如果蝾螈失去了一条腿,它还可以重新长出一条新的来,而我们人类和其他的哺乳动物就没有这么幸运了,不过稍微值得安慰的是,我们如果不小心失去了指尖或者趾尖,那还是可以再生的——条件是还剩下足够长的指甲。科学家们在40年前就发现了这种再生能力,如今一项新的研究终于揭示了指甲在这其中的作用。
由Mayumi Ito领导的纽约大学的一个研究团队对小鼠进行研究后发现,在指甲的根部下方有一类干细胞具有协调部分断指再生的能力。不过这类细胞发挥功能的前提条件是有足够的指甲上皮组织的存在。这项最新的研究成果发表在Nature网站上。
这种再生过程与蝾螈的再生能力相比现的十分有限,但是从再生所涉及的分子以及再生必须神经这一事实来说,两者却有许多共同点。Ito表示:“这些相似性令人惊艳。它表明我们仍保留了两栖动物的部分再生机制。”
研究人员对指甲细胞进行标记,从而使其子代细胞呈蓝色,结果发现在指甲的根部存在一小部分具有自我更新能力的干细胞,是它们维持了指甲的持续生长。携带这种持续生长信号的是一种叫做Wnt的蛋白质家族,如果该信号途径中断,小鼠就无法生成指甲。
该研究团队发现,相同的信号途径也参与了小鼠趾尖的再生。当小鼠趾尖被截去后,剩余趾甲下的上皮组织中的Wnt途径被激活,并将神经吸引至此。通过一个叫做FGF2蛋白,神经驱动间充质细胞的生长(间充质细胞可恢复骨头、肌腱及肌肉组织)。数周后,小鼠的趾尖恢复如初。
不过,如果趾尖被截断过多,趾甲上皮组织丢失过多的话则无法再生。在这种情况下,Wnt信号途径无法被激活,神经因而无法延伸,其他的组织也不能再生。
美国东北大学(Northeastern University)的再生生物学家James Monaghan评论称“这是一篇极好的文章。趾(指)尖再生的分子机制和信号途径,比如Wnt和FGF,似乎与蝾螈断肢再生的分子机制及信号途径一样,这真的很惊人。”
由于这些信号途径是保守的,因而这些机制可能也同样适用于人类和其他的哺乳动物,过往的研究也证实了人类如果要再生被截掉的趾(指)尖,也必须依赖于指甲。
这些发现令一些科学家感到振奋,美国杜兰大学(Tulane University)的分子生物学家表示“这种相似性让我们有望在不久的将来”
但也有科学家对此持谨慎的观点。肯塔基大学的再生生物学家Ashley Seifert说:“蝾螈可以再生任何水平的截肢,而它们并没有指甲。”他认为很有可能是是“哺乳动物独立进化出了基于指甲组织的趾(指)尖再生能力。” Seifert还指出,如果整个指甲被移除,即使激活Wnt途径也无法刺激再生。因此,对于人类肢体再生的问题,科学家们需要开展更多、更加深入的研究。