壁虎能夠斷尾求生，海參可以拋出自己的內(nèi)臟保命，它們身體失去的這一部分很快會(huì)完好如初地重新生長出來。這種自我修復(fù)的超能力，是人類自嘆弗如而且夢寐以求的。不過，科學(xué)家卻對(duì)火蜥蜴更感興趣，因?yàn)樗俏ㄒ豢梢越K生進(jìn)行斷肢再生的脊椎動(dòng)物。如果這種再生技術(shù)能夠應(yīng)用于人類，截肢手術(shù)就將成為歷史。
火蜥蜴的啟示
同人類四肢一樣，火蜥蜴的四肢也是由一層皮膚包裹下的骨架、肌肉、韌帶、筋腱、神經(jīng)和血管構(gòu)成，成纖維細(xì)胞將這些組織松散地結(jié)合在一起，肢體的外形和大小就被“塑造”出來了。但它的特別之處在于：不論被截?cái)噙^多少次，它在一生中都可以不斷重復(fù)地讓殘端再生出新肢來。
小蝌蚪也有這種能力，但是在它們成年長成青蛙以后，再生能力卻消失了。對(duì)于某些哺乳動(dòng)物而言，其胚胎中正在發(fā)育的肢芽也是可以自我修復(fù)的，不過，一旦脫離母體，這種能力也會(huì)喪失。
那么，成年火蜥蜴是如何將這種發(fā)源于胚胎時(shí)期的再生能力保留下來的？它怎樣“判斷”余留的殘肢有多少需要修復(fù)？為什么截?cái)嗝娴钠つw不會(huì)像人類傷口一樣結(jié)痂？如果能夠了解這種自然再生機(jī)制，我們就能夠?qū)⑺鼞?yīng)用到自身的斷肢治療和其它大型創(chuàng)面愈合中來。
當(dāng)火蜥蜴的腿被截?cái)鄷r(shí)，殘肢上的血管會(huì)馬上收縮止血，同時(shí)一層皮膚細(xì)胞會(huì)快速將創(chuàng)面覆蓋起來，表皮細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，周圍健康組織中的成纖維細(xì)胞游離過來，聚集在創(chuàng)口的中心位置，然后增殖，形成類似于干細(xì)胞群的芽基，并逐漸發(fā)育成一只完整的新肢。
美國加州大學(xué)歐文分校的研究人員幾年前就已經(jīng)證實(shí)，芽基中的細(xì)胞與火蜥蜴胚胎中正在發(fā)育的肢芽中的細(xì)胞是一樣的。因此，由芽基發(fā)育而成的新肢本質(zhì)上同動(dòng)物原有的肢體并沒有差別。
也就是說，火蜥蜴斷肢再生分為三個(gè)階段：創(chuàng)面愈合，芽基形成，最后長出新肢。
但是人類的傷口愈合機(jī)制會(huì)導(dǎo)致受傷部位結(jié)痂，阻斷再生反應(yīng)。因此，研究如何控制人體的傷口情況，讓其不是結(jié)疤而是像火蜥蜴那樣在截?cái)嗵庨L出芽基，就有可能使得人體肢體再生。
“無中生有”的新肢
其實(shí)，火蜥蜴四肢僅僅只是受傷但并未截?cái)鄷r(shí)，傷口的自然愈合過程與人類相似：表皮細(xì)胞游離過來覆蓋創(chuàng)口，真皮層中的成纖維細(xì)胞則煥生出新的皮膚。設(shè)想一下，如果能夠在這樣的傷口處長出完整的新肢，那么，人類的斷肢也許同樣可以“無中生有”。
于是，研究人員在火蜥蜴的腿上割開一個(gè)小切口，然后小心地將一根神經(jīng)牽引過去，在神經(jīng)的作用下，成纖維細(xì)胞形成了芽基。不過，這個(gè)被誘生出來的芽基并不會(huì)自行長成一只新肢，它繼續(xù)發(fā)育的關(guān)鍵在于移植一小塊皮膚。而這一小塊皮膚選取的位置也很特別，它就在背對(duì)切口的部位。
