同人类四肢一样,火蜥蜴的四肢也是由一层皮肤包裹下的骨架、肌肉、韧带、筋腱、神经和血管构成,成纤维细胞将这些组织松散地结合在一起,肢体的外形和大小就被“塑造”出来了。但它的特别之处在于:不论被截断过多少次,它在一生中都可以不断重复地让残端再生出新肢来。成年火蜥蜴是如何将这种发源于胚胎时期的再生能力保留下来的?它怎样“判断”余留的残肢有多少需要修复?为什么截断面的皮肤不会像人类伤口一样结痂?如果能够了解这种自然再生机制,我们就能够将它应用到自身的断肢治疗和其它大型创面愈合中来。
其实,火蜥蜴四肢仅仅只是受伤但并未截断时,伤口的自然愈合过程与人类相似:表皮细胞游离过来覆盖创口,真皮层中的成纤维细胞则焕生出新的皮肤。设想一下,如果能够在这样的伤口处长出完整的新肢,那么,人类的断肢也许同样可以“无中生有”。
在动物肢芽形成时,表皮组织的一部分显著肥厚,形成堤状隆起,这种特殊形态被称为外胚层性顶堤。它在肢芽的生长和分化中不可缺少,会不断发出化学信号,这些关键信号中就包括成纤维细胞生长因子。生长因子刺激肢芽中的细胞,促使它们产生其它的成纤维细胞生长因子,从而在外胚层性顶堤和肢芽细胞之间搭建了一条信号“回路”。
人类也是具有再生潜能的。30多年前,科学家首次发现儿童的指尖就具有与生俱来的再生能力,之后类似的现象在青少年和成年人身上也有所表现。指尖发生断损后,如果采用让其自然愈合的保守疗法,手指头不仅会慢慢恢复原有轮廓、指纹以及触感,而且还能进行不同程度的再生。然而,医生在遇到这种情况时,往往会进行另一种治疗,那就是缝合伤口。而正是我们惯用的治疗手段抑制了这种再生能力。
事实上,人类四肢中没有再生能力的就是真皮组织。真皮内分布着各种结缔组织细胞,其中以成纤维细胞居多。受伤会导致这些细胞“纤维变性”,产生过多的组织而形成横向连接的疤痕。这种纤维变性反应不仅抑制了哺乳动物的再生能力,而且还是一个严重的医疗问题,会对肝脏和心脏等器官在病变后的功能恢复造成永久性的渐进损害。
目前,他们已经成功使老鼠断肢部位形成了芽基。下一步计划则是让断指处的芽基长成一根完整的手指。这个过程将比指尖再生困难得多,因为手指上有着身体最为复杂的骨骼结构——关节。如果在未来几年内能够实现这个目标,这将是再生研究领域的一个重要的里程碑。再生出老鼠的脚爪和腿,都会为时不远了。