研究亮点
- 通过激活两种信号蛋白,科学家首次实现了小鼠指尖再生。
- 衰老可被视为一种永不愈合的伤口。
- 诱导组织再生未来或可改善老年人群的健康状况和延长寿命。
为何某些动物能再生肢体而人类不能?德克萨斯A&M大学的科学家可能找到了答案。在《自然通讯》发表的新研究中,他们证明仅需两种因子即可实现小鼠指尖再生。这一发现可能为器官再生的抗衰老技术打开大门。
指尖再生研究
青蛙在早期发育阶段能够再生肢体,但这种能力随年龄增长而衰退。在探索驱动肢体再生的因素时,研究人员聚焦于一类名为FGFs(成纤维细胞生长因子)的信号蛋白家族。研究表明,FGFs甚至能在正常再生窗口期过后刺激青蛙肢体再生。实验还证实FGFs可诱导鸡的肢体再生——这种动物原本不具备该能力。
为测试FGFs对哺乳动物再生的影响,德克萨斯A&M研究人员对小鼠进行断指手术。用FGF2处理断指后观察到部分再生,但骨组织恢复有限。鉴于骨形态发生蛋白2(BMP2)已被证实具有骨再生能力,研究人员随后联合使用FGF2和BMP2进行治疗,最终实现了小鼠指尖的完整再生,包括骨骼、关节、韧带和肌腱。
(Yu等人,2026年|《自然通讯》)小鼠指尖再生图示。图像仅显示骨组织。(A)未截肢的指尖。研究人员在"P2"球状结构后方截断手指。(B)治疗后16天(DPT)和45 DPT的再生骨示例,其中"P3"骨(P3-1)已再生。(C)再生籽骨(SB-l)示例,此处为肌腱附着点。
这些突破性发现表明,组织再生能力(研究已证实其随年龄衰退)在哺乳动物中仍可被诱导。这为人类应用提供了可能性。但鉴于该发现较新,尚未经验证FGF2和BMP2诱导再生对衰老过程的影响。
靶向衰老:永不愈合的伤口
什么是衰老?一种理论认为衰老是"永不愈合的伤口"。面对损伤,身体会启动修复机制以维持生存。例如,正常情况下手指被截断后会形成疤痕组织而非再生。这种修复过程同样发生在内脏器官和组织中。
靶向"炎症性衰老"
伤口愈合包含四个主要阶段,炎症阶段是其中之一。此阶段涉及免疫细胞向受损组织的募集,这些细胞会促进组织降解以完成修复。炎症反应结束后,愈合通常持续进行。然而当炎症反应持续存在——这在衰老过程中很常见——就会损伤组织和器官,导致疾病、残疾甚至死亡。
现有多种抗衰老剂靶向愈合过程中的炎症阶段。例如,衰老细胞清除剂(senolytics)可清除衰老细胞——这类细胞参与损伤后的组织重塑,会分泌促炎性和组织降解分子,促进心血管疾病和神经退行性疾病等年龄相关疾病。但尚需更多研究确定衰老细胞清除剂对愈合过程的具体影响。未来更先进的抗衰老干预手段或许能在不阻碍愈合的前提下精准靶向该过程。
(Ogrodnik等人,2025年)衰老作为持续不完全愈合。面对损伤,止血(hemostasis)后进入炎症、细胞增殖和组织重塑阶段。炎症反应涉及与衰老相关的多个过程,包括细胞衰老和细胞外基质(ECM,维持器官结构的支架)重塑。
组织再生与长寿
在抗衰老干预研究中,另一方向是寻找维持或诱导再生的干预手段。虽然人类无法再生肢体,但器官和组织可通过干细胞实现再生。干细胞能分化为特定组织中的各类细胞,替换受损或丢失的细胞。然而随年龄增长,干细胞功能逐渐衰退,导致无法有效替换受损细胞。干细胞耗竭是骨质疏松和肌肉减少症等多种年龄相关疾病的重要诱因。
通过抗衰老干预促进再生
由此推断,能恢复干细胞活力的抗衰老干预或可促进健康长寿。衰老过程中部分干细胞会进入衰老状态,这意味着衰老细胞清除剂可被用于清除这些衰老干细胞。未来,抗衰老干预手段或许能在不消除干细胞的前提下实现其功能 rejuvenation(再生)。
(Rando & Jones, 2021)衰老对干细胞的影响。正常情况下,干细胞通过自我更新、增殖和分化维持组织稳态。但衰老导致:(A)更新失败引发干细胞枯竭;(B)增殖失败导致干细胞数量有限;(C)激活失败阻碍增殖;(D)干细胞衰老;(E)细胞凋亡。
此外,德克萨斯A&M研究人员发现,FGF2能在截肢部位诱导形成具有类干细胞特性的细胞团。这表明某些因子可能诱导生成干细胞或祖细胞(仅能分化为有限细胞类型的类干细胞)。尚需更多研究确定FGF2诱导再生是否可作为抗衰老的可行治疗手段。
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