Исследователи Гарвардского университета раскрыли часть тайны способности аксолотлей отращивать утраченные конечности. Как выяснилось, важную роль в регенерации играет симпатическая нервная система – та самая, что отвечает за реакцию «бей или беги». Результаты многолетней работы опубликованы в журнале Cell.
Ученые доказали, что после травмы у аксолотлей активируются стволовые клетки не только в месте повреждения, но и по всему телу. Регенерация запускается адреналиновыми сигналами, которые готовят организм к восстановлению.
«Мы доказали, что гормон стресса – адреналин – помогает клеткам перейти в состояние готовности к регенерации, – объясняет Дюйгу Пайзин-Догру, постдок и ведущий автор исследования. – Поскольку адреналин есть и у человека, это дает надежду, что аналогичные механизмы можно будет использовать для восстановления человеческих органов или тканей».
Лаборатория Джессики Уайтед из Гарвардского департамента стволовых клеток и регенеративной биологии изучает аксолотлей – мексиканский вид саламандр, который способен отращивать утраченные лапы, хвост и даже части органов. После ампутации конечности у них образуется бластема – скопление клеток-предшественников, из которых вырастает новая структура.
Команда Уайтед еще в 2018 году заметила, что при ампутации у аксолотлей активируются клетки по всему телу, включая неповрежденные участки. Новое исследование объясняет, почему так происходит: симпатическая нервная система посылает сигналы, напоминающие реакцию на стресс. В ответ стволовые клетки в других частях тела как бы «запоминают» травму и входят в режим повышенной готовности.
«Организм формирует кратковременную память о повреждении, – говорит Пайзин-Догру. – Он как будто переходит в состояние “готовности”, чтобы при следующей травме быстрее включить процесс восстановления».
Однако этот эффект все же недолговечен. Через несколько недель клетки возвращаются в обычный режим. Ученые предполагают, что постоянное поддержание такого состояния слишком энергозатратно для организма.
Ученые выделили два механизма адреналинового сигнала, который провоцирует регенерацию. Альфа-адренергический путь готовит удаленные клетки к будущему восстановлению, а бета-адренергический активирует рост непосредственно в месте травмы. Эти сигналы также запускают каскад других процессов, в том числе путь mTOR, отвечающий за деление и рост клеток.
Оказалось, что именно симпатические нервы играют ключевую роль в запуске восстановления, а не сенсорные или моторные, как считалось раньше.
«Долгое время регенерацию рассматривали как локальное явление, ограниченное зоной ранения, – отмечает Уайтед. – Но все больше данных показывает, что это системный процесс. И наше открытие меняет саму парадигму восприятия регенерации».
Интересно, что аксолотли – не единственные позвоночные, способные отращивать конечности. Например, утраченный хвост могут восстановить ящерицы-эублефары.
Ученые считают, что если механизмы их регенерации удастся воспроизвести у людей, это откроет путь к разработке новых методов восстановления тканей после травм и операций.
Исследователи подчеркивают: речь пока не идет о передаче способности от аксолотлей к человеку, но понимание того, как гормоны стресса могут запускать регенеративные процессы, уже само по себе дает направление медицине будущего.
