Odkąd Lazzaro Spallanzani opisał to w 1768 roku1, regeneracja kończyn salamandry jest jednym z najlepiej zbadanych naturalnych zjawisk regeneracyjnych, które od wieków fascynuje biologów. Skuteczna regeneracja kończyn zależy od powstawania, wyrastania, a następnie kształtowania niezróżnicowanej struktury komórkowej znanej jako blastema. Naukowcy poczynili znaczne postępy w zrozumieniu składu komórkowego blastemy, a także tego, jakie tkanki podporowe i typy komórek są niezbędne do jej powstania2,3,4,5,6,7,8,9, 10,11,12,13. Jednak skoordynowane mechanizmy sygnalizacyjne między różnymi tkankami i typami komórek, które prowadzą do inicjacji powstawania blastemy, pozostają słabo poznane.
Kluczowym wymogiem dla udanego tworzenia i regeneracji blastemy jest naskórek rany, przejściowy i wyspecjalizowany nabłonek, który pokrywa płaszczyznę amputacji w ciągu 12 godzin po amputacji10. Po amputacji komórki nabłonkowe z nienaruszonej skóry proksymalnie do urazu szybko migrują przez płaszczyznę amputacji, tworząc cienki nabłonek rany14. Gdy blastema tworzy się w kolejnych tygodniach, wczesny naskórek rany rozwija się w grubszą strukturę sygnalizacyjną nabłonka zwaną czapeczką nabłonka wierzchołkowego (AEC)15. Podczas gdy normalna skóra o pełnej grubości zawiera zarówno warstwę nabłonkową, jak i skórną oddzieloną blaszką podstawną, naskórek/AEC rany składa się tylko z warstwy nabłonkowej i nie ma blaszki podstawnej16,17. Brak blaszki podstawnej i skóry właściwej pozwala na bezpośredni kontakt między komórkami nabłonka rany a leżącymi poniżej tkankami, co ułatwia dwukierunkową sygnalizację między dwoma przedziałami, co ma kluczowe znaczenie zarówno dla powstawania, jak i utrzymania blastemy17,18.
Klasyczne badania eksperymentalne opracowały różne innowacyjne metody chirurgiczne do badania funkcji i konieczności uszkodzenia naskórka/AEC poprzez hamowanie jego powstawania. Metody te obejmowały zszywanie19 lub szczepienie skóry o pełnej grubości20,21 na płaszczyźnie amputacji, natychmiastowe wszycie amputowanej kończyny do jamy ciała22, oraz ciągłe codzienne usuwanie lub napromienianie naskórka wczesnej rany i AEC23,24. Podsumowując, eksperymenty te nie tylko ustaliły znaczenie naskórka/AEC rany, ale także dodatkowo określiły jego rolę we wczesnej histolizie tkanek, a także w utrzymaniu proliferacji komórek progenitorowych i wzrostu blastemalnego13 podczas regeneracji.
Jednak te poprzednie badania były w dużej mierze ograniczone do barwienia histologicznego, jak również do trytiowanych impulsów tymidyny w celu śledzenia proliferacji komórek. W rzeczywistości ponowne przyjrzenie się tym klasycznym eksperymentom z nowoczesnymi technologiami sekwencjonowania i technikami funkcjonalnymi u salamander zostało przeprowadzone dopiero niedawno i doprowadziło do odkrycia dodatkowych ról naskórka rany w modulowaniu stanu zapalnego i degradacji/odkładaniu ECM we wczesnych stadiach regeneracji25. Wraz z wydaniem różnych 26,27,28,29,30,31,32,33,34, a także rosnąca liczba dostępnych metod funkcjonalnych w gatunku salamander 11,35,36,37,38, naukowcy są teraz dobrze przygotowani, aby rozpocząć odkrywanie mechanizmów molekularnych kierujących powstawaniem, funkcjonowaniem i rozwojem AEC naskórka rany.
Niestety, kilka z tych klasycznych metod stosowanych do hamowania powstawania naskórka ran jest technicznie trudne, stwarzając trudności w odtwarzalności między powtórzeniami biologicznymi w tym samym eksperymencie. Na przykład utrzymanie przeszczepów skóry może być trudne, ponieważ przeszczepy mogą w końcu spaść z kończyny gospodarza, a codzienne usuwanie naskórka/AEC rany jest trudne bez uszkodzenia leżących poniżej tkanek. Ponadto zszycie amputowanej kończyny do jamy ciała jest wyzwaniem, a także wymaga dodatkowego urazu w miejscu wprowadzenia. Z drugiej strony, zszycie pełnej grubości skóry bezpośrednio nad płaszczyzną amputacji jest stosunkowo proste, technicznie powtarzalne i wprowadza minimalne uszkodzenia tkanek. Ta metoda chirurgiczna pełnego płata skóry (FSF) została wcześniej opracowana przez Anthony'ego Meschera w 1976 roku u dorosłych traszek (Notophthalmus viridiscens). Wykazał, że operacja FSF hamuje tworzenie i funkcjonowanie naskórka rany, uniemożliwiając zarówno migrację komórek nabłonka na płaszczyźnie amputacji, jak i bezpośredni kontakt między komórkami nabłonka a leżącymi pod nimi tkankami.
Tutaj ta procedura chirurgiczna jest pokazana krok po kroku przy użyciu kończyny aksolotl. W połączeniu z nowoczesnymi technologiami molekularnymi i sekwencjonowania, technika ta może okazać się bardzo pomocna dla naukowców w pogłębianiu naszej wiedzy na temat powstawania i funkcjonowania naskórka rany/AEC podczas regeneracji kończyn.