论文摘要
罗氏海盘车隶属于棘皮动物门,具有较强的再生能力。它们不仅材料易得、易于饲养,而且还具有典型后口动物式的发育特征,是在分子、细胞和宏观水平上研究后口动物再生过程与再生机理的一个理想实验动物模型。为查清罗氏海盘车腕的再生机理,本文以成体罗氏海盘车为材料,采用断腕创伤方法诱导其再生,并利用组织化学、透射电镜、免疫荧光等技术对其腕再生进行了研究。组织和细胞水平研究结果显示,未创伤的成体罗氏海盘车腕中无干细胞的存在。从第4 d起,近创伤处的表皮层和体腔上皮中部分细胞发生了脱分化形成了干细胞,并增殖形成了干细胞团,然后向真皮层内陷,并诱导真皮层组织发生脱分化,最终在残腕体壁的不同部位形成了众多干细胞原基（blastema）,是进一步再生所需的细胞库。第2-4 d时,伤口附近的肌肉发生了重排使伤口得以闭合;此外,在伤口闭合后的愈合面上形成了由数层干细胞组成的“前表皮层”。通过BrdU的掺入对罗氏海盘车腕再生过程中细胞增殖活性进行免疫荧光研究发现,在创伤诱导下,第4-20 d里,残腕整个体腔上皮、顶端前表皮层及其下方的真皮层、表皮层干细胞原基、真皮层干细胞原基等均出现了大量分裂细胞,且体腔上皮、顶端表皮层及其下方的真皮层中的分裂细胞的数目在第14 d时达到了最多;此外,第14 d时,步带板上皮和步带板肌肉处也出现了较明显的细胞分裂。这些分裂细胞在位置和时间上与干细胞及干细胞原基的出现一一对应,表明上述几处发生了细胞的脱分化,形成了干细胞,进行着细胞增殖。此外,本文还通过免疫荧光的方法研究了肌肉再生过程中成肌细胞（肌细胞前体）激活和增殖的标志分子——结蛋白（desmin）以及成肌细胞开始分化的标志分子——肌细胞生成素（myogenin）的时空表达规律。研究结果显示,对照组残腕中无desmin和myogenin的表达。创伤后第4 d,顶端表皮层及体腔上皮中首先出现了desmin表达,体腔上皮中desmin的表达一直持续到第14 d,此时其上方的肌肉组织中也出现了desmin表达;而顶端表皮层中desmin的表达仅持续到第8 d,同时其下方的结缔组织也开始表达desmin;此外,从第4 d起,管足肌肉及管足表皮层开始表达myogenin,且该表达一直持续到创伤后的第20 d;而第8 d起,步带板肌肉也出现了myogenin的表达,此表达一直持续到第14 d;从第14 d起,体腔上皮也出现myogenin表达,且一直持续到第20 d。以上结果表明成体罗氏海盘车腕肌肉再生所需前体细胞来源于顶端表皮层和体腔上皮,其产生的机理是:残腕体腔上皮细胞在创伤诱导下发生脱分化形成干细胞并增殖,其中部分干细胞转化成了成肌细胞;而近创伤端的表皮层细胞也发生脱分化并增殖,然后向创伤面迁移,其部分干细胞也向成肌细胞转化,成为肌肉再生的前体细胞。综合全文的研究结果,可推测成体罗氏海盘车腕再生机理如下。其腕再生包括伤口愈合、顶端腕芽的新生和残腕的延长三方面。伤口愈合包括伤口闭合（wound closure）、顶端表皮层及体腔上皮的新生:创伤后的前4 d,残腕顶端的肌肉组织向伤口处迁移并重排使伤口闭合;创伤附近的表皮层细胞发生脱分化并增殖后迁移到创伤面形成由数层干细胞组成的前表皮层,之后进一步分化形成表皮层;而体腔上皮细胞在创伤诱导下也脱分化并增殖,然后沿体腔上皮迁移到创伤处形成“前体腔上皮”,经再分化形成新的体腔上皮。创伤后第6 d,表皮层干细胞原基干细胞增殖后沿表皮层下方迁移至顶端后经分化形成新生腕芽的真皮层组织,部分干细胞转化成了成肌细胞与顶端表皮层来源的成肌细胞一起经再分化后形成新生腕芽的肌肉组织;同时,表皮层中部分细胞发生增殖并向新生腕芽表皮层迁移,使新生腕芽表皮层不断生长;此外,来源于体腔上皮的干细胞沿体腔上皮向创伤处迁移后经再分化形成新生腕芽的体腔上皮。通过以上几个过程形成了新生腕芽。而残腕的延长主要是通过在残腕多处形成干细胞原基,原基细胞原处增殖后经再分化形成新腕组织使残腕得以快速生长和延长。而残腕肌肉再生方式和机制是:来源于体腔上皮的部分干细胞转化为成肌细胞并向肌肉预定发育的部位迁移,经分化形成新的肌肉组织,而另一部分成肌细胞在体腔上皮靠近肌肉组织处分化成肌纤维,然后以“分层”的方式与原有体腔上皮分离,形成新的肌肉组织,随后并入原有肌肉组织,为残腕的生长提供新的肌肉组织来源。上述新生腕芽和残腕同步生长与延长,使整个腕的再生速度大大加快。此外,创伤后的成体罗氏海盘车腕再生时同时运用了表变态再生和变形再生两种机理,使得创伤腕得以快速地修复和再生。