为什么我们不能完全治愈?

切洋葱的时候把手指切开。你在操场上跑步时摔倒擦伤了膝盖。你把锅从烤箱里拿出来放在炉子上冷却，立刻忘记了它是220度，当你抓住把手时，你的手掌被烫伤了……

无论大小，在我们的一生中，我们都会积累伤害。如果幸运的话，流血的手指或擦伤的肘部会迅速有效地愈合，没有感染，更幸运的是，没有疤痕。如果我们不那么幸运，我们可能会有严重的伤口，需要立即就医。但是为什么呢?从蝾螈到海星，有许多动物不仅在受伤时具有出色的愈合能力，而且如果损伤足够严重，甚至可以再生整个四肢。作为人类，我们没有这种奢侈。

皮肤伤口成功愈合

那么，当我们割伤自己时，我们的皮肤会发生什么呢?“首先发生的事情是血液中的血小板聚集在一起形成血块，阻止你失血而死，”赫尔大学伤口愈合教授马修·哈德曼(Matthew Hardman)说，“然后免疫细胞从你的循环系统中被招募到受伤部位。”免疫细胞帮助清除任何残留的碎片或细菌，以防止感染。然后，附近皮肤中的干细胞开始分裂，产生更多的细胞来堵塞伤口留下的空隙，“关键是空隙必须被填满，”哈德曼解释说。这种情况下的填充物是一种基质，“有点像生物聚合物填充物。而雕刻的方式就是造成疤痕的原因。”

事实证明，这种对受伤的快速反应是考虑我们为什么会留下疤痕的关键。哈德曼说:“这是进化程序，所以我们已经发展了几千年，在肮脏的环境中真正愈合。”在我们祖先生活的细菌肆虐的栖息地，尽快缝合伤口以防止感染是很重要的。“如果你有一个非常旺盛的免疫反应，就会释放出大量的因素，这些因素实际上会激活疤痕反应。但实际上，如今大多数伤害都是故意发生在手术室里的——那里的环境要干净得多。所以你不需要这么快愈合，也不需要有这么明显的疤痕。”

从本质上讲，这看起来像是一场进化之战，是快速愈合而不感染，但留下疤痕，还是缓慢愈合，不那么明显，但感染的风险要大得多。最终，快速愈合、挽救生命的疤痕赢了。毕竟，如果你死于感染，进化不会太在意美学。这也可以从我们的伤口愈合能力如何随着年龄的增长而变化中看出。老年人愈合时留下的疤痕往往较少，因为老年人的免疫反应受到抑制，使愈合过程发生得更慢。然而，由于同样的原因，老年人患慢性伤口的风险也要大得多——缓慢的愈合过程使伤口更容易感染或无法正常愈合。

另一方面，大多数哺乳动物——包括人类——在子宫里不会留下疤痕¹。这被认为是免疫系统的问题，因为“当你在子宫里的时候，你的免疫系统还不太发达，”哈德曼说。许多科学家都想知道，我们是否能以某种方式在成年人身上复制胎儿使用的相同过程，以使伤口无疤痕愈合，但在新技术准备就绪之前，还有很长的路要走¹。同样，根据哈德曼的说法，“世界上有很多团体实际上正在研究在欠发达动物身上进行再生治疗，以便能够在人类身上实施。”

再生和再生——肝脏引领潮流

然而，有一个器官，证明了我们在适当的环境下是能够再生的，那就是肝脏。

“肝脏是那些具有非凡再生能力的器官之一，这对我们来说是非常好的，”伊利诺伊大学的Auinash Kalsotra说。健康的肝脏对健康的人类生活至关重要，因为肝脏不仅产生许多重要的分子——比如血液中的白蛋白——而且还能给血液排毒。例如，当我们服用扑热息痛或喝酒时，是肝脏代谢了这些化学物质，所以它们的成分是有毒的，不会对我们造成伤害。然而，清除这些毒素确实需要权衡，因为“当肝脏试图清除它们时，一些肝细胞会死亡，”卡尔索特拉解释说。

正是由于这个原因，肝脏在受损时必须能够再生，而它是如何做到这一点的，是许多科学家非常感兴趣的问题。“如果你将肝脏与我们身体中可以再生的其他组织进行比较，比如我们的皮肤细胞或肠道细胞，它们会经历一个正常的周期，这些器官中的干细胞会产生新的细胞，取代旧的死细胞。”然而，肝脏没有任何干细胞，那么它是如何再生的呢?

“肝脏中现存的完全分化的细胞——被称为肝细胞——通常处于休眠状态，所以它们不会分裂，”卡尔索特拉继续说道。“现在，如果肝脏受到损伤，这些细胞可以重新进入细胞周期，开始分裂并产生新的细胞。”这意味着肝细胞几乎重现了我们的身体最初用来生长肝脏的机制，当我们还在子宫里的时候。正是由于这种非凡的能力，活体肝脏移植才成为可能——人们可以将高达70%的肝脏捐献给肝病患者，因为捐赠者剩下的肝脏会简单地长回原来的大小。它如何知道何时停止生长是另一个有趣的问题，正如Auinash的实验室所发现的那样，这也可能是我们在子宫和儿童时期决定肝脏原始大小的相同机制的复制。

