某些哺乳动物组织可以在一个谱系内替代失去的细胞，但器官层面的再生——即跨谱系恢复多样细胞类型——仍然罕见。本研究显示，晚期胚胎全层皮肤损伤通过上皮、间充质、神经元和血管组织的正常连接再生而愈合。然而，这种能力在出生后不久就会丧失，导致大多数细胞类型无法恢复，伤口床内会出现过度神经支配。单细胞测序发现胚胎损伤后缺失的产后伤口特异性成纤维细胞（PWF）群体。通过体内筛选， 我们发现三个富集 PWF 基因——Timp1、Cxcl12 和 Ccl7——在胚胎伤口中过度表达时抑制器官级再生并引起过度神经支配。通过耗尽成纤维细胞中的 Cxcl12 或神经消融，减少出生后创伤中的过度神经支配，使受伤后多样谱系得以再生。我们的研究识别了器官从再生性转变为非再生性机制，发现由成纤维细胞驱动的高神经支配是关键障碍，并证明消除该屏障能解锁器官级再生。

该研究以题为“Hyperinnervation inhibits organ-level regeneration in mammalian skin”发表在Cell上。

图1

多谱系再生在胚胎期与出生后伤口愈合中存在差异
（A）左侧为胚胎期16.5天及出生后第5天伤口造模示意图；中间为伤后7天胚胎期16.5天和出生后第5天伤口皮肤苏木精-伊红染色结果；右侧为哺乳动物皮肤中多种细胞类型示意图。
（B）出生后第0天、第2天及第24天皮肤伤后7天苏木精-伊红染色结果，显示再生能力逐渐减弱。
（C和D）未损伤对照组、胚胎期16.5天及出生后第5天皮肤伤后7天的免疫荧光染色结果。胚胎期16.5天伤口显示多谱系再生能力，而出往后第5天伤口无法再生大部分细胞类型，同时伴随髓系细胞浸润增加及神经支配过度。P-钙黏素（PCAD，毛囊标志物）、整合素α8（ITGA8，立毛肌标志物）、淋巴管内皮透明质酸受体（LYVE，淋巴管标志物）、酪氨酸酶相关蛋白2（TRP2，黑色素细胞标志物）、酪氨酸羟化酶（TH，交感神经标志物）、脂滴包被蛋白-1（PLIN，脂肪细胞标志物）、CD11B（髓系细胞标志物）及βIII微管蛋白（TUJ1，泛神经元标志物）。标尺：50 μm。

图2

胚胎期伤口后多种细胞类型再生并在功能上相互连接

（A）左侧为示意图，眼睛图标表示观察视角；右侧为胚胎期16.5天或出生后第5天伤口造模后50天，毛囊（角蛋白14）的整体包埋分析结果。白色虚线勾勒出伤口区域。
（B）未损伤对照组、胚胎期16.5天或出生后第5天伤口造模后50天皮肤中多种细胞类型的整体包埋分析结果。胚胎期16.5天伤口可重建正确连接的多种细胞类型，而出往后第5天伤口则不能。角蛋白14标记出生后第5天伤口中的表皮；TUJ1标记未损伤及胚胎期16.5天伤口中的披针形感觉复合体，并显示出生后第5天伤口中存在的持续性神经过度支配；平滑肌肌动蛋白标记立毛肌。黄色虚线勾勒出毛囊隆起区域。
（C）整体包埋分析显示毛囊（角蛋白14）、立毛肌（平滑肌肌动蛋白）及交感神经支配（酪氨酸羟化酶）三者之间的相互连接。
（D）左侧为立毛反应中三种谱系相互连接的结构示意图；右侧为胚胎期16.5天伤口后再生多种细胞类型的皮肤在冷暴露（4°C）时出现立毛反应的图像。标尺：50 μm。

总结

最近，《细胞》杂志发表了一项来自哈佛大学的研究，揭示了哺乳动物皮肤在胚胎期和出生后伤口愈合中截然不同的再生能力。研究发现，在胚胎期16.5天进行全层皮肤损伤，伤口能够再生出毛囊、立毛肌、淋巴管、黑素细胞、脂肪细胞以及感觉与交感神经等多种细胞类型，并且这些结构能够正确连接、功能协调，甚至在冷刺激下还能产生立毛反应。然而，到了出生后第5天，同样的损伤却无法再生这些结构，取而代之的是过度神经支配、髓系细胞持续浸润和瘢痕形成。

研究团队通过单细胞测序发现，出生后伤口中出现了一类特有的成纤维细胞（PWFs），它们高表达多种分泌因子。进一步的体内筛选证实，Ccl7、Cxcl12和Timp1三个基因在胚胎伤口中过表达时，可直接引发过度神经支配并阻断多谱系再生。机制上，成纤维细胞来源的CXCL12通过其受体CXCR4吸引神经末梢长入伤口床，形成过度神经支配，从而抑制再生。有趣的是，通过药物阻断神经递质释放、基因消融神经、或特异性敲除成纤维细胞中的Cxcl12以及神经元中的Cxcr4，均能显著恢复出生后伤口的再生能力。这一策略甚至在成年小鼠伤口中也部分有效，为促进成年组织器官水平再生提供了全新思路。

参考文献：