Саламандра, регенерирующая конечности: ключ к восстановлению ран

Регенерация утраченных частей тела невозможна для человека, но расшифровка клеточного кода саламандр может помочь в лечении серьёзных ран.

Саламандры обладают уникальной способностью регенерировать пальцы, части сердца, спинного мозга и даже целые конечности, утраченные из-за хищников.

Один из самых известных видов — аксолотль (Ambystoma mexicanum), обитающий в озёрах близ Мехико. Это неотеническое животное, сохраняющее личиночные черты (например, наружные жабры) во взрослом состоянии. Он назван в честь ацтекского бога огня Шолотля.

Молекулярная загадка регенерации

Профессор Элли Танака, изучающая саламандр почти два десятилетия в Институте молекулярной патологии (Вена), в рамках проекта RegGeneMems пытается раскрыть, как молекулы управляют клетками в месте травмы, чтобы восстановить целую конечность в правильной пропорции и размере.

Процесс начинается с образования кровяного сгустка, покрытия раны кожными клетками и формирования бластемы — массы недифференцированных клеток. У саламандр фибробласты (клетки, у людей образующие рубцовую ткань) дедифференцируются и обретают способность становиться костью, связкой, сухожилием или хрящом.

Проф. Танака обнаружила, что клетки регенерирующей ткани с "стороны большого пальца" конечности начинают продуцировать сигнал FGF-8 (фактор роста фибробластов). Это заставляет клетки "стороны мизинца" производить сигнальную молекулу Sonic Hedgehog (SHH), критически важную для эмбрионального развития. Вместе FGF-8 и SHH создают условия для роста и помогают упорядочить клетки в бластеме.

Роль напряжения тканей

Клеточный биолог доктор Сандра Эдвардс (Центр регенеративных терапий Дрездена, CRTD) в рамках проекта ProDistReg (MSCA) изучает, как различия в напряжении (жесткости) тканей влияют на восстановление.

Наблюдения показывают, что ткани ближе к телу — более мягкие и растут быстрее, чем ткани на конце конечности, которые более жёсткие. Механика тканей влияет на их развитие, регенерацию и даже на патологии вроде рака. Цитоскелет клетки может чувствовать внешнее давление, открывая "почтовые ящики" для молекулярных сообщений в ядро, которые включают или выключают гены.

Это знание важно для регенеративной медицины: матриксы со стволовыми клетками для трансплантации в большие раны, возможно, должны различаться в зависимости от места в теле (например, верхняя или нижняя часть руки).

Перспективы для медицины

Хотя саламандры и млекопитающие развиваются по-разному (у саламандр есть "почка", способная вырасти в большую взрослую конечность), уроки от них могут быть полезны.

Проф. Танака считает, что мы не заставим человеческие клетки регенерировать конечность, но можем создать группу человеческих стволовых клеток, регенерирующих как у аксолотля. Это могло бы революционизировать лечение, например, обширных ожогов, позволяя восстанавливать не только кожу, но и потовые железы, волосяные фолликулы.

«Перезагрузка этих фибробластов — то, что делает аксолотль — может быть весьма актуальна для лучшего заживления очень больших ран, например, от ожогов», — сказала проф. Танака.