尽管肝脏具有良好的再生能力，但在某些条件下，疤痕组织可以在肝脏上形成。例如，酒精性肝病是由于过量饮酒导致肝脏反复受伤，最终导致肝脏无法承受。肝细胞停止正常再生，变得无功能。因此，对于人类来说，即使是在再生奥运会上获得第一名的器官，也可能被推到无法治愈的地步。

再生明星

尽管我们的肝脏具有再生能力，但我们的大多数其他器官一旦受伤，就很难再生出新的组织。因此，科学家们转向动物王国来了解其他动物是如何如此好地再生的。

我们中的许多人都会记得在操场上听到这样的话:如果你把在花坛里发现的虫子切成两半，它就会长出两条新的虫子。让世界各地的学生感到非常失望的是，这实际上是不正确的(有头的那一半可能可以再生尾巴，但尾巴不能再生一个头)，但在再生能力方面，还有其他类型的蠕虫确实向我们展示了。

涡虫是一种非常小的扁虫(只有2-20毫米大小)，它们可以在受伤后重新长出身体的任何部位——眼睛、肌肉、皮肤，甚至大脑。全世界的科学家都有兴趣了解涡虫是如何做到这一点的，他们的目标是有朝一日尝试利用这些知识来指导医学治疗。西北大学科学家克里斯蒂安·彼得森2011年的一项重要进展²显示了一种古老的细胞通讯途径叫做Wnt帮助涡虫细胞在受伤时再生正确的身体部位。人们还了解到，涡虫体内有大量的成体干细胞，它们在受伤后用它们来补充和再生整个结构。在高度再生生物的世界里，这是一种流行的技术——水螅虫，有时被称为“活毛”，是一种微小的海洋动物，能够在不到一周的时间内再生它们的头部，通过在它们的一生中轻松地保持胚胎干细胞来实现这一壮举^3.。胚胎干细胞可以被认为是治疗的圣杯，因为它们有能力变成任何类型的细胞——肌肉、皮肤、大脑、结缔组织，你能想到的。

作为人类，我们的身体中保持着组织特异性干细胞的数量，就像我们的皮肤和骨髓一样，这是我们一生中不断产生血液和新皮肤等物质所必需的。然而，在我们的大多数组织中——包括我们的心脏和大脑——我们要么只有很少的干细胞，要么没有干细胞等待着在受伤时使用。这意味着我们最好从斑马鱼这样的动物身上吸取教训，斑马鱼没有大量的干细胞，但仍然可以以令人羡慕的程度再生四肢和器官⁴。斑马鱼的心脏在受伤后可以再生，因为仍然存在的心脏细胞可以经历一个被称为去分化的过程——这意味着它们会恢复到更原始的状态，在这种状态下它们可以分裂并产生新的细胞。利用这种方法，蝾螈也可以在没有干细胞的情况下重新长出尾巴——尾巴附近的细胞再次开始分裂，慢慢地尾巴又长出来了⁴。

很多研究都指向同一件事——如果我们能让心脏病发作后留在心脏里的健康细胞，或者中风后留在大脑里的健康细胞，开始分裂，然后发挥功能，我们可能就能促进那些目前在受伤后表现不佳的器官的再生。需要注意的是，一些先决条件可能超出了我们的能力范围——再生基因pro1对蝾螈至关重要，迄今为止还没有在任何其他物种中发现。也有可能有些基因在某些环境和某些物种中促进再生，但在其他物种中发挥不同的作用。科学家们普遍认为，在进化史的某个时刻，很久以前，我们也有能力再生整个器官和四肢。这一特征似乎在哺乳动物等更复杂的动物进化过程中消失了，原因我们不知道(尽管有人怀疑是因为我们有如此复杂的生物系统，可能很难调节)。毕竟，蠕虫的大脑要比人脑简单得多)。也就是说，许多科学家希望，随着对其他动物如何再生的更好了解，我们可以在未来改善对人类的治疗。

再生的未来

当我们受伤时，我们的身体总是试图治愈我们——从我们的皮肤，到我们的肝脏，再到我们在健身房锻炼过度后的肌肉，即使我们留下了疤痕。但是，对于那些不能很好愈合的损伤，或者像我们的心脏或大脑这样的器官，它们的愈合能力不如我们所希望的那样好，许多科学家和医生都希望找到一种方法来再生受损的组织。

汤姆·卡迈克尔博士是加州大学洛杉矶分校的神经学家和中风专家，他的实验室最近在这一目标上取得了重大进展。卡迈克尔说:“我们已经开发出一种生物聚合物水凝胶，基本上是一种类似‘果冻’的材料，由体内自然产生的分子组成，可以促进中风后新组织的再生。”他的实验室用老鼠来证明，新的神经细胞可以生长在中风损伤的大脑区域，当新的水凝胶贴片应用于中风损伤后的区域时，这些细胞能够恢复功能并增强恢复。卡迈克尔希望这种水凝胶能够在未来改变中风幸存者的生活，因为它可以让他们重新获得走路或说话的能力，这些能力即使在正确的护理下也会因中风而丧失。

目前，通过复制蝾螈来长出截肢后的新腿的梦想仍然只是一个梦想。也就是说，了解蝾螈和扁虫所采用的技术的研究正在进行中，同时改善受伤后治疗效果的努力也在继续。无论是割伤的手指、心脏病发作还是肝损伤，不仅要治愈，而且要完美治愈，这是研究再生的科学家们永远不会忘记的目标。