Údu regenerující bůh ohně salamandr ústřední k opravě zranění

Údu regenerující bůh ohně salamandr ústřední k opravě zranění

Vědci jsou fascinováni mlokem axolotlským kvůli jeho schopnosti znovu dorůst končetinám. Kredit: © ArnPas, Shutterstock

Regenerace ztracených částí těla je pro lidi nemožná, ale rozbití buněčného kódu mloků by mohlo pomoci léčit vážná zranění.

Salamandři jsou pozoruhodná stvoření. Pokud jeden z těchto obojživelníků ztratí prst, znovu mu doroste. Navíc, když useknete kousek srdce nebo míchy, zregeneruje se. Snad nejpůsobivější je, že dokážou znovu dorůst nohu, kterou hladový predátor ožebral.

Jedním z nejznámějších druhů mloků je axolotl (Ambystoma mexicanum), který se vyskytuje v jezerech poblíž Mexico City.

Axolotl je skutečný Peter Pan z mloků. Dokonce i 30 centimetrů dlouhý reproduktivní dospělý jedinec si během svého životního cyklu zachovává rysy své mladické fáze.

Výrazné žábry vyčnívající ze zadní části hlavy jsou zachovány z axolotlovy larvální fáze. Skutečnost, že po celý život nikdy neopustí vodu, je pro obojživelníka nezvyklá.

bůh ohně

Axolotlové byli pojmenováni po aztéckém bohu ohně Xolotlovi, který se podle legendy převlékl za mloka, aby nebyl obětován. Dnes vědci studují axolotly ve svých laboratořích kvůli jejich úžasné schopnosti dorůst jedné nebo dokonce dvou končetin.

“Stále mě fascinuje, jak se končetiny regenerují,” řekla profesorka Elly Tanaka z Výzkumného ústavu molekulární patologie ve Vídni v Rakousku, která se mloky zabývá téměř dvě desetiletí.

Její laboratoř se zaměřuje na charakteristické druhy axolotlů, ale „Zdá se, že všichni mloci, které lidé studovali, regenerují končetiny,“ říká.

V rámci projektu RegGeneMems se profesor Tanaka snaží odhalit záhadu, jak molekuly přikazují buňkám uvnitř zraněného axolotla, aby se vyvíjely a pohybovaly, a tím obnovily celou končetinu ve správném poměru a velikosti.

Tato regenerace je možná až k rameni a děje se tak, jako by zvířeti nejprve narostla končetina.

I když zůstává v oblasti sci-fi, aby člověku někdy narostla ruka nebo noha, vědci se domnívají, že mloci mohou nabídnout pohled na to, jak by bylo možné lépe léčit zranění pacientů.

“Když přijdou o končetinu nebo dokonce dvě končetiny, jsou stále docela mobilní, protože mohou plavat pomocí ocasu,” řekl profesor Tanaka.

Buněčná souprava

“Poučení od mloků je, že používáte velmi stejné molekulární mechanismy, jaké používáte při vývoji končetiny,” řekl profesor Tanaka. Díky lekcím od axolotla bychom tedy mohli posílit naši vlastní sadu na opravu zranění.

Jakmile dojde ke ztrátě axolotlské končetiny, vytvoří se v místě rány krevní sraženina. Kožní buňky se přesunou, aby zakryly ránu během jednoho dne. Pak se tkáně pod nimi začnou přeskupovat, nejprve vytvoří neuspořádanou masu buněk – blastém –, která jakoby postrádá jakoukoli organizaci.

Blastém je množství nediferencovaných buněk, které mají schopnost přeměnit se v orgán nebo přívěsek. Je zvláště důležitý při regeneraci useknutých končetin.

V lidských ranách je tkáň jizvy tvořena buňkami podobnými lepidlu nazývanými fibroblasty. U mloků se stane něco úžasného, ​​protože během týdnů tyto buňky udělají krok zpět v čase, aby se staly méně specializovanými.

Znovu získají dostatečnou flexibilitu, aby se z nich staly kosti, vazy, šlachy nebo chrupavky. Poté si navzájem vystřelí signály, které nasměrují rekonstrukci chybějící části těla z pahýlu, čímž vyrostou přesný replikát.

Profesor Tanaka nedávno objevil, jak některé zásadní signály pomáhají s uspořádáním buněk a tkání z něčeho, co vypadá jako zmatená změť.

Zjistila, že buňky v regenerující se tkáni, které pocházejí ze strany palce končetiny, začnou produkovat jiné signály než buňky ze strany s malíčkem.

Sonic Ježek

“Strana palce produkuje FGF-8 (fibroblastový růstový faktor) a to říká buňkám na malíčkové straně, že potřebují produkovat Sonic Hedgehog,” řekl profesor Tanaka.

Signální molekula Sonic Hedgehog (SHH), pojmenovaná na počest slavné postavy z videohry Sonic the Hedgehog, je klíčová pro embryonální vývoj u zvířat a lidí.

Další signální molekulou, která se také vyskytuje u lidí, je FGF-8, který také hraje roli při opravě a vývoji tkání.

