科學家揭秘:人類基因是肢體再生的關鍵!

時間:2017-09-18 18:34:05 來源:健康預報臺

原標題:科學家揭秘:人類基因是肢體再生的關鍵!

健康預報臺前沿資訊:據國外媒體報道,如果你切斷蠑螈的腿部,它們會重新長出來,然而人類卻不具備這樣的能力,其原因并不簡單,在一定程度上充滿神秘色彩。美國加州大學埃爾文分校發育和細胞生物學教授大衛·加德納(David Gardiner)說:實際上我們人類也有再生能力,例如:表皮組織,此外,人體也可以再生部分腸道粘膜,但是人類無法再生更復雜的身體組織。

加德納花費數十年時間研究蠑螈的再生能力,尋找這種超級能力的潛在機制。他說:“人類再生能力很可能在未來才能實現,卻并不遙遠,未來不久肢體再生將成為醫學工具箱的一部分。”

這是因為從理論上講,人類肢體再生是可能實現的,例如:皮膚,如果皮膚切口并不深,將不會留下疤痕,因為人體自愈過程可重生皮膚細胞。同時,如果指甲之下的細胞仍保存完整,人類很可能再生手指前端部分,如果重新生長出這些組織,骨骼將很好地結合在一起,這就像是螺絲和螺絲帽的關系。人類肝臟也可以生長,能夠再生和重建受損組織。

生長一個完整的肢體

肢體再生(類似蠑螈的再生能力)不僅僅是取代組織部分,肢體再生需要骨骼、肌肉、血管和神經組織,成體干細胞是一種未分化細胞,它對于再生肌肉組織具有特殊作用,但是它們并沒有激活。加德納指出,你可以再生血管,甚至神經組織,但是無法再生整個手臂。

加拿大蒙特利爾大學脊椎動物組織再生實驗室主管史蒂法納·羅伊(Stephane Roy)強調稱,人類的皮膚、肝臟和骨骼,不會以蠑螈相同的方式實現再生。人類僅能再生皮膚淺層組織(事實上這個連續過程被稱為體內平衡),臥室內多數灰塵都是人體的死亡皮膚細胞。

肝臟再生完全不同于蠑螈的肢體再生,肝臟再生是一種補償性增生,這意味著它生長的體積是彌補損失的部分組織,意味著肝臟組織會生長得更大,但如果整個肝臟被切除,將是無法再生的。損失的肝臟部分是無法再生的,因此不能重復切除肝臟部分,相比之下,蠑螈的肢體可以多次重復被切除,每次切除都能重新生長出新的肢體。

人類擁有再生能力

加德納指出,胎兒在子宮內可以形成完整的器官系統,從胚胎獲得一些基因資訊僅用9個月便能發育形成復雜的嬰兒。因此人類具有重生某些器官組織的部分能力,同時,從進化角度上講,人類需要自愈功能。

除此之外,蠑螈和人類的潛在基因機制并非完全不同,3.6億年前泥盆紀時期蠑螈和人類的共同祖先物種出現了進化分支,加德納說:“對于肢體再生并沒有特殊基因,這里存在著許多進化過程,但是人類至少未完成一個進化步驟。”

為了再生肢體,細胞需要知道再生肢體在哪里,位于手指尖,還是肘關節?它們需要在正確的序列下重建正確的結構。加德納表示,蠑螈具有某些基因,卻在人體中處于“關閉”狀態。或許這些基因能夠再生,或者至少幫助控制再生進程。人類進化歷程中一些基因不像蠑螈基因能夠表達再生能力,沒有人知道這些隱性基因是什么。

2013年,澳大利亞科學家詹姆斯·戈德溫(James Godwin)可能揭開了肢體再生的部分謎團,他發現巨噬細胞(macrophages)能夠阻止蠑螈身體疤痕組織逐漸積聚,巨噬細胞存在于包括人類的其他動物體內,是免疫系統的一部分。它們的功能是停止傳染和導致炎癥,它是身體部分需要修復的一種訊號。如果蠑螈體內缺少巨噬細胞,將無法再生它們的肢體,而僅是形成疤痕。

加德納表示,戈德溫的研究工作幫助我們更進一步地了解肢體重生現象,通常情況下,蠑螈根本不會形成疤痕組織,當人類肌肉撕裂或者形成一道很深的傷口,將傷害結締組織,促使疤痕組織的形成。這些疤痕組織不會提供原始組織的相同功能性。

他說:“如果我能使蠑螈身體形成疤痕,那將非常了不起的事情,因為這將揭曉人類無法再生肢體或者器官的機制,巨噬細胞可能存在部分關聯,但也不完全是該因素造成的。”

幼態延續和肢體再生

“幼態延續”的能力可能以另一種方式洞察肢體再生的神秘之處,墨西哥蠑螈具有幼態延續特征,意味著它們進入成年期仍保持著幼年期特點。這就是為什么墨西哥蠑螈成熟之后仍保留著鰓部,而其它蠑螈物種卻沒有。

人類也具有幼態延續特征,這就是成年人為什么有時內心自我是個“小孩”,而其它靈長目動物卻沒有這一現象,同時,人類比其它靈長目動物成熟期更長,很可能幼態延續和再生能力之間具有一些關聯性。加德納強調稱,年輕人群比老年人群更容易自愈。

此外,美國哈佛醫學院的研究人員發現“Lin28a”基因,它在未成年動物(包括人類)體內激活,伴隨著動物進入成年期其活躍性將停止,這種基因能夠確保老鼠組織再生,或者至少重新生長出趾尖和耳朵。一旦這些動物年齡超過5個星期,它們將不會再生那些組織,甚至當Lin28a基因功能被激活。Lin28a基因是老鼠新陳代謝控制系統的一部分,當它受到刺激,將使動物獲得更多能量,仿佛它們更加年輕。

但是幼態延續和肢體再生之間的必然關聯性尚不能確定,所有蠑螈物種都可以肢體再生,但僅有墨西哥蠑螈具有幼態延續特征。蠑螈物種能夠復原干細胞,并開始肢體重生,這種類型的細胞與傷口發生反應,同時關聯肢體是否重新生長。加德納刺激傷口處生長的神經細胞,能夠使蠑螈長出額外的肢體。

羅伊說:“這可能與強烈的免疫反應有關,或者與一些特殊生長因素及其結合因素有關,這將部分解答一個生物物理學現象:從身體比例上講,蠑螈肢體比人類肢體更小,然而青蛙卻不能重生它們的肢體,因此這不是與體形相關的問題。目前動物肢體再生能力仍是一個未解謎團,至少目前科學家仍無法完全解釋。”資訊來源:比特網

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