Восстановление конечности начинается с заживления раны. У амфибий клетки в месте повреждения быстро «перепрограммируются» и формируют особую структуру – зачаток будущей конечности. В итоге вырастает новая лапа или хвост.
Кислород против регенерации: что мешает человеку отращивать утерянные конечности
Почему саламандры легко отращивают утраченные конечности, а люди – нет? Ученые десятилетиями искали ответ и теперь нашли неожиданную подсказку. Оказалось, ключевую роль может играть обычный кислород.
Unsplash
У млекопитающих все идет иначе. Организм спешит закрыть рану как можно быстрее, формируя рубцовую ткань. Это защищает от инфекции, но одновременно блокирует запуск регенерации.
Долгое время считалось, что причина – в отсутствии нужных клеточных механизмов. Однако новые данные показывают: дело может быть не только в генах.
Неожиданный фактор – кислород
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые обратили внимание на среду, в которой происходит заживление. Личинки амфибий развиваются в воде с низким уровнем кислорода, тогда как ткани млекопитающих контактируют с насыщенным кислородом воздухом.
Эксперименты показали, что уровень кислорода напрямую влияет на поведение клеток. При его снижении клетки у эмбрионов мышей быстрее закрывали рану и начинали вести себя так, будто запускают регенерацию.
Ключевую роль здесь играет белок HIF1A – своеобразный «датчик кислорода». При его активации клетки переключаются на режим восстановления.
Что происходит внутри клеток
При низком уровне кислорода меняется сразу несколько процессов. Клетки кожи становятся более подвижными, быстрее перемещаются к месту повреждения и меняют свои свойства. Одновременно меняется и обмен веществ – клетки переходят на режим, характерный для нехватки кислорода.
Кроме того, активируются гены, связанные с восстановлением тканей. Это создает условия, при которых организм может начать процесс, похожий на регенерацию.
Интересно, что у головастиков этот механизм работает почти при любых условиях – их клетки менее чувствительны к кислороду и не «выключают» восстановление.
Есть ли шанс для людей
Результаты показывают, что у млекопитающих может существовать скрытый потенциал к регенерации. Проблема в том, что он быстро подавляется реакцией на кислород.
Это не означает, что люди скоро смогут отращивать конечности. Но открытие дает направление для будущих исследований. Если удастся управлять реакцией клеток на кислород, это может улучшить заживление ран и снизить образование рубцов.