--来自科学美国人,由本人翻译
- The gold standard for limb regeneration is the salamander, which can grow perfect replacements for lost body parts throughout its lifetime. Understanding how can provide a road map for human limb regeneration.
- The early responses of tissues at an amputation site are not that different in salamanders and in humans, but eventually human tissues form a scar, whereas the salamander’s reactivate an embryonic development program to build a new limb.
- Learning to control the human wound environment to trigger salamanderlike healing could make it possible to regenerate large body parts.
与人相比,蝾螈的四肢更小也更加粘滑,但在本质上于人类的肢体没有什么不同。蝾螈的肢体包裹在皮肤中,骨骼、肌肉、韧带、肌腱、神经和血管共同组成了完整的肢体。细胞排列松散,成纤维细胞将全部组织紧紧结合在一起,使它有了固定的外形。
但是,在脊椎动物的世界里,蝾螈是独一无二的,因为它的四肢在断裂以后可以重新长出来。无论你切断它的肢体多少次,成年的蝾螈总能够一次又一次的再生它的腿或者臂部。青蛙在蝌蚪时期,腿刚刚长出来时候,能够很快重建肢体,但在成年以后就失去了这种能力。即使哺乳动物的胚胎在早期也能够再生他们的肢体,但在健康的个体出生之前这种能力也失去了。的确,一个机体发育中这种再生能力的下降反应了动物的进化高度,在脊椎动物中只有蝾螈在一生中依然保留再生部分身体的能力。
人类很久以来对蝾螈表现出这种能力就惊叹不已。如何再生部分肢体要知道有多少肢体失去了?以及有多少需要代替?为什么在肢体断裂时蝾螈不象人类的肢体一样通过皮肤形成疤痕组织来封闭伤口?为什么成年的蝾螈能够保留胚胎的潜力即多次重建一个完整的肢体?生物学家正在找出这些问题的答案。如果我们能够理解肢体再生过程的本质,我们希望能够在人体断肢再生中应用它或者用它来改变主要创伤的治疗方式。(2008.04.17,明天继续)
人类在严重创伤起初的反应与蝾螈及其同类没有什么差异,但是在创伤发生以后很短时间里人和两栖类动物的创伤愈合发式就不同了。 人类创伤形成一个伤疤,再生过程往往失败。但是很多迹象表明人类依然有再生自己部分复杂器官或组织的能力。关键问题是如何开发人类自身潜力,这样人类创伤愈合才能更像蝾螈类的模式。由于这个原因,我们受限关注一下专家,学习如何开展这项工作。
蝾螈给予的启迪
当切断蝾螈细小的肢体时,残留部分的血管很快收缩,因此出血很快就会得到控制,一层皮肤细胞很快将断肢末端包裹起来。在受伤后的最初几天,创伤部位的表皮回转变为一层信号细胞,人们称为 apical epithelial cap (AEC),是再生必不可少的。同时,成纤维细胞也从结缔组织网络当中爬出,迁移到断肢创伤表面,最终在创面的中心汇合。在这里细胞不断增值形成原基,有类似干细胞聚合而成,最终称为新肢体产生的源头。(2008.4.18,明天继续)
加州大学的Susan V. Bryant 早在多年前就已经证实,胚基中的细胞和胚胎时期处于发育中的肢体原基里面的细胞相同。这个发现说明了胚基的构建过程在本质上是对于胚胎期原始发育的重复。这种观点的意义在于俩种情形涉及到了同样的遗传程序。因为人类胚胎时期制作胚胎的原理应该和成年蝾螈一样,所以似乎所有科学家需要作的事情就是指出如何诱导断肢形成肢体胚基。
有人曾经用简单的方法回答了再生胚基这个问题。他们首先研究了受伤肢体附近的伤口的愈合过程,这些部位本身应该产生新的皮肤。研究者的想法是如果在这些部位诱导产生一个完整肢体的话,就可以进一步的分析肢体再生的过程了。在蝾螈腿部首先做一个简单的创伤,同断肢位点一样,表皮细胞会迁移过去覆盖伤口,成纤维细胞也会迁移过去取代缺失的皮肤真皮。但是,如果我们分离神经并移植到伤口部位就可能诱导成纤维细胞形成一个肢体胚基。Marcus Singer of Case Western Reserve University在50年前就已经证实神经分布是再生反应所必需的,但是我们的试验证实神经提供的未知的因子可能通过改变该部位成纤维细胞的行为来影响再生过程。