Společně FGF-8 a SHH podporují prorůstové podmínky uvnitř poškozené končetiny a pomáhají řídit změť buněk v blastému.

“Potřebujete buňky z malíčkové a palcové strany končetiny, aby se dostaly do tohoto blastému, a tak máte všechny typy buněk, které potřebujete k přestavbě,” řekl profesor Tanaka.

Dalším vědcem, kterého zaujaly axolotly, je buněčný biolog Dr. Sandra Edwards na TU Dresden. O mloky se začala zajímat poté, co během svého Ph.D. absolvovala výzkumný kurz v USA. v Chile, přesměrování její kariéry.

Požádala o vstup do laboratoře Tatiany Sandoval-Guzmán, významné výzkumnice v oblasti opravy končetin axolotl v Centru pro regenerační terapie Dresden (CRTD).

„Čím více jsem o mlocích slyšel, tím více mě fascinovali,“ vzpomínal Dr. Edwards, která doufá, že její výzkum může jednoho dne pomoci pacientům.

Údu regenerující bůh ohně salamandr ústřední k opravě zranění

Axolotyl může regenerovat useknuté končetiny. Kredit: Amandasofiarana, CC BY-SA 4.0, prostřednictvím Wikimedia Commons

napětí tkání

V projektu ProDistReg se spolupracovnice Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Dr. Edwards studuje, jak rozdíly v napětí uvnitř tkání mohou ovlivnit opravu a pomoci zvířeti přeměnit to, co vypadá jako buněčný chaos, v dokonale fungující končetinu.

Zaujalo ji, že dorůstání končetin trvá podobně dlouho, bez ohledu na množství nahrazované tkáně. To znamená, že končetiny musí růst rychleji, když je odstraněno více tkáně.

“Moje hypotéza je, že napětí nebo ztuhlost je vyšší v tkáních, které rostou pomaleji,” řekla.

Může se to zdát překvapivé, ale mechanika a tuhost tkání mohou ovlivnit jejich vývoj a regeneraci, stejně jako patologie, jako je rakovina.

Uvnitř buněk existuje síťovitá síť zvaná cytoskelet. To může snímat vnější tlaky při stlačení, což otevírá vstupní body (podobné poštovním schránkám) do jádra buňky, což umožňuje proudění molekulárních zpráv a zapínání a vypínání genů.

„V našem systému jsme pozorovali, že během generování končetin v axolotl jsou tkáně, které jsou blíže k tělu, měkčí a rostou rychleji než tkáně, které jsou například na konci končetiny dále od těla, které jsou tužší. .”

buněčná matrice

Znalosti o tuhosti tkáně by mohly pomoci zraněným pacientům. I když je možné, že by takoví pacienti mohli být léčeni kmenovými buňkami dodávanými v matrici, tlaky v tkáních pacienta se mohou ukázat jako důležité.

“Může se stát, že tkáně a jejich buňky na různých částech těla se chovají odlišně, dokonce i ve stejné struktuře, jako je paže, jako je horní a dolní část paže, řekl Dr. Edwards. Proto se v regenerativní medicíně, kde buňky- obsahující matrice jsou transplantovány do velkých ran, takové lešení může být nutné lišit v závislosti na tom, kde v těle budou umístěny.

Přestože profesorka Tanaka tráví většinu dní studiem molekulární mechaniky opravy axolotlů, i ona předvídá budoucí přínosy pro zraněné pacienty. Mloci a savci se ale vyvíjejí jinak.

U savců, jako jsme my, když se nám poprvé vyvine paže, se to děje v malém měřítku v embryu. Salamandr je jiný. Zdá se, že obsahuje pupen schopný vyvinout se do velké dospělé paže.

kmenové buňky

“Nebudeme moci požádat lidskou buňku, aby to udělala, protože je napojena na to, aby fungovala v malých měřítcích,” řekl profesor Tanaka. “Ale možná bychom byli schopni vytvořit skupinu lidských kmenových buněk, které se regenerují jako axolotl.”

To by mohlo být mimořádně přínosné například pro lidi, kteří utrpěli rozsáhlé popáleniny. Oprava této kůže v současné době nedává člověku potní žlázy, vlasové folikuly a další typy buněk, ale lekce od mloka by to mohly umožnit.

“Resetování těchto fibroblastů – což axolotl dělá – by mohlo být docela důležité pro lepší hojení velmi velkých ran, jako jsou popáleniny,” řekl profesor Tanaka.


Proč žáby nedokážou regenerovat ztracené končetiny jako axolotlové


Poskytuje Horizon: The EU Research & Innovation Magazine

citací: Úkol obnovující končetiny – bůh ohně – ústřední úkol pro opravu zranění (2022, 25. srpna) získaný 25. srpna 2022 z https://phys.org/news/2022-08-limb-regenerating-fire-god-salamander-central- rána.html

Tento dokument podléhá autorským právům. Kromě jakéhokoli poctivého jednání za účelem soukromého studia nebo výzkumu nesmí být žádná část reprodukována bez písemného souhlasu. Obsah je poskytován pouze pro informační účely.

Leave a Reply

Your email address will not be published.