и отростками.

Рисунок 7-11. Левая лучевая зона (коричневого цвета) и ее основные отметины и отростки.

Пястные кости – это пять отдельных костей, которые обернуты мышечной и совокупной тканью, образуя единую твердую массу, которая служит ладонью руки. Они пронумерованы I – V, начиная с пястной кости под большим пальцем и переходя последовательно к мизинцу. Пястные кости именуются индивидуально в зависимости от руки, из которой они происходят, и их количества.Итак, пястная кость под мизинцем на рисунке 7-12 называется левой пястной костью V.

.

Пальцы состоят из 14 костей. Все называются фаланги s (единственное число – фаланга ). Каждый палец состоит из трех фаланг, обозначаемых проксимальной, средней и дистальной фалангами по мере удаления от пястных костей. На каждом большом пальце есть только две фаланги: проксимальная и дистальная. Фаланги пронумерованы от I до V, как и пястные кости. Затем каждой фаланге присваивают имя в соответствии с ее рукой, номером и проксимальной, средней или дистальной фалангой.Итак, вторая фаланга указательного пальца на рис. 7-12 – это левая медиальная фаланга II.

Рисунок 7-12. Кости левой руки.

Лаборатория 7 Упражнения 7-3

1. Используя один из полных скелетов в комнате, заполните приведенные ниже таблицы с тремя или четырьмя шагами, чтобы определить, происходит ли каждая отдельная кость верхней конечности анатомически слева или анатомически справа.

2. Вы можете описать любые особенности этой кости и направление, в котором она должна быть повернута, чтобы вы могли определить, анатомически ли эта конкретная кость находится слева или анатомически справа.

3. Вам не нужно использовать анатомический жаргон, если вы не хотите. Используйте термины, которые будут иметь смысл для вас, когда вы снова прочитаете его. Используйте столько шагов, сколько вам нужно, не обязательно четыре.

Плечевая кость – анатомическая слева от анатомической справа.

1.

2.

3.

4.

Локтевая кость – анатомическая слева от анатомической справа.

1.

2.

3.

4.

Радиус – анатомический слева от анатомического справа.

1.

2.

3.

4.

Мы сделали огромный шаг к выращиванию человеческих конечностей в лаборатории

Попытка получить донорский орган или конечность может стать тяжелым испытанием для пациента, но серьезный прорыв может помочь им получить искусственный орган намного быстрее.

Несмотря на значительный прогресс в нашем понимании человеческого тела, нам еще предстоит успешно и клинически изготовить искусственные человеческие органы и конечности для трансплантации пациенту.

Однако, если бы это было достигнуто, мы бы оказались на заре новой эры медицины, учитывая, что пациенты, нуждающиеся в трансплантации, больше не будут ждать донорского органа или конечности, которые могут даже не достигнуть их вовремя.

Итак, это долгожданная новость, что группа исследователей из Университета штата Орегон объединила биологию развития, генетику и биоинформатику, чтобы найти ключ к созданию человеческих органов в лаборатории.

В статье, опубликованной в Scientific Reports, команда обнаружила, что клетки-предшественники для скелетных мышц на самом деле также дают начало нейронам, кровеносным сосудам, клеткам крови и иммунным клеткам.

Сравнение двигателей

Используя модель эмбриона мыши, Крисса Киусси и ее команда проанализировали клетки Pax3 +, которые действуют как многогранная ниша стволовых клеток для множества органов на эмбриональных стадиях.

Изучая профили клеточной популяции в течение нескольких дней, команда выделила отслеживаемые клонами клетки от передних конечностей в разные эмбриональные дни и выполнила профилирование полного транскриптома с помощью секвенирования РНК.

Это позволило команде идентифицировать гены, участвующие в развитии мышечной, скелетной и нервной систем, и все они участвуют в создании функциональной конечности.

«В двигателе так много мелких деталей, и вы не сможете починить сломанный двигатель, если не знаете, что делают все эти мелкие детали», – сказала она.

«Точно так же вы не можете сделать конечность, если не знаете обо всех клеточных частях конечности. Вы не можете использовать только кости, мышцы или только вены – вам нужно, чтобы все работало вместе.”

