严重创伤重要组织器官修复再生的细胞与分子机制研究
细胞和器官损伤的修复机制
细胞和器官损伤的修复机制每一个人体都是由无数个细胞和器官组成的，而这些细胞和器官需要持续不断地进行修复才能维持人体正常运转。
无论是生理损伤还是病理损伤，人体都具有一套完整的修复机制，以便于及时进行修复和恢复。
本文将主要讨论细胞和器官损伤的修复机制，以及这些修复机制的具体实现。
细胞损伤的修复机制细胞损伤通常分为两种类型，一种是可逆性损伤，另一种是不可逆性损伤。
可逆性损伤通常是由于一些短暂的外部刺激引起的，如烧伤、晒伤等，这些损伤一般可以通过损伤部位的代谢调节、细胞的再生和代偿等方法进行修复。
而不可逆性损伤则意味着细胞受到的损伤已经超出了其自身的修复能力，这些细胞通常会死亡，无法再次恢复。
对于可逆性损伤的细胞，其修复通常包含以下几个步骤：1. 细胞代谢调节当细胞受到外部刺激时，其内部代谢将会发生紊乱，这时细胞会通过代谢调节来恢复正常状态。
代谢调节通常包括改变基因的表达模式、增强细胞自身的抗氧化能力、调节细胞内的酶活性等。
2. 细胞再生和代偿对于那些受到部分损伤的细胞，它们通常会先进行自我修复，尽可能地恢复其原有的结构和功能。
如果损伤太严重，这些细胞就会进入代偿状态，这表示它们将部分或全部丧失其功能，并被依靠周围的细胞来代偿其功能。
器官损伤的修复机制和细胞损伤一样，器官损伤也可以分为可逆性和不可逆性两种类型。
可逆性的器官损伤通常来自于创伤或者感染等原因，而不可逆性的器官损伤则通常是由于器官内组织的不可逆性破坏。
对于可逆性的器官损伤，其修复机制包括以下几个步骤：1. 消炎镇痛当器官受到疼痛刺激时，人体会自动启动其消炎镇痛机制。
这个机制的作用是减轻疼痛、抑制炎症反应，并防止病情继续恶化。
2. 细胞再生和代偿和细胞损伤一样，对于那些受到部分损伤的器官，它们通常会进行自我修复或者依靠周围的器官来代偿失去的功能。
这个过程通常需要在一定时间内完成，否则就会出现不可逆性器官损伤。
3. 外部支持如果器官损伤太严重，人体就需要外部支持来维持其正常生理功能。
细胞生物学中的组织修复与再生研究
细胞生物学中的组织修复与再生研究在细胞生物学领域，组织修复与再生一直是研究热点之一。
组织修复与再生是指人体出现疾病、受到损伤后，身体进行自我修复和再生的过程。
这个过程所涉及的细胞、基因调控、信号途径等因素都是研究的焦点。
细胞是组织修复与再生的关键组织修复与再生的核心是细胞。
在组织受到损伤后，体内的细胞会被分化为不同类型的细胞，进而分别在损伤部位进行修复。
比如皮肤受伤后，体内的干细胞会被激活，不断分化为角质细胞、皮肤细胞等，帮助受伤的皮肤恢复正常。
这个过程中涉及到的信号途径也十分重要，信号途径的紊乱往往会导致组织修复失败，出现瘢痕等问题。
真核细胞的再生真核细胞是所有生物体中最基本的细胞类型。
在真核细胞中，细胞核含有大约2米长的DNA，通过染色体等机制进行遗传调控。
当真核细胞受到损伤、老化等因素的影响后，体内就会出现一种叫做再生的过程。
在人类细胞中，再生机制可以分为三类：均衡沙漏、不一致分裂和学习。
这些再生机制是人类生命中不可避免的一部分，同时也可以被控制和利用。
干细胞在组织修复中扮演重要角色干细胞是体内一类未分化的细胞，拥有分化为多种特殊细胞的能力。
干细胞在体内的数量很少，但是它们毫无疑问是组织修复与再生过程中的重要参与者。
在某些情况下，人通过人工干细胞培养、干细胞移植等方式来实现组织修复与再生过程。
同时，干细胞的分化也是另一个重点研究领域。
细胞外基质对组织修复的影响除了细胞本身外，组织修复和再生的过程还受到细胞外基质的影响。
细胞外基质是指组织中非细胞部分所组成的复杂物质，它们比单个细胞更具有稳定性和时间稳定性。
细胞外基质中包含许多重要的信号分子、大分子和小分子，它们会影响到细胞间的相互作用，进而影响组织的修复与再生。
研究细胞外基质及其作用机制，将有利于我们更深入地理解组织修复与再生的过程。
