胰腺枪弹损伤预后

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老鼠是如何帮助人类的 [复制链接]

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很少有哺乳动物能够再生切断的脊髓并治愈其他严重损伤而不留下疤痕,但来自非洲的小型啮齿动物可能是医学革命的关键。

经验丰富的科学家莫妮卡·索萨说到“在她面前的实验室长凳上的小塑料外壳里有一只老鼠,几周前它已经半瘫痪了,它的后腿无论走到哪里都拖在它身后。现在它四处小跑,甚至杂技般地跳跃,尽管它受伤后只得到了缓解疼痛。

哺乳动物,从小型啮齿动物到人类,通常不会从严重的脊髓或其他中枢神经系统损伤中恢复过来。似乎除了非洲刺鼠。

近年来,科学家们发现,这种在肯尼亚、索马里和坦桑尼亚等非洲国家的干旱栖息地发现的生物具有非凡的再生能力。它可以克服对皮肤、心脏、肾脏和脊髓的破坏性伤害。

没有人预料到这一点,包括美国科学家,他们在年发现多刺老鼠可以再生大面积受损皮肤。

“我们都非常惊讶,”葡萄牙波尔图大学神经再生专家Sousa说,她指的是老鼠修复脊髓的非凡能力,她和同事在今年早些时候发表的一项研究中记录了老鼠在几周内从瘫痪中恢复过来。

非洲棘鼠加入了一个特殊的非哺乳动物物种名单,这些物种已知能够再生其身体的重要部位。再生是伤口愈合的一种特殊形式,它或多或少地替换丢失的组织,避免过多的疤痕,因此相关的身体部位可以像以前一样发挥作用。例如,蝾螈、扁虫、斑马鱼和一些水母可以再生它们身体相对较大和复杂的部分。根据年发表的一项研究,新孵化的短吻鳄可以重新长出断尾。但从基因上讲,这些动物都不像非洲刺鼠那样与我们密切相关。

蝾螈——一种在墨西哥发现的蝾螈——具有非凡的治愈能力,可以让它们的整个肢体再生

许多研究人员认为,这些动物可能携带着有助于彻底改变医学并导致治疗改变生活的创伤和退行性疾病的生物学秘密。但是,没有任何保证。研究这些动物引发了伦理方面的考虑,因为科学家必须故意伤害它们才能了解它们的反应。在对其中一些动物进行了数十年的研究之后,我们可能离找到一种方法来再生我们自己身体的关键部位还差了很多。

这是我们如何发现非洲棘鼠非凡的再生能力的故事——以及它是否最终能帮助数百万患有衰弱疾病的人。

那是年,当时在佛罗里达大学工作但现在在肯塔基大学工作的AshleySeifert站在佛罗里达州一个退休兽医的花园里。有问题的兽医埃利奥特雅各布森拥有一个装满他的宠物蛇的附属建筑。不过,塞弗特对蛇并不感兴趣。他得到了一个消息,雅各布森还拥有一小群非洲刺鼠。尽管这些动物在美国作为宠物出售,但它们可能很难得到。Jacobson早在年代就从凤凰城动物园的某个人那里获得了他的刺鼠,并从那时起一直饲养它们。他有40个,并高兴地把它们都给了Seifert。这些动物构成了塞弗特从那时起研究的一个研究群体的基础。

不过,当时,塞弗特正在执行某种任务。在一位同事在谈话中偶然评论了这些动物之后,他已经意识到非洲刺鼠具有惊人的能力。学术期刊上曾有报道称,非洲有一种奇怪的老鼠有时会突然脱落皮肤。Seifert想知道能够做到这一点的老鼠是否也具有令人印象深刻的伤口愈合能力。

他第一次遇到这些动物是在肯尼亚,在那里他设法在一次研究旅行中诱捕了一些动物。以前从未处理过任何东西,他很快发现即使是相当轻柔的抓握也会导致它们的皮肤脱落,上面覆盖着坚固的多刺毛发。