Прелюдия к выращиванию частей тела

Стало очевидным, что экспрессия этих генов увеличивалась с течением времени во время тестов, предполагая, что клетки Pax3 + не только позволяют мышцам развиваться, но и участвуют в формировании паттерна и трехмерном формировании передней конечности через несколько систем.

Это открывает двери для потенциального использования карманов стволовых клеток для выращивания новой руки, ноги или органа для тех, кто потерял часть тела в результате несчастного случая или болезни.

«[Популяция клеток] является отличным источником, который мы должны исправить для различных органов, страдающих от травм, токсичности лекарств – всего, что может вызвать гибель клеток в любой части нашего тела», – сказал Киусси.

«Генетическая программа, которая выполняется во время эмбриогенеза, обычно генерирует типы взрослых клеток. Мы можем идентифицировать эти клетки и создавать из них не один, а четыре разных органа – это прелюдия к созданию частей тела в лаборатории ».

Могут ли люди когда-либо регенерировать конечности?

Если саламандре отрубить ногу, она вырастет снова. Однако люди не могут справиться с этой уловкой. Причины далеко не простые и в некоторой степени все еще остаются загадкой.

«Мы действительно очень хорошо регенерируем; например, наш эпидермис», – сказал Live Science Дэвид Гардинер, профессор биологии развития и клеточной биологии Калифорнийского университета в Ирвине, имея в виду верхний слой кожи. «Нашу слизистую оболочку кишечника мы можем регенерировать по кусочкам. Но мы не регенерируем эти более сложные структуры».

Гардинер десятилетиями изучал регенерацию саламандр в поисках механизма, лежащего в основе сверхдержавы. По его словам, регенерация человека, вероятно, все еще в будущем, но не так уж и далеко – возможно, кто-то из его нынешних аспирантов или докторантов раскроет его, и регенерация конечностей станет частью медицинского инструментария.[11 частей тела, выращенных в лаборатории]

Это потому, что теоретически возможно отрастить человеческую конечность. Например, на коже, если порезы неглубокие, рубцов не будет из-за процесса заживления, который восстанавливает клетки кожи. Люди также могут регенерировать самые кончики пальцев, если клетки под ногтями остаются нетронутыми. Кости срастутся, если вы соедините части, скажем, винтом или гипсом. Человеческая печень также может расти, чтобы заполнить пространство и восстановить часть поврежденной структуры.

Выращивание конечности целиком

Но регенерация конечностей (как у саламандр) – это больше, чем просто замена тканей. Чтобы конечность регенерировала, вам нужны кости, мышцы, кровеносные сосуды и нервы. Существуют взрослые стволовые клетки, своего рода недифференцированные клетки, которые могут специализироваться, которые регенерируют мышцы, но, похоже, они не активируются. «Вы можете регенерировать кровеносные сосуды и даже нервы», – сказал Гардинер. «Но вся рука не может [вырасти]».

Стефан Рой, директор лаборатории регенерации тканей позвоночных в Университете Монреаля, отметил, что кожа, печень и кости не регенерируют в том смысле, в каком это делают саламандры.

«Люди могут заменить только поверхностный слой кожи (что, по сути, является непрерывным процессом, называемым гомеостазом)», – сказал он в электронном письме. «Большая часть пыли в доме – это мертвые клетки кожи, которые мы потеряли».

«Печень также сильно отличается от регенерации конечностей у саламандр», – сказал Рой. «Регенерация печени – это на самом деле компенсаторная гиперплазия, а это означает, что то, что осталось, будет увеличиваться в размерах, чтобы компенсировать потерю». Таким образом, ткань печени будет расти в размерах, но если вся печень будет потеряна, она не сможет восстановиться.

«То, что было потеряно, не вырастет снова, и, следовательно, вы не можете повторно ампутировать печень, в отличие от конечностей саламандры, которые можно ампутировать несколько раз, и каждый раз новая конечность будет регенерироваться». [11 удивительных фактов о скелетной системе]

Люди обладают способностью регенерировать

Гардинер, однако, сказал, что люди строят целые системы органов в утробе матери; из всего лишь некоторой генетической информации человеческий эмбрион превращается в полноценного человека за девять месяцев. Таким образом, существует ограниченная способность восстанавливать вещи, и это имеет эволюционный смысл – люди должны уметь лечить, сказал он.

