一组研究人员称,与蝾螈一样,人类拥有一种“尚未开发”的能力,可以再生自己身体的某些部位,比如失去的肢体。
美西螈(axolotl)是一种墨西哥蝾螈,在野外几乎已经灭绝,它是“再生之王”,能够再造几乎身体的任何部分,包括大脑。
通过研究这种不同寻常的两栖动物,缅因州巴尔港MDI生物实验室的专家们得出结论,人类拥有一种“未开发”的再生能力。
他们聚焦于理解为什么美西螈不会形成疤痕,或者为什么它不会像老鼠和其他哺乳动物那样对受伤做出反应。他们发现,被称为巨噬细胞(macrophages)的免疫细胞,促进了蝾螈组织细胞的生长,但在老鼠体内产生了疤痕。
该团队表示,伤疤的形成可能会阻碍哺乳动物的再生过程。受此启发,在未来,通过阻断导致疤痕的大脑通路,可能会让人类重新生长出原本已经失去的肢体或改善整体健康。
研究人员James Godwin博士和他的同事们比较了蝾螈和成年老鼠受伤后的分子信号,结果显示作为哺乳动物的成年老鼠的再生能力有限。哺乳动物通常会在受伤部位形成伤疤,而不是让失去或受伤的身体部位再生,这就为再生创造了障碍。
他解释说:“我们的研究表明,人类还有未开发的再生潜力。”他补充说,解决疤痕形成的问题,可以释放这种再生潜力。
“美西螈没有疤痕,这使得再生得以发生。”但一旦伤疤形成,就再生而言,就玩完了。如果我们能防止人类留下疤痕,我们就能提高这么多人的生活质量。”
美西螈是再生医学研究中最受欢迎的自然界生物模型。虽然大多数蝾螈都有一定的再生能力,但美西螈却几乎可以再生身体的任何部分,包括大脑、心脏、下颚、四肢、肺、卵巢、脊髓、皮肤、尾巴等等。
由于哺乳动物的胚胎和幼体具有再生能力——例如,人类婴儿可以再生心脏组织,儿童可以再生指尖——成年哺乳动物很可能也保留了再生的遗传密码。
这就带来了这样一种前景,即有朝一日可以开发出药物,鼓励人类再生因疾病或损伤而失去的组织和器官,而不是形成疤痕后再也无法重现器官。
James Godwin博士将美西螈体内的巨噬细胞与小鼠体内的免疫细胞进行了比较,希望能找出美西螈促进再生的哪些方面。
这项研究建立在戈德温发现巨噬细胞对再生至关重要的早期研究的基础上。之前的研究表明,当储存在蝾螈体内的巨噬细胞耗尽时,蝾螈就会形成疤痕,而不是像哺乳动物一样再生。当美西螈和小鼠暴露于细菌、真菌和病毒时,巨噬细胞的信号传递是相似的。但当涉及到物理损伤时,这种情况发生了改变——在蝾螈中,巨噬细胞信号导致新的组织生长,但在小鼠中导致瘢痕。
他们发现,一种被称为toll样受体(TLRs)的蛋白质的信号反应,允许巨噬细胞识别感染或损伤等威胁,在蝾螈和小鼠中是“出乎意料的不同”。
与再生相容的另一种信号通路的发现,可能最终导致人类的再生医学治疗。虽然人体肢体再生在短期内可能不现实,但对于那些疤痕在病理中起主要作用的疾病,改善临床结果的治疗方法获将带来重要的机遇。
“詹姆斯·戈德温对美西螈和老鼠进行的比较研究证明,向自然学习的理念在120多年前仍然有效。”这项研究的论文发表在《发展动力学》(Developmental Dynamics)杂志上。
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