尽管常常被人忽视，但人类的肝脏其实是一个非常神奇的器官。不仅因为它几乎是唯一能够阻止食物杀死我们的器官，还因为它是人体内唯一一个能够进行显著再生的器官。这在医学上是一项巨大的福音，因为即使切除大部分肝脏，它也能顺利地恢复到原来的体积。显然，这在疾病或进行肝移植时非常方便。
尽管组织再生在动物中非常普遍，但大多数哺乳动物的再生能力却非常有限。这意味着，虽然有些物种可以轻松再生整个肢体和器官，包括眼睛以及部分大脑，但我们人类和我们的灵长类近亲，如果能依靠肝脏来做到这一点，就已经很幸运了，因为肢体和眼睛将永远消失。
这引发了许多问题，包括再生能力的失活是否仅仅是进化过程中的故障，以及我们能够多么容易地将其重新开启。
再生与修复
即使缺乏再生能力，动物也能修复伤口，这通常意味着纤维组织的生长，即瘢痕组织。这在我们的皮肤上可以清晰地观察到，由于瘢痕组织取代了皮肤组织，某些旧伤往往仍然清晰可见。虽然纤维组织与皮肤组织由相同的胶原蛋白构成，但它们的组织结构不同，除了封闭病变外，没有其他实际作用。瘢痕组织也可能形成于身体的其他部位，并可能影响心脏和肺部等器官的功能。
再生和修复都是生物体的一种修复形式，但只有前者能够恢复原有的功能，而后者则相当于生物体贴上一块胶带，然后就说它好了。这种“修复”的结果实际上是一个不完全的再生过程，受影响的部位并没有创造正常生长的条件——最终恢复到焕然一新的状态——而是只获得了基本的支架，而某些生化途径从未被激活或激活不足。
伤口愈合的阶段。 （来源：Mikael Häggström，维基媒体）
虽然人们常说人类肝脏是人类唯一具有再生能力的器官，但也有观点认为，我们的血管才是再生能力更佳的例子。在遭受割伤或严重擦伤后的几分钟内，任何受损的血管都会被堵塞，巨噬细胞和其他特化细胞会随着炎症期的开始进入该区域。
在此阶段结束时，血管生成开始，即现有血管开始生长，形成新的血管进入受影响区域。在发育中的胚胎中，这是继初始血管通过血管生成最早发育之后的阶段。就此而言，血管在损伤的情况下可以自我再生。它们还可以扩展到存在缺氧条件的组织中，从而触发缺氧诱导因子 ( HIF ) 信号通路。
在伤口愈合过程中，由于损伤部位的缺氧状态，这条信号通路受到刺激。尽管与缺氧诱导因子 (HIF) 相关的HIF-1α亚基持续表达，但氧依赖性脯氨酰羟化酶 (PHD) 通常会将其降解，从而下调该信号通路下游的应答。
另一个方面是上皮再生，即周围皮肤细胞向伤口方向移动，不断增殖，直到诱导这种生长的信号被下调到临界阈值以下。研究表明，相同的HIF通路也参与其中。例如，在2015年发表于《科学转化医学》的一项研究中，张勇等人报告称，强制上调HIF-1α能够诱导小鼠耳朵上一个通常只留下疤痕的孔完全再生。
这表明增强 HIF 信号通路可能是防止疤痕形成和诱导某些类型皮肤伤口完全再生的可行方法。
芽生植物
温哥华水族馆的两只墨西哥钝口螈。（图片来源：ZeWrestler， 维基百科）
HIF信号通路是涉及单个器官（例如皮肤）的基本再生通路的一个例子。当切除肢体等组织时，情况会变得更加复杂。哺乳动物的再生能力有限，一些物种（例如兔子）仍然具有再生耳洞的能力，而其他物种（包括人类）在截肢后则无法形成所需的未分化细胞胚基。
在组织再生方面，美西螈是研究最多的物种之一。与其他蝾螈类似，它们拥有非凡的再生能力，能够再生身体的许多部位，例如肢体、鳃、眼睛和部分大脑。虽然环节动物（节肢动物）和像海星这样的棘皮动物能够进行更为极端的再生，但美西螈与我们哺乳动物的相似性远高于前两者。
顺便提一句，在果蝇（ Drosophila melanogaster ）中进行的类似研究，让我们发现了高度保守的Hippo信号通路。这种特殊的信号通路对于确定器官的大小至关重要，例如，当人体肝脏在体内被切碎后，需要重新长回原来的大小。
新肢体帽
当蝾螈遭受严重损伤，例如失去肢体或鳃时，断肢的表面会被表皮细胞覆盖，形成伤口上皮（WE）。对于人类和其他哺乳动物来说，这个过程基本上就此结束，断肢被皮肤覆盖。然而，对于蝾螈来说，这个WE会不断聚集表皮细胞，形成顶端上皮帽（AEC）。
在AEC内部，组织在巨噬细胞的信号引导下，经历去分化，形成胚基，从而有效地将此处的组织重置到更早的胚胎发育状态。在调控身体布局的Hox基因的影响下，AEC随后像幼年蝾螈一样生长，直到整个肢体、鳃、眼睛等重新长出。
通过 CLANS 分析对模型生物的 Hox 蛋白进行分类，（来源： Hueber 等人，2010 年）
因此，关键在于利用这些已识别的信号通路，确定它们在其他动物（例如我们灵长类动物）中保存的时间，以及我们能否轻松地以某种方式（无论是永久的还是暂时的）重新启用它们。毕竟，在我们还是胚胎的时候，它曾经起作用，因此，通过重置我们身体部分区域的细胞时钟，它只会再次运行相同的生化步骤。
前路依然坎坷
当然，这涉及发育生物学、生物化学和遗传学研究，这意味着很难找到明确的答案，需要大量的研究和学习才能阐明所有这些信号通路的工作原理，同时或许还能在此过程中发现更多信号通路。当然，再生医学领域可以对人类健康产生巨大的影响，从治疗与信号通路缺陷相关的许多（遗传）疾病，到再生肢体、眼睛等等。
人类患者的皮肤及直接相关组织的再生很可能将成为这些发现的首批大规模应用之一。最近，Weifeng Lin 等人在《科学》杂志上发表了一项研究，该研究通过添加视黄酸(RA)（胚胎发育的关键元素）来再生小鼠和大鼠受损的外耳（耳廓）。具体而言，他们发现，在非再生性大鼠和小鼠物种中， Aldh1a2基因的表达水平不如可再生性物种高，这减少了视黄醛前体中可利用的 RA 的量。
虽然关于恢复自胚胎或仍在发育的婴儿时期就不再活跃的基因的利弊有很多说法，但了解这些生化途径为我们提供了绕过它们、恢复那些曾被认为永远消失的基因的前景。即使我们明年还无法再生肢体，但我们或许能在不知不觉中让人们恢复耳廓、手指、脸部，并抹去旧伤疤。
“手中的墨西哥钝口螈特写” 作者：[Yaiol AI]
“紫色热带蝾螈”作者：[Raphael Brasileiro]
原文： https://hackaday.com/2025/07/28/be-more-axolotl-how-humans-may-one-day-regrow-limbs-and-organs/