脊椎动物组织再生的3个主要机制包括：代偿性增生；成体干细胞活化；成熟细胞去分化。在所有这些机制中都有具有再生潜能细胞的参与，它们存在于成体组织含有可溶性因子和细胞基质的三维环境中，这些因子促进了细胞的存货，精确调控了它们的增值，决定了它们的表型和分化的组织学形式。

　　（一）代偿性增生

　　所谓代偿性增生是指已分化细胞的增值以重新生成新的组织。最典型的代表是肝脏，肝细胞具有强大的增值能力，最多可以增值70次。通过周期依赖性蛋白激酶的一直维持其静息状态。在肝脏部分切除后，在肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、干细胞生长因子、表皮生长因子等有丝分裂信号的刺激下，转录因子STAT3、PHF/NF-kB、AP-1、C/EBPβ等活化，肝细胞和非实质细胞均发生分裂增值，并执行糖代谢调节、蛋白质合成、胆汁分泌和药物代谢等功能，直到恢复肝脏原有体积。此外，胰腺、肌腱、韧带等都存在这种代偿性增生。

　　（二）成体干细胞活化

　　在胚胎发育的晚期，有部分细胞发生了谱系分化但没有完全分化，保留在组织中或进入血液循环，形成成体干细胞。这些细胞具有自我更新的能力，能发生不对称分裂，产生一个干细胞和限定谱系细胞。在多细胞生物钟，成体干细胞的活化是最常见的再生方式。上皮细胞、造血细胞、血管内皮细胞、肌肉、骨骼、嗅球、嗅神经、海马神经元等都是具有这种能力的细胞。所有的成体干细胞存在于特定的微环境中以维持它们干细胞的特征，这种静止状态的维持需要干细胞之间以及与周围细胞之间通过各种信号来介导。ASCs包括上皮干细胞、内皮干细胞、造血干细胞、间充质干细胞、肌肉干细胞等。

　　（三）去分化

　　去分化是指已经分化的细胞失去表型特征转变为成体干细胞并进一步增值、分化以替代损伤组织。去分化在低等脊椎动物再生中较为常见，如两栖动物和鱼类的鳍、触须、心脏、脊髓、肢体等的再生。哺乳动物的去分化在几年前还被视为不可能的，但随着2007年多家国际着名杂志上发表通过转基因方法将动物和人的皮肤成纤维细胞在体外诱导成为“诱导性多能干细胞”的结果后，多项研究中都观察到已分化细胞通过分化过程形成干细胞或干细胞样细胞的现象，并且具备向多个胚层组织细胞分化的能力，一些促进去分化过程的分子和信号通路已经逐渐被揭示。可以肯定的是，去分化机制研究必将成为一个新的焦点，用其治疗疾病也将成为可能。细胞去分化的过程受到细胞内外众多因素的调控，包括细胞周期的调控、细胞连接的丧失、可溶性因子的作用等。目前已经证明RB蛋白是去分化过程中在转录水平调控细胞周期的重要因子，RB蛋白磷酸化失活后促进细胞由G1期向S期转换进入细胞周期。近年来研究发现转分化可能也是组织细胞再生的一种机制。转分化是指细胞从一种分化状态转变为另一种分化状态，细胞原有的分化特征被一类新的分化特征取代，在转录水平上主要是一组基因取代另一组基因后在细胞中被激活，但具体的作用机制还有待深入研究。