自曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家們?cè)趯?duì)蝌蚪尾巴再生機(jī)制進(jìn)行研究后，獲得了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn),，這對(duì)于研究人類創(chuàng)傷愈合與再生具有重要的意義,。
眾所周知，相比包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物,，青蛙和蠑螈具有不同尋常的再生能力,。例如，如果蝌蚪失去它的尾巴,，在一周之內(nèi)就可以再生一條新的,。數(shù)年來(lái)，曼徹斯特大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院愈合基金中心的Enrique Amaya教授和研究小組一直試圖更深入地了解再生過(guò)程,，希望能夠最終利用這一信息尋找到新的治療,，提高人類的創(chuàng)傷愈合和再生能力。
在早先的研究中,，Amaya教授研究小組確定了尾巴再生過(guò)程中的激活基因,。出乎意料的是，研究表明,，一些與代謝相關(guān)的基因,，尤其是與活性氧簇（ROS）生成相關(guān)的基因被激活。這些研究發(fā)現(xiàn)的不同尋常之處在于：人們通常認(rèn)為ROS對(duì)細(xì)胞是有害的,。
Amaya教授和他的研究小組決定追蹤觀察這一意外的結(jié)果,，最新的研究發(fā)現(xiàn)發(fā)布在最新一期的《自然細(xì)胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）雜志上。
為了檢測(cè)尾巴再生過(guò)程中的ROS,，研究小組利用一種熒光分子（在H2O2存在的情況下會(huì)改變光發(fā)射特性）測(cè)量了H2O2（細(xì)胞中一種常見(jiàn)的活性氧簇）的水平,。利用這種先進(jìn)的成像模式,，Amaya教授和研究小組證實(shí)，斷尾后H2O2顯著增高,，有趣的是,，他們發(fā)現(xiàn)在整個(gè)尾部再生過(guò)程中H2O2仍在升高，持續(xù)數(shù)日,。
談及該研究時(shí),，Amaya教授說(shuō)：“發(fā)現(xiàn)尾巴再生過(guò)程中ROS處于高水平，我們感到很驚訝,。傳統(tǒng)上,，人們認(rèn)為ROS對(duì)于細(xì)胞有負(fù)面影響。然而在這種情況下,，它們對(duì)于尾巴再生似乎具有正面影響,。”
為了評(píng)估再生過(guò)程中ROS存在的重要性，Amaya教授研究小組采用兩種方法來(lái)限制ROS生成,。第一種是利用抗氧化劑等化學(xué)物質(zhì),，第二種方法是除去負(fù)責(zé)ROS生成的基因。在這兩種情況下,，再生過(guò)程受到抑制,，蝌蚪尾巴無(wú)法重新生長(zhǎng)。
Amaya教授說(shuō)：“當(dāng)我們降低ROS水平時(shí),，不會(huì)發(fā)生組織生長(zhǎng)和再生,。我們的研究表明，ROS是啟動(dòng)和維持再生反應(yīng)的必要條件,。我們還發(fā)現(xiàn),，ROS生成對(duì)于激活Wnt信號(hào)至關(guān)重要。Wnt信號(hào)基本上與每個(gè)研究的再生系統(tǒng)均有關(guān)聯(lián),，包括人類的在內(nèi),。同樣驚人的是，我們的研究表明抗氧化劑對(duì)于組織再生具有負(fù)面影響,，而人們常認(rèn)為抗氧化劑應(yīng)該對(duì)健康有益,。”(生物谷Bioon.com)
doi:10.1038/ncb2659
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Amputation-induced reactive oxygen species are required for successful Xenopus tadpole tail regeneration
Nick R. Love, Yaoyao Chen, Shoko Ishibashi, Paraskevi Kritsiligkou, Robert Lea, Yvette Koh, Jennifer L. Gallop, Karel Dorey & Enrique Amaya
Understanding the molecular mechanisms that promote successful tissue regeneration is critical for continued advancements in regenerative medicine. Vertebrate amphibian tadpoles of the speciesXenopus laevis and Xenopus tropicalis have remarkable abilities to regenerate their tails following amputation1, 2, through the coordinated activity of numerous growth factor signalling pathways, including the Wnt, Fgf, Bmp, Notch and TGF-β pathways3, 4, 5, 6. Little is known, however, about the events that act upstream of these signalling pathways following injury. Here, we show that Xenopustadpole tail amputation induces a sustained production of reactive oxygen species (ROS) during tail regeneration. Lowering ROS levels, using pharmacological or genetic approaches, reduces the level of cell proliferation and impairs tail regeneration. Genetic rescue experiments restored both ROS production and the initiation of the regenerative response. Sustained increased ROS levels are required for Wnt/β-catenin signalling and the activation of one of its main downstream targets,fgf20 (ref. 7), which, in turn, is essential for proper tail regeneration. These findings demonstrate that injury-induced ROS production is an important regulator of tissue regeneration.
