Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что генетические и клеточные механизмы, лежащие в основе регенерации конечностей, удивительно хорошо сохраняются у различных видов позвоночных — включая древних рыб и современных саламандр. Это открытие проливает свет на эволюционную историю регенерации, предполагая, что способность отращивать потерянные части тела — это древняя черта, которая была утрачена или ослаблена во многих линиях, включая человеческую.
Эволюционные Истоки Регенерации
Исследователи под руководством Игоря Шнайдера из Университета штата Луизиана сосредоточились на сенегальском бихире (Polypterus senegalus ) — древней костистой рыбе, способной полностью регенерировать плавники. Этот вид считается «живым ископаемым» из-за своего положения в основании древа позвоночных. Изучая бихира наряду с аксолотлями (саламандрами, известными способностью к регенерации конечностей) и данио-рерио (которые отращивают кончики плавников), команда обнаружила общий клеточный план для восстановления.
Иммунный Ответ как Ключевой Триггер
Исследование показало, что у всех трех видов регенерация начинается с быстрого притока иммунных клеток. Первоначально эти клетки действуют для борьбы с инфекцией — стандартный ответ на рану. Однако у бихира и аксолотля иммунная система быстро переключается на подавление воспаления, предотвращая образование рубцовой ткани — важнейший шаг для успешной регенерации. Рубцевание подавляет восстановление; избегая его, эти животные поддерживают необходимую клеточную среду для реконструкции тканей.
Метаболический Сдвиг для Роста, Независимого от Кислорода
Заживление ран часто включает в себя нарушение кровотока, приводящее к кислородному голоданию. Исследование показало, что все три вида преодолевают эту проблему, активируя метаболические пути, которые не зависят от кислорода. Это позволяет клеткам продолжать производить энергию и строительные материалы для регенерации даже в условиях недостатка кислорода.
Неожиданная Роль Красных Кровеносных Телец
Одним из самых поразительных открытий был массивный скачок красных кровяных телец в месте ампутации у бихиров и аксолотлей — до 20% от всех присутствующих клеток по сравнению с обычными 2%. В отличие от человеческих красных кровяных телец, которые теряют ядра при созревании, эти клетки сохраняют их, что обеспечивает повышенную активность генов. Исследователи подозревают, что эти ядросодержащие красные кровяные тельца могут сигнализировать другим клеткам, еще больше координируя процесс регенерации.
Значение для Человеческой Медицины
Общие механизмы, наблюдаемые у этих далеких друг от друга видов, предполагают, что способность к регенерации конечностей глубоко укоренена в эволюции позвоночных. Хотя люди в основном потеряли эту способность, понимание лежащих в основе генетических и клеточных путей может информировать будущие усилия в области регенеративной медицины. Исследование подчеркивает, что ключ к регенерации конечностей заключается не обязательно в открытии совершенно новых генов, а в пробуждении или перепрофилировании древних, сохранных путей, которые уже существуют в нашем собственном геноме.
Эта работа представляет собой значительный шаг на пути к разгадке тайн регенерации. Дальнейшие исследования этих механизмов в конечном итоге могут показать, смогут ли люди когда-нибудь восстановить способность отращивать потерянные конечности.
