Ar kada nors žmogus galės atsiauginti galūnes?

„Tiesą sakant, mes gebame regeneruoti visai neblogai; pavyzdžiui, mūsų epidermis, – sako Kalifornijos universiteto (JAV) vystymosi ir ląstelių biologijos profesorius Davidas Gardineris. – Gebėjimu regeneruoti pasižymi ir mūsų skrandžio gleivinė. Tačiau sudėtingesnės mūsų organizmo struktūros šio gebėjimo neturi.“

Salamandrų regeneraciją D. Gardineris tyrinėja jau ne vieną dešimtmetį, mėgindamas išsiaiškinti, koks mechanizmas nulemia šią supergalią. Pasak jo, žmogaus regeneracija kol kas yra ateities klausimas, tačiau galbūt – nelabai tolimos ateities. Visai įmanomas dalykas, kad vienas iš jo dabartinių studentų arba tyrėjų netruks įminti šią mįslę, ir galūnių regeneravimas kiekvieno gydytojo praktikoje taps įprasta procedūra.

J. Emspako teigimu, taip yra todėl, kad, teoriškai, atauginti žmogaus galūnę turėtų būti įmanoma. Pavyzdžiui, pažeidus odą, jei pažeidimai nėra labai gilūs, odos ląstelės sėkmingai regeneruos ir neliks nė žymės. Jei nepažeidžiamos po nagais esančios ląstelės, regeneruoja ir žmogaus pirštų galiukai. Suauga ir lūžę žmogaus kaulai, jei atskiros jų dalys tinkamai sutvirtinamos, pavyzdžiui, varžtais ar tvarsčiais. Pažeistos žmogaus kepenys, net ir tos, geba iš dalies ataugti.

Norima išmokti atauginti visą galūnę

Galūnių regeneracija (tokio tipo kaip salamandrų) vis dėlto yra kai kas daugiau, nei vien audinių atauginimas. Kad galūnė ataugtų, reikėtų naujų kaulų, naujų raumenų, naujų kraujagyslių ir naujų nervų. Suaugusiųjų kamieninės ląstelės, kurios yra nediferencijuotos, tačiau gali virsti specializuotomis ląstelėmis ir, pavyzdžiui, atauginti raumenį, visos galūnės kažkodėl neataugina. „Regeneruoti gali kraujagyslės ir net nervai, – sako D. Gardineris. – Tačiau visa ranka – ne.“

Monrealio universiteto (Kanada) Stuburinių gyvūnų audinių regeneravimo laboratorijos direktorius Stephane`as Roy atkreipia dėmesį, kad žmogaus oda, kepenys ir kaulai regeneruoja kiek kitaip nei salamandrų.

„Žmogui atauga tik paviršinis odos sluoksnis, ir tai, beje, yra nuolat vykstantis procesas, žinomas kaip homeostazė, – aiškina jis. – Dauguma dulkių namuose – tai negyvos nubyrėjusios mūsų odos ląstelės.“

„[Žmogaus] kepenų regeneracija taip pat vyksta gerokai kitaip nei salamandrų galūnių regeneracija, – teigia S. Roy. – Kepenų regeneracija tėra kompensacinė hiperplazija, o tai reiškia, kad tai, kas liko, augs tol, kol užpildys vietą to, kas prarasta.“

Taigi esamas kepenų audinys plečiasi, tačiau jei kepenys apskritai prarandamos, jos nebeatauga, apibendrina J. Emspakas.

„Kas prarasta, tas nebeataugs, taigi reamputuoti kepenų – neįmanoma, – dėsto S. Roy. – O štai su salamandros galūnėmis yra priešingai – kad ir kiek kartų jas amputuotum, vis tiek ataugs.“

Žmonės turi gebėjimo regeneruoti

D. Gardineris atkreipia dėmesį, kad gimdoje žmogus užsiaugina ištisas organų sistemas – per devynis mėnesius iš negausios genetinės informacijos žmogaus embrionas išsivysto į visavertį žmogų. Taigi nedidelį gebėjimą kai ką atsiauginti žmogus turi, ir tai yra logiška – juk jam reikia gebėti kažkaip pasveikti, svarsto „Live Science“ pašnekovas.

Maža to, žmogaus ir salamandros genetinis aparatas nėra toks jau labai skirtingas, net jei bendrų protėvių mes turėjome prieš maždaug 360 mln. metų. „Specialių genų, nulemiančių regeneraciją, nėra, – teigia D. Gardineris. – Yra tam tikri etapai, kuriuos jos [salamandros] pereina, bet žmogus bent vieno iš jų įveikti nepajėgia.“

Kad galūnė galėtų ataugti, ląstelės turi žinoti, kur jos yra – ar jos pačiuose pirštų galiukuose, ar kur nors alkūnės srityje. Tai žinodamos, jos turi tinkama tvarka statyti tinkamas struktūras. Pasak biologijos profesoriaus, salamandros turi tam tikrų genų, kurie žmoguje yra „išjungti“. Gali būti, kad būtent šie genai ir yra susiję su gebėjimu regeneruoti ar bent su šio proceso kontroliavimu. Dėl kažkokios priežasties žmogaus evoliucijos istorijoje šie genai nesiaktyvavo. Kokia ta priežastis, pasak jo, niekas nežino.