总之，细胞生物学中的组织修复与再生研究对于我们理解人体的自我修复机制至关重要。
随着科技的不断进步和人类对细胞和基因调控的认识逐渐加深，我们相信研究这方面的领域还有大有可为的前景。
组织损伤和修复的分子机制
组织损伤和修复的分子机制组织损伤是指因外部或内部因素，导致细胞或组织的损失或破坏，如皮肤划伤、骨折、肌肉损伤等。
为了维持生命的正常进行，机体需要对损伤进行修复。
组织修复是指机体对组织或器官的损伤进行自身修复和再生的过程，通常在组织损伤之后的第1天到1周之间发生，包括组织清除、新生血管形成和细胞增殖等过程。
本篇文章将解析组织损伤和修复的分子机制，探究其内在的机理和规律。
1. 损伤信号通路的激活和传递损伤发生后，机体会产生一系列信号分子，激活胶原酶、蛋白酶等分子，以及促炎症因子、细胞凋亡信号等。
这些信号通过不同的通路传递，例如炎症反应通路、细胞死亡通路等。
激活炎症反应通路是组织修复的第一步，是通过诱导免疫细胞介导的炎症反应，清除组织损伤和死亡的细胞。
同时，该通路也能激活再生细胞的增生和分化，促进伤口愈合。
2. 炎症介导的清除过程组织受损后，机体会通过炎性介质激活炎症介导的清除过程。
这个过程的主要意义是清除组织损伤并且防止细菌感染。
在这个过程中，吞噬细胞和自然杀伤细胞会主动移动到损伤的区域。
由于吞噬细胞会分泌大量蛋白酶和其他分解酶，因此，它们可以破坏坏死的组织并清除死细胞。
同时，自然杀伤细胞也可以杀死病菌和其他感染病毒。
3. 细胞增殖和分化组织修复的第二个阶段是细胞增殖和分化。
在这个过程中，机体会产生许多再生细胞，这些细胞能够在损伤的组织和器官中分裂并复制，以恢复缺失的组织和器官结构。
再生细胞的产生不仅仅是因为炎症介导的清除过程去除了损伤组织，而且受到许多信号通路的影响，特别是某些生长因子的作用，这些因子能够激发细胞增殖和分化，并维持组织的完整性和稳态。
细胞生成和细胞增殖的分子机制与当今许多发生生命过程有关，包括增殖、分化、存活、以及某些形式的细胞死亡。
确切的增殖机制变得十分复杂，依赖于多种信号通路上的不同信号，并可以由多个细胞自由启动和协调。
细胞增殖的影响可以从细胞周期的不同阶段开始，包括有锚定点的无性繁殖机制，如细胞裂解。
细胞凋亡对损伤修复的影响及机制
细胞凋亡对损伤修复的影响及机制细胞凋亡是细胞死亡的一种方式，是机体对异常细胞的一种自我保护机制。
在正常的生理过程中，细胞凋亡也是必要的，能够消除不必要的或已经受损的细胞，保持组织器官的正常结构和功能。
然而，在受到刺激如较大损伤、感染或肿瘤生成时，细胞凋亡就会被过度激活，进而导致组织损伤。
因此，在损伤修复过程中，细胞凋亡起着双重的作用。
一方面，在损伤初期，细胞凋亡能够清除组织内部被损伤和坏死的细胞，防止损伤的扩散和炎症的侵袭。
另一方面，在损伤后期，细胞凋亡则可能会削弱组织结构和功能的再生和修复能力。
在损伤初期，发生大量的细胞凋亡是为了保护和修复受损组织。
黏膜屏障表皮是人体的第一道防御线，当外部的物理化学刺激作用于表皮时，皮肤及黏膜细胞会首先发生细胞凋亡，将受到损害的细胞及细胞套膜组织清除掉，从而达到维护机体的健康的目的。
这种大量凋亡的现象被称为炎性反应或是受刺激性细胞死亡，同样也能使机体维持平衡。
随着伤口愈合，邻近的组织细胞向创面区形成侵染范围的邻近边界，然后开始对损伤区的修复。
血管的新生也是恢复创面区正常状态的重要步骤，新的血管可以为创面区提供养分物质和重要细胞。
与此同时，大量的细胞分化、生长等现象也同样在新生血管的作用下得到加速。
但同时，细胞凋亡也开始向后期转化。
过量或过少的细胞凋亡都会影响到伤口的愈合。
尤其是细胞凋亡过少，可能导致炎症反应持续，导致感染等并发症。
细胞凋亡是一个复杂的生物学过程，并受到多种因素的调控。
细胞凋亡的相关分子机制涉及一系列的生化过程和细胞信号传导途径。
许多研究都着重于探寻细胞凋亡的机制以及对损伤修复过程的影响，尤其是在癌症和神经系统疾病的治疗上也获得了重要进展。
