壁虎能夠斷尾求生，海參可以拋出自己的內臟保命，它們身體失去的這一部分很快會完好如初地重新生長出來。這種自我修復的超能力，是人類自嘆弗如而且夢寐以求的。不過，科學家卻對火蜥蜴更感興趣，因為它是唯一可以終生進行斷肢再生的脊椎動物。如果這種再生技術能夠應用于人類，截肢手術就將成為歷史。
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、神經和血管構成，成纖維細胞將這些組織松散地結合在一起，肢體的外形和大小就被“塑造”出來了。但它的特別之處在于：不論被截斷過多少次，它在一生中都可以不斷重復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。對于某些哺乳動物而言，其胚胎中正在發(fā)育的肢芽也是可以自我修復的，不過，一旦脫離母體，這種能力也會喪失。
那么，成年火蜥蜴是如何將這種發(fā)源于胚胎時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？為什么截斷面的皮膚不會像人類傷口一樣結痂？如果能夠了解這種自然再生機制，我們就能夠將它應用到自身的斷肢治療和其它大型創(chuàng)面愈合中來。
當火蜥蜴的腿被截斷時，殘肢上的血管會馬上收縮止血，同時一層皮膚細胞會快速將創(chuàng)面覆蓋起來，表皮細胞發(fā)出信號，周圍健康組織中的成纖維細胞游離過來，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。
美國加州大學歐文分校的研究人員幾年前就已經證實，芽基中的細胞與火蜥蜴胚胎中正在發(fā)育的肢芽中的細胞是一樣的。因此，由芽基發(fā)育而成的新肢本質上同動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制會導致受傷部位結痂，阻斷再生反應。因此，研究如何控制人體的傷口情況，讓其不是結疤而是像火蜥蜴那樣在截斷處長出芽基，就有可能使得人體肢體再生。
“無中生有”的新肢
其實，火蜥蜴四肢僅僅只是受傷但并未截斷時，傷口的自然愈合過程與人類相似：表皮細胞游離過來覆蓋創(chuàng)口，真皮層中的成纖維細胞則煥生出新的皮膚。設想一下，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小切口，然后小心地將一根神經牽引過去，在神經的作用下，成纖維細胞形成了芽基。不過，這個被誘生出來的芽基并不會自行長成一只新肢，它繼續(xù)發(fā)育的關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，它就在背對切口的部位。
覆蓋創(chuàng)口的表皮、神經以及來自背對創(chuàng)口部位的成纖維細胞，這就是長出新肢需要具備的三個要素。雖然這條被誘生出來的新肢沒有長在正確的位置，但是從解剖學角度來說，它是絕對正常的。
日本東北大學的研究人員則利用青蛙進行了斷肢再生實驗。
在動物肢芽形成時，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)被稱為外胚層性頂堤。它在肢芽的生長和分化中不可缺少，會不斷發(fā)出化學信號，這些關鍵信號中就包括成纖維細胞生長因子。生長因子刺激肢芽中的細胞，促使它們產生其它的成纖維細胞生長因子，從而在外胚層性頂堤和肢芽細胞之間搭建了一條信號“回路”。
這條反饋“回路”對于四肢的萌生和發(fā)育非常重要。研究人員發(fā)現，蝌蚪在進化成青蛙后之所以會失去再生能力，就是由于這條信號“回路”沒有被激活。他們利用成纖維細胞生長因子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。
細胞定位是關鍵
科學家面臨的另一個挑戰(zhàn)就是：如何對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？
激活再生反應的一個關鍵因素，就是細胞定位。在胚胎中，四肢發(fā)育是一個漸進過程，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，不論肢體從哪里截斷，遺失的那部分總能夠完整無缺、準確無誤地重新生長出來。也就是說，截斷處的細胞“知道”它們在整肢上所處的相對位置。
研究發(fā)現，Hox基因家族具有調節(jié)胚胎發(fā)育的功能，它們負責“教導”細胞記住肢芽發(fā)育過程中各自所處的方位。對大部分動物而言，肢芽中的細胞能夠依靠Hox基因提供的方位編碼，準確地長出四肢。但當這些細胞分化成更為具體的組織以后，就會“忘記”自己的來處。而火蜥蜴不同，即便已經成年，細胞仍然保留著記憶，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，當火蜥蜴的再生反應被啟動時，成纖維細胞攜帶著這些信息“遷移”到創(chuàng)口部位，待芽基形成后，芽基中的細胞會彼此“交談”，對受傷輕重程度進行評估。這些細胞交談的內容目前還是一個謎，不過研究人員可以肯定，通過“談話”，重生的肢體首先會確定自己的“外形界限”，包括手或足的大概輪廓，然后細胞根據自己的方位信息，對殘肢失去的部分進行“填充”。（來源：科技日報 陳丹）
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