血細胞、皮膚、肝臟甚至骨骼都在持續再生,但人體修復能力并非無限 —— 科學家正全力拓展其邊界。
想象一下,從體內透視你的身體:這個隱秘世界里的30萬億細胞正持續更新再生,維系著你的生命。男性體內約有36萬億細胞,女性稍少,平均約30萬億。每天數百萬細胞被更替,維持著器官運轉與生命存續。
例如,紅細胞每120天在骨髓中更新一次;皮膚表層(表皮)每四周再生,新細胞從底層上涌形成新的環境屏障;消化系統中,因長期接觸胃酸與食物,胃腸內壁細胞不到一周就會更新。
即便看似靜止的骨骼也在持續重塑。舊細胞分解更替意味著成人骨架每十年徹底更新一次;作為天然解毒器官,肝臟細胞約150-500天完成再生。酗酒者戒酒后數周即可啟動再生,肝功能常于數月內顯著改善。雖然原始細胞已被取代,我們仍是獨特的自己。
再生機制如何精準調控?
再生絕非隨機行為,而是精密控制的生物反應。印度理工學院坎普爾分校校友、辛格實驗室負責人蘇米特·帕爾·辛格教授解釋道:"所有器官都能感知損傷。炎癥、細胞死亡、機械損傷等信號會警示周邊組織觸發響應。但結果通常呈兩極分化:或是細胞增殖產生新細胞替補損傷部位,或是結締組織形成瘢痕卻無法恢復功能。"
辛格指出,瘢痕化是再生成功的主要瓶頸:"瘢痕組織不僅侵占新組織生長空間,更破壞引導正常修復的細胞間復雜通訊。"皮膚、肝臟等組織再生能力出色,而心臟和中樞神經系統易形成瘢痕,再生潛力受限 —— 這源于進化權衡與器官特性(如快速修復與功能恢復的優先級差異)。他強調環境因素同樣影響再生與瘢痕的平衡,例如長期酗酒會加速肝纖維化,逐步削弱再生能力。
再生能力人皆平等?
實則不然。遺傳、年齡、生活方式皆影響再生效能。年輕人愈合迅速,年長者再生遲緩;有人天生攜帶增強修復力的基因,也有人基因變異阻礙愈合。從污染到不良飲食等環境壓力源會抑制再生力。研究表明優質睡眠、均衡營養甚至積極情緒都能提升免疫功能,進而促進組織修復。
"肝臟就是典例,"辛格說,"它再生能力極強,但隨年齡增長或反復受損會衰退。糖尿病和慢性炎癥等病癥同樣損害再生。"他補充道,再生能力與壽命僅有弱關聯:肝臟再生力強的人仍可能罹患其他衰老相關疾病。而維持"健康壽命"(健康存續年數)更直接取決于運動、壓力管理等因素。
"運動能增強肌肉、肝臟乃至大腦的再生能力,"辛格闡釋,"動物研究顯示,限制熱量攝入可通過減輕代謝壓力與細胞損傷延長壽命。"
前沿探索:陳·扎克伯格生物中心
由莎娜·O·凱利博士領導的芝加哥陳·扎克伯格生物中心正領跑再生研究。該機構致力于開發精微技術觀測活體組織內的生物過程。"免疫細胞在組織修復中至關重要。改造這些細胞時必須謹慎考量其原生功能,"凱利強調。紐約分部正聚焦重編程免疫細胞,力求在疾病不可逆前早期偵測修復異常。
凱利指出,慢性炎癥疾病已成當今全球頭號死因 —— 超50%死亡源于缺血性心臟病、中風、癌癥、糖尿病及自身免疫性疾病等炎癥相關病癥。免疫細胞參與多數疾病進程,持續炎癥最終導致組織損傷。2024年12月,該團隊在《科學》期刊發表論文,詳解可實時監測炎癥的微型傳感器系統。"若能動態測量炎癥,我們或能早期干預甚至預防慢性病。"凱利表示。當前尚無技術能三維追蹤活體組織的分子級炎癥,該中心研發的探針與微傳感器有望突破此瓶頸,推動心臟病、中風等疾病的防治進程。
為何再生不敵慢性病?
既然人體持續再生,為何慢性病仍如此普遍?僅美國就有超1.29億人患至少一種慢性病。
辛格認為問題核心在于修復速度與過載損傷的矛盾:"當組織損傷速度超越修復能力時,慢性病便會產生。有時身體試圖愈合,卻以纖維化(功能殘缺的瘢痕修補)取代完全再生。"瘢痕組織會物理阻斷再生信號,限制修復細胞移動,最終導致功能長期失常。端粒縮短、突變累積及干細胞耗竭也制約著組織自我更新的次數。
因此,盡管人體具備非凡修復能力,再生終有盡時。當年歲、基因或慢性壓力打破平衡,疾病便趁虛而入。理解并增強這種平衡,或許正是未來醫學突破的關鍵。
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