血细胞、皮肤、肝脏甚至骨骼都在持续再生,但人体修复能力并非无限 —— 科学家正全力拓展其边界。
想象一下,从体内透视你的身体:这个隐秘世界里的30万亿细胞正持续更新再生,维系着你的生命。男性体内约有36万亿细胞,女性稍少,平均约30万亿。每天数百万细胞被更替,维持着器官运转与生命存续。
例如,红细胞每120天在骨髓中更新一次;皮肤表层(表皮)每四周再生,新细胞从底层上涌形成新的环境屏障;消化系统中,因长期接触胃酸与食物,胃肠内壁细胞不到一周就会更新。
即便看似静止的骨骼也在持续重塑。旧细胞分解更替意味着成人骨架每十年彻底更新一次;作为天然解毒器官,肝脏细胞约150-500天完成再生。酗酒者戒酒后数周即可启动再生,肝功能常于数月内显著改善。虽然原始细胞已被取代,我们仍是独特的自己。
再生机制如何精准调控?
再生绝非随机行为,而是精密控制的生物反应。印度理工学院坎普尔分校校友、辛格实验室负责人苏米特·帕尔·辛格教授解释道:"所有器官都能感知损伤。炎症、细胞死亡、机械损伤等信号会警示周边组织触发响应。但结果通常呈两极分化:或是细胞增殖产生新细胞替补损伤部位,或是结缔组织形成瘢痕却无法恢复功能。"
辛格指出,瘢痕化是再生成功的主要瓶颈:"瘢痕组织不仅侵占新组织生长空间,更破坏引导正常修复的细胞间复杂通讯。"皮肤、肝脏等组织再生能力出色,而心脏和中枢神经系统易形成瘢痕,再生潜力受限 —— 这源于进化权衡与器官特性(如快速修复与功能恢复的优先级差异)。他强调环境因素同样影响再生与瘢痕的平衡,例如长期酗酒会加速肝纤维化,逐步削弱再生能力。
再生能力人皆平等?
实则不然。遗传、年龄、生活方式皆影响再生效能。年轻人愈合迅速,年长者再生迟缓;有人天生携带增强修复力的基因,也有人基因变异阻碍愈合。从污染到不良饮食等环境压力源会抑制再生力。研究表明优质睡眠、均衡营养甚至积极情绪都能提升免疫功能,进而促进组织修复。
"肝脏就是典例,"辛格说,"它再生能力极强,但随年龄增长或反复受损会衰退。糖尿病和慢性炎症等病症同样损害再生。"他补充道,再生能力与寿命仅有弱关联:肝脏再生力强的人仍可能罹患其他衰老相关疾病。而维持"健康寿命"(健康存续年数)更直接取决于运动、压力管理等因素。
"运动能增强肌肉、肝脏乃至大脑的再生能力,"辛格阐释,"动物研究显示,限制热量摄入可通过减轻代谢压力与细胞损伤延长寿命。"
前沿探索:陈·扎克伯格生物中心
由莎娜·O·凯利博士领导的芝加哥陈·扎克伯格生物中心正领跑再生研究。该机构致力于开发精微技术观测活体组织内的生物过程。"免疫细胞在组织修复中至关重要。改造这些细胞时必须谨慎考量其原生功能,"凯利强调。纽约分部正聚焦重编程免疫细胞,力求在疾病不可逆前早期侦测修复异常。
凯利指出,慢性炎症疾病已成当今全球头号死因 —— 超50%死亡源于缺血性心脏病、中风、癌症、糖尿病及自身免疫性疾病等炎症相关病症。免疫细胞参与多数疾病进程,持续炎症最终导致组织损伤。2024年12月,该团队在《科学》期刊发表论文,详解可实时监测炎症的微型传感器系统。"若能动态测量炎症,我们或能早期干预甚至预防慢性病。"凯利表示。当前尚无技术能三维追踪活体组织的分子级炎症,该中心研发的探针与微传感器有望突破此瓶颈,推动心脏病、中风等疾病的防治进程。
为何再生不敌慢性病?
既然人体持续再生,为何慢性病仍如此普遍?仅美国就有超1.29亿人患至少一种慢性病。
辛格认为问题核心在于修复速度与过载损伤的矛盾:"当组织损伤速度超越修复能力时,慢性病便会产生。有时身体试图愈合,却以纤维化(功能残缺的瘢痕修补)取代完全再生。"瘢痕组织会物理阻断再生信号,限制修复细胞移动,最终导致功能长期失常。端粒缩短、突变累积及干细胞耗竭也制约着组织自我更新的次数。
因此,尽管人体具备非凡修复能力,再生终有尽时。当年岁、基因或慢性压力打破平衡,疾病便趁虚而入。理解并增强这种平衡,或许正是未来医学突破的关键。
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