斑马鱼尾鳍——理想的再生研究模型

脊椎动物组织和器官的发育与再生,与许多疾病的发生发展密切相关。不同物种间其再生能力差异很大,与哺乳动物相比,低等脊椎动物斑马鱼有着较强的再生能力。斑马鱼的多个组织器官如鳍、心脏、视网膜、脊髓、肝脏等都具有再生能力,对斑马鱼组织器官再生过程的研究将使我们获得大量有用的信息,能更好的理解脊椎动物再生功能,我们将以斑马鱼胚胎为实验材料,细致观察其尾鳍再生过程。     

组织器官损伤修复和再生研究进展

组织器官损伤修复和再生是生命科学领域最为复杂和重要的科学问题之一,任何组织器官都能快速响应损伤,通过内源性基因转录调控改变多种细胞命运属性实现创伤的修复与再生。绝大部分人体组织器官都不具备完美再生能力,然而,进化早期的许多动物以及绝大部分植物具有强大修复和再生能力。经年来,通过对这些模式生物的研究,随着单细胞测序技术的发展,通过遗传示踪、活体显微实时成像,对组织器官再生的关键细胞及其发生调控过程的认识有了显著的进步。该综述将针对损伤修复和再生关键细胞来源、损伤后基因转录调控以及快速损伤应激能力进行简单总结。由于篇幅有限,非常抱歉不能涵盖损伤修复和再生领域的所有研究。     

心肌再生相关分子的调控机制

心脏是脊椎动物的中心器官,其适当大小及功能在整个生命周期都是至关重要的。由于心肌损伤造成的心肌梗死、心力衰竭等疾病在全世界范围内的发病率和死亡率逐年上升,目前依然没有找到好的治疗方法。已经发现在新生哺乳动物以及低等脊椎动物中存在多种进化保守的心脏再生机制,然而不幸的是,成年哺乳动物的心脏再生能力极其有限。近年来人们对心肌再生的研究越来越多,有证据表明成年哺乳动物可以产生新的心肌细胞。了解心脏再生的能力,并且掌握其中的原理是心血管方向研究的重要目标。本文主要综述了心肌再生相关分子及信号通路,如转录因子GATA4、微小RNA(microRNA)、Hippo信号通路、ERBB2和Notch通路以及一些炎症因子等发挥的调控作用及其机制。     

斑马鱼在再生医学研究中的应用及进展

组织器官的再生现象一直以来吸引着众多生物学家们的关注。再生能力在不同物种间差异很大, 与人及高等脊椎动物相比, 低等脊椎动物(如：斑马鱼)有着较高的再生能力。斑马鱼的鳍、心脏、视网膜、视神经、脊髓、肝脏及感觉毛细胞等都具有很强的再生能力。因此, 从斑马鱼再生过程的研究中将获得大量有用的信息, 促进对人类再生能力缺陷的认识, 进而推动再生医学的发展。文章就斑马鱼在心脏、神经系统、肝脏、鳍再生医学研究中的进展及应用做一综述。     

新生小鼠心肌再生：模型与机制

既往的观点认为,哺乳动物的心肌受损后只能进行瘢痕修复,无法实现组织再生,最终诱发心力衰竭。近年来的大量报道则指出,哺乳动物在出生早期具备基于心肌细胞增殖的再生能力,其强度足以修复受损的心脏组织,恢复心脏的正常功能;但这一能力会在出生后早期快速丢失。新生小鼠心肌再生现象的发现,为探讨心肌再生的分子机制提供了理想的动物模型,继而有助于心肌再生修复干预靶点的开发。目前,已经广泛应用的新生小鼠心肌损伤再生模型包括:心尖切除模型、心肌梗死模型、冷冻损伤模型等。该文总结了构建新生小鼠心肌损伤后再生模型的不同方法,并综述了利用新生小鼠心肌再生模型研究取得的心肌再生机制进展。     

两栖动物器官再生的细胞与分子机制

包括人类在内的哺乳动物仅具有极为有限的再生能力,然而以蝾螈、非洲爪蟾等为代表的两栖类动物则能在特定时期完全修复缺损的组织器官。该文对近年来两栖类动物组织器官再生的细胞及分子机制研究作一综述,并以诱导成体爪蟾断肢再生为例,探讨诱导器官再生的研究策略。     

ProTracer——不间断记录体内细胞增殖的遗传示踪新技术

器官内细胞数量和组织稳态可以通过细胞增殖调节并维持。大多数用于鉴别具有显著增殖能力的细胞的相关研究,都是基于某一细胞亚群的谱系示踪,而这会导致潜在的选择性偏差。该团队利用双同源重组酶系统,开发了一种示踪增殖细胞的新技术——ProTracer,该技术能够实现在多个器官中长时间不间断地记录整个细胞类群的细胞增殖。在肝脏中,ProTracer揭示了位于肝小叶中间区域的肝细胞在生理稳态、损伤修复和再生过程中具有优越的增殖能力。克隆分析实验结果表明,大部分ProTracer标记的肝细胞发生了细胞分裂。综上,ProTracer技术通过遗传记录总细胞群的增殖事件,能够应用于无偏好性检测具有显著再生能力的独特细胞亚群。     

