Salamanders如何再生身体部位?

经过:克里斯汀·康格(Cristen Conger)

研究人员正在从冷血的sal中获取线索,以弄清楚人类如何能够再生四肢。看更多两栖动物图片
加里·梅萨罗斯/盖蒂图像

美国军事盔甲比以往任何时候都更好,以保护战场上的士兵免于被杀。尽管这大大降低了伊拉克和阿富汗战争中的美国士兵人员伤亡人数,但成千上万的士兵正在返回美国,遭受严重烧伤,缺少的四肢和其他令人衰弱的伤害。为了改善退伍军人的治疗方案,五角大楼最近宣布计划将2.5亿美元用于研究人类皮肤,耳朵和肌肉对于受伤的士兵[来源:路透社]。一部分资金还将建立武装部队再生医学研究所人体肢体再生, 除其他事项外。

肢体再生并不意味着在试管中生长胳膊和腿。取而代之的是,这意味着一个人实际上会再生肢体。科学证据表明,人类具有我们基因的肢体再生的潜力,但是这些基因在我们的身体中处于休眠状态[来源:kotulak]。例如,人类胚胎可以在子宫中重新生成肢体[来源:Muneoka,Han和Gardiner]。和男人在俄亥俄州的辛辛那提(Cincinnati),在2005年意外切片后重新开了指尖。但是,当您失去整个肢体时,身体通过用厚实的疤痕组织覆盖伤口部位来防止感染。

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为了弄清楚我们如何能够重新启动肢体再生的遗传潜力,研究人员从小鼠开始很小。但是,他们不必完全从头开始工作即可追踪有机体如何再生长东西。他们正在寻找Salamander作为模特。

Salamanders是两栖动物家庭的一部分,其中成员是冷血的,并具有额外的羽毛或毛皮皮肤覆盖。不同种类的sal是陆生或水生,是唯一有尾巴的两栖动物。如果他们失去了珍贵的尾巴,Salamanders可以将其生长回。它们是能够再生身体部位的动物的最高阶段,包括尾巴,上下颌,眼睛和心脏。

这个相对简单的生物如何执行科幻风格的解剖学魔术?

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Salamander肢体再生

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Salamanders从成纤维细胞中再生身体部位。
特洛伊·克莱比(Troy Klebey/)盖蒂图像

如果萨拉曼德(Salamander)打架,它可能会将其尾巴作为防御机制投降。毕竟,几周后,它可以增长一个新的。这是一个非常复杂的过程,但简而言之细胞在伤口站点,并为他们分配新的专业化。

在使身体部位放下的最初几个小时内,该区域的sallanders的表皮细胞迁移以覆盖开放的肉。该细胞层在接下来的几天内逐渐变厚,形成顶部上皮帽[来源:Muneoka,Han和Gardiner]。Salamander组织中称为成纤维细胞的细胞也聚集在表皮覆盖下。成纤维细胞是未分化的,这意味着它们可以自由成为多种类型的细胞,具体取决于身体部位需要更换。

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初始阶段之后,胚泡是由成纤维细胞质量发展而来的。Blastema最终将成为替代体部分。研究人员最近发现,一种称为NAG启动Blastema生长的蛋白质的表达[来源:Kumar等]。Blastema有点像人类干细胞因为它具有生长成各种四肢,器官和组织的潜力。但是,Salamander的身体如何知道需要取代什么?Blastema中的基因编码包含有关缺失身体部位的位置和类型的位置记忆。该数据存储在成纤维细胞中的HOX基因中[来源:Muneoka,Han和Gardiner]。

在发生这种情况时,毛细血管和血管正在再生到Blastema。随着Blastema细胞分裂和繁殖,所得质量成为未分化细胞的芽。为了使该丘成为一个成熟的肢体,尾部或其他身体部位,它必须从神经中获得刺激[来源:Kumar等]。但是,当sal掉尾巴时,他们不仅失去了肉,而且会失去神经。这意味着神经轴突再生发生在伤口部位,与组织,骨骼和肌肉再生。

从那里,细胞分化并创建适当的身体部分。作为成纤维细胞中该位置记忆的一部分,Blastema知道会以适当的顺序生长,以避免再生。例如,如果Salamander在其脚踝上失去了一只脚,则Blastema将向外发展以形成一只脚而不是整个腿。

科学家希望以蓝图为蓝图,希望有一天能从人类细胞中进行工程师。在此之前,我们的两栖动物朋友仍然是动物王国的统治者。

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来源

  • Brockes,Jeremy P.和Kumar,Anoop。“成人脊椎动物的附属物再生及其对再生医学的影响。”科学杂志。2005年12月23日。(2008年10月28日)http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/310/5756/1919
  • 布莱纳,珍娜。“ Salamanders如何萌芽新四肢。”生活学。2007年11月1日。(2008年10月28日)http://www.livescience.com/animals/071101-newt-limbs.html
  • 科图拉克,罗纳德。“研究使Hop身体部位可以再生。”奈特·里德(Knight Ridder Tribune)商业新闻。2006年9月29日。
  • Kumar,Anoop等。“成人脊椎动物中肢体再生神经依赖性的分子基础。”科学杂志。2007年11月2日。(2008年10月28日)http://www.sciencemag.org/cgi/content/content/full/318/5851/772/dc2
  • 肯·肯(Muneoka),肯(Ken);汉,曼顿;和加林德(Garinder),大卫·M(David M.)。科学美国人。(2008年10月28日)
  • Philipkoski,克里斯汀。“长四肢。”有线杂志。2006年9月22日。(2008年10月28日)http://www.wired.com/medtech/genetics/news/news/2006/09/71817?currentPage=1
  • 里特(Ritter),马尔科姆(Malcolm)。“重新生长的手指开始试验阶段。”圣路易斯邮政。2007年2月19日。
  • Stocum,David L.“再生生物学和医学”。学术出版社。2006年。(2008年10月28日)http://books.google.com/books?id=3ue5of3inkscsc
  • Tsonis,Panagiotis。“肢体再生。”剑桥大学出版社。1996年。(2008年10月28日)http://books.google.com/books?id=hhywpxrg0eekc

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