通过显微镜看到新的头发重新长出来,我真的很震惊——AshleySeifert

通过观察它们对此的反应,以及当他在对照实验中在它们的耳朵皮肤上打小洞时它们如何恢复,他意识到了一些令人难以置信的事情——非洲多刺老鼠从这样的伤害中兴致勃勃地反弹。他们耳朵上的伤口不仅通过形成一块疤痕组织来修复伤口而愈合,相反,新的组织与毛囊、身体脂肪和软骨形成了完整的结合。它只是缺少一层肌肉。

“通过显微镜看到新的毛发重新长出,我感到非常震惊,”Seifert回忆道,他从老鼠身上取回皮肤样本,在实验室进行分析。在同一项研究中,Seifert及其同事还发现非洲多刺小鼠的皮肤异常脆弱。他们计算出一只普通鼠属鼠的皮肤比普通鼠强20倍。该团队于年公布了这项工作的成果。

看到老鼠的再生能力后,Seifert计划进一步研究它,并很快利用他从佛罗里达州雅各布森获得的研究群体进行了研究。

自Seifert发现以来的10年左右,少数其他研究人员对非洲刺鼠产生了兴趣。例如,去年发表的一篇著名论文描述了啮齿动物如何从严重的肾损伤中恢复过来,这种损伤会导致其他物种的小鼠器官完全衰竭。

科学家们假设,多刺的老鼠进化为蜕皮,以摆脱试图抢夺它们的捕食者。但可能还有其他原因可以帮助它们在野外再生,例如让它们能够忍受大量的寄生虫。不管是什么原因,令人惊讶的是,当很少有哺乳动物接近它时,它们似乎已经进化出这种能力。然而,在尚未发表的研究中,塞弗特最近发现,一种密切相关的老鼠——刷毛老鼠,似乎也具有相似的再生能力。

希望对刺鼠等动物的研究能够带来新的医学疗法,从而改善患者的康复

自年以来,众多科学家以Seifert的工作为基础。他们的结果继续让他感到惊讶。他解释说,Sousa和她的同事关于脊髓再生的论文特别令人吃惊,因为在这种情况下,研究人员在他们的实验中完全切断了大约10只非洲多刺小鼠的脊髓。观察到除三只外的所有老鼠都恢复了完全的活动能力——甚至在它们的脊髓被第二次切成两半或横断后,老鼠也恢复了完全的活动能力。

“我的下巴掉了下来,因为我不敢相信他们做了完全横断并得到了那种恢复,”塞弗特说。

值得注意的是,外科手术的干净切口可能比野外的脊柱损伤更容易恢复,因为脊柱上和周围的损伤可能更难愈合。然而,小鼠的轴突——它们神经细胞的连接电缆——似乎可以再生,这一事实仍然令人印象深刻。

Sousa和Seifert一样,纯粹是偶然听说了刺鼠。波尔图大学的一位研究员碰巧描述了它们的再生能力,并提到阿尔加维大学有一群老鼠,距离葡萄牙南部海岸约公里(英里)。索萨派了一些学生去调查。

在获得许可后,他们对小鼠的脊髓进行了一些不完整的切割,但当他们稍后返回检查时,他们几乎无法分辨出哪些小鼠受伤了,因为它们的组织再生得非常好。

这里描述的实验显然非常具有侵入性,并且有些人质疑这种研究的伦理。值得注意的是,Sousa研究中的非多刺小鼠没有从相同的脊髓损伤中恢复。

葡萄牙或美国等国家的科学家做这样的实验,必须经过伦理委员会的严格批准。Sousa强调,所有的老鼠都得到了缓解疼痛的效果,并且每一步都考虑到了它们的整体健康状况。

科学家们仍在尝试验证各种物种再生背后的细胞机制。但我们已经获得了一些重要的见解

“有时人们认为科学家只是因为他们想要使用动物——这不是真的,”她解释道。“在这种特殊情况下,任何细胞培养或其他模型都无法复制脊髓的复杂性。”

