本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：Hazel（细胞生物学博士），题图来自：《死侍》

在超级英雄电影里，再生能力是一个强力技能点。不论受到什么伤害，一会儿就能满血复活继续战斗。像贱贱的死侍，断手断脚、掏心挖肺都能再长出来。

断手断脚也能继续长出来｜Giphy

普通人当然也有一些再生能力，比如肝脏，一个健康的人即使捐赠出2/3的肝脏，剩下的那1/3也可以在几个月之内再生，恢复到正常的大小。

但可惜的是，对人来说至关重要的心脏，却不能再生。

我们的心脏由心肌细胞组成。这些细胞维持着心脏的跳动，它们一旦受损，心脏的功能就会被永久性地损伤，严重的情况下甚至会导致死亡。目前，心血管疾病是全世界死亡原因的首位；在我国，也有约3.3亿人被心血管疾病困扰。

重要的心脏没有再生能力，要是能让心脏再生，可以拯救不少生命｜Giphy

要是能让心脏也获得再生能力，也许能找到攻克心血管疾病的办法。

为了揭开心脏再生能力的秘密，美国生物学家肯尼斯·波斯（Kenneth Poss）和他的团队通过研究再生能力极强的斑马鱼，在它的大脑和肾脏中找到了警戒心脏创伤的哨兵。受损心脏利用激素通知大脑和肾脏中的哨兵，与远端器官一起协同作战，调控心脏再生，并协调这个过程里的各种生理变化，这一研究发表在《自然细胞生物学》上。

神奇的斑马鱼  

器官再生的现象在自然界中并不罕见，比如水螅和涡虫只需要保留非常小的一部分组织，就可以重新长出完整的身体，不过斑马鱼才是科学家研究再生能力的宠儿。

一对成年雌性斑马鱼｜Azul

首先，斑马鱼有许多的重要的器官都可以再生，比如心脏、脊髓、鱼鳍（对应人类的四肢），了解这些器官的再生过程，可以帮助人们更好地研究相关疾病，并开发治疗方案。

作为脊椎动物，斑马鱼也拥有许多和哺乳动物相同的主要器官，因此研究者不仅能研究特定器官的再生能力，还能了解在再生的过程中，不同的器官是如何沟通、协作的。

再从进化的角度来看，斑马鱼和人类的相似度也并不算低，超过70%的人类基因在斑马鱼中都有所对应。所以，研究斑马鱼，可以很好地作为人类的参考。

跟人相近，又有强大的再生能力，斑马鱼拿来做研究最合适不过。

心脏是怎么再生的？

成年人的心肌细胞没有再生能力。当人类的心脏受损之后，会出现一些纤维化疤痕组织，影响心脏的跳动。

人的心脏受损时，肾脏也会出问题。肾脏是我们身体里的“血液过滤器”，它会把血液里多余的水分和废料过滤出来，形成尿液，同时调节我们身体的水盐平衡、控制血压。当心脏受损后，可能会导致肾脏血流不足、肾静脉血压升高、肾脏受损、甚至肾衰竭等一系列问题。

而斑马鱼的心脏再生能力就强多了，当它的心脏受到损伤后，剩下的心肌细胞会开始自我繁殖，重新长出损失的部分；与此同时，肾脏也能迅速进行自我调节，高效地进行液体交换。

从上至下分别是斑马鱼的大脑，心脏，肾脏｜参考文献[1]

人类心脏受损后，肾脏只能坐等灾难降临；而斑马鱼的心脏和肾脏已经高效联通了，对它们来说，远方的肾脏是怎么得到心脏受损的消息，并及时应对的呢？

肾脏哨兵协同作战  

论文的研究者发现，当心脏受伤的时候，肾脏中的一个哨兵CEN，会唤醒它的应战机制，来主动地控制液体平衡，以应对心脏受伤所造成的危害。

心脏：救救我…… ｜Giphy

这个哨兵CEN是一段DNA序列，学名叫做“组织再生增强子”（TREE，tissue regeneration enhancer elements）。 

一个生物的每一个细胞里都有一样的遗传物质DNA，但为什么同样的基因，细胞表现出来的模样和功能却不同呢？

因为在不同情况下，细胞可以通过表达不同的基因，来行使不同的功能。“增强子”就是细胞控制基因表达的方式之一。增强子是一些特定的DNA序列，可以通过和蛋白质的结合来控制基因的表达。

当“增强子”开张迎客的时候，就可以和蛋白结合，促进基因的表达；而它们闭门歇业的时候，基因的表达量就会比较低。所以，组织再生增强子，就是一些控制组织再生过程的DNA序列，而CEN就是其中之一。

CEN开张迎客的时候，就可以和蛋白结合，促进基因的表达｜Giphy

当心脏受伤时，CEN会张开怀抱迎接蛋白们的结合，从而直接和间接地控制许多基因的表达，激活并调动各种心脏细胞，达到心脏再生的目的。

不过和其它的组织再生增强子不同，在心脏再生的过程中，CEN的作用范围并不局限于心脏——肾脏里的CEN也会打开。同时，体内的激素会到达肾脏，激活它们的受体，进而和开张的CEN结合，促进肾脏特定基因的表达，主动调节液体平衡，应对心脏受伤所带来的危机。

没了CEN，斑马鱼的心脏再生还能那么顺利吗？

研究者们通过基因编辑的技术从斑马鱼的DNA里删除了CEN的序列。它们发现，失去了这个哨兵的斑马鱼，依旧可以重新长出心脏，但是却无法正常地调节液体交换了。这也许是因为心脏里还有其它的“哨兵”可以控制心肌细胞的再生，而在肾脏里，CEN的功能不可替代。

如果人类能更好地利用再生能力，人类的健康将提升一大步｜Giphy

再生并不是受伤器官单独在战斗，没有受到直接伤害的器官也会做出反应，可谓牵一发而动全身。如果人类能更好地利用再生能力，修复受损的器官——不论是心脏、肾脏、肝脏，还是手和脚，就能挽救无数生命，改善无数人的生活质量。

参考文献

[1] Sun， F.， Ou， J.， Shoffner， A.R. et al. Enhancer selection dictates gene expression responses in remote organs during tissue regeneration. Nat Cell Biol (2022). https://doi.org/10.1038/s41556-022-00906-y

[2]Cardiac regeneration strategies: Staying young at heart https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5614484/

[3] 面对“头号杀手”，如何才能不“伤心” http://www.news.cn/mrdx/2021-09/30/c_1310219361.htm

[4]斑馬魚細胞教我的再生知識｜The amazing regenerative capabilities of zebrafish | 陳振輝 Chen-Hui Chen | TEDxTaipei https://www.youtube.com/watch?v=PGx3i9_vhZ0

本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：Hazel（细胞生物学博士）