Вдобавок ко всему, лежащий в основе генетический механизм человека и саламандры не сильно отличается, даже несмотря на то, что наши последние общие предки разошлись в девонский период, около 360 миллионов лет назад. «Нет никаких особых генов для регенерации», – сказал Гардинер. «Есть эти шаги, через которые они проходят, и по крайней мере один из них не работает у людей».

Чтобы отрастить конечность, клетки должны знать, где они находятся – находятся ли они на самом кончике конечности пальцами или в локтевом суставе? – и им нужно строить правильные структуры в правильном порядке.Гардинер сказал, что у саламандр есть определенные гены, которые “выключены” у людей. Возможно, эти гены обеспечивают регенерацию или, по крайней мере, помогают контролировать процесс. Что-то в эволюционном прошлом человека было выбрано против экспрессии этих генов, как это делают саламандры. – Никто не знает, что это было, – сказал он.

В 2013 году австралийский ученый Джеймс Годвин из Университета Монаша, возможно, частично разгадал эту загадку. Он обнаружил, что клетки, называемые макрофагами, по-видимому, предотвращают образование рубцовой ткани у саламандр.Макрофаги существуют у других животных, включая человека, и являются частью иммунной системы. Их функция – останавливать инфекции и вызывать воспаление, что является сигналом для остальной части тела о необходимости восстановления. У саламандр, лишенных макрофагов, не удалось восстановить свои конечности, и вместо этого образовались шрамы.

Гардинер сказал, что работа Годвина была шагом к пониманию регенерации конечностей. Обычно у саламандр вообще не образуется рубцовая ткань. Когда человек разрывает мышцу или получает достаточно глубокий разрез, повреждая соединительную ткань, образуется рубцовая ткань.Эта рубцовая ткань не обладает той же функциональностью, что и оригинальный материал.

«Если бы я мог заставить саламандру оставить шрам, это действительно было бы что-то», – сказал Гардинер, потому что это пролило бы свет на механизм, который не позволяет людям отрастить конечность или орган. Так что макрофаги могут быть частью истории, но не всей.

Неотония и регенерация конечностей

Способность «оставаться молодыми» может еще раз пролить свет на тайну регенерации конечностей. Мексиканские саламандры, называемые аксолотлями, или Ambystoma mexicanum , неотенины, что означает, что они сохраняют юношеские черты во взрослом возрасте.Вот почему аксолотли сохраняют жабры по мере взросления, а другие виды саламандр – нет.

Люди тоже обладают неотенией, поэтому взрослые больше похожи на наших детенышей, чем в случае с другими приматами, и почему нам требуется больше времени, чтобы созреть, чем, скажем, шимпанзе. Возможно, есть какая-то связь с неотенией и возрождением. Гардинер отмечает, что молодые люди могут лечить лучше, чем пожилые.

Кроме того, исследователи из Гарвардской медицинской школы обнаружили, что ген Lin28a, который активен у незрелых животных (и людей), но отключается по мере созревания, помогает мышам регенерировать ткань или, по крайней мере, восстанавливать ее. кончики пальцев ног и уши.Когда животным было больше 5 недель, они не могли отрастить эти части, даже когда функция Lin28a была стимулирована. Lin28a является частью системы контроля метаболизма животного – при стимуляции он может заставить животное вырабатывать больше энергии, как если бы оно было моложе.

Но точная природа соединения пока не выяснена. Рой отметил, что в то время как все саламандры могут регенерировать конечности, только аксолотли являются неотеничными.

Саламандры, особенно аксолотли, могут рекрутировать стволовые клетки, чтобы начать отрастать конечности, и типы клеток, которые реагируют на место раны, также оказываются связанными с тем, могут ли конечности снова расти.Гардинеру удалось заставить саламандр отрастить дополнительные конечности, стимулируя рост нервных клеток в месте раны.

«Это может быть связано с сильным иммунным ответом, или со специфическим высвобождением некоторых факторов роста, или с их комбинацией. Частично это может быть вопросом биофизики: конечности саламандры намного меньше людей; однако лягушки не могут регенерируют свои конечности, так что это может быть не только вопрос размера », – сказал Рой.

