De ce nu pot oamenii să-și regenereze membrele ca salamandrele
Salamandrele sunt campioane ale regenerării. Dacă pierd un picior, îl pot recreea complet, cu oase, nervi, vase de sânge și mușchi. Și unii pești sunt regeneratori impresionanți: peștii zebră pot regenera înotătoare deteriorate și pot repara părți din organe importante, precum inima și creierul. De ce pot aceste animale să regenereze, în timp ce oamenii nu pot?
Cum funcționează regenerarea
În cazul unei leziuni severe, cum ar fi pierderea unei mâini, corpul omenesc închide rapid rana pentru a preveni infecția, dar nu regenerează membrul pierdut — vindecarea lasă în schimb o cicatrice. Animalele care regenerează răspund diferit: închid rana, dar activează în plus un program celular și molecular de regenerare. Celulele din vecinătatea leziunii comunică între ele; unele devin celule de semnalizare care activează alte celule, iar cele care primesc semnalele produc celule noi pentru reconstrucția țesutului lipsă.
La salamandre și la peștii zebră, semnalele de leziune determină celule preexistente să revină la o stare mai imatură și să formeze o structură numită blastem. Blastemul poate fi imaginat ca un șantier temporar plin de celule care se înmulțesc pentru a furniza materialul necesar reconstrucției.
Reconstruirea unui membru este însă mai complexă decât simpla producere de celule noi. Noul membru trebuie să crească la forma și dimensiunea corectă, iar celulele trebuie să „țină minte” de unde provin pentru a se maturiza în tipurile potrivite — celule osoase, musculare sau ale vaselor de sânge. De asemenea, trebuie să știe când să se oprească din înmulțire: dacă se pierde doar capătul unui membru, trebuie înlocuită doar partea lipsă, nu crescut un membru întreg peste cel vechi. Creșterea celulară necontrolată ar putea duce la cancer. Animalele care regenerează au modalități remarcabile de a porni creșterea celulară când este nevoie și de a o opri după reconstrucția țesutului.
Nervii joacă un rol important în regenerarea membrelor. După o leziune, nervii emit semnale care ajută la formarea blastemului. Fără suficiente semnale nervoase, recreșterea poate încetini sau se poate opri, iar membrul poate să nu se regenereze. Oamenii de știință au descoperit chiar că redirecționarea unui nerv către o rană poate duce la formarea unui membru suplimentar.
Compromisurile regenerării
Oamenii au totuși unele capacități regenerative: pielea își înlocuiește constant celulele vechi, celulele sanguine se reînnoiesc continuu, iar ficatul poate crește considerabil la loc dacă o parte este îndepărtată. Copiii mici pot regenera chiar vârfurile degetelor în anumite condiții. Cercetătorii încearcă încă să afle de ce oamenii nu pot recrește membre întregi precum alte animale.
Peștii zebră oferă un indiciu interesant: înotătoarele lor se regenerează de obicei excelent, dar înotătoarele pectorale ale masculilor adulți nu se regenerează la fel de bine. Masculii dezvoltă structuri speciale pe aceste înotătoare, utile pentru reproducere, iar păstrarea lor poate inhiba capacitatea de regenerare. Această observație sugerează că evoluția implică uneori compromisuri: un animal poate dobândi trăsături specializate care îl ajută să supraviețuiască sau să se reproducă, dar aceleași trăsături pot veni cu prețul abilității de regenerare.
Valorificarea regenerării pentru vindecare
Oamenii de știință studiază animalele cu capacitate regenerativă ridicată pentru a le descoperi secretele. Se explorează întrebări precum: ce semnale determină celulele existente să-și schimbe identitatea și să ajute la reconstrucția țesuturilor lipsă? Cum știu aceste celule ce să reconstruiască și când să oprească recreșterea? Și pot unele dintre aceste instrucțiuni biologice să fie activate la animalele care se regenerează slab, inclusiv la oameni?
Laboratorul care a realizat cercetarea explorează modul în care nervii controlează regenerarea și cum leziunile activează genele necesare acestui proces. Laboratorul colegei Deneen Wellik investighează modul în care anumite gene ghidează regenerarea, iar laboratorul colegei Ken Poss explorează dacă lecțiile învățate de la animalele cu regenerare puternică pot fi aplicate la mamifere.
Studiind animalele care pot deja să recreeze părți ale corpului, cercetătorii pot învăța regulile fundamentale ale regenerării — și, poate, într-o zi, pot folosi aceste lecții pentru a îmbunătăți repararea țesuturilor la oameni.
