Pokud odříznete nohu od mloka, roste zpět. Lidé však tento trik nezvládnou. Důvody nejsou zdaleka jednoduché a do jisté míry jsou stále trochu záhadou.
"Ve skutečnosti se regenerujeme opravdu dobře; například naše epidermis," řekl David Gardiner, profesor vývojové a buněčné biologie na University of California v Kalifornii, Irvine, pro Live Science s odkazem na horní vrstvu kůže. "Naše výstelka, můžeme regenerovat kousky a kousky. Ale neregenerujeme tyto složitější struktury."
Gardiner studoval regeneraci mloků po celá desetiletí a hledal základní mechanismus supervelmoci. Regenerace člověka, řekl, je pravděpodobně ještě v budoucnosti, ale ne příliš daleko - je možné, že jeden z jeho současných postgraduálních studentů nebo postdoktorandských vědců to popraská a regenerace končetin bude součástí lékařské sady nástrojů.
To proto, že teoreticky by měl být možný růst lidské končetiny. Například na kůži, pokud řezy nejsou hluboké, nedojde k zjizvení způsobenému hojením, které regeneruje kožní buňky. Je také možné, aby lidé regenerovali samé špičky prstů, pokud jsou buňky pod nehty stále neporušené. Kosti se spojí, pokud se k nim připojíte, řekněme, šroubem nebo sádrou. Lidské játra mohou také růst, aby vyplnily prostor a znovu vybudovaly část poškozené struktury.
Pěstování celé končetiny
Regenerace končetin (druhu mloků) však více než jen nahrazuje tkáň. K regeneraci končetin potřebujete kost, sval, krevní cévy a nervy. Existují dospělé kmenové buňky, druh nediferencované buňky, která se může specializovat, která regeneruje svaly, ale zdá se, že se neaktivují. „Můžete regenerovat krevní cévy a dokonce i nervy,“ řekl Gardiner. "Ale celá paže nemůže."
Stéphane Roy, ředitel laboratoře pro regeneraci tkání u obratlovců na University of Montreal, poznamenal, že kůže, játra a kosti se neregenerují ve stejném smyslu, jako to činí mloci.
„Lidé mohou nahradit pouze povrchovou vrstvu kůže (což je ve skutečnosti kontinuální proces nazývaný homeostáza),“ uvedl v e-mailu. "Většina prachu v domě jsou mrtvé kožní buňky, které jsme ztratili."
"Játra jsou také docela odlišné od regenerace končetin u mloků," řekl Roy. "Regenerace jater je skutečně kompenzační hyperplazií, což znamená, že to, co zbylo, se zvětší, aby kompenzovalo to, co se ztratilo." Tudíž jaterní tkáň, která je tam, se zvětší, ale pokud se ztratila celá játra, nemohla se regenerovat.
"To, co se ztratilo, nebude znovu dorůstat, a proto nemůžete amputovat játra, na rozdíl od končetin v mlocích, které lze amputovat vícekrát a pokaždé, když se regeneruje nová končetina."
Lidé mají schopnost regenerace
Gardiner však řekl, že lidé dělají v děloze celé orgány; z pouhých genetických informací se lidské embryo vyvine v devět měsíců na úplného člověka. Existuje tedy omezená schopnost znovu doráčet, a to dává evoluční smysl - lidé musí být schopni uzdravit, řekl.
Kromě toho základní genetická mašinérie člověka a mloka není tak odlišná, přestože se náš poslední společný předek během devonského období, asi před 360 miliony let, rozcházel. „Neexistují žádné speciální geny pro regeneraci,“ řekl Gardiner. "Existují tyto kroky, kterými procházejí, a alespoň jeden z těchto kroků u lidí nefunguje."
