Amphibian Limb Regeneration: Rebuilding a Complex Structure

Abstract

The ability to regenerate complex structures is widespread in metazoan phylogeny, but among vertebrates the urodele amphibians are exceptional. Adult urodeles can regenerate their limbs by local formation of a mesenchymal growth zone or blastema. The generation of blastemal cells depends not only on the local extracellular environment after amputation or wounding but also on the ability to reenter the cell cycle from the differentiated state. The blastema replaces structures appropriate to its proximodistal position. Axial identity is probably encoded as a graded property that controls cellular growth and movement through local cell interactions. The molecular basis is not understood, but proximodistal identity in newt blastemal cells may be respecified by signaling through a retinoic acid receptor isoform. The possibility of inducing a blastema on a mammalian limb cannot be discounted, although the molecular constraints are becoming clearer as we understand more about the mechanisms of urodele regeneration.

Tissue regeneration after injury in adult zebrafish: The regenerative potential of the caudal fin

“…This is likely due to reduced progenitor cell proliferation and differentiation (Janzen et al, 2006;Collins et al, 2007;Nave, 2008;Kirschner et al, 2010). While amphibians have long been the central characters employed in studies on tissue or organ regeneration (Brockes, 1997;Beck et al, 2009;Contreras et al, 2009;Kragl et al, 2009;Calve et al, 2010), the zebrafish (Danio rerio) have recently emerged as a new vertebrate model for genetic studies of tissue/ organ regeneration. Like amphibians, zebrafish exhibit an enhanced capability of regenerating adult tissues, which include retina, spinal cord, kidney, heart, and fin (Poss et al, 2000a(Poss et al, ,b, 2002aNechiporuk and Keating, 2002;Nechiporuk et al, 2003;Jazwinska et al, 2007;Schoenebeck et al, 2007;Tsai et al, 2007;Qin et al, 2009;Jopling et al, 2010;Thummel et al, 2010).…”

La régénération des appendices chez les vertébrés : un modèle expérimental ancien pour étudier les cellules souches chez l’adulte

“…La prolifération cellulaire est précédée d'une phase de mobilisation des cellules de réserve [1]. La dédifféren-ciation cellulaire est la première hypothèse qui ait été avancée sur la base d'observations en microscopie élec-tronique [23].…”

“…David Stocum suggère que la formation du blastème se fait à partir d'un mélange de ces deux catégories de cellules: les cellules souches dont la proliféra-tion est activée par l'amputation, et des cellules matures qui se dédif-férencient et retournent dans des cycles de division cellulaire mais conservent une information de position acquise au cours du développe-ment embryonnaire, qui sera utilisée lors de la régénération de l'appendice [25]. Sur cet aspect de la régénération, les travaux les plus importants on été réalisés par le groupe de Jeremy Brockes, qui s'est focalisé sur la dédifférenciation des myotubes chez le pleurodèle [1,26]. férenciées par bourgeonnement des myotubes, sans division cellulaire [2].…”

“…Il peut s'agir aussi bien de cellules souches indifférenciées, recrutées dans le moignon et migrant vers l'épiderme de cicatrisation, que de cellules différenciées subissant une étape de dédifférenciation accompagnée d'un retour à la prolifé-ration. Ce sont surtout les travaux fondés sur la seconde hypothèse qui en ont démontré définitivement l'existence [1,2]. Pour désigner l'ensemble des cellules qui vont être mobilisées au cours de la régénération, nous utiliserons ici le terme de cellules de réserve qui paraît le plus commode, même s'il a parfois servi à désigner soit les cellules indifférenciées, soit les cellules subissant une dédiffé-renciation, soit les deux.…”

Manipulation of Neural Precursors in situ Induction of Neurogenesis in the Neocortex of Adult Mice

“…The medial cerebral cortex of lizards, which resembles the dentate gyrus of mammals, undergoes postnatal neurogenesis and can regenerate in response to injury (Lopez-Garcia et al 1992). Newts can regenerate their tails, limbs, jaws, and ocular tissues, and the neurons that occupy these regions (Jones and Corwin 1993;Brockes 1997). Goldfish undergo retinal neurogenesis throughout life (Johns and Easter 1977) and, impressively, can regenerate surgically excised portions of their retina in adulthood (Hitchcock et al 1992).…”