Эта загадка остается одной – по крайней мере, на данный момент.

Оригинальная статья о Live Science.

Сможем ли мы когда-нибудь… регенерировать конечности?

В комиксах о Человеке-пауке ученый Курт Коннорс вводит себе сыворотку на основе ДНК ящерицы и заново отращивает свою ампутированную руку. Он также превращается в гигантскую гуманоидную ящерицу и становится злым. Если оставить в стороне досадные побочные эффекты, история Ящерицы отражает реальный и давний научный поиск – понять необычайные регенеративные способности животных и воспроизвести их у людей.

Если я отрежу руку, у меня останется постоянная культя, покрытая рубцовой тканью.Напротив, если тритон или саламандра потеряют ногу, у него вырастет новая. Рана закроется, и со временем появятся новые кости, мышцы, нервы и кожа.

Целебные способности такого рода были впервые обнаружены в 1740 году, когда Абрахам Трембли обнаружил, что зеленое прудовое животное может регенерировать свою увенчанную щупальцами голову, если ее ампутировать. Он назвал его Гидрой в честь чудовища из греческой мифологии, обновляющего головы. С тех пор ученые открыли еще больше животных с регенерирующими способностями.Ящерицы восстанавливают потерянные хвосты. У морских звезд снова отрастают расчлененные руки. Некоторые плоские черви могут полностью перестроить свое тело из одной клетки.

Но, несмотря на столетия исследований, мы далеки даже от понимания того, как работает регенерация, не говоря уже о воспроизведении этого подвига в наших собственных телах. Последнее должно быть возможным, по словам Джеймса Монагана, изучающего биологию регенерации в Бостонском Северо-Восточном университете, хотя он добавляет, что «мы даже не приблизились к этому, и установить временные рамки для этого сложно.”

Отчасти это связано с тем, что эта область когда-либо привлекала лишь небольшую группу ученых с незначительной координацией между ними. Во многом это связано с тем, что список животных, которых легко содержать и с которыми легко работать в лаборатории, – так называемые «модельные организмы», сильно отличается от списка животных, которые хорошо регенерируют. Куры, мыши, мухи и круглые черви были основой лабораторных исследований и помогли ученым понять, как клубок клеток может превратиться в полностью сформированный эмбрион. Но они не очень хороши в восстановлении утраченных конечностей.Саламандры – идеальный выбор, так как они очень хорошо регенерируют и имеют конечности с таким же основным строением, как и наши. Но они подходят для плохих лабораторных испытуемых. «На регенерацию конечности может уйти месяц», – говорит Эшли Зейферт, изучающая регенерацию тканей и органов в Университете Флориды. «Это действительно замедляет ваш экспериментальный прогресс».

Что еще хуже, геномы саламандры странно раздуты. У них в десять раз больше ДНК, чем у нас, и никто никогда не секвенировал их полностью.И до недавнего времени у ученых не было способов добавить чужеродные гены к саламандре или выбить один из существующих генов. Без этих мощных методов саламандры – и наука о регенерации – были оставлены позади революции молекулярной биологии.

Исцеляющие действия

Несмотря на эти препятствия, мы знаем основные шаги, которые должна пройти регенерирующая конечность. После ампутации клетки из внешнего слоя кожи поднимаются, чтобы закрыть рану.В этот момент у людей откладывается много рубцовой ткани, и все. Но у саламандр новые клетки трансформируются в структуру, называемую эпидермисом раны, которая посылает химические инструкции тем, кто находится под ней. В ответ нервы в культе снова начинают расти, в то время как зрелые клетки, такие как мышцы и соединительные ткани, превращаются в незрелую массу, называемую бластемой. Это то, что восстанавливает конечность. Возрождение – это сделать несколько шагов назад, чтобы сделать много шагов вперед.

«Каким-то образом клетки знают свое положение, и они будут восстанавливать только то, чего не хватает», – говорит Энрике Амайя, биолог развития из Манчестерского университета.Если конечность ампутирована в плече или бедре, бластема создает полную ногу. Если ампутировать на запястье, из бластемы останется только рука и пальцы. По мере того, как они растут и делятся, клетки занимают определенные позиции, поэтому они знают, что сверху вниз или слева направо. Они создают миниатюрную версию полной конечности, которая со временем вырастает до полного размера.

