Репаративная регенерация возможна за счет различных клеток:
1) малодифференцированные клетки:
а) резервные (спящие)
б) стволовые;
2) дифференцированные клетки:
а) за счет дедиференциации и последующей редиференциации (образуются дифференцированные клетки того же типа), регенерационная бигуди;
б) за счет дедиференциации и последующей трансдифференциация (образуются дифференцированные клетки другого типа, но этого же зародышевого листка) и метаплазии (образуются дифференцированные клетки другого зародышевого листка);
в) функционирующие клетки.
1а) Малодифференцированные спящие (резервные) клетки, сохранившиеся в ходе эмбриогенеза часто могут быть источником репаративной регенерации. То есть, в этом случае регенерацию обеспечивают представители тех же популяций клеток, которые в ходе эмбриогенеза являются предшественниками клеток, формирующих ткани и органы. Предполагается, что небольшая часть таких клеток сохраняется в виде резерва во взрослом организме. Четко такой способ регенерации продемонстрирован в низших животных: кишечнополостных и червей. У кишечнополостных являются так называемые интерстициальные клетки, расположенные в обоих зародышевых листках поблизости от базальной мембраны. Это резервные камбиальные элементы, которые при регенерации скапливаются вблизи раневой поверхности. Из них могут возникать все другие типы клеток (например, у гидры - эпителиально-мышечные, нервные, железистые, стрекательные и другие). В плоских червей источником регенерационного материала служат необласты. У человека также есть пример такой регенерации. В скелетной мускулатуре являются так называемые миосателитоциты, которые служат источником регенерации мышечных волокон после повреждения.
1б) Стволовые клетки существуют в тканях с высокой физиологической пролиферативной регенерацией (например, кровь, эпидермис кожи). При нормальных условиях они обеспечивают физиологическую клеточную регенерацию. При повреждении этих тканей (например, при потере крови или при порезе кожи) эти же клетки приступают к более интенсивным разделов и становятся источником репаративной регенерации.
2а) Регенерация за счет дедиференциации и редиференциации клеток дефинитивных тканей - еще один из путей образования новых дифференцированных клеток при регенерации. Этот способ хорошо продемонстрирован на примере регенерации конечности хвостатых амфибий и во многих других случаях. При регенерации конечности у хвостатых амфибий клетки вблизи раневой поверхности, уцелевшие после повреждения конечности, переходят в недифференцированное состояние (дедиференциюються). Здесь образуется конусообразная скопления таких недифференцированных клеток - регенерационная бигуди, в которой клетки размножаются и заново дифференцируются в клетки того же типа. Очень вероятно, что дедиференциация идет не до конца и каждый тип клеток в ходе редиференциации воспроизводит только самого себя.
2б) Регенерация за счет дедиференциации с последующей трансдифференциация и метаплазией достаточно подобной предыдущего варианта. Но в этом случае в ходе регенерации имеет место превращение одного типа дифференцированных клеток в другие. Если это преобразование осуществляется в пределах своего зародышевого листка, то такой процесс называется трансдифференциация. Если же идет превращение в дифференцированные клетки другого зародышевого листка, то это называется метаплазией. Такие процессы описаны в ряду беспозвоночных животных - кольчатых червей, немертин, кишечнополостных, асцидий. Так, немертин Lineus полностью восстанавливается с передней участки тела, лишенного энтодермы. При этом клетки кишечника образуются из мезенхимных элементов. Чрезвычайно сильная метаплазия наблюдается при регенерации и бесполом размножении таких сравнительно высокоорганизованных животных, как асцидии. Вся асцидия может возобновиться с участка жаберных корзинки, которая является органом эктодермального происхождения. При бесполом размножении асцидий все органы тела могут заново возникать из так называемого эпикарда - вырастает кишечника, или из клеток мезенхимного типа. К метаплазии можно отнести и глубокую трансдифференциация клеток у медуз. В них с изолированной поперечно-разделенными мускулатуры может возникать гладкая мускулатура, жалящие, мае и интерстициальные клетки, а при наличии контактов с энтодермой - и нервные клетки.
Трансдифференциация, не выходящих за пределы одного зародышевого листка, достаточно широко распространены среди позвоночных. Классический пример такой трансдифференциация - восстановление удаленного у взрослого тритона хрусталика с верхнего края радужной оболочки глаза. Этот процесс, получивший название Вольфовской регенерации (по имени немецкого анатома Г. Вольфа, описал ее в 1895 г.), был подробно исследован. Было установлено, что Вольфовской регенерация начинается с глубокой дедиференциации клеток края радужки, выбрасывание из них пигментных гранул, повышение содержания РНК и восстановления способности к митотических делений и к миграции. После того, как эти клетки образуют морфологически заметный зачаток хрусталика, у них в нормальной последовательности синтезируются типичные для хрусталика белки - Кристалина, т.е. происходит настоящая трансдифференциация на молекулярном и клеточном уровнях. У хвостатых амфибий и осетровых рыб изъята сетчатка может регенерировать из клеток пигментного эпителия и цилиарного зачатка. При этом также происходит глубокая перестройка клеток, пробуждения в них митотических делений, а затем и синтеза белков, специфичных для сетчатки. По данным А.Г. Строевой, у крыс преобразования пигментного эпителия в сетчатку возможно только в ранний эмбриональный период. Эта способность исчезает между 16 веком беременности и рождению. Интересно отметить, что способность эмбрионального пигментного эпителия к дифференциации в сетчатку является причиной тяжелой эмбриональной аномалии строения глаза - колобомы, что возникает при задержке сращение краев глазной щели в ходе замыкания глазного бокала. В последние годы явления трансдифференциация отмечены и в ходе регенерации конечности тритона и аксолотля: превращение соединительнотканных клеток в мышечные и мышечных - в хрящевые. Эти данные получены в опытах по пересадке в конечность, регенерирующим, клеток хряща или мышц, взятых от триплоидному или меченых радиоактивным тимидина животных.
2в) Функционирующие клетки также могут быть источником репаративной регенерации. Некоторые дифференцированные клетки (например, гепатоциты печени) не потеряли в процессе дифференциации способности к делению. Если часть печени будет потеряна, то такие клетки, оставаясь дифференцированными и функционирующими, начинают делиться, восстанавливая утраченный фрагмент данного органа.