补窟窿的两种办法
想象一下,你家客厅的墙上被砸穿了一个窟窿。你有两种办法来处理它。慢的、贵的那种,是叫一位工匠来,找到颜色花纹一致的砖,把墙里的电线重新接好,再把墙面重新刷漆,最后留给你一面真正跟新的一样的墙——你甚至看不出窟窿原来在哪儿。快的、便宜的那种,是钉一块胶合板把缺口盖上。胶合板今天能替你挡住风雨,但它并不是一面墙。没有电线从它里头穿过,它上面开不了窗,而且谁都看得出那是块补丁。
你的身体这两手都会。慢的、完美的那种重建,叫作组织再生:全新的、能干活的细胞长进来,跟丢掉的那些一模一样,于是这个部位又能干回它的老本行,仿佛什么都没发生过。快的、胶合板式的补丁,叫作组织修复:身体用坚韧的填料把缺口封住,好让你不至于流血或散架,但这填料干不了原来的活儿。两者都算愈合。可只有一种把功能还了回来。
HEALING A HOLE
REGENERATION (rebuild) REPAIR (patch)
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matching brick + wiring plywood nailed on
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new working tissue tough scar filler
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does the old job plugs the gap only
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good as new you can see the patch为什么身体偏爱那块应急补丁
如果完美重建好那么多,身体为什么还会退而求其次去用胶合板呢?因为在人类历史的绝大部分时间里,最致命的危险并不是一面稍稍不完美的墙——而是在受伤后的几个小时里,从敞开的伤口流血致死或感染。速度压倒了质量。一个又快又省地合上的缺口,能让你活得够久、生下后代;一个慢慢地、完美地重建好的缺口,要是你早已经因失血而死,就一点用都没有。于是演化把我们设定成先把伤口封上,往后再也不追问。
你可以在膝盖的一处擦伤上,亲眼看到这种优先级是怎么运作的。这一整套应急反应——凝血、结痂、清理、填补、封口——叫作伤口愈合,它快得堪称奇迹。几分钟内,一个血块就止住了出血。接下来几天里,细胞爬进来清走碎屑、铺下填料。在一处又小又浅的擦伤上,这些填料会悄悄地被换成真正的新皮肤,于是你完成了再生。但只要伤口再深一点、再宽一点,身体就没了耐心:它把填料永远留在原地。那永久的填料,就是疤痕。
有些部位能重建,有些只会打补丁
真正重建的这份天赋,在你全身上下分配得并不均匀。有些组织是再生冠军;另一些一遇到稍微严重点的伤就放弃、直接结疤。这个规律值得记一记,因为它解释了为什么有些伤最后消失得无影无踪,另一些却永远改变了一个人的一生。
GOOD REBUILDERS POOR REBUILDERS (regenerate) (mostly scar) --------------- --------------- skin (heals clean) heart muscle (scars after attack) liver (regrows big) nerve/spinal cord (rarely back) gut lining (renewed days) brain (very limited) blood (made daily) rule of thumb: fast-turnover, everyday-renewal tissues rebuild best; specialized 'do-it-once' tissues tend to scar.
看看这些赢家,一个规律立刻就跳了出来:它们都是那些就算你没受伤、每天也在自我重建的组织。你的肠道内壁每隔几天就被换一遍,你的血液在不停地补充,你的皮肤无休止地脱落又更新。这种安静的、伴随一生的边用边重建,叫作组织稳态——身体靠着稳稳地拿新细胞替换旧细胞,让一种组织始终保持充足。每天都在练这一手的组织,本来就常备着一队随时待命的替补工人,于是伤口一来,它们只不过是把平日就在做的事多做一些罢了。肝脏是其中的招牌:失去它的大部分,剩下的还能再涨回接近完整的大小。
再看看输家。心肌和神经是高度特化的——一个心肌细胞一辈子都在精准合拍地跳动,一个神经细胞接出的是独一无二的一根连线。这些细胞对自己本职的投入深到几乎不留任何替补工人。于是当心脏病发作、杀死一片心肌时,身体只能做它唯一来得及做的快事:用疤痕把那片死区填上。心脏照样跳,但那块结了疤的区域是再也不会泵血的死重量。脊髓损伤也是同样的故事。这就是这个领域核心处的残酷:我们最需要重建的那些部位,恰恰就是死活不肯重建的那些。
疤痕:那块赖着不走的补丁
疤痕值得我们凑近一点看,因为它正是这整个领域想要绕过去的头号障碍。一道疤痕主要由一种坚韧的材料构成——你可以把它想成身体那卷万能的封箱胶带。把这种僵硬填料铺得过多,多到把组织硬化、把它的功能勒死,这件事有个正经名字,叫作纤维化。一点点,就是上一节里那块救命的补丁。可一旦太多、又贴错了地方,就是一场慢性灾难。
想象一下,把封箱胶带缠在一个还在用的合页上。缠一道,门照样能转。缠得够多,合页就彻底卡死了。纤维化对一个活器官做的就是这件事:结了疤的肝脏(肝硬化)变硬,不再过滤;结了疤的肺变得像皮革,撑不开来呼吸;心脏病留下的疤痕把心壁绷硬,于是它泵血无力。在每一种情形里,组织都不是死于最初的那次损伤——它是在自己那块补丁底下,慢慢被闷死的。这就是为什么再生医学的很大一部分,可以用一个不肯妥协的目标来概括:赶在胶带占领之前,把真正的组织重建出来。
那只让我们汗颜的蝾螈
如果你想看看在一种跟我们颇为相像的动物身上,完美重建确实做得到的证据,那就来认识一下蝾螈。砍掉它一条腿,它不会在断口处结疤,而是会把整条腿重新长出来——骨头、肌肉、神经、皮肤,顺序对、大小对、功能齐全。一个失去指尖的人,有时能勉强做出这件事的一丝微弱回响,但蝾螈做的是一整条肢体,而且一次又一次,做一辈子。这是生物学里最接近作弊码的东西了。
它是怎么躲开疤痕的?蝾螈不去把伤口打补丁封死,而是在断口处做了一件近乎魔法的事:附近的细胞会“倒带”。它们卸下自己长大成人后的本职,变回一团年轻的、尚未特化的、什么都能造的细胞——一坨活的新鲜黏土。这一坨有个名字,叫作芽基。从这团黏土里,腿被重新雕塑出来,就像胚胎当初第一次把它长出来那样。在我们只会贴上胶合板的地方,蝾螈悄悄地搭起一座微型工厂,从零开始把整面墙重建起来。
HUMAN STUMP SALAMANDER STUMP
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bleed -> clot -> scar bleed -> clot -> blastema
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plywood patch blob of 'build-anything' cells
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healing stops cells re-sculpt the limb
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no new leg whole new leg, fully working下面是充满希望的那句点题。蝾螈用到的许多基因,我们身上也带着——我们并不是缺了那本说明书,只是似乎在出生之后,就把它锁进了抽屉里。再生医学押下的那个大赌注是:如果我们能搞清楚蝾螈是怎样选了芽基而不是疤痕的,也许有朝一日,我们就能诱导人的心脏或脊髓也照着做一遍。我们离那一步还远得很,假装不是这样就是不诚实。但知道这套把戏货真价实——而且发生在一种跟我们一样有脊椎、有四肢的动物身上——正是让整个领域始终不停伸手去够的那股劲。