Regenerácia by mohla znova zväčšiť spektrum vedy o ľudských končatinách
Regenerácia: Mohli by ľudské končatiny dorásť?
Končatiny mloka alebo mloka môžu byť menšie a trochu klzké ako u ľudí. Vo svojej štruktúre sú však podobné: pokožka zvonka a kosti, svaly, väzy, šľachy, nervy a cievy zvnútra, ktoré drží pohromade voľná sieť buniek spojivového tkaniva, ktorá dáva celej veci obrys. Človek by si teda myslel, že nie je nič vzrušujúce - ale medzi stavovcami sú nohy sledovaného obojživelníka, medzi ktoré patria aj mloky a mloky, niečím veľmi zvláštnym. Pretože po amputácii končatiny dorastú úplne späť, dokonca aj u sexuálne dospelých zvierat.
Aj žaby - ďalšia vyššia skupina stavovcov s ropuchami a žabami - to môžu ako pulca urobiť iba vtedy, ak si vyvinú nohy. Aj embryo cicavcov môže do určitej miery regenerovať svoje takzvané puky končatín, ale táto schopnosť zmizne dávno pred narodením. Zhruba povedané, schopnosť regenerácie zvyčajne klesá s postupujúcim individuálnym a evolučným vývojom.
Vedcov už dlho zaujíma, ako „obojživelník s chvostom nižšie“ zvláda trik pestovania zložitých častí tela počas celého života. Ako „novo rastúca časť odkazu„ vie “, o koľko z celého sa stratilo a je potrebné ho teraz vymeniť? Prečo pokožka nevytvára jazvu, ktorá definitívne utesní pahýľ, napríklad u ľudí? Ako sa môže mlok uchýliť k embryonálnym programom tak neskoro, aby si vytvoril nohu od nuly? V súčasnosti sa objavujú odpovede na tieto otázky. Len čo pochopíme, ako táto prirodzená regenerácia funguje, jedného dňa - teda v nádeji - budeme tiež schopní umelo ju spustiť u ľudí. Koniec koncov, hodnotným cieľom je nechať dorásť to, čo amputačnej rane chýba, a urobiť revolúciu v hojení ďalších väčších úrazov.
Reakcia ľudského tkaniva na ťažké poranenia sa spočiatku ťažko líši od reakcie obojživelníka chvostového, o niečo neskôr však existujú zjavné odchýlky. U našich druhov k zjazveniu tkanív dochádza v priebehu hojenia rán, čo v konečnom dôsledku bráni regenerácii. Napriek tomu existujú náznaky, že ľudský organizmus má stále potenciál na obnovu zložitých častí tela. Jeden by mal byť schopný do toho preniknúť a urobiť z ľudskej rany hojenie obojživelníkov. Najprv sme sa pokúsili študovať, ako by sa to dalo urobiť, na príklade prírodných odborníkov.
Ak dôjde k amputácii chvostovej amputácie (pri všetkých pokusoch sú zvieratá anestetizované), krvné cievy v pni sa rýchlo stiahnu, aby sa znížila strata krvi na minimum. Potom bunky epidermy migrujú cez povrch rezu a rýchlo ho zakryjú. Počas prvých niekoľkých dní po poranení sa táto takzvaná epiderma rany zmení na čiapočku podobnú vrstvu signálnych buniek, ktorá je nevyhnutná pre úspešnú regeneráciu. Medzitým sa niektoré z jeho produkčných buniek oddelia od sieťoviny spojivového tkaniva a migrujú pozdĺž amputačnej plochy do stredu rany. Tam sa množia a vytvárajú regeneračný blastém - nahromadenú akumuláciu buniek s charakterom kmeňových buniek, ktoré slúžia ako prekurzorové bunky pre budúcu novú nohu.
Piata noha
Klasickým študijným objektom je axolotl, mlok krížový. Pred rokmi skupina Susan V. Bryantovej z Kalifornskej univerzity v Irvine preukázala, že blastemické bunky zvieraťa zodpovedajú bunkám pupienka embryonálnej končatiny. Regenerácia nohy bola podľa všetkého prakticky rekapituláciou embryonálneho procesu. Preto by mali byť oba procesy založené na rovnakom genetickom programe. A keďže ľudia si tiež vyvíjajú svoje končatiny v embryonálnej fáze, mali by tiež v zásade potrebné základné programy na regeneráciu končatín. Stručne povedané: zdalo sa, akoby vedci museli len zistiť, ako iniciovať tvorbu blastému po amputácii.
Presne to sa pokúsil jeden z nás (Gardiner) pred niekoľkými rokmi spolu s Tetsuya Endo na tejto univerzite. Zvolili sme značne zjednodušený prístup: Namiesto skutočných amputačných plôch, v ktorých axolotl prirodzene vytvára blastém, sme predpokladali malé poranenie kože na nohe, ktoré sa skutočne hojí regeneráciou pokožky. Za tým stála myšlienka, že taká neškodná rana z lososa na chvoste pripomínala poranenia amputácie u cicavcov, pretože by sa na nej normálne nevytvorila nová končatina. Pomocou axolotlu si však môžete vypestovať ďalšiu nohu tam, kde inak prebieha iba jednoduché hojenie rán, čo nám umožnilo presnejšie analyzovať proces regenerácie a jeho požiadavky.
Rovnako ako pri amputačnej rane, malá vystrihnutá oblasť kože na nohe bola rýchlo zakrytá a utesnená imigrujúcimi bunkami z hornej časti kože (epidermis).