Базовый план есть, но детали заполнить трудно. Почему образуется эпидермис раны и что он делает с клетками под ним? Конечность не восстановится, если нервы внутри не начнут расти, но что именно делают нервы? Когда клетки в культе перематывают свои судьбы, чтобы стать бластемой, как далеко они уходят?

Самое главное, как клетки отрастающей конечности узнают, где они находятся и как принимают правильную форму? Как сделать рабочую конечность, а не бесполезную деформированную трубку? Или даже опухоль? «Это такая сложная проблема, потому что вы переходите из сложного пня в массу клеток, которые все выглядят и действуют одинаково, но каким-то образом повторяют развитие», – говорит Монаган.«Люди только начинают понимать эти процессы, но мы не понимаем, чем клетка на конце конечности отличается от клетки на ее конце».

Вместо того, чтобы спрашивать, как саламандры совершают свои лечебные действия, можно в равной степени спросить, почему млекопитающие, подобные нам, не могут. Однозначных ответов нет, есть несколько догадок. Возможно, раковые заболевания представляют собой большую проблему для млекопитающих? Те же контрольные точки, которые останавливают бесконтрольный рост наших клеток в опухоли, также могут остановить образование бластемы.Амайя задается вопросом, не потому ли это, что мы теплокровные. «Если амфибия откусит одну из своих рук, она может неделями скрываться, не поедая и не регенерируя», – говорит он. «Это исключено для животного, чей высокий уровень метаболизма требует от него постоянного кормления. Он должен заживать быстро и грязно ».

Однако не все млекопитающие провалили тест на регенерацию. Буквально в прошлом году Зайферт обнаружил, что африканские колючие мыши спасаются от хищников, сбрасывая огромные куски собственной кожи. Чудесным образом они могут регенерировать эти содранные пятна в рекордно короткие сроки.Кажется, что они даже образуют бластемы, когда в ушах закрываются раны. Это говорит о том, что регенерация млекопитающих может оказаться не такой далекой надеждой, как многие опасались.

Структуры тела

Но даже если бы мы смогли понять и воспроизвести возможности мыши, Зайферт сомневается, что у нас когда-либо будет инъекционный коктейль молекул, запускающий регенерацию. По его словам, переход от раны, бластемы к новой конечности слишком сложен. Это тоже будет длительный процесс. В то время как ящерица из комиксов может восстановить новую конечность за считанные минуты, одной из маленьких саламандр Зайферта потребовалось 400 дней, чтобы отрастить ногу менее 4 миллиметров в поперечнике.Крупнейшим из них требуется более десяти лет, чтобы завершить работу. «Даже если бы человек смог отрастить конечность, это могло бы занять 15-20 лет», – говорит Зайферт. Палец может быть более реалистичным.

Это того стоит? Хотя изучение регенерации животных было медленным, другие области медицины ускорились. Исследования стволовых клеток и тканевая инженерия обещают создать из клеток пациента органы, выращенные в лаборатории, и оба эти направления привлекли множество исследователей с большими бюджетами. При таком головокружительном прогрессе актуально ли отказываться от целительной силы саламандр и других животных?

Зайферт так думает.«Во-первых, есть много непредвиденных выгод», – говорит он. Регенерация у саламандр во многом похожа на заживление ран у млекопитающих. Возможно, мы никогда не сможем вырастить новые руки в стиле комиксов, но мы можем узнать, как быстрее закрыть травму. Сделать это без рубцов тоже будет благом. Многие неприятные человеческие заболевания, от сердечных приступов до цирроза, включают в себя своего рода фиброз, при котором тело справляется с травмами, откладывая соединительную ткань. «Фиброз – это полная противоположность регенерации», – говорит Зайферт.Понимание того, как животные избегают этого, может рассказать нам, как предотвратить образование рубцовой ткани на наших жизненно важных органах.

И забудьте о научно-фантастических аспектах. Изучение регенерации в конечном итоге касается того, как наши тела создают модели – как наши клетки узнают, где они находятся, и как они организуются, чтобы создавать органы. Эти знания будут бесценными, независимо от того, какая техника используется для создания новых частей тела. «Я утверждаю, что исследователям стволовых клеток нужна та работа, которую мы делаем, – говорит Амайя, , – мы до сих пор чертовски не знаем, как ведут себя клетки и как контролировать их поведение.”

