Водният саламандър, наречен аксолотъл, даде на учените важна улика за разгадаването на една от най-големите загадки в биологията – регенерацията на крайници.

Освен с интересния си външен вид аксолотли са известни и с необичайната си способност да възстановяват крайници, загубени в резултат на травма или ампутация. В проучване, публикувано миналата седмица в научното издание Nature Communications, изследователи разкриха повече за сложния процес, който стои зад тази суперсила.

„Отдавнашен въпрос в тази област е какви са сигналите, които казват на клетките в мястото на нараняването да възстановят например само ръката или цялата ръка“, казва старшият автор на проучването Джеймс Монаган, професор по биология и директор на Института за химично изображение на живите системи в Североизточния университет в Бостън, цитира CNN. 

Оказва се, че вещество, наречено ретиноева киселина, което често се използва в леченията за акне, е отговорно за сигнализирането на кои части от тялото трябва да се регенерират увредените клетки на аксолотла – и как. 

Ретиноевата киселина е важна и за развитието на човешките ембриони, като указва на клетките къде да израснат глава и къде крайници, обяснява Монаган. По неизвестни причини обаче повечето от нашите клетки губят способността да „слушат“ регенеративните сигнали на молекулата, докато са в утробата.

И макар че възстановяването на цели човешки крайници все още изглежда като далечна научна фантастика, Монаган казва, че изучаването на сигналната функция на ретиноевата киселина при тези земноводни може да помогне за разработването на нови методи за лечение на хора и генни терапии.

Един прост тест със стискане на топка изпреварва съвременната медицина в предсказването на дълголетие и общо здраве

Стисни, за да разбереш дали ще живееш 100 години

Изследване на ретиноевата киселина в аксолотлите

При нормални обстоятелства аксолотлите не светят в тъмното. За да наблюдават сигналите на ретиноевата киселина, екипът на Монаган използва генетично модифицирани аксолотли, които блестят с зелено навсякъде, където молекулата активира увредените клетки.

Първоначално изследователският екип  инжектира прекомерни количества ретиноева киселина в организма на саламандрите и наблюдава ефекта. В мястото на ампутациите крайниците на аксолотлите са растели повече от необходимото. 

„Ако инжектирате много ретиноева киселина в (мястото на нараняването), всички тези различни гени, които вероятно нямат нищо общо с необходимия план, ще бъдат активирани“, пояснява Катрин Маккъскър, доцент по биология в Масачузетски технологичен институт в Бостън. Маккъскър не е участвала в проучването, но също изследва регенерацията на крайници при саламандри.

За да разберат по-добре как аксолотлите използват естествените си нива на ретиноева киселина за регенерация на крайници, Монаган и неговият екип променили подхода си.

„Открихме, че един-единствен ензим е отговорен за разграждането на ретиноевата киселина в телата (на аксолотлите)“, разкрива Монаган. Когато екипът му блокира този ензим, отново се наблюдава прекомерен растеж. „Това е наистина вълнуващо и ни остави без дъх, тъй като показва, че нивата на (естествената) ретиноева киселина се контролират от нейното разграждане.“

С други думи, ранената длан на аксолотла знае, че не трябва да се превърне в ръка, отчасти защото ензимът, наречен CYP26B1, блокира процеса на регенерация, обяснява Маккъскър.

Разбирането на всичко това е само част от целия процес на регенерацията. Следващата стъпка ще бъде да се идентифицира точно кои гени ретиноевата киселина атакува в клетките по време на регенерацията, за да се разкрие по-подробно „планът“, който тези клетки следват, казва Монаган.

Ново изследване от университета в Токио показва, че когнитивно-поведенческата терапия може успешно да се пренесе в телефоните ни, като предлага реална подкрепа срещу тревожност, безсъние и депресивни състояния

Пет техники, едно приложение и нова перспектива за психичното здраве

Какво могат да научат хората от аксолотлите

Когато клетките на аксолотла бъдат увредени, те преминават през процес, наречен дедиференциация, при който губят „паметта“ си и се връщат в ембрионално състояние, отбелязва Монаган. В това ембрионално състояние клетките се фокусират върху създаването на нови крайници и отново могат да реагират на сигналите на ретиноевата киселина, за да се развиват и растат.

Човешките клетки обаче не се дедиференцират при увреждане и затова не могат да реагират на сигналите на ретиноевата киселина. Вместо това, нашите тъкани реагират на увреждането с образуване на белези и натрупване на колаген. 

Но какво ще стане, ако има начин човешките клетки да приемат тези сигнали, за да изградят отново крайници?

„Въпросът е особено интересен в контекста на генната терапия, защото може би не е необходимо да добавяме или премахваме гени, за да предизвикаме регенерация при хората – можем просто да активираме подходящите гени в точния момент или обратното – да ги деактивираме“, коментира Монаган, позовавайки се на технологии като CRISPR, които позволяват на учените да правят промени в ДНК, за да предотвратяват и лекуват заболявания.

Регенерацията на човешки крайници вероятно е далечна перспектива, но разбирането на механизмите на процеса може да помогне за възвръщането на регенеративна способност на човешките клетки. 

Част от изследванията на Маккъскър се фокусират върху това как да се ускори процесът на регенерация на крайниците. При аксолотлите може да отнеме само няколко дни, за да им пораснат отново крайниците, но при напълно възрастен човек този процес може да отнеме години. 

„Важно е да продължим да правим тези основни биологични изследвания“, твърди  Маккъскър. „Откриваме нови начини за лекуване, които не смятаме за възможни в момента с настоящата човешка медицина.“