Повторно растење на изгубената нога NZZ

Саламандер може да ја врати ампутираната нога за кратко време. Според новите откритија, можеме да научиме многу и од глувци. Можно е да постои одреден потенцијал на мирување кај луѓето.

Мексиканскиот саламандер аксолотл може да регенерира цела нога за пет недели. (Слика: Центар за регенеративни терапии Дрезден/ПД)

Водоземците се вистински господари на регенерацијата. Саламандерите и тритовите можат да ги обноват цели нозе, раце, а понекогаш дури и внатрешни органи на целосно функционален начин. Со векови истражувачите се прашувале што се случува поинаку во процесот на лекување на овие животни отколку кај нас; и пред сè, без разлика дали сме ја изгубиле неотповикливо оваа способност во текот на еволуцијата или дали сè уште имаме одреден потенцијален мирување. Се повеќе се зголемуваат доказите дека ова е точно. Пред неколку месеци, на пример, беше објавено студија која покажува дека африканските 'рбетни глувци (Acomys) започнуваат процеси на регенерација слични на оние на водоземците. Ова значи дека молекуларните сигнални патишта се присутни и кај повисоките 'рбетници.

Мексиканскиот саламандер аксолотл може да регенерира цела нога за пет недели. (Слика: Центар за регенеративни терапии Дрезден/ПД)

Водоземците се вистински господари на регенерацијата. Саламандерите и тритовите можат да ги обноват цели нозе, раце, а понекогаш дури и внатрешни органи на целосно функционален начин. Со векови истражувачите се прашувале што се случува поинаку во процесот на лекување на овие животни отколку кај нас; и пред сè, без разлика дали сме ја изгубиле неотповикливо оваа способност во текот на еволуцијата или дали сè уште имаме одреден потенцијален мирување. Се повеќе се зголемуваат доказите дека ова е точно. На пример, пред неколку месеци, беше објавено студија која покажува дека африканските 'рбетни глувци (Acomys) иницираат процеси на регенерација слични на оние на водоземците. Ова значи дека молекуларните сигнални патишта се присутни и кај повисоките 'рбетници.

Нова кожа кај глувците

Слично како гуштери да ги истураат опашките за да збунат гонител, африканските шилести глувци ја отсекуваат кожата од грбот за да избегаат од напаѓачот. Така што таквата тактика не е неповолна положба на долг рок, изгубената кожа мора да порасне заедно со косата што е можно побрзо и целосно. Ова е веќе особеност за цицачите, бидејќи фоликулите на влакната во кои косата расте и се закотвува ретко се обновуваат по оштетувањето. Ешли Сајферт од Универзитетот во Флорида и неговите колеги сакале да ја испитаат оваа способност кај два вида африкански боцкав глушец - така наречен поради влакната од влакната. Кога животните биле фатени во дивината на Кенија, многу од нив ја испуштиле кожата. Резултирачките рани беа делумно обемни и покриени до половина од грбот.

Меѓутоа, кај 80 проценти од животните, раната била затворена со епидермис на рана, тенок слој на епидермални клетки, по три дена. По неколку недели, се формираше еластична кожа со коса, без лузни. За обновување на фоликулите на косата, беа активирани патеки на молекуларна сигнализација, кои овие структури исто така ги развиваат за време на развојот на ембрионот. Со цел дополнително да ја тестираат регенеративната способност на Acomys, истражувачите удриле четири милиметарски дупки во ушите на глувците и го споредиле процесот на заздравување со тој на домашните глувци. Вторите не беа во можност целосно да ги затворат дупките и се формираа претежно лузни. Како и да е, шилестите глувци брзо ја исполнија дупката со ткива кои се вообичаени таму: горната кожа (епидермисот), дермисот, 'рскавицата и масното ткиво, недостасуваа само мускулите.

Процесот на обнова беше сличен на оној на водоземците: епидермалните клетки брзо ја покриваа раната, под зоната со брзо разделени клетки развиени, а сврзното ткиво направено од колагенски влакна беше формирано слично како кај здравата кожа. Меѓутоа, кај домашните глувци, контактот помеѓу епидермисот на раната и основните клетки наскоро бил прекинат од базалната мембрана и се формирале мнозинството колагенски влакна од типот на лузни. Ова е типично за цицачите и се случува и кај луѓето: раните заздравуваат преку лузни. Ткивото е помалку еластично потоа, недостасуваат коса и потни жлезди.

Зоната со брзо разделувачки клетки кај шилестите глувци беше слична на таканаречената бластема. Кај водоземците, овој регион се јавува веднаш под епидермисот и е неопходен за регенерација. Исто така, содржи брзо разделувачки клетки, кои се помалку специјализирани од возрасните клетки и произведуваат протеини специфични за развој. Бластемните клетки го обновуваат целиот екстремитет што недостасува.

Научниците долго време претпоставуваа дека клетките на бластемата се униформа група на клетки кои, како и матичните клетки, се плурипотентни и можат да се развијат во многу различни типови клетки. Сепак, пред неколку години, истражувачите предводени од Ели Танака од Центарот за регенеративни терапии во Дрезден покажаа дека клетките на бластемата се формираат од различни видови ткива и имаат ограничен потенцијал за развој.