通过研究，科学家发现，对于损伤修复过程中的细胞凋亡，有三类细胞凋亡因子起着关键性的调控作用。
第一类为细胞凋亡诱导因子（AIF）和端粒酶-介导的愈合调节因子（TRF）等DNA损伤诱导的细胞死亡分子，它们在紫外线、化学处理、放射线等损伤状况下发挥着关键的作用，将受到损伤的DNA发生致命的破坏。
细胞外基质在组织再生中的作用及机制研究
细胞外基质在组织再生中的作用及机制研究细胞外基质（ECM）是细胞外的结构和功能支持体系，由一系列不同类型的分子组成，包括胶原蛋白、弹性蛋白、纤维连接蛋白、糖类基质分子、生长因子和其他细胞识别分子。
ECM是组织再生和修复的基础，对于许多组织和器官的功能和结构维持起了至关重要的作用。
在本文中，我们将探讨ECM在组织再生中的作用及机制。
ECM在组织再生和修复中的作用基质细胞间的作用是调节细胞生长、分化、迁移和静止，从而影响组织再生和修复。
ECM中的生物化学缝合物如纤维蛋白原和纤维连接蛋白可吸收分泌的紧密连接细胞，从而促进细胞迁移和组织再生。
所以，ECM分子表达的对于细胞信号通道起着重要的作用，同时ECM也能为细胞提供支持和维持细胞形态。
在组织再生中，ECM支持和影响许多生物学过程，其中包括:1、胚胎发育。
在胚胎发育过程中，ECM在组织形成和器官发育中发挥重要作用。
通常，ECM处于第一步，为上下文提供胚胎细胞生长的支持和控制。
ECM支持组织的形成和结构，促进从胚胎到幼年期的发育和成长。
2、创伤修复。
ECM在组织修复和创伤愈合过程中发挥关键作用，它可以吸收分泌的紧密连接细胞，促进细胞迁移和组织再生。
再次生长延迟时，ECM支持创伤处的细胞和结构，促进细胞和组织器官复位和减轻。
3、疾病治疗。
基于前两点，ECM在治疗创伤和疾病中有很大的作用，它可以帮助组织再生和修复。
例如，使用ECM有效地加速创伤修复和愈合，并被证明是一种有利的临床治疗方法。
对于疾病治疗，ECM在肝脏和肾脏研究中的作用值得研究。
ECM作用机制ECM中的不同分子具有特定的功能和信号途径，还与许多与组织修复和再生相关的细胞类型相互作用。
我们将研究ECM作用的几种主要机制:1、细胞外信号途径。
ECM与其外层的受体和信号途径结构相互作用，激活细胞外信号途径并调节细胞生物学过程。
连接蛋白如纤维连接蛋白可以促进细胞迁移，而属于ECM成分之一的附属基质蛋白则可以减少细胞移动。
组织再生与功能重建的机制与方法
组织再生与功能重建的机制与方法人体组织的再生和功能重建是一个具有广泛研究价值的领域。
随着生物医学科学的快速发展，人们对组织再生和功能重建的机制和方法进行了越来越深入的研究，同时也取得了很多重要的进展。
在本文中，将会探讨组织再生和功能重建的机制和方法以及相关的研究进展。
组织再生组织再生是指在组织器官受到损伤或缺失的情况下，通过细胞增殖和分化以及相关的生物学过程来恢复它们的生理功能。
在很多动物中，包括人类在内，许多组织都具有不同程度的再生能力。
例如，肝脏、骨骼、牙齿和皮肤等组织都可以通过细胞增殖和分化来修复受损部位。
组织再生的机制组织再生主要涉及到几种重要的生物学过程，包括细胞增殖和分化、细胞迁移、细胞死亡和成纤维细胞转化等。
这些生物学过程都是通过一系列复杂的信号传递和调控过程来发挥作用的。
细胞增殖和分化是组织再生的基础，它们通常是由干细胞或其它类似的细胞完成的。
干细胞是一种具有巨大生物学潜力的细胞，它可以分化成多种不同类型的细胞，并可以不限次地进行自我更新。
在组织再生过程中，干细胞通常被激活，并开始进行增殖和分化，最终生成新的组织结构。
细胞迁移是组织再生的另一个重要过程。
在受损组织内部，细胞迁移可以使受损组织内的细胞重新组合避免形成瘢痕，从而促进再生和恢复功能。
在组织再生过程中，细胞迁移还可以帮助干细胞和其它分化中的细胞到达受损部位，从而促进组织再生。
细胞死亡是组织再生的一个重要过程。
在组织再生过程中，细胞死亡可以清除受损组织内的废物和毒素，以及其他不需要的细胞类型，从而为新细胞的增殖创造空间和资源。
