ERK活性是组织再生和疤痕形成之间的分子开关

为什么有些动物在受伤后会再生丢失的组织，而另一些则不会?来自 Kerstin Bartscherer(奥斯纳布吕克大学和前 Hubrecht 研究所)和 Ashley Seifert(肯塔基大学)实验室的研究人员研究了具有非凡再生能力的刺鼠来回答这个问题。他们比较并调节了这些小鼠和普通实验室小鼠的损伤反应，这些小鼠在受伤时会留下疤痕。这表明 ERK 信号是疤痕形成和再生之间的关键分子开关。这项研究的结果将于 4 月 26日发表 在科学杂志《科学进展》上，这意味着 ERK 信号的调节可能会用于在临床环境中刺激再生。

据估计，大约 50% 的人死于涉及疤痕的疾病。疤痕是人体丢失和受损部位再生能力有限的结果。永久性疤痕会阻碍我们器官的正常功能，因此可能导致器官衰竭。引人注目的是，一些动物并没有出现大面积的疤痕，并且在受伤后能够再生身体的大部分器官。从这些动物身上吸取的教训对刺激人类的再生有很大的希望。

疤痕：不是棘手的问题

研究人员研究了其中一种动物：刺鼠。多刺小鼠与普通实验室小鼠密切相关。尽管存在这种密切关系，但多刺小鼠具有非凡的再生复杂组织的能力，这是普通实验室小鼠所缺乏的。“为了研究这一点，我们通过小耳击来激发两种小鼠的损伤反应。虽然刺鼠会在一个月内修复耳朵上的洞，但实验室老鼠耳朵上的洞却无法愈合，”该研究的第一作者安东尼奥托马索解释道。然后，研究人员在分子水平上比较了损伤反应，以确定可以解释物种间再生差异的新因素。

ERK信号

通过这样做，作者将信号蛋白 ERK 确定为受伤后小鼠物种之间受到不同调节的因素之一。Tomasso 解释说：“虽然 ERK 最初在两个物种的伤口中都被激活，但这种活性在普通实验室小鼠中迅速消失。另一方面，多刺小鼠维持 ERK 激活的时间更长”。ERK 信号以其在细胞分裂和存活等过程中的重要作用而闻名。现在，作者发现 ERK 的晚期激活对于多刺小鼠耳朵的再生成功也是至关重要的，因为 ERK 抑制阻止了组织的成功再生。

刺激再生

然后，研究人员调查了在未再生的实验室小鼠耳朵中刺激晚期 ERK 活性是否足以改善再生。为此，他们将微小的珠子植入耳朵中，这些珠子浸泡在 ERK 蛋白的激活剂中。珠子会局部释放这些因子，从而激活受损组织中的 ERK 信号通路。Tomasso 说：“我们看到珠子的植入导致组织生长、细胞周期激活和毛囊形成的控制：所有这些都是真正的再生反应的标志。” 由此，研究人员得出结论，ERK 活性的调节可用于刺激不会自然发生的组织再生。

其他器官的再生

研究结果清楚地表明，像实验室小鼠这样的再生能力差的动物并没有完全丧失再生丢失组织的能力。相反，它表明激活 ERK 等因子可能会在疤痕形成的情况下刺激再生。引人注目的是，研究人员观察到，在多刺小鼠背部皮肤和心脏损伤的情况下，ERK 激活也在晚期时间点得以维持。“我们还没有详细研究 ERK 激活对其他器官再生的影响。尽管如此，激活模式在其他器官中高度相似的事实表明，延长的 ERK 信号可能是再生组织的一个普遍特征，”小组组长 Kerstin Bartscherer 说。她总结道：“因此，ERK 激活的调节也有可能预防或逆转其他物种的疤痕形成。需要更多的研究来证实这一点”。