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婴儿期的人体心脏和肢端等组织部位是有再生能力的。当发育到成年之后,许多人体的组织和器官损伤之后就无法再生了。有些动物则不同,壁虎在遇到危险时可以断尾求生,而断掉的部位可以再生出一条新的尾巴。另一种两栖动物蝾螈,特别是墨西哥钝口螈(axolotl)几乎可以再生身体的任何组织和器官。墨西哥钝口螈在野外几乎快要灭绝了,这种生物是研究生物组织器官再生能力的重要模型。
目前的研究认为,有效的创口再生性愈合或伤口病原体清除都依赖于平衡的炎症反应。炎性反应对于有效募集体内先天免疫细胞到局部至关重要。而过度的炎性反应会造成组织破坏、病原体外逸和病原体清除无效。无菌和有菌性炎症反应虽然共享共同的受体和重叠的信号转递途径,但两者存在竞争优先性的关系。在蝾螈这样的可再生生物中,暴露在有菌条件下,截肢后也可以再生出替换的整个四肢。而在哺乳动物中,即使在无菌性损伤环境下,先天免疫细胞反应也会从损伤性相关分子模式 (DAMPS) 改变为病原体性相关分子模式 (PAMP)。这显示蝾螈和哺乳动物之间组织再生模式的显著不同。
墨西哥钝口螈
最近,美国MDI Biological Laboratory实验室的James Godwin研究小组,采用新型磷酸化流式细胞术方法,检测比较了墨西哥钝口螈和小鼠免疫细胞亚群中信号传递的特点。研究发现,巨噬细胞(macrophage)对再生能力至关重要。清除巨噬细胞后,蝾螈的组织器官再生能力消失,就会和多数哺乳动物一样,在伤口处形成疤痕。
研究还发现,蝾螈巨噬细胞通过一种 Toll 样受体 (TLR) 蛋白经MAPK 信号系统来识别感染或组织损伤,并进一步诱导促炎反应。在炎性反应过程中,巨噬细胞抑制哺乳动物的 MAPK 信号传递系统,但并不抑制蝾螈的,后者存在内源性 DAMPS 的情况下始终维持对 MAPK信号系统的刺激作用。也就是说,尽管在病原体感染情况下,蝾螈和小鼠体内巨噬细胞的信号传递途径和产生的效应是类似的;但是在机体损伤的情况下就不一样了:在蝾螈体内促进组织再生,在小鼠体内则促进疤痕的生成。而任何生物体上一旦形成疤痕,组织器官就无法再生。
这些研究对控制组织再生的信号机制有了进一步的认识,对墨西哥钝口螈为什么具有如此强的再生能力有了更多了解,也为开发促进人类组织再生的药物和方法建立了进一步基础。有希望通过开发一些能够阻止受损组织器官形成疤痕的药物,而促进组织和器官的再生能力。
(Distinct toll-like receptor signaling in the salamander response to tissue damage. Developmental Dynamics. April 2021)
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GMT+8, 2024-10-19 22:49
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