细胞死亡还有助于促进自限性损伤，防止组织失控增殖和形成肿瘤。
成纤维细胞转化是组织再生的一个非常重要的过程。
成纤维细胞是一种广泛存在于机体各处的细胞，它可以通过细胞转化过程，转化成为更多的分化中细胞或干细胞，从而参与组织再生和维护。
组织再生的方法在组织再生的方法中，目前最广泛应用的方法之一是干细胞和再生医学技术。
创伤修复的分子生物学研究进展
成例。不 同因子 的调节作用可能有利 于组织 的重塑和创伤 的修复【 ２ ｌ 】 。 Ｐ Ｄ Ｇ Ｆ有趋化和促 分裂作用 ． 趋化 中性 粒细胞 、 单 核巨噬细胞 和 成纤维 细胞 ． 使其 进入创 伤区 ： 促使成纤维 细胞 和平滑肌细胞 分裂增 殖． 并促使成纤维细胞分泌以胶原 为主的 Ｅ Ｃ Ｍ． 以修复损伤组织［ ２ ５ １ 。 同 时刺激成纤维 细胞合成胶原并使胶 原酶活化 ． 调节 Ｅ Ｃ Ｍ的更新 当血管基底膜或 内皮 细胞损伤时 ． ｂ Ｆ Ｇ Ｆ在蛋 白酶 和糖 苷 内切酶 的作用下 ． 从结合 Ｅ Ｃ Ｍ被释放出来 ． 刺激 毛细血管 内皮细胞 的增殖 和 迁移 ． 诱导毛细血管 内皮细胞蛋 白酶的合成和诱导毛细血管 内皮细胞 形成管腔 ： 通过刺激成纤维细胞 、 内皮细胞和平滑肌 细胞等的增殖也 有利于 ＥＣ Ｍ 的形成 ． 由此促进创面愈合 一
科技・ 探索・ 争Ｉ 毫
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界究进展
何 强 邵 军师 牛淑 亮 （ 新疆 医科 大学 ， 新疆 乌 鲁木齐 ８ ３ ０ ０ １ １ ）
【 摘 要】 创伤伴 随着人类文明进步而不断增 多， 也更加复杂。 今年 来， 分子生物学被 引入到创伤修复的研究领域， 在创伤修复 中， 各种细胞
因子受到 了广泛的注意， 将创伤修复的研 究提 高到分子 生物 学水平 。
【 关键词】 分子生物学； 创伤 ； 展望
经激活后参 与胶原等 １ 细 胞外 基质 （ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ， Ｅ ＣＭ） 在 组 织 再 生 过 程 赖于金属锌离子的蛋 白酶 它以酶原形式被分泌 ． Ｅ Ｃ Ｍ的降解 因此 ， Ｍ Ｍ Ｐ ｓ 基因的表达将影响组织修复 、 重塑和瘢痕 形 中的 作 用 Ｅ Ｃ Ｍ在所有组织 中都 占有一定的 比例 ．主要作用是把细胞连接 在一起 ． 支撑和维持组织 的生理结构和功能 研究表明 ． 尽管不稳定 细 胞和稳定细胞均具有 完全再生 的能力 ． 但能否重新构建 正常结 构尚依 赖Ｅ Ｃ Ｍ．因为后者在调节 细胞 的生物学行 为方 面发 挥更 为主动和复 杂的作用 。 它可 以影响细胞的形态 、 分化 、 迁移 、 增殖等生物学行 为。 由 其提供 的信 息可以调控创 伤修复 ： 组织再生的过程中 ． Ｅ Ｃ Ｍ经过代谢 调整 ， 成分也会有所改变 。 这样 ， 使组织修复能力增强 。 相反 ， 实质器官 发生炎症 时． 该脏器间叶来源细胞增生 、 激活并转化为成纤维细胞 ， 最 终引起 Ｅ Ｃ Ｍ过度 增多与沉积 ． 组织器官发生 修复过度 ． 造成纤 维化 、 硬化［ ８ － ９ ］
973计划2011-2012年项目清单
附件：973计划2011-2012年项目清单项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2011CB012800多时空脉冲强磁场成形制造基础研究李亮华中科技大学教育部2011CB012900 新型能源装备中大型锻件均质化热制造的科学基础李建国上海交通大学上海市科学技术委员会教育部2011CB013000激光微纳制造新方法和尺度极限基础研究姜澜北京理工大学工业和信息化部2011CB013100 高性能LED制造与装备中的关键基础问题研究刘岩深圳清华大学研究院深圳市科技工贸和信息化委员会2011CB013200 