蠑螈失去肢體後可以再生,為什麼人類卻不行呢?

世界上有很多動物都具備再生能力,比如以章魚為代表的軟體動物、以蚯蚓和螞蟥為代表的環節動物,這些動物的再生能力十分龐大,有時將它們的身體分割成若干小塊,部分小塊也能再生形成一個完整的個體。在脊椎動物中,有一些動物雖然再生能力沒有上面那些低等動物強,但是失去部分肢體也能再生,比如蠑螈。但是,作為高等級的哺乳動物比如人類,在失去肢體會,卻不能重新長出來,為什麼會這樣呢?

蠑螈失去肢體後可以再生,為什麼人類卻不行呢?

這個問題一直以來都是科學界的一個謎團,幾千年以來一直吸引著眾多科學工作者投入其中。

新的研究成果距離解開謎團又近了一步

近日,由美國緬因州巴爾港 MDI 生物實驗室的研究團隊,透過長期的生物基因和生理等領域的研究,從動物體受傷能否形成疤痕的角度出發,以蠑螈為研究物件,著重探索蠑螈體內能夠再生的分子訊號與哺乳動物(小老鼠)的差異,得出了令人興奮的研究成果。

大家知道,哺乳動物在受傷後,無論是面板破損,還是肢體殘缺,在受傷的部位最後都會形成疤痕,而不是透過再生的手段,來彌補創傷或者補齊丟失的肢體。由於疤痕的產生對於機體的再生來說,形成了一種物理性的“障礙”,一旦疤痕產生,則也代表著再生的結束。而蠑螈這種生物在受傷後則不會留下疤痕。

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正是基於這種差異,MDI 生物實驗室的研究團隊,將研究的重點放在了為什麼蠑螈不會形成疤痕,或者蠑螈對傷害的反應模式與其它哺乳動物有什麼樣的差別。透過研究發現,雖然人類具有尚未表現出來的再生潛力,但是如果能夠解決疤痕形成的問題,或許能夠從根本上釋放出被“壓抑”的再生能力,這對於深入研究哺乳動物對傷害的應對模式,推動將來提高人們的生活質量都具有一定的指導性意義。

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將蠑螈作為再生模型

研究團隊選用的研究物件,為在野外幾乎已經滅絕的墨西哥蠑螈,由於這種動物相較於其它脊椎動物來說,擁有超出尋常的再生能力,所以成為再生醫學研究領域最受歡迎的模型之一,這種蠑螈幾乎可以再生身體的任何部位,比如大腦、心臟、四肢、肺、卵巢、脊髓、下巴、面板、尾巴等。

蠑螈失去肢體後可以再生,為什麼人類卻不行呢?

哺乳動物在成年後,身體的再生能力受到了極大的“抑制”,但是在很多哺乳動物的胚胎和幼體時期,還是保留有部分的再生能力的,拿人類來說,嬰兒可以再生一定的心臟組織,兒童的指頭尖可以再生,而這些再生能力,在人們長到成年以後,雖然不能直觀地再體現出來,但無疑會將這種能力“寫進”了遺傳密碼中,因為人類的後代幼體仍然具備這樣的能力。

所以,既然人類擁有這樣的遺傳密碼,那麼在一定程度上就代表著人類仍然具有再生的潛力,這種基礎性背景,為科學家們深入研究如何推動人們在因疾病、意外而失去組織和器官以後,能不再形成疤痕而再生出相應的組織與器官,提供了必要的前景。

在研究過程中,研究團隊首先劃定了研究範圍,即先前科學家們研究出的巨噬細胞對再生具有重大作用,因為假如蠑螈體內的巨噬細胞因某些原因消耗完了,那麼受傷的部位也會形成疤痕而不是再生。然後,科學家將蠑螈體內的巨噬細胞中的免疫細胞,與參照物件-小老鼠的免疫細胞進行對比,繼而確定蠑螈巨噬細胞推動再生能力形成的質量。

蠑螈失去肢體後可以再生,為什麼人類卻不行呢?

研究發現,蠑螈和小老鼠體內的巨噬細胞,在接觸到一些細菌、病毒或者真菌等病原體時,所表現出來的生理機能是相似的。但是,當遇到機體傷害時,情況就發生了巨大的差異,蠑螈的巨噬細胞表現出推動新組織和器官的生長,而小老鼠的巨噬細胞則促進疤痕的形成。

接下來,研究團隊集中研究了為什麼會出現這種差異,後來鎖定了一種叫做toll 樣受體 (TLR) 的蛋白質,它所表現出來的生化訊號,在蠑螈和小老鼠體內完全不同。在這種生化訊號面前,巨噬細胞能夠識別感染或者組織、器官的損傷等威脅,並誘導促炎反應的出現,從而使蠑螈和小老鼠表現出不同的損傷應對機制。

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機體再生研究的展望

上面研究團隊的初步研究成果,可以為以後機體再生相容替代訊號通路的實現奠定基礎,從而推動人類再生醫學療法的發展。雖然從短期來看,重新長出受傷致殘的肢體還很不現實,但是,對於一些因心臟、肝臟、肺部等內臟器官發生疾病而引起的器官損傷來說,如果能夠透過改善或者抑制疤痕的產生,那麼對於器官的再生修復則具有重要機遇性。

蠑螈失去肢體後可以再生,為什麼人類卻不行呢?

正如MDI 生物實驗室戈德溫博士說的那樣,“我們越來越接近了解蠑螈的巨噬細胞,它如何為再生做好準備的內在機理,這將使我們更接近可以拉動人類再生的槓桿”。如果我們能夠發明一種含有特定調節劑的水凝膠,將之塗抹在傷口部位,或許可以改變人體內巨噬細胞的應對損傷行為,從而模擬蠑螈的再生機制,這將為人類機體再生開啟一扇寬廣明亮的大門。