但是,只要有可能,在这些研究中对活体多刺小鼠进行实验的研究人员表示,他们还希望开发用于实验的细胞培养物,而不是让活体动物参与进来。

科学家们经常为执行此类程序提出的一个理由是,此类工作可能会为数百万人带来改变生活的药物或其他治疗方法。然而,从一开始就不清楚这是否一定会发生,因此值得考虑是否有任何先例可能表明动物再生研究如何激发医学进步。

诚然,这一领域的大部分工作都非常年轻。科学家们仍在尝试验证各种物种再生背后的细胞机制。但我们已经获得了一些重要的见解。以类维生素A为例。这些是包括人类在内的动物在维生素A的帮助下制造的视黄醇和视黄酸等物质。类视黄醇似乎可以帮助某些动物做一些非常迷人的事情。

以可以再生肠子的海参物种为例。年的一项研究表明,维甲酸参与了这一复杂过程。它似乎也有助于斑马鱼重新长出鳍。

类视黄醇实际上已经研究了几十年,并用于治疗各种皮肤病,包括牛皮癣。许多科学家认为,我们对类视黄醇还有很多需要了解,尤其是考虑到它们在某些动物中的再生作用。

然后是胰岛细胞,它们受到1型糖尿病患者的免疫系统的攻击,使他们无法产生适量的胰岛素。在过去的十年或两年中,医生在将已故捐赠者的胰岛细胞移植到1型糖尿病患者身上取得了一些成功。但对(非多刺)小鼠的研究表明,医生可能有朝一日能够刺激胰腺中的过程,以鼓励它再生这些细胞。然而,尚不清楚在老鼠身上证明成功的方法是否真的能在人类身上发挥预期的作用。

某些种类的非洲棘鼠会脱皮作为一种逃避机制,但也可以治愈器官和脊髓的其他损伤

具有再生能力的动物还有其他方式使医学研究受益。根据年发表的一篇论文,斑马鱼幼虫可以像多刺小鼠一样再生脊髓,可用于帮助测试旨在治疗脊髓损伤的药物。

马克斯普朗克心肺研究所的约翰尼·金说:“有些有机体可以非常好地再生。我总是觉得动物能做到这一点真是令人兴奋。”

尽管如此,他说他不知道有任何心脏病医学治疗的例子——他自己研究的重点——这些例子还直接来自研究动物的再生机制。

“我个人对此的看法是,作为一名自然科学家,作为一名基础科学家,了解其他生物体的自然和生物学基础非常重要,”他说,并补充说,这是否会导致医学的重大进步是“第二个问题”。

英国皇家防止虐待动物学会科学部动物负责人PennyHawkins指出了某些刺鼠实验的侵入性——但它们也有可能最终改变医学。她认为,资助机构和研究机构应该仔细评估此类研究的真正影响,以尽量减少对动物的伤害。

“有时你会发现这样的研究持续了几十年,”霍金斯说。“这是一个道德问题——你在什么时候决定这实际上不会让我们取得任何进展?”

医院的重症监护医生马特摩根认为,科学家们必须权衡他们对动物进行侵入性实验的理由。他说,一般来说,只要他们可以使用替代品、细胞培养或模拟,这总是可取的。但他补充说,有充分的理由探索自然界中的过程,希望能够彻底改变医学。

问题是为什么带刺的老鼠有不同的疤痕特性,为什么它们会制造新的血管——KerstinBartscherer

“我们必须着眼于未来的突破性创新。上帝保佑,Covid已经向我们展示了这一点,”他指的是mRNA疫苗的成功,这些疫苗是在数十年的基础研究基础上开发的。

金就他而言,赞扬了迄今为止使用非洲刺鼠所做的一些研究。对于去年发表的一篇论文,该论文揭示了啮齿动物在心脏病发作后可以再生一些心脏组织,他说:“这项工作的质量非常出色”。

