多刺鼠(Acomys)胡须垫皮肤再生研究:揭示哺乳动物无瘢痕再生中毛囊、肌肉与靶向神经支配的协同机制

【字体: 时间:2025年06月05日 来源:npj Regenerative Medicine 6.4

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  本研究针对哺乳动物皮肤损伤后瘢痕修复导致功能丧失的临床难题,通过对比多刺鼠(Acomys)与CD-1小鼠(Mus)的胡须垫(whisker pad)全层皮肤损伤修复过程,首次发现Acomys能再生包含胡须毛囊(vibrissae)、血窦(blood sinuses)、皮脂腺(sebaceous glands)、骨骼肌(skeletal muscles)及靶向神经支配(targeted innervation)的复杂皮肤结构,再生神经轴突密度达未损伤组织的75%。该成果为皮肤再生与感觉运动功能恢复研究提供了新模型,论文发表于《npj Regenerative Medicine》。

  

在哺乳动物世界中,皮肤损伤后的修复通常以瘢痕形成告终——这种纤维化组织缺乏毛囊、立毛肌等附属结构,神经支配也显著减少,导致感觉功能障碍。这一临床难题困扰着全球数百万烧伤和创伤患者。然而,自然界中存在一个惊人的例外:非洲多刺鼠(Acomys cahirinus)。这种啮齿类动物展现出超越常规哺乳动物的再生能力,不仅能无瘢痕修复皮肤,还能再生耳软骨、骨骼肌甚至脊髓组织。但一个关键问题尚未解答:这种再生能力能否延伸到具有复杂感觉功能的特化皮肤区域——胡须垫(whisker pad)?

胡须垫是啮齿类最重要的触觉器官,其毛囊体积是普通毛囊的6倍,内含血窦、皮脂腺和密集的神经末梢,周围还环绕着控制"胡须抖动"行为的骨骼肌。这种精密结构若在人类中损伤,将永久丧失触觉功能。来自佛罗里达大学的研究团队在《npj Regenerative Medicine》发表的研究,首次系统比较了Acomys与普通小鼠(Mus musculus)胡须垫全层切除后的修复过程,揭示了哺乳动物复杂感觉器官再生的惊人潜力。

研究采用组织学(H&E和Masson's trichrome染色)、免疫组化(抗RT-97标记神经纤维)和三维重建技术,对55天至1年龄的Acomys和CD-1小鼠进行纵向观察。通过建立标准化的胡须垫全层切除模型(保留开放创面),研究人员在10-90天不同时间点(dpi)系统分析了再生进程。

Mus scarring response to whisker pad skin wound
CD-1小鼠在损伤35天后,创面通过收缩和90°旋转残留胡须的方式形成瘢痕。三色染色显示瘢痕区完全缺失毛囊结构,仅见散在的单个神经纤维长入,证实传统哺乳动物的修复模式无法重建复杂感觉器官。

Acomys regenerates some whisker follicles and muscle after full-thickness removal of whisker pad skin
多刺鼠则展现出截然不同的再生图景:10 dpi时表皮已出现胡须毛囊原基(显著大于同期再生的普通毛囊),14 dpi毛囊向真皮层延伸,44 dpi时可见完整的毛囊-肌肉复合体再生。尽管再生存在个体差异(0-75%毛囊再生率),但所有样本均未出现瘢痕。值得注意的是,再生毛囊的排列模式与原始解剖位置精确对应,无Mus中观察到的组织结构扭曲。

Acomys regenerate bundles of axons within epineurial sheaths targeting regenerated whisker follicles
最突破性的发现在于神经再生:RT-97染色显示,Acomys在90 dpi时再生出具有神经束膜(epineurial sheaths)包裹的神经束,其形态与未损伤神经相似。定量分析揭示,再生毛囊平均获得75%的原始神经支配(22.5-132.82%),且轴突密度呈现位置特异性——与发育过程中观察到的神经支配模式一致。相比之下,Mus瘢痕中仅见零星的单根轴突随机生长。

讨论部分将Acomys的胡须垫再生能力置于进化生物学视角:这与鱼类触须(barbel)和蝾螈侧线(lateral line)的感觉器官再生形成有趣类比,但首次在哺乳动物中证实如此复杂的器官再生。研究同时指出再生不完全性的可能机制:年龄相关因素(前期耳廓再生研究提示)或毛囊特异性干细胞激活差异。通过关联胚胎发育研究,作者推测Prdm1、Sox2等毛囊诱导信号可能参与再生过程。

该研究的临床意义在于:1)建立了首个哺乳动物感觉器官再生模型,为烧伤/创伤后感觉功能重建提供新思路;2)揭示外周神经靶向再生的分子机制,为神经修复研究开辟新方向;3)证明成年哺乳动物保留着重建复杂器官的潜能,挑战了再生医学的传统认知。正如作者强调,未来研究将聚焦于提高再生效率(目前平均20%毛囊再生率)和解析关键信号通路,这些发现或将改写人类组织再生的治疗策略。

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