蠑螈在失去四肢後可以再生,那麼為什麼其他哺乳動物不能呢?

Mondo 科學 更新 2024-02-20

許多動物都具有再生能力,例如軟體動物中的章魚,環節動物中的蚯蚓和水蛭。 他們的再生能力是如此強大,以至於他們有時甚至可以將自己的身體分裂成小塊,這些小塊也可以成長為完整的個體。 在脊椎動物中,雖然再生能力不如低等動物強,但例如,蠑螈可以在不失去一些四肢的情況下再生。 相比之下,人類等哺乳動物會失去四肢,但無法再生。

這個難題長期以來一直困擾著科學界,幾千年來吸引了無數科學家。

這離揭開謎團的新研究進展又近了一步。

近日,來自美國緬因州巴港MDI生物實驗室的乙個研究團隊在生物基因和生理學領域進行了長期研究,他們從動物受傷後是否會形成疤痕的角度,重點探索了蠑螈和哺乳動物(小鼠)再生分子訊號之間的差異,最終得出了令人興奮的研究成果。

眾所周知,哺乳動物受傷後,無論是受損還是肢體殘缺,受傷部位最終都會形成疤痕,而不是再生以修復傷口或重建失去的肢體。 由於疤痕是再生的物理“屏障”,一旦形成疤痕,再生就會終止。 相比之下,蠑螈等生物在受傷後不會留下疤痕。

基於這種差異,MDI生物實驗室的研究小組將研究重點放在為什麼蠑螈不會形成疤痕,以及蠑螈對傷害的反應與其他哺乳動物不同。 他們的研究發現,雖然人類具有未顯現的再生潛能,但如果能夠解決疤痕問題,就有可能從根本上釋放“被壓抑”的再生能力,這對深入研究哺乳動物對損傷的反應,促進人們生活質量的提高具有一定的指導意義。

蠑螈作為再生研究的模式生物。

研究小組選擇研究墨西哥蠑螈,這是一種在野外瀕臨滅絕的動物。 由於它在再生能力方面遠遠超過其他脊椎動物,因此成為再生醫學研究領域最受青睞的模型之一。 墨西哥蠑螈幾乎可以再生身體的任何部位,包括大腦、心臟、四肢、肺、卵巢、脊髓、下巴、**和尾巴。

在成年期,哺乳動物的再生能力受到極大的“抑制”,但在許多哺乳動物的胚胎期和幼年期,仍保留了一定量的再生能力。 例如,在人類中,嬰兒可以再生一定數量的心臟組織,而兒童的指尖可以。 這種再生能力,雖然沒有在成年期直接表現出來,但無疑被寫進了遺傳密碼中,因為人類後代的幼年仍然具有這種潛力。

因此,由於人類擁有這種遺傳密碼,在某種程度上,這意味著人類仍然具有再生的潛力。 這一基礎背景為科學家探索如何使人們在因疾病或事故而失去組織和器官後能夠再生組織和器官提供了必要的前景。

研究團隊在進行研究時,首先明確了研究範圍,即重點關注巨噬細胞在科學家先前發現的再生過程中的重要作用。 他們認為,如果蠑螈體內的巨噬細胞因某種原因耗盡,受傷的部分將無法再生,只會形成疤痕。 接下來,科學家們比較了蠑螈和小鼠的免疫細胞,以確定蠑螈巨噬細胞在促進再生方面的有效性。

研究表明,蠑螈和小鼠的巨噬細胞在暴露於細菌、病毒或真菌等病原體時表現出相似的生理功能。 然而,當面對身體損傷時,兩者之間存在顯著差異,蠑螈的巨噬細胞促進了新組織和器官的生長,而小鼠的巨噬細胞則加速了疤痕的形成。

隨後,研究小組專注於調查這種差異的原因,並最終確定了一種稱為toll樣受體(TLR)的蛋白質。 這種蛋白質在蠑螈和小鼠中表現出完全不同的生化訊號。 當面對這種生化訊號時,巨噬細胞能夠識別感染、組織或器官損傷等威脅,並觸發促炎反應,導致蠑螈和小鼠表現出不同的損傷應對機制。

身體再生研究的前景是光明的。

該研究團隊的初步成果為未來實現再生替代訊號通路奠定了基礎,進而將推動人類再生醫學的發展**。 雖然在短時間內重新長出受傷和殘疾的肢體仍然不切實際,但對於心臟、肝臟和肺部等內臟器官疾病引起的一些器官損傷,改善或抑制疤痕的形成可能會為器官再生和修復帶來重要機會。

正如MDI Biolabs的Godwin博士所解釋的那樣,我們正在逐漸了解蠑螈的巨噬細胞及其在再生過程中的內在機制,這將使我們更接近掌握人類再生的關鍵。 如果我們能夠製造出一種具有特定調節劑的水凝膠並將其應用於傷口,我們可能能夠改變巨噬細胞對人體損傷的反應方式,從而模仿蠑螈的再生機制,為人類再生開闢新的可能性。

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