该研究由荷兰乌得勒支Hubrecht发育生物学和干细胞研究所的KerstinBartscherer及其同事进行。他们通过外科手术在小鼠动脉中进行了人工阻塞。同样,所有动物都得到了疼痛缓解,并被仔细监测。堵塞导致心脏病发作并在非洲多刺小鼠和小鼠属小鼠中形成疤痕组织。但是,尽管非洲多刺小鼠的心脏泵血活动有所减少,但随着时间的推移,这种情况会有所好转,而mus属小鼠则恶化了。

在检查这些非洲多刺小鼠的心脏后,研究人员发现,虽然器官并没有真正再生,但它们心脏中的疤痕组织确实含有充满血液的大血管——这是不寻常的,在人类心脏中也不会出现这种情况。这样的一集。这似乎是老鼠康复的关键部分。Bartscherer说,之后这些动物看起来也相当健康,它们像往常一样在它们的围栏里四处奔跑并进行后空翻。

“问题是为什么带刺的老鼠有不同的疤痕特性,为什么它们会制造新的血管?我们不知道为什么会这样,”她补充道。

研究多刺小鼠的科学家们现在急切地想找出它们体内的哪些机制使它们能够如此成功地修复或再生所有这些不同的组织。佛罗里达大学的ChelseySimmons等研究人员的工作表明,这些老鼠的免疫系统与我们自己的免疫系统略有不同,因为它们能够在严重受伤后缓和或阻止炎症的爆发,这可能有助于组织再生。

Simmons指出,多刺小鼠的伤口愈合速度似乎非常快,这可能就是为什么它们不会形成太多或任何疤痕组织,而是让身体的某些部位再生。尽管Simmons和Seifert认为巨噬细胞发挥了作用,但究竟是什么促成了这一点仍不清楚。这些是吞噬体内细菌的细胞,它们还有助于控制对受损组织的免疫反应。

它们可能看起来不多,但海参必须再生它们的肠子

与人类和许多其他动物不同,当非洲多刺小鼠受伤时,它们似乎只部署某些类型的巨噬细胞来帮助伤口愈合,而不会引起过度炎症和疤痕组织的形成。

“巨噬细胞是增加炎症然后降低炎症的主要协调者,”Seifert解释说。“在炎症期间,他们就像这位指挥家。”

不过,这里也可能发生许多其他事情。例如,Sousa及其同事发现,一种特殊的酶似乎与非洲多刺小鼠的脊髓再生有关。但他们仍然不知道是哪个细胞或哪些细胞表达它。

将这些复杂的谜题拼凑在一起是开发受非洲刺鼠启发的人类治疗方法的重要下一步。但是,无论最终证明是否成功,这项研究都需要时间。

媒体对动物早期研究的炒作常常引起科学家的愤怒。甚至还有一个名为

justsaysinmice的推特账号,由东北大学的一位前研究员创建,专门指出新闻文章往往未能明确表明,到目前为止,潜在的治疗方法只在老鼠身上起作用,而不是在人身上。.

塞弗特承认:“很难知道公众是否准备好理解科学的进步有时会多么缓慢。”

年的一项评论发现,关于非人类物种再生的研究取得了“很大进展”,但基于这项工作的医学疗法仍有一段路要走。

然而,西蒙斯认为,尽管受非洲多刺小鼠研究启发,通往革命性药物或疗法的道路可能漫长且不确定,但找到改变生活的治疗方法的可能性太重要了,不容忽视。她解释说,她自己的妹妹在年轻时被诊断出患有慢性病,西蒙斯本人也接受了多次筛查,以确定她是否也患有这种疾病,因为这种疾病是遗传性的。她说“这真的影响了我对生物医学的看法——作为一个八岁的孩子”

最终,拯救或大幅改善数百万人生命的希望将永远是强大的。

而且,在走上可能最终将我们带到那里的道路时,我们发现了关于棘鼠生物学的真正惊人的事情。

“在细胞水平上发生了一些事情,使这些不同的器官或组织中的每一个都产生了一些显着的反应,”塞弗特说到“这很迷人。”

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