Aby dorůstaly končetiny, musí buňky vědět, kde jsou - jsou na špičce končetiny prsty nebo jsou v loketním kloubu? - a musí si vytvořit správné struktury ve správném pořadí. Mloci mají určité geny, které jsou u lidí „vypnuté“, řekl Gardiner. Možná tyto geny umožňují regeneraci nebo přinejmenším pomáhají řídit proces. Něco v evoluční minulosti člověka bylo vybráno proti expresi těchto genů, jak se mloci dělají. Nikdo neví, co to bylo, řekl.
V roce 2013 mohl australský vědec James Godwin z Monash University vyřešit část tohoto tajemství. Zjistil, že se zdá, že buňky, zvané makrofágy, zabraňují hromadění jizev v mlocích. Makrofágy existují u jiných zvířat, včetně lidí, a jsou součástí imunitního systému. Jejich funkcí je zastavit infekce a způsobit zánět, což je signál pro zbytek těla, který je třeba opravit. Salamanders postrádající makrofágy nedokázal regenerovat jejich končetiny, a místo toho tvořil jizvy.
Gardiner řekl, že Godwinova práce byla krokem k pochopení regenerace končetin. Mloci obvykle nevyvíjejí jizvu. Když člověk trhá sval nebo dostane dostatečně hluboký řez, poškodí pojivovou tkáň, vytvoří se jizvová tkáň. Tato tkáň jizvy nenabízí stejnou funkčnost jako původní materiál.
„Kdybych mohl dostat mlok na jizvu, což by bylo opravdu něco,“ řekl Gardiner, protože by to vrhlo světlo na mechanismus, díky kterému lidé nemohou znovu dorůstat končetinu nebo orgán. Makrofágy by tedy mohly být součástí příběhu, ale ne všechno.
Neotonie a regenerace končetin
Schopnost „zůstat mladý“ může přidat další vhled do tajemství regenerace končetin. Mexičtí mloci, nazývaní axolotl, nebo Ambystoma mexicanum, jsou neotenické, což znamená, že si uchovávají juvenilní prvky do dospělosti. To je důvod, proč si axolotlové uchovávají žábry, jak zrají, zatímco jiné druhy mloků ne.
Lidé mají také novorozence, a proto dospělí vypadají spíš jako naše miminko, než je tomu u jiných primátů, a proč zrajeme déle, než řekněme, šimpanzi. Možná existuje nějaké spojení s novotvarem a regenerací. Gardiner poznamenává, že mladší lidé se zdají lépe léčit než starší.
Kromě toho vědci z Harvardské lékařské fakulty zjistili, že gen zvaný Lin28a, který je aktivní u nezralých zvířat (a lidí), ale s dospělostí uzavírá, má ruku v tom, že umožňuje myším regenerovat tkáň - nebo přinejmenším znovu dorůstat špičky jejich prsty na nohou a uších. Jakmile byla zvířata starší než 5 týdnů, nemohla tyto části znovu dorůst, i když byla stimulována funkce Lin28a. Lin28a je součástí kontrolního systému metabolismu zvířete - pokud je stimulován, může způsobit, že zvíře produkuje více energie, jako by bylo mladší.
Přesná povaha spojení však dosud není známa. Zatímco všichni mloci mohou regenerovat končetiny, pouze axolotl jsou neoteničtí, poznamenal Roy.
Mloci, zejména axolotl, mohou najmout kmenové buňky a začít znovu dorůstat končetiny. Druhy buněk, které reagují na místo rány, se také zdají být spojeny s tím, zda končetiny mohou opět růst. Gardiner byl schopen přimět mloky pěstovat další končetiny stimulací růstu nervových buněk v místě rány.
"Může to souviset se silnou imunitní odpovědí nebo se specifickým uvolňováním některých růstových faktorů nebo kombinací obou. Mohlo by to být částečně otázkou biofyziky: Salamanderovy končetiny jsou mnohem menší než lidé; žáby však nemohou regenerovat jejich končetiny, takže to nemusí být jen otázka velikosti, “řekl Roy.
Toto tajemství zůstává jedno - alespoň prozatím.
Původní článek o živé vědě.
