Нове дослідження, опубліковане в Nature Communications, показує, що генетичні та клітинні механізми, що лежать в основі регенерації кінцівок, напрочуд добре зберігаються у різних видів хребетних — включаючи древніх риб та сучасних саламандр. Це відкриття проливає світло на еволюційну історію регенерації втрачена чи ослаблена у багатьох лініях, включаючи людську.
Еволюційні Витоки Регенерації
Дослідники під керівництвом Ігоря Шнайдера з Університету штату Луїзіана зосередилися на сенегальському біхірі (Polypterus senegalus) — стародавній кістковій рибі, здатній повністю регенерувати плавці. Цей вид вважається «живими копалинами» через своє становище в основі дерева хребетних. Вивчаючи біхіра поряд з аксолотлями (саламандрами, відомими здатністю до регенерації кінцівок) та даніо-реріо (які відрощують кінчики плавників), команда виявила загальний клітинний план відновлення.
Імунна Відповідь як Ключовий Тригер
Дослідження показало, що у всіх трьох видів регенерація починається зі швидкого припливу імунних клітин. Спочатку ці клітини діють для боротьби з інфекцією – стандартна відповідь на рану. Однак у біхіра та аксолотля імунна система швидко перемикається на пригнічення запалення, запобігаючи утворенню рубцевої тканини – найважливіший крок для успішної регенерації. Рубцювання пригнічує відновлення; уникаючи його, ці тварини підтримують необхідне клітинне середовище для реконструкції тканин.
Метаболічний Зсув для Росту, Незалежного від Киснева
Загоєння ран часто включає порушення кровотоку, що призводить до кисневого голодування. Дослідження показало, що всі три види долають цю проблему активуючи метаболічні шляхи, які не залежать від кисню. Це дозволяє клітинам продовжувати виробляти енергію та будівельні матеріали для регенерації навіть за умов нестачі кисню.
Несподівана Роль Червоних Кровоносних Тілець
Одним із найдивовижніших відкриттів був масивний стрибок червоних кров’яних тілець у місці ампутації у біхірів та аксолотлів — до 20% від усіх присутніх клітин порівняно із звичайними 2%. На відміну від людських червоних кров’яних тілець, які втрачають ядра при дозріванні, ці клітини зберігають їх, що забезпечує підвищену активність генів. Дослідники підозрюють, що ці червоні кров’яні тільця, що містять ядро, можуть сигналізувати іншим клітинам, ще більше координуючи процес регенерації.
Значення для Людської Медицини
Загальні механізми, які спостерігаються у цих далеких один від одного видів, припускають, що здатність до регенерації кінцівок глибоко вкорінена в еволюції хребетних. Хоча люди в основному втратили цю здатність, розуміння генетичних і клітинних шляхів, що лежать в основі, може інформувати майбутні зусилля в галузі регенеративної медицини. Дослідження підкреслює, що ключ до регенерації кінцівок полягає не обов’язково у відкритті абсолютно нових генів, а у пробудженні чи перепрофілюванні стародавніх, збережених шляхів, які вже існують у нашому власному геномі.
Ця робота є значним кроком на шляху до розгадки таємниць регенерації. Подальші дослідження цих механізмів зрештою можуть показати, чи зможуть люди колись відновити здатність відрощувати втрачені кінцівки.