皮肤的修复与再生

我们的皮肤是身体上最大的器官,覆盖着身体的表面,是保护内脏器官、组织免受外界机械、化学、物理、生物等损伤的第一道防线。皮肤也和其它器官一样,在生物进化中获得了生物共有的特性——不断进行着新陈代谢,不断进行着修复和再生,以维持正常的生命活动,保证身体健康。但是在我们的生产劳动中身体总免不了受到这种或那种不同程度的损伤。受损组织恢复机体完整性的过程叫做修复,而组织细胞的增生能力叫做再生。修复必须在组织再生的基础上才能完成,修复和再生是同时进行的。再生可分为生理性再生和病理性再生。生理性再生发生在正常情况下,是消耗和衰亡的细胞不断为新生的细胞所代替的过程,如表皮角质层细胞的脱落,毛发的更新、以及皮脂腺细     

大鼠心肌虚血再灌流后肝细胞再生因子的表达变化

肝细胞再生因子（hepatocyte growth factor, HGF）对多种细胞都具有促进增殖及运动、抗凋亡的作用,对组织器官的发育形成也起到重要作用．在肝脏、肾脏、肺、心脏等器官受损之后的修复过程中,有积极的促进再生的作用．本研究采用了心虚血再灌流大鼠模型,发现心肌细胞受损伤后 6 h 血清中HGF水平显著增高．在比较了肾脏、肺、肝脏、脾脏等组织提取液中HGF的含量之后,发现心虚血再灌流手术后,肾脏、肺、肝脏中HGF的含量变化不明显,而脾脏的提取液中HGF的含量增加显著．对脾脏组织的连续切片进行HGF与血管内皮细胞的特异性标志物von Willanbrand Factor (vWF)免疫组织化学染色研究,发现手术后脾脏中产生HGF的细胞主要为血管内皮细胞．此项研究首次阐明组织器官受损后,远端组织器官的血管内皮细胞能够增加HGF的合成和分泌,增加的HGF通过体液循环到达受损组织器官,促进其修复再生．     

eLife:炎性对于机体组织再生或是一把“双刃剑”

正再生是机体生命所固有的宝贵财产,然而再生的潜力在不同物种间也是不相同的,鱼类和两栖类动物能够再生出机体附属物,比如四肢、尾部、鳍等;然而包括人类在内的哺乳动物却并不能够恢复损伤器官的原始形态和功能,因此阐明低等脊椎动物机体再生能力产生的分子机制对于研究人员开发新方法来恢复人类机体复杂器官的功能非常重要,当然如何恢复机体损伤器官的功能     

类器官在发育与再生中的研究进展

类器官(organoid)作为体外模拟器官结构和功能的三维培养体系,已经广泛应用于发育研究、疾病建模和药物筛选。类器官在再生医学中具有重要的应用前景。胚胎干细胞、诱导多能性干细胞和多组织成体干/祖细胞来源的类器官再现了发育分化、稳态自我更新和组织损伤再生过程,为揭示发育和再生调控机制、明确生理病理进程提供了可能。近年来,多细胞类型的新型培养模式和单细胞测序等技术的应用促进了类器官的发展。该文总结了类器官在发育与再生中的最新研究成果,并就前沿技术在类器官研究中的应用进行了综述与展望。     

心脏类器官

类器官是体外构建的一类由多种类型细胞组成的,与体内器官或组织高度相似的三维培养物,它能够模拟细胞所属器官的某些结构和生理功能。心血管疾病患病率及死亡率一直处于上升阶段,相关基础研究主要基于细胞和动物模型。心脏类器官是对传统心血管疾病模型的有效补充,在体外更真实和准确地反映人体心脏的生物学特性和功能,使其在疾病机制研究、药物开发、精准医疗和再生医学等领域具有广泛应用前景和独特优势。该文主要介绍了心脏类器官作为新一代疾病模型在心肌梗死、心力衰竭、遗传性心脏病和心律失常等方面的应用,并探讨了类器官技术未来的发展方向和面临的挑战。     

海鞘再生的细胞学过程及其调控机制研究进展与展望

再生现象在后生动物中普遍存在,但不同物种的再生能力存在显著差别。无脊椎动物如水螅和涡虫等再生能力较强,具有部分组织或细胞即可再生出一个完整个体的能力,被称为整体再生;而脊椎动物的再生能力相对较弱,局限在某些特定器官或身体结构,被称为部分再生,如蝾螈的附肢。海鞘作为进化上介于无脊椎动物与脊椎动物之间的尾索动物,既包括具备整体再生能力的群居类型,如拟菊海鞘(Botrylloides leachii),其可以利用部分血管残片即可再生出完整个体;也包括只具有部分再生能力的单体海鞘类型,如玻璃海鞘(Ciona robusta),其只有出入水管和神经复合体等器官才可再生。鉴于海鞘的进化地位及其具有的不同再生能力类群,近年来逐渐成为研究再生的理想模式动物。该文系统分析总结了海鞘不同类群所具备的整体再生和部分再生的各自细胞学过程及其调控机制,并比较归纳了导致海鞘不同群体具有不同再生能力差别的可能机制,展望了海鞘再生研究的未来方向,为理解后生动物再生能力的演化和调控机制提供参考。     

