Найден ключ к регенерации конечностей: подробности

Головастики могут достичь того, о чем люди могут только мечтать. Они могут отбросить, к примеру, свой хвост, и тот вновь вырастет - вместе со спинным мозгом, мышцами, кровеносными сосудами. Ученым удалось выяснить, что основным регулятором этого процесса является электрический импульс, который и подает команду на регенерацию. Эти результаты дают надежду на создание эффективных методов регенерации органов у человека.

О возникновении тока при регенерации конечностей было известно давно. Более того, было известно, что использование внешних токов ускоряет процессы регенерации, а лекарства, подавляющие токи, этому мешают. Электрические сигналы способствуют тому, что клетка получает полную инструкцию о направлении и скорости своего роста.

Майкл Левин (Michael Levin) и его коллеги из центра по изучению биологии развития и процессов регенерации в Бостоне (США) детально изучили свойства сотен лекарственных соединений с целью найти среди них такое вещество, которое препятствовало бы регенерации конечностей животных, но при этом не влияло бы на процесс заживления ран. И одно такое вещество найти удалось. Это вещество блокирует действие молекулярного насоса, который переносит протоны через клеточные мембраны, создавая тем самым электрический ток.

Д-р Левин предположил, что при возникновении тока у этого протонного насоса формируется электрическое поле, которое и управляет перемещением и дальнейшим развитием нервных клеток.

По мнению Левина, для запуска процесса регенерации следует научиться использовать ионный транспорт как эффективное средство управления на высоком уровне иерархической организации клетки - тогда не нужны будут отдельные инструкции по выращиванию того или иного мускула или других тканей. Иными словами, надо научиться использовать собственную программу клетки по регенерации и внешний управляющий электрический импульс для запуска этой программы.

Протонный насос можно использовать и для того, чтобы возвратить способность к регенерации у головастиков, которые уже перешли в другую фазу развития, когда такая способность утрачивается. Когда ученые активировали протонный насос на этой фазе развития, у головастиков способность к регенерации хвоста идеальной формы оказалась в четыре раза выше, чем у обычных особей.

Интерес к формированию утраченных конечностей из дифференцированных клеток в истории науки не раз возникал и угасал, но в последнее время он возобновился в связи с исследованиями регенерационной способности стволовых клеток.

На первый взгляд, способность к регенерации ограничена лишь самыми простыми организмами, такими как обычные плоские черви - их можно разделить на сто частей, из которых вскоре появятся сто новых червей. Другой пример - саламандры, которые обладают способностью восстанавливать потерянные задние конечности, хвосты, челюсти, кишечник, отдельные фрагменты глаз или сердца.

Но есть замечательные примеры регенерации и у млекопитающих. Самец оленя может восстанавливать кости, кожу, нервы, кровеносные сосуды своих рогов со скоростью около 1 мм в день. Человек может регенерировать клетки печени, а у многих детей в возрасте до семи лет могут восстанавливаться ампутированные кончики пальцев.

В медицинских журналах можно найти описания странных случаев, когда у пациентов удаляли, например, почку, а затем, спустя много лет, у них вновь обнаруживали удаленный орган. При регенерации кончиков пальцев у человека, так же, как и у головастиков, наблюдается генерация тока.

В принципе вся информация об органах и их росте закодирована в любой из клеток организма. Научиться грамотно использовать ее - чрезвычайно сложная задача, и разобраться в этом вопросе поможет наблюдение американских ученых об универсальной природе стартового электрического импульса, сообщает Nature.

Гончаров Александр / R&D.CNews