再生醫(yī)學(xué)與NMT非損傷微測(cè)技術(shù)(3)——離子流檢測(cè)

再生醫(yī)學(xué)與NMT非損傷微測(cè)技術(shù)(3)

作者：許越

盡管早在1905年，科學(xué)家Morgan就提出，細(xì)胞/組織外部的某些擴(kuò)散性物質(zhì)構(gòu)成的特殊空間信息決定了組織的極性和分化方向。

但是，直到1997年，才由NMT（非損傷微測(cè)技術(shù)）的創(chuàng)始人員，Jaffe 和 Nuccitelli利用早期NMT技術(shù)觀測(cè)到了，組織/細(xì)胞的電學(xué)極性來(lái)源于帶有位置和方向信息的，離子和電場(chǎng)的非對(duì)稱分布。而這種電學(xué)極性必須靠它們外部電流/離子流動(dòng)來(lái)維持。

2003年哈佛牙醫(yī)福塞斯研究所（Harvard School of Dental Medicine Affiliate The Forsyth Insitute）Dr. Michael Levin實(shí)驗(yàn)室的Tim Hsiau，應(yīng)用扁形蟲(chóng)（也叫扁平蟲(chóng)）對(duì)離子通道和離子泵在組織再生過(guò)程中的作用進(jìn)行了藥理學(xué)研究。通過(guò)藥物篩選的方法，他們證明了有些離子通道活性是組織正常再生的必要條件（見(jiàn)圖2和圖4）。

（圖2）

比如，如果EAG類(lèi)K⁺通道受到抑制，那么組織再生的起始過(guò)程將被終止；而如果H⁺ / K⁺-ATP泵和電壓依賴性K⁺通道受到抑制，則會(huì)引起再生眼睛的缺陷。即：K⁺的信號(hào)傳導(dǎo)和K⁺誘發(fā)的電壓差在組織再生中起著重要的作用。

（圖4）

該研究人員還進(jìn)一步提出了離子流/梯度應(yīng)該可以通過(guò)下面的幾個(gè)潛在機(jī)制來(lái)引發(fā)非對(duì)稱的基因表達(dá)。

1）這些離子流及其產(chǎn)生的電場(chǎng)可以傳遞位置信息；

2）離子流/梯度可能以靜電的形式吸引帶電荷的成形素（morphogens），比如：Ca²⁺，肌醇三磷酸（inositol triphosphate）；

3）離子流/梯度的非對(duì)稱分布有可能會(huì)激活電壓控制的細(xì)胞間隙，從而引發(fā)細(xì)胞間通訊的發(fā)生。

而不管前期的誘因是什么，后來(lái)的成形素便觸發(fā)了一系列連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致基因的不同表達(dá)。這些步驟包含著極為復(fù)雜的細(xì)胞間通訊及相互間的準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。

他們的實(shí)驗(yàn)證明了，細(xì)胞/組織外的離子流，及其導(dǎo)致的電場(chǎng)差異，在組織再生里起著重要的作用。而這正是NMT可以充分發(fā)揮其作用的地方。

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參考文獻(xiàn)：

• "Ion Channel and Pump Function in Planarian Regeneration" by T Hsiau - ‎2003