凋亡细胞的清除及组织稳态维持的研究进展

机体在组织器官受到损伤时,细胞凋亡和机体对凋亡细胞的清除在组织再生中有着密不可分的联系,其背后促进受损组织器官再生的机制一直是研究热点所在。近期研究发现,巨噬细胞在清除凋亡细胞,维持机体稳态以及促进组织器官修复再生中起到了重要作用。本文主要从凋亡的信号通路、巨噬细胞的极化特点以及凋亡细胞与巨噬细胞的相互作用这3个方面对近期研究进行综述。     

MicroRNAs对心脏发育与再生的调控作用

MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码小分子RNA,参与调控基因表达,也是心脏发育的重要调控者。人类发育成熟的心脏损伤后再生能力有限,并且损伤的心肌由大量增殖的成纤维细胞替代,导致心脏结构和功能的不可逆损伤。研究发现,miRNAs参与胚胎干细胞、心脏祖细胞以及成纤维细胞的增殖与分化,可促进受损心脏再生。现就miRNAs调控胚胎干细胞、心脏祖细胞和成纤维细胞介导的心脏再生作用及其潜在治疗前景进行综述。     

心肌再生途径的研究进展

心急梗塞等心脏疾病可造成心肌的损伤。相继会发生心室扩张、癍痕、心脏功能紊乱。目前时心脏疾病的治疗主要通过药物和器官移植,因药物治标不治本和移植器官匮乏限制了治疗的效果,严重影响病人的身体健康。最近研究发现,相关细胞因子或基因、干细胞移植可使损伤区心肌细胞和血管再生及诱导内源性干细胞转移,从而修复损伤心肌并恢复心脏功能。以上研究成果及其临床的应用将成为损伤性心肌有效的治疗途径。本文着重阐明了相关细胞因子、基因和干细胞移植时心肌再生作用机制的研究现状。     

肝细胞生长因子对主要器官/组织损伤的修复作用

肝细胞生长因子(HGF)是一种多功能的生长因子,它参与多种细胞的增殖、迁移和形态发生。HGF对多种成熟的器官／组织有营养修复作用,促进肝、肾、肺等损伤器官的再生,同时也是神经系统新的营养因子之一。本综合近年来有关献对HGF在主要器官或组织损伤中的修复作用作一概括性介绍。     

心肌细胞增殖与再生的研究进展

由心肌梗死引起的缺血性心肌病已成为威胁人类健康的重大疾病。与成年哺乳动物不同,一些鱼类、两栖类和新生的哺乳动物的心肌细胞在心脏损伤后具有增殖能力,可以实现心脏的完美再生,为基于心肌细胞增殖的心脏再生与修复提供了新技术和新思路。该文简单概述心脏再生动物模型的建立、心肌再生修复的细胞生物学过程以及近年来发现的调控心肌细胞增殖的关键因子,并且总结了未来心肌细胞增殖及心脏再生领域的研究方向,为心脏再生医学的基础理论和临床转化研究提供创新的思路。     

封面图片说明

正切片荧光原位杂交显示淡水涡虫(planarian)的干细胞及其分化细胞在组织内的定位及分布。涡虫具有无限再生能力,其身体任意片段损伤后都能再生出完整的涡虫。涡虫再生依赖于其体内存在的干细胞类群,图中显示的涡虫干细胞(红色标记,piwi-1)在干细胞水平上具有再生出整个涡虫其他类型体细胞的能力,比如其表皮系统的前体(洋红)及终末分化的表皮细     

脂肪干细胞在再生医学中的应用

再生医学是一门研究如何促进创伤与组织再生及功能重建的新兴学科,主要通过研究干细胞分化、机体等正常组织创伤修复与再生等机制来维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能。脂肪干细胞（adipose-derived stem cells,ASCs）是近年来从脂肪组织中分离得到的一种具有多向分化潜能的干细胞,是一种足量的、可用于实际的、有一定吸引力的自体细胞代替的供体资源,并能够广泛的用于组织修复、再生、发育的可塑性及细胞治疗等研究中。阐述了脂肪干细胞在旁分泌、软组织重建及损伤修复、骨骼肌重建、心血管重建、神经系统重建及癌症转移与入侵方面的作用模式,概括总结了目前利用脂肪干细胞参与的临床治疗方法,以期对脂肪干细胞在再生医学中应用研究提供参考。