生物通报道：想象一下，失去一只眼睛、一只手臂、甚至你的脊髓，会是什么样子。当我们受伤时，我们和其他哺乳动物的身体，一般会通过用疤痕组织封闭伤口做出响应。然而，蝾螈有其独特的策略，可允许它反复再生受损组织，甚至在其成年时，也能做到。

蝾螈堪称再生大师。没有其他动物能比得上它们的再生能力，包括四肢、尾巴和脊髓、眼睛的部分(如视网膜和晶状体)、大脑、心脏和下巴。例如，当蝾螈失去一条腿之后会发生什么情况？它们会在残端产生大量的细胞――称为芽基，最终从这里再生出一条新的、功能齐全的腿。

蝾螈的独特之处在于，即使当其成年后也拥有这种能力。其他具有再生潜能的两栖动物，比如墨西哥蝾螈，一旦它们从幼年变成青少年，就失去了这种能力。在日本筑波大学Chikafumi Chiba和美国代顿大学Panagiotis Tsonis的领导下，发表在《Nature Communications》的一项研究，进一步阐明了蝾螈独特的再生能力，并可能为其他物种的再生提供进一步的了解，包括哺乳动物。延伸阅读：蜥蜴断尾再生的基因“秘方”；科学家揭开蝾螈断肢再生能力秘密；转录组测序结合蛋白质组分析探索蝾螈再生奥秘。

研究人员惊讶地发现，蝾螈幼虫的再生机制，与蜕变后使用的机制是不同的。研究人员通过使用转基因蝾螈，获得了这一发现。该团队的研究人员、筑波大学生命与环境科学学院的Martin Casco-Robles，是开发转基因蝾螈制备技术的先驱。

该研究团队使用转基因的日本火腹蝾螈，能够在动物幼虫阶段和变形阶段的肢体再生过程中，跟踪不同类型的肌肉细胞。之前有研究指出，骨骼肌纤维细胞(SMFCs)或肌肉干细胞/祖细胞(MPCs)，有助于蝾螈再生肢体中的新肌肉。SMFCs构成了骨骼肌肉，它们是三种主要肌肉类型之一。MPCs是肌肉纤维细胞的休眠前辈，位于肌肉纤维内。它们可以被触发而增殖，用于自我更新和特化成肌纤维细胞。

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研究人员将一个已知在SMFCs中活跃的基因，插入单细胞的蝾螈胚胎中。然后，转基因蝾螈胚胎被抚养长大，直到会游泳的幼虫阶段（在3月龄），或变形的幼年期（在16个月）。这个基因与一个红色荧光蛋白相关，向动物饲养溶液中加入一种特殊的化学药品，可以使该蛋白在精确的时间开启和关闭。挑选出来的转基因蝾螈在麻醉条件下被移除一条肢体。在发育和肢体再生过程中，研究人员在显微镜下观察活体蝾螈中组织的荧光性。此外，组织样本被收集，用于进一步的MPC特异性染色。本文第一作者、筑波大学生命科学和环境科学研究生院的Hibiki Tanaka解释说：“我们发现，幼生蝾螈不需要肌肉纤维细胞，就能再生它们被截断的肢体。”

这些实验表明，幼生蝾螈再生组织中的新肌肉，主要是来源于肌肉干细胞/祖细胞，而不是骨骼肌纤维细胞。相比之下，在蜕变后，研究小组发现，残端中的骨骼肌纤维细胞暂时回归到一种更原始的状态，也就是说，它们变得去分化。然后，细胞重新进入细胞周期并增殖，以产生更多的肌肉细胞。Hibiki Tanaka说：“幼生蝾螈使用新的肌肉干细胞/祖细胞，来再生肢体中的新肌肉，而蜕变的蝾螈，为了相同的目的，在残端恢复肌肉纤维细胞。”

接下来，研究人员利用报告基因表达组织移植实验来探讨：肢体中的组织，是否能严格地再生出相同类型的组织。成年肢体、皮肤、骨骼、肌肉和神经组织的主要组织，是从转基因蝾螈获得的，并嫁接到正常蝾螈相应的区域。然后，这些蝾螈被用于再生实验。该研究团队发现，皮肤、骨骼、肌肉和神经组织都能够忠实地再生。

Chikafumi Chiba解释了这些非凡的研究成果，他说：“蝾螈能够使肢体再生的细胞机制，从干细胞/祖细胞为基础的机制(幼虫模式)，转变为去分化为基础的机制(成年模式)。”他说：“描述这些策略的机制，无疑会为其他物种（包括哺乳动物）的再生提供线索”。

因此，虽然我们可能永远不会拥有蝾螈这种令人难以置信的再生能力，但是，这种小小的两栖动物很可能将继续为我们提供“哺乳动物的组织再生、伤口愈合和修复”的深刻见解。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：

A developmentally regulated switch from stem cells to dedifferentiation for limb muscle regeneration in newtsAbstract：The newt, a urodele amphibian, is able to repeatedly regenerate its limbs throughout its lifespan, whereas other amphibians deteriorate or lose their ability to regenerate limbs after metamorphosis. It remains to be determined whether such an exceptional ability of the newt is either attributed to a strategy, which controls regeneration in larvae, or on a novel one invented by the newt after metamorphosis. Here we report that the newt switches the cellular mechanism for limb regeneration from a stem/progenitor-based mechanism (larval mode) to a dedifferentiation-based one (adult mode) as it transits beyond metamorphosis. We demonstrate that larval newts use stem/progenitor cells such as satellite cells for new muscle in a regenerated limb, whereas metamorphosed newts recruit muscle fibre cells in the stump for the same purpose. We conclude that the newt has evolved novel strategies to secure its regenerative ability of the limbs after metamorphosis.