Истражувачите истражувале за регенерација во аксолотл, мексикански саламандер кој живее во вода и е поврзан со саламандерите. Секој од нив обои индивидуални типови на клетки во рацете на животните. Потоа, тие ампутираа кратко парче и набудуваа кои типови на клетки беа новоформирани од обележаните ќелии (види графикон). Се покажа дека мускулните клетки само формираат мускули, Швановите клетки што ги опкружуваат нервите само Швановите клетки и епидермалните клетки само епидермисот. Само 'рскавичните клетки и кожните клетки биле помалку ограничени, произведувајќи и' рскавица и дермис. Можно е клетките на бластема да се ткивни специфични матични клетки со ограничен потенцијал за развој.

Дури и ако клетките на бластемата не се променат во ембрионална состојба, им се случува нешто што предизвикува ембрионални процеси, така што се формира нов екстремитет. Ова повторно ги активира патеките на молекуларната сигнализација кои инаку се активни само за време на ембрионалниот развој - ова го покажаа разни студии за водоземци во последниве години.

Имунолошкиот систем како пречка

Едно од најосновните прашања што го поставуваат истражувачите е зошто ембрионалните сигнални патишта не се активираат повторно кај луѓето по повредата. Според Сајферт, може само да се каже: „Не знаеме“. Цицачите ги лекувале повредите со лузни. Во споредба со водоземците, ова се чини дека е неповолна положба. Но, веројатно постои причина за ова.

Една хипотеза е дека можноста за регенерација е изгубена во корист на подобар имунолошки систем. Образложението се заснова на набудување дека способноста за регенерација се намалува со зголемениот развој на имунолошкиот систем. Ова се случува и кај цицачите, кои имаат слабо развиен имунолошки систем како ембриони и обновуваат повреди на кожата без лузни во ова време, како и кај жаби, кои целосно ги обновуваат екстремитетите во фаза на ларва. Колку поблиску доаѓаат до метаморфоза, толку е помалку комплетна регенерацијата и доаѓа до целосен застој во фазата на жаба. Во исто време, имунолошкиот систем развива способност да разликува странски клетки од сопствените клетки на телото и да се бори против странските клетки на насочен начин. Саламандерите и тритоните немаат специфичен имунолошки одговор на повисоките 'рбетници.

Ентони Мечер од Универзитетот во Индијана ја проучува хипотезата на имунитетниот систем веќе неколку години. Тој се сомнева дека специфичниот имунолошки систем ги класифицира клетките на бластемата како странски. Пред овие да се развијат во различни типови на клетки кај водоземците, тие произведуваат модели протеини. Овие се користат за организирање на структурата на новиот екстремитет и информирање на клетките за тоа каде се наоѓаат и што да прават во тој момент. Моделите протеини инаку би се произведувале за време на ембрионалниот развој само доколку специфичниот имунолошки систем сè уште не бил развиен, вели Мешер. Можно е имуните клетки да ги уништиле оние клетки што ги имале овие протеини на нивната површина. Хипотезата е шпекулативна, но постојат некои докази што ја поткрепуваат. Затоа, тој нагласува дека истражувачите за регенерација треба да го земат предвид имунолошкиот систем во нивните студии.

Ова може да биде важно. Една од визиите на истражувачите е да се користат сигнални супстанции за да се започнат процеси на регенерација слични на водоземци кај луѓето. Кен Мунеока од Универзитетот Тулан во inу Орлеанс и неговите колеги успеаја да го сторат тоа со глувци. Глувците и човечките деца можат да обноват исечен врв на прстот ако недостасува само кратко парче. Бидејќи има неколку клинички опишани случаи на деца, не е јасно дали растат само меките ткива или, како и со вистинската регенерација, и коските.

Кај глувците ова е новоформирано; но различен од водоземците. Вистина е дека глувците имаат структура слична на бласт со брзо разделувачки клетки кои произведуваат протеини специфични за развој. Сепак, коската не е изградена од 'рскавично ткиво, како во ембрионалниот развој, туку од прогениторни клетки на сврзното ткиво. Регенерирачките екстремитети на водоземците, од друга страна, го репродуцираат целиот ембрионален развој.

Ситуацијата беше поинаква со глувците, во кои тимот на Мунеока вештачки предизвика регенерација. Истражувачите користеле сигнални протеини (BMP2 или BMP7), кои ги ставиле во нормално нерегенерирачка рана во задниот дел на последната фаланга. Вештачки предизвиканата регенерација потоа продолжи како кај водоземците: коската е формирана од 'рскавица. Истражувачите покажаа дека нормална рана кај цицач може да се трансформира во регенеративна рана со помош на фактор на раст.

Останува уште долг пат

Сепак, разочарувањето се случи минатата година кога истражувачите се обидоа да предизвикаат регенерација на претпоследната фаланга кај глувците. Иако ова беше успешно со BMP2, само фалангата на која беше извршена ампутацијата беше обновена. Недостасуваше последната врска и спојот помеѓу врските. Според истражувачите, BMP2 предизвикува регенерација специфична за страницата. Ова сугерира дека клетките на цицачите исто така имаат „локална меморија“ (види рамка). За разлика од водоземците, тие не можат да го користат за да организираат целосна регенерација на екстремитетите што недостасуваат. Тие само го репродуцираат делот од кој потекнуваат. Значи, сè уште е далеку од регенерација слична на водоземци.