Заново отрастить пальцы? Это… возможно, но дьявол скрывается в деталях

Потерять кусочек пальца — это страшно. Обычно хирург смотрит на рваную рану, вздыхает и зашивает, что осталось. А потом остается короткий, бесчувственный обрубок. И ведь ничего не поделаешь.

Или все-таки есть какое-то исключение из правила? Врачи дают положительный ответ, потому что медицина знает случаи, когда у некоторых людей кончик пальца отрастал сам собой. Без всяких стволовых клеток из пробирки. Без генной инженерии. Просто повязка, время, и на месте отрубленной фаланги появляется новая кость, новая кожа, даже ноготь.

Медики говорят: это не единичное чудо, а механизм, который природа спрятала в нашем теле. Только вот запуститься он может при соблюдении определенных условий. И тогда включается древняя программа восстановления. Та самая, что позволяет ящерицам отращивать хвосты.

Тайна под ногтем

Удивительный механизм находится прямо под ногтевой пластиной. В 2013 году группа ученых во главе с Макото Такео, Вэй Чин Чоу и Синтией Лумис опубликовала в журнале Nature исследование, которое перевернуло все представления о регенерации.

Оказалось, что в ногтевом ложе живут особые стволовые клетки, а управляет ими белок с коротким именем Wnt. Если палец травмирован правильно (только на самом кончике), этот белок отдает команду: строить кость, растить мышцы, восстанавливать кожу. И клетки слушаются.

На месте раны возникает временный орган, которого в нормальном человеческом организме нет. Ученые называют его бластема. Это скопление молодых, еще не решивших, кем стать клеток. Они как пластилин: могут превратиться в костные, в мышечные, в нервные или в кожные.

Например, у аксолотля, смешного водяного дракончика, бластема работает на всей конечности, поэтому он отращивает лапу заново. У человека бластема сохранилась только на самом кончике пальца, у самого ногтя. И включается она лишь при одном условии: повреждение не должно задевать корень ногтя. Если задело — все, программа не включается, и организм начинает формировать обычный рубец.



Эксперименты на мышах это подтвердили железно. Когда исследователи искусственно отключали белок β-катенин, который является главным помощником Wnt, регенерация не запускалась даже при идеальной травме. То есть без молекулярного дирижера оркестр молчит. Так что главный секрет восстановления пальца — это не магия, а строгое соблюдение анатомических границ и наличие работающего сигнала Wnt.

Без скальпеля и гипса

Самый удивительный факт: для запуска регенерации не нужна сложная операция. Врачи все чаще отказываются от хирургии и просто накладывают на рану окклюзионную повязку — герметичную, влажную, которую не меняют несколько дней. Под такой повязкой рана не сохнет, не гноится, а выделяемая жидкость накапливает факторы роста.

В 2017 году Парис Джафари с коллегами в International Journal of Molecular Sciences показали, что в этой жидкости растет концентрация VEGF, EGF, FGF и BDNF. Звучит сложно, а на деле это просто природные сигналы: «расти сосудам», «размножайся», «чини нервы».

Долгое время ученые считали, что регенерация работает только у детей. Мол, на ребенке все заживает как на лягушке, а со взрослым такой «фокус» уже не пройдет. Но оказалось — нет, восстановлению все возрасты покорны.



Доктора Дженнифер Симкин и Кен Мунеока описали случаи, когда люди за пятьдесят отращивали кончики пальцев не хуже малышей. Да, молодой организм справляется быстрее, но возраст не убивает эту способность. Просто взрослым нужно запастись терпением.

Сколько ждать? От нескольких недель до нескольких месяцев. Сначала формируется бластема, потом она превращается в хрящик, потом в кость. Сосуды прорастают внутрь, нервы тянутся за ними. Тактильная чувствительность возвращается.

Единственное, что меняется навсегда, — отпечаток пальца. Он восстанавливается, но уже другим: рисунок папиллярных линий сдвигается, становится похож на шрам, хотя и не мешает.

Нервы как дирижеры

Почему у одних пальцы отрастают, а у других нет? Оказывается, важнейшую роль играют нервы. В 2014 году Юваль Ринкевич и Дэниел Монторо доказали: нервные окончания не просто чувствуют боль и прикосновения, они поставляют молекулярные метки, которые направляют рост тканей. Если в зоне травмы нервы повреждены слишком сильно, то бластема теряет ориентацию и превращается в бесформенный рубец. То есть нервы работают как дирижеры, задающие темп и порядок регенерации.

Современные исследования пошли дальше. В лаборатории Миллера в университете Британской Колумбии Кристин Айзнер и Срути Пурушотаман нашли внутри ногтевого ложа особую группу клеток, которые отмечены геном Lmx1b. Когда у трансгенных мышей убирали эти клетки, регенерация останавливалась, и на месте раны вырастал рубец. Таким образом, новое открытие дарит надежду: если научиться включать эти клетки искусственно, возможно, удастся заставить восстанавливаться более глубокие повреждения.



А почему человек вообще потерял способность отращивать целые пальцы, как аксолотль? Российские ученые из Лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза ИБХ РАН выдвинули гипотезу. У высших позвоночных, включая нас, утеряны регуляторные элементы генов Ag1 и Ras-dva. У рыб и амфибий эти гены активны и помогают формировать раневой эпителий и бластему.

А у нас они молчат. Но не полностью: на самых кончиках пальцев сохранились обходные молекулярные пути. Так что эволюция не отобрала у нас регенерацию целиком, а просто загнала ее в самый дальний угол. А наша задача — вытащить ее оттуда.