蝾螈肢体再生需要神经

一些动物可以再生被切除的身体部位，蝾螈就是其中之一。例如，如果他们失去了一条肢体，他们可以再生一条功能齐全的新肢体。科学家们显然对这个过程是如何进行的非常感兴趣，因为它可能会给我们一些线索，让我们知道为什么这个过程不会在人类身上自然发生，以及我们如何才能让它发生。但关键问题之一是，是什么控制了这个过程?替换的身体部位如何“知道”它应该变成多大?其中一个关键部分，似乎是与神经系统的完整连接。马萨诸塞州大学的凯瑟琳·麦卡斯克接受了克里斯·史密斯的采访。

凯瑟琳:我们研究的是一种非常神奇的模式生物，叫做墨西哥蝾螈。这种动物能够再生各种不同的复杂结构，其中之一就是它们的四肢。很多人都在研究肢体再生，研究肢体再生的各个方面，尤其是在早期阶段。但没有人真正研究过再生的后期阶段，以及形成一个功能齐全的肢体的不同步骤。

克里斯:如果你把其中一只蝾螈的一个肢体切除，它会长出一个新的肢体，从一个非常小的肢体开始，然后把它变大，还是只是长出一个完整的组织，然后从合适的大小变成类似肢体的东西?

凯瑟琳:基本上肢体的再生要经过多个步骤。第一步是形成胚芽，胚芽实际上和发育中的胚胎形成肢体时形成的结构很相似。然后胚基形成肢体。但是，最初，肢体的尺寸与动物的其他部分相比是非常小的。然后那个小肢体——我们称之为小肢体——与动物的其他部分相比生长得非常快，直到它达到合适的大小。然后变慢。

克里斯:那它怎么知道附着在它身上的动物有多大呢?

凯瑟琳:这就是我们想要回答的问题的核心，就是控制肢体再生生长的来源是什么。从本质上讲，我们发现来自肢体神经的信号调节着这种生长。

克里斯-哦，对了!所以神经和发育中的组织交流，以某种方式，促进它得到合适的大小?那么神经是如何知道要向组织发送什么信息的呢?我是说，我们明白这是怎么回事吗?

凯瑟琳-不，我们没有。这就是我们在实验室里试图回答的未来问题，神经是如何知道肢体被切除的，以及它是如何知道控制生长的。当它知道要停止生长。这些都是我们需要回答的非常重要的问题。这就是我们现在正在努力做的。

Chris -你最初是怎么发现神经有这个作用的?

凯瑟琳-这是一种偶然的意外。当我还是博士后的时候，我一直在对很久以前再生的肢体进行组织学分析。我注意到的一件事是这些肢体似乎比正常的，未截肢的肢体有更多的神经支配。于是我就在脑海里想，“我认为这可能有一天会很重要，但我不知道它对什么很重要。”因此，当我们真正开始研究生长调节和大小的过程时，在再生的后期阶段，我想起了我做过的那些研究，并说，“也许我们应该看看神经!”然后我们越深入研究之前关于神经信号的文献以及任何与大小相关的文献，我们说，“等一下，我觉得这里可能真的有什么。”

克里斯:你知道神经是最重要的还是最终的原因吗，还是你还没有发现另一个环节:神经是否直接与组织对话，从而产生效果;还是神经与其他东西对话，改变了化学环境，从而影响了生长?

我们的研究表明神经与再生组织对话。我们不知道那里是否有中间产物，或者它是否直接与组织对话。我认为，一旦我们开始了解神经信号的分子机制的核心，那么我们就可以开始了解这些下游信号。但我们知道的一件事是神经一定是从上游接收信号的。我们之所以知道这一点，是因为我们开发了一种新的测试——或分析——来观察当神经与中枢神经系统分离后，它们是否仍然可以单独调节生长。事实上，我们很惊讶地发现，它们并不完全靠自己来调节生长。它们必须与中枢神经系统相连。

它们是运动神经，还是感觉神经，还是两者都有;因为，很明显，它们遵循的路径对于这两种不同类型的神经元来说是完全不同的?

凯瑟琳:当然。是的。所以，我们还不能百分之百确定。我们开发的实验集中在感觉神经元上。所以我们知道感觉神经元不能自己调节大小。所以很有可能运动神经元确实有这种信息，来调节大小。我们必须在未来对此进行测试。

Chris -那你打算怎么做呢?因为，很明显，找到这些因素将是至关重要的，因为，不仅仅是为这项研究提供信息，而是对组织再生如何在其他动物中发挥作用的整体理解，你要如何试图了解神经的作用呢?

凯瑟琳:我们基本上采取了两种方法。第一种方法实际上是使用我们在文献中发现的候选列表我们知道这些候选列表是由神经调节的并且可能已经与再生的早期阶段的生长有关。但我们也想用一些NextGen测序来真正表征神经和再生组织中发生的表达模式，并更好地了解在不同生长阶段这些组织中存在的分子特征的变化。