Регенерация: Може ли човешките крайници да израснат отново?

Крайниците на тритон или саламандър може да са по-малки и малко хлъзгави от тези на хората. По своята структура обаче те си приличат: кожата отвън и костите, мускулите, сухожилията, сухожилията, нервите и кръвоносните съдове отвътре, държани заедно от хлабава мрежа от съединителнотъканни клетки, което придава на цялото нещо контур. Така че нищо вълнуващо, ще си помисли човек - но сред гръбначните животни краката на опашката земноводни, които включват тритони и саламандри, са нещо много специално. Тъй като след ампутация крайниците израстват напълно, дори при полово зрели животни.

Дори жабите - следващата по-висока група гръбначни с жаби и жаби - могат да направят това като попова лъжичка, само ако развият краката си. Дори ембрионът на бозайник все още може да регенерира така наречените си пъпки на крайниците до известна степен, но тази способност изчезва много преди раждането. Грубо казано, способността за регенерация обикновено намалява с напредването на индивидуалното и еволюционното развитие.

Изследователите отдавна се интересуват от това как едно „долно” опашко земноводство управлява трика с нарастването на сложни части на тялото през целия си живот. Как новоразрастващият се раздел на връзка „знае“ колко от цялото е загубено и сега трябва да бъде заменено? Защо кожата не образува белег, който определено запечатва пънчето, например при хората? Как може саламандрата да прибягва до ембрионални програми толкова късно през деня, за да продължи да създава крак от нулата? Сега се появяват отговори на това. Веднага щом разберем как работи тази естествена регенерация, може някой ден - така че надеждата - също да успеем да я задействаме изкуствено при хората. В края на краищата, полезната цел е да позволим на това, което липсва в ампутационната рана, да израства и да революционизира зарастването на други по-големи наранявания.

Реакцията на човешката тъкан на тежки наранявания първоначално едва ли се различава от тази на опашката земноводни, но малко по-късно има явни отклонения. При нашия вид тъканните белези се появяват в процеса на зарастване на рани, което в крайна сметка предотвратява регенерацията. Въпреки това има индикации, че човешкият организъм все още има потенциал да възстановява сложни части на тялото. Човек трябва да може да се докосне до него и да направи заздравяването на човешки рани по-амфибийно. Първо се опитахме да проучим как това може да се направи, като използваме примера на природни експерти.

Ако се ампутира опашна ампутация (при всички подобни експерименти животните се обезболяват), кръвоносните съдове в пъна бързо се свиват, за да се намали кръвозагубата до минимум. След това епидермалните клетки мигрират по изрязаната повърхност и бързо я покриват. В рамките на първите няколко дни след нараняването този така наречен ранен епидермис се превръща в подобен на капачка слой от сигнални клетки, което е от съществено значение за успешната регенерация. Междувременно някои от нейните продуцентски клетки се отделят от мрежата на съединителната тъкан и мигрират по ампутационната повърхност до центъра на раната. Там те се размножават и образуват регенерационен бластема - натрупващо се натрупване на клетки с характер на стволови клетки, които служат като клетки-предшественици за бъдещия нов крак.

Пети крак

Класически обект на изследване за това е аксолотът, тритон с кръстосани зъби. Преди години групата на Сюзън В. Брайънт от Калифорнийския университет в Ървайн демонстрира, че бластемните клетки на животното съответстват на клетките на ембрионалната пъпка на крайниците. Очевидно регенерацията на крака е практически рекапитулация на ембрионален процес. Съответно и двата процеса трябва да се основават на една и съща генетична програма. И тъй като хората също развиват крайниците си в ембрионалната фаза, те също по принцип вече биха имали необходимите основни програми за регенерация на крайниците. Накратко: изглеждаше така, сякаш изследователите трябваше само да разберат как да инициират образуването на бластема след ампутация.

Точно това е опитал един от нас (Гардинер) преди няколко години заедно с Тецуя Ендо в този университет. Избрахме значително опростен подход: Вместо реални ампутационни области, в които аксолотъл естествено образува бластема, предположихме малка рана на кожата на крака, която всъщност зараства чрез регенерация на кожата. Идеята зад това беше, че такава безобидна рана от саламандра прилича на ампутационни наранявания при бозайници, тъй като по нея нормално няма да се образува нов крайник. С аксолотла обаче можете да отгледате допълнителен крак, където иначе се извършва само просто заздравяване на рани и това ни позволи да анализираме по-точно процеса на регенерация и неговите изисквания.

Както при ампутационната рана, малката, изрязана област на кожата на крака бързо беше покрита и запечатана от имигриращи клетки от епидермиса (епидермиса).