覆蓋創(chuàng)口的表皮、神經(jīng)以及來自背對(duì)創(chuàng)口部位的成纖維細(xì)胞，這就是長出新肢需要具備的三個(gè)要素。雖然這條被誘生出來的新肢沒有長在正確的位置，但是從解剖學(xué)角度來說，它是絕對(duì)正常的。
日本東北大學(xué)的研究人員則利用青蛙進(jìn)行了斷肢再生實(shí)驗(yàn)。
在動(dòng)物肢芽形成時(shí)，表皮組織的一部分顯著肥厚，形成堤狀隆起，這種特殊形態(tài)被稱為外胚層性頂?shù)獭Ｋ谥康纳L和分化中不可缺少，會(huì)不斷發(fā)出化學(xué)信號(hào)，這些關(guān)鍵信號(hào)中就包括成纖維細(xì)胞生長因子。生長因子刺激肢芽中的細(xì)胞，促使它們產(chǎn)生其它的成纖維細(xì)胞生長因子，從而在外胚層性頂?shù)毯椭考?xì)胞之間搭建了一條信號(hào)“回路”。
這條反饋“回路”對(duì)于四肢的萌生和發(fā)育非常重要。研究人員發(fā)現(xiàn)，蝌蚪在進(jìn)化成青蛙后之所以會(huì)失去再生能力，就是由于這條信號(hào)“回路”沒有被激活。他們利用成纖維細(xì)胞生長因子10刺激青蛙的斷肢，成功地激活了“壞死的回路”，引導(dǎo)殘端長出了部分肢體。遺憾的是，新生的這部分肢體形態(tài)并不正常。
細(xì)胞定位是關(guān)鍵
科學(xué)家面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)就是：如何對(duì)斷肢再生過程加以控制，保證失去的肢體部位能夠正常完整地生長出來？
激活再生反應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵因素，就是細(xì)胞定位。在胚胎中，四肢發(fā)育是一個(gè)漸進(jìn)過程，首先形成肩膀或臀部，然后是手臂和腿，最后長出手指和腳趾。而火蜥蜴的特異之處就在于，不論肢體從哪里截?cái)啵z失的那部分總能夠完整無缺、準(zhǔn)確無誤地重新生長出來。也就是說，截?cái)嗵幍募?xì)胞“知道”它們在整肢上所處的相對(duì)位置。
研究發(fā)現(xiàn)，Hox基因家族具有調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育的功能，它們負(fù)責(zé)“教導(dǎo)”細(xì)胞記住肢芽發(fā)育過程中各自所處的方位。對(duì)大部分動(dòng)物而言，肢芽中的細(xì)胞能夠依靠Hox基因提供的方位編碼，準(zhǔn)確地長出四肢。但當(dāng)這些細(xì)胞分化成更為具體的組織以后，就會(huì)“忘記”自己的來處。而火蜥蜴不同，即便已經(jīng)成年，細(xì)胞仍然保留著記憶，并能夠在斷肢再生過程中重新啟用Hox基因編碼的方位信息。
也就是說，當(dāng)火蜥蜴的再生反應(yīng)被啟動(dòng)時(shí)，成纖維細(xì)胞攜帶著這些信息“遷移”到創(chuàng)口部位，待芽基形成后，芽基中的細(xì)胞會(huì)彼此“交談”，對(duì)受傷輕重程度進(jìn)行評(píng)估。這些細(xì)胞交談的內(nèi)容目前還是一個(gè)謎，不過研究人員可以肯定，通過“談話”，重生的肢體首先會(huì)確定自己的“外形界限”，包括手或足的大概輪廓，然后細(xì)胞根據(jù)自己的方位信息，對(duì)殘肢失去的部分進(jìn)行“填充”。（來源：科技日?qǐng)?bào) 陳丹）
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