Если вы хотите прокомментировать эту историю или что-нибудь еще, что вы видели в Future, зайдите на нашу страницу Facebook или напишите нам на Twitter .

Регенерация: чему аксолотли могут научить нас о восстановлении человеческих конечностей

от Garrett Dunlap
цифры от Rebecca Senft

Только в Соединенных Штатах от потери конечностей страдают почти 2 миллиона человек.Хотя многие случаи связаны с травматическими событиями, такими как автомобильные аварии, большинство случаев потери конечностей вызвано заболеваниями, поражающими кровеносные сосуды тела. Одним из таких заболеваний является диабет, при котором постепенное снижение притока крови к нижним конечностям пациента может в конечном итоге привести к потере всей конечности. Если заболеваемость диабетом продолжит расти, вероятно, будет соответствующее увеличение числа людей, которым придется столкнуться с ампутацией конечности. К сожалению, нынешние терапевтические возможности после ампутации не сильно изменились по сравнению с столетиями назад, и протезы конечностей остаются единственным вариантом замены.Но хотя замененные протезы смогли заменить форму потерянной конечности, их функция остается крайне недостаточной, особенно когда потерянный придаток представляет собой целую руку или ногу. Так что, если вместо того, чтобы полагаться на деревянного или металлического самозванца, однажды мы просто отрастим потерянную конечность?

Многие животные обладают способностью к регенерации

Чтобы задуматься о том, как осуществить регенерацию конечностей человека, ученые обратили внимание на животных, которые уже демонстрируют эту способность.Ярким примером является аксолотль ( Ambystoma mexicanum ), вид водных саламандр. В отличие от людей, он обладает «сверхспособностью» регенерировать свои конечности, спинной мозг, сердце и другие органы. Но аксолотль – не единственный представитель животного мира, который может это делать ( Рис. 1 ), так как многие беспозвоночные (животные без позвоночника) являются мастерами регенерации. Например, плоские черви и гидра могут полностью вырастить свое тело из крошечной части своего первоначального существа.Даже среди позвоночных (животных, у которых есть шипы) аксолотль – не единственное животное, способное к регенерации. Известно, что молодые лягушки отращивают конечности, хотя они теряют эту способность, когда превращаются из головастиков во взрослых лягушек. С другой стороны, аксолотль сохраняет его на протяжении всей своей жизни, что делает его уникальным среди позвоночных и отличной моделью для изучения в исследованиях регенерации.

Рис. 1 : Многие животные проходят регенерацию (по крайней мере, до некоторой степени). Хотя аксолотль не единственный хозяин регенерации в животном царстве, это единственное позвоночное животное, которое может регенерировать многие части тела на протяжении всей своей жизни.

Хотя не существует известных млекопитающих, которые могли бы полностью регенерировать отсутствующие придатки, многие из них имеют намеки на регенеративный потенциал, включая людей. Было замечено, что мыши могут регенерировать кончики пальцев ног, хотя потеря на ступне приводит к тем же рубцам, которые люди видят после ампутации. Известно также, что люди регенерируют кончики пальцев, включая кости и кожу. Многочисленные клинические отчеты за последние десятилетия зафиксировали такие случаи после травм.К сожалению, эта реакция ослабевает по мере того, как место выпадения оказывается ближе к ладони. Хотя эта способность, несомненно, помогла некоторым людям в случае травмы, она далека от способности аксолотля регенерировать полностью сформированную конечность со всеми ее нормальными мышцами, хрящами и другими тканями.

Как работает регенерация?