2013 m. Monašo universiteto (Australija) mokslininkas Jamesas Godwinas iš dalies įminė šią mįslę. Jis atrado, kad ląstelės, vadinamieji makrofagai, apsaugo salamandrų audinius nuo randėjimo. Makrofagai egzistuoja ir kituose gyvūnuose, įskaitant žmogų, ir sudaro dalį imuninės sistemos. Jų funkcija – stabdyti infekcijas ir sukelti uždegimą, kuris likusiai organizmo daliai siunčia signalą, pranešantį, kad reikalingas „remontas“. J. Godwino tyrimai atskleidė, kad salamandros, kurių organizmuose trūko makrofagų, negebėjo regeneruotis ir, vietoj to, randėjo.

Pasak D. Gardinerio, J. Godwino atliktas darbas – labai svarbus aiškinantis regeneracijos paslaptį. Normaliomis sąlygomis salamandros iš viso nerandėja. O žmogus, susižalojęs raumenį ar giliai įsipjovęs, iškart pradeda randėti. Surandėjęs audinys nebesugeba atlikti tokios pačios funkcijos kaip sveikas audinys.

„Jei salamandroje sugebėčiau palikti randą, tai jau būtų šis tas“, – sako D. Gardineris. Jo teigimu, tai leistų geriau perprasti mechanizmą, dėl kurio žmogus negeba atsiauginti galūnės ar organo. Makrofagai tai iš dalies paaiškina, bet tik iš dalies.

Neotenijos ir galūnių regeneracijos ryšys

Gebėjimas išlikti jaunam galėtų būti pagrindas dar vienai prielaidai sprendžiant galūnių regeneracijos galvosūkį. Meksikiniai aksolotliai (salamandrų rūšis) pasižymi neotenija, t. y. gebėjimu jaunam organizmui būdingas savybes išlaikyti ir brandžiame amžiuje. Būtent todėl net ir subrendę aksolotliai turi žiaunas – kitų rūšių salamandroms tai nebūdinga.

Žmonės taip pat pasižymi neotenija. Tai paaiškina, kodėl suaugęs žmogus tebėra panašus į save vaikystėje, nors kiti primatai gerokai pasikeičia, ir kodėl mes bręstame kur kas ilgiau, nei, pavyzdžiui, šimpanzės. Kaip pažymi D. Gardineris, gali būti, kad tarp neotenijos ir regeneracijos esama ryšio. Jis atkreipia dėmesį, kad jaunuoliai gyja geriau nei vyresnio amžiaus žmonės.

Harvardo medicinos mokyklos (JAV) tyrėjai nustatė, kad genas Lin28a, kuris yra aktyvus nesubrendusiuose organizmuose (taip pat ir žmonėse), o atėjus brandai „išsijungia“, yra susijęs su pelių gebėjimu regeneruoti audinį – ar bent jau atsiauginti pirštų ir ausų galiukus. Vyresnės kaip 5 savaičių amžiaus palės šio gebėjimo jau nebeturi, net jei geno Lin28a funkcija yra papildomai stimuliuojama. Lin28a yra gyvūno metabolizmo kontrolės sistemos dalis. Ją stimuliuojant, gyvūnas gali generuoti daugiau energijos, tarsi būtų jaunesnis.

Vis dėlto tiksliai pasakyti, koks tarp šių dalykų ryšys, kol kas neįmanoma, rašo J. Emspakas. Kaip pastebi S. Roy, nors regeneruoti galūnes geba visos salamandros, neotenija pasižymi tik aksolotliai.

Salamandros, ypač aksolotliai, galūnėms regeneruoti gali pasitelkti kamienines ląsteles, tačiau šiame procese dalyvauja dar ir kitokios ląstelės, turinčios įtakos tam, ar galūnė galės regeneruoti, ar ne. Stimuliuodamas nervinių ląstelių augimą žaizdos vietoje, D. Gardineris pajėgė salamandroms išauginti papildomų galūnių.

„Gali būti, kad tai susiję su stipriu imuninės sistemos atsaku arba su specifiniu tam tikrų augimo faktorių išlaisvinimu, arba su abiem, – sako S. Roy. – Tai iš dalies gali būti biofizikos klausimas: salamandrų galūnės gerokai mažesnė negu žmogaus, nors, kita vertus, varlių galūnės taip pat neregeneruoja, tad ko gero esmė slypi ne dydyje.“

Mįslė lieka neįminta. Bent kol kas.