Если саламандра теряет ногу, она может отрастить еще одну. Люди и другие животные не настолько удачливы, однако мы можем регенерировать кончики пальцев, если только осталось достаточно ногтя. Такое явление можно было увидеть впервые 40 лет назад, а сейчас ученые наконец-то поняли отчего так важны ногти.
Работая с мышами, исследователи под руководством Маюми Ито из Университета Нью-Йорка, выделили колонию стволовых клеток, которая лежит в основе роста ногтя и может управлять восстановлением частично ампутированных пальцев. Однако эти клетки могут работать, если осталось достаточно ногтевого эпителия. Результаты исследования опубликованы на сайте журнала Nature.
Этот процесс достаточно ограничен в сравнении с регенеративными способностями амфибий, однако оба они совмещают одинаковые свойства, от молекул, которые участвуют в процессе до того момента, что для этого требуются нервы. «Я был удивлен схожестью», говорит Ито. «Можно предположить, что мы частично обладаем механизмами регенерации, которые работают у амфибий».
Помечая группы клеток ногтя таким образом, что дочерние клетки, которые они регенерируют становятся голубыми, Ито с Макото Токео и другими, показал, что ногттевая основа содержит небольшую популяцию самообновляющихся стволовых клеток, которые поддерживают постоянных рост ногтя. Этот непрекращающийся рост зависит от сигналов, перносимых протеинами семейства Wnt, а если этот сигнальный путь прерывается, то ногти у мышей не могут формироваться.
Команда обнаружила, что схожий путь присутствует и в регенерации утраченных кончиков лапок мышей. После ампутации, путь Wnt активируется в эпителии, лежащем под остатками ногтей, и привлекает в участок нервные клетки. Через протеин, называемый FGF2, нервы стимулируют рост мезензхимных клеток, которые восстанавливают ткани, такие как кости, сухожилия и мышцы. В течение пяти недель кончик пальца становится как новенький.
Однако ничего из этого может не произойти, если палец ампутирован слишком далеко и слишком много ногтевого эпителия утрачено. В таких случаях пути Wnt никогда не активируются, нервы не удлиняются и другие ткани не могут регенерировать.
«Это фантастическое исследование», говорит Джеймс Монахан, биолог по регенерации в Северо-восточном университете Бостона, штат Массачусетс. «Это поистине головокружительно, что клеточные механизмы и сигнальные пути, такие как Wnt и FGF, кажутся такими же, как и у саламандр».
Очень похоже на то, что эти механизмы также будут работать и по отношению к людям и прочим млекопитающим, так как пути скрыты, и прочие исследования также показывают, что люди зависят от ногтевой ткани для регенерации ампутированных кончиков пальцев.
«Это воодушевляет, так как эти схожести дают нам надежду на то, что мы сможем спровоцировать регенерацию людских тканей в недалеком будущем», заявляет Кен Мунеока, молекулярный биолог в Университете Тулане, в Новом Орлеане.
Однако Эшли Сиферт, биолог по регенерации в Университете Кентукки в Лексингтоне не настолько уверен в таких параллелях. «Амфибии могут регенерировать целые пальцы в любом уровне ампутации, однако у них отсутствует ногтевой орган вовсе», говорит он. Он полагает, что есть такая возможность, что млекопитающие «независимо выработали возможность регенерации кончиков пальцев через механизм, зависящий от ногтевого органа».
Сиферт также указывает на то, что при утрате целого ногтя, активация путей Wnt в оставшейся ткани не стимулирует регенерации. «Если механизм, описанный ими так важен, то можно было бы ожидать, что возможна хоть частичная регенерация», говорит он. До тех пор, пока не будут открыты подробности, перспективы по регенерации утраченных конечностей у людей все еще выглядят туманно.
Ваше мнение