壁虎能够断尾求生,海参可以抛出自己的内脏保命,它们身体失去的这一部分很快会完好如初地重新生长出来。这种自我修复的超能力,是人类自叹弗如而且梦寐以求的。不过,科学家却对火蜥蜴更感兴趣,因为它是唯一可以终生进行断肢再生的脊椎动物。如果这种再生技术能够应用于人类,截肢手术就将成为历史。
火蜥蜴的启示
同人类四肢一样,火蜥蜴的四肢也是由一层皮肤包裹下的骨架、肌肉、韧带、筋腱、神经和血管构成,成纤维细胞将这些组织松散地结合在一起,肢体的外形和大小就被“塑造”出来了。但它的特别之处在于:不论被截断过多少次,它在一生中都可以不断重复地让残端再生出新肢来。
小蝌蚪也有这种能力,但是在它们成年长成青蛙以后,再生能力却消失了。对于某些哺乳动物而言,其胚胎中正在发育的肢芽也是可以自我修复的,不过,一旦脱离母体,这种能力也会丧失。
那么,成年火蜥蜴是如何将这种发源于胚胎时期的再生能力保留下来的?它怎样“判断”余留的残肢有多少需要修复?为什么截断面的皮肤不会像人类伤口一样结痂?如果能够了解这种自然再生机制,我们就能够将它应用到自身的断肢治疗和其它大型创面愈合中来。
当火蜥蜴的腿被截断时,残肢上的血管会马上收缩止血,同时一层皮肤细胞会快速将创面覆盖起来,表皮细胞发出信号,周围健康组织中的成纤维细胞游离过来,聚集在创口的中心位置,然后增殖,形成类似于干细胞群的芽基,并逐渐发育成一只完整的新肢。
美国加州大学欧文分校的研究人员几年前就已经证实,芽基中的细胞与火蜥蜴胚胎中正在发育的肢芽中的细胞是一样的。因此,由芽基发育而成的新肢本质上同动物原有的肢体并没有差别。
也就是说,火蜥蜴断肢再生分为三个阶段:创面愈合,芽基形成,最后长出新肢。
但是人类的伤口愈合机制会导致受伤部位结痂,阻断再生反应。因此,研究如何控制人体的伤口情况,让其不是结疤而是像火蜥蜴那样在截断处长出芽基,就有可能使得人体肢体再生。
“无中生有”的新肢
其实,火蜥蜴四肢仅仅只是受伤但并未截断时,伤口的自然愈合过程与人类相似:表皮细胞游离过来覆盖创口,真皮层中的成纤维细胞则焕生出新的皮肤。设想一下,如果能够在这样的伤口处长出完整的新肢,那么,人类的断肢也许同样可以“无中生有”。
于是,研究人员在火蜥蜴的腿上割开一个小切口,然后小心地将一根神经牵引过去,在神经的作用下,成纤维细胞形成了芽基。不过,这个被诱生出来的芽基并不会自行长成一只新肢,它继续发育的关键在于移植一小块皮肤。而这一小块皮肤选取的位置也很特别,它就在背对切口的部位。
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