У аксолотлей процесс, который приводит к регенерации всей конечности ( Рисунок 2 ), включает сложную оркестровку выживших клеток конечности.После потери конечности ( B ) сгусток клеток крови быстро останавливает кровотечение в месте разреза. После этого слой клеток работает, чтобы быстро покрыть плоскость ампутации, образуя структуру, называемую эпидермисом раны ( C ). В течение следующих нескольких дней клетки эпидермиса раны быстро растут и делятся. Вскоре после этого клетки под эпидермисом также начинают быстро делиться, образуя конусовидную структуру, известную как бластема ( D ).Считается, что клетки, из которых состоит бластема, являются костными, хрящевыми, мышечными или другими клетками, которые де-дифференцируются (теряют свою идентичность), чтобы стать похожими на стволовые клетки, которые могут стать одним из многих различных типов клеток. Клетки бластемы, однако, имеют ограничения на типы клеток, которыми они могут стать: например, клетка бластемы, которая раньше была мышечной клеткой, может переформировать только различные типы мышечных клеток, но не клетки кожи или хряща. Эти недифференцированные клетки в бластеме затем растут и размножаются, в конечном итоге восстанавливая свою идентичность как полностью развитые клетки кости или кожи ( E ).По мере того как бластема и ее клетки продолжают делиться, растущая структура становится плоской и в конечном итоге становится похожей на идеальную копию потерянной конечности, включая нервы и кровеносные сосуды, которые связаны с остальной частью тела ( F ).

Рисунок 2 : После травмы конечности аксолотля проходят многоступенчатый процесс восстановления утраченного придатка . Кожу, кости, хрящи и мышцы можно отрастать много раз без каких-либо признаков травмы.

Учимся у аксолотля

Чтобы даже начать думать о том, как однажды мы сможем восстановить утраченные человеческие конечности, ученые должны хорошо ознакомиться с изменениями, которые претерпевают клетки аксолотлей во время регенерации. Один из подходов, который до сих пор был успешным, – это обнаружение молекулярных изменений, которые заставляют аксолотль терять свою регенеративную способность, что может выявить наиболее важные компоненты и факторы регенерации. Например, было обнаружено, что иммунная система играет важную роль в процессе регенерации конечностей.Макрофаги, которые представляют собой клетки, которые играют решающую роль в воспалительной реакции после травмы, ранее были связаны с регенерацией. Фактически, введение препарата для избавления от макрофагов в конечности аксолотля перед ампутацией приводит к накоплению рубцовой ткани вместо повторного роста. Это рубцевание, возникающее при нарушении целостности белка, называемого коллагеном, является нормальным явлением при заживлении ран у людей, но необычно для аксолотлей. Этот результат предполагает, что макрофаги могут иметь важное значение для регенерации.Также было показано, что настройка нервной системы мешает регенерации. Ученые заметили, что хирургическое удаление нервов конечности перед ампутацией может препятствовать регенерации, хотя работа еще не завершена, чтобы лучше понять, почему это происходит.

Однако все эти предыдущие методы основаны на необходимости удаления важной в остальном части здорового тела (например, иммунных клеток и частей нервной системы). Но теперь ученые опускаются до уровня генов в поисках новых идей.Для этого исследователи сначала попытались ответить на вопрос, сколько раз конечность аксолотля может успешно регенерироваться. Путем многократной ампутации конечностей было замечено, что к пятому разу несколько конечностей смогли восстановить свой прежний потенциал. Кроме того, когда конечности, которые не могли регенерировать, были дополнительно изучены, исследователи снова обнаружили обширное образование рубцовой ткани, аналогичное тому, что часто наблюдается при травмах человека. Сравнивая гены, которые были включены или выключены, когда конечность аксолотля не могла вырасти заново, ученые обнаружили для изучения больше молекул и процессов, которые обещают запустить регенерацию у людей.Возможно, однажды появятся лекарства, которые модулируют эти гены, заставляя их включаться и помогать человеческой конечности вырасти заново после ампутации.

Взгляд в будущее

Хотя мы все еще далеки от того, чтобы отрастить человеческую конечность, мы ставим себя в невыгодное положение, если не понимаем, как происходит регенерация у счастливых животных, которые уже обладают этой «сверхспособностью». С помощью инструментов, которые позволяют ученым видеть тонкие генетические детали процесса регенерации, мы постепенно приближаемся к пониманию того, что заставляет регенерацию работать.Чтобы проверить это, ученые усердно работают над разработкой новых инструментов, которые позволят им идентифицировать другие цели и начать передавать эти знания млекопитающим, таким как мыши, а это означает, что, возможно, однажды миллионы людей, живущих с потерянными конечностями, получат новый путь лечения: регенерация.