空间光学先进制造基础理论及关键技术研究李圣怡中国人民解放军国防科学技术大学中国人民解放军国防科学技术大学2011CB013300 人体运动功能重建的生机电一体化科学基础朱向阳上海交通大学上海市科学技术委员会教育部2011CB013400机械装备再制造的基础科学问题张洪潮大连理工大学教育部2011CB013500 大型水利水电工程高陡边坡全生命周期性能演化与安全控制周创兵武汉大学教育部湖北省科学技术厅2011CB013600 近海重大交通工程地震破坏机理及全寿命性能设计与控制杜修力广州大学广东省科学技术厅中国地震局—1—项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2011CB013700深海工程结构的极端环境作用与全寿命服役安全滕斌大连理工大学教育部2011CB013800 城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论朱合华同济大学上海市科学技术委员会教育部2012CB113900 主要蔬菜重要品质性状形成的遗传机理与分子改良黄三文中国农业科学院蔬菜花卉研究所农业部2012CB114000主要粮食作物重大病害控制的基础研究彭友良中国农业大学教育部2012CB114100害虫暴发成灾的遗传与行为机理康乐中国科学院动物研究所中国科学院2012CB114200作物应答盐碱胁迫的分子调控机理郭岩中国农业大学教育部2012CB114300作物水分高效利用机理与调控的基础研究宋纯鹏河南大学河南省科学技术厅2012CB114400 海水养殖动物主要病毒性疫病爆发机理与免疫防治的基础研究宋林生中国科学院海洋研究所山东省科学技术厅中国科学院2012CB114500木材形成的调控机制研究卢孟柱中国林业科学研究院国家林业局2012CB114600 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高移动性宽带无线通信网络重点理论基础研究范平志西南交通大学教育部四川省科学技术厅2012CB316200海量信息可用性基础理论与关键技术研究李建中哈尔滨工业大学工业和信息化部2012CB316300面向公共安全的社会感知数据处理谭铁牛中国科学院自动化研究所中国科学院2012CB316400 面向公共安全的跨媒体计算理论与方法庄越挺浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB316500基于新一代测序的生物信息学理论与方法张学工清华大学教育部2012CB416600 华北克拉通前寒武纪重大地质事件与成矿翟明国中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院2012CB416700华夏地块中生代陆壳再造与巨量金属成矿蒋少涌南京大学教育部2012CB416800 我国富铁矿形成机制与预测研究张招崇中国地质科学院矿产资源研究所国土资源部2012CB416900 我国主要人工林生态系统结构、功能与调控研究朱教君中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院—4—项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2012CB417000 长江中游通江湖泊江湖关系演变及环境生态效应与调控杨桂山中国科学院南京地理与湖泊研究所水利部中国科学院2012CB417100 典型流域陆地生态系统-大气碳氮气体交换关键过程、规律与调控原理郑循华中国科学院大气物理研究所中国科学院2012CB417200 我国持续性重大天气异常形成机理与预测理论和方法研究翟盘茂中国气象科学研究院中国气象局2012CB417300 西南印度洋洋中脊热液成矿过程与硫化物矿区预测周怀阳同济大学教育部上海市科学技术委员会2012CB417400 热带太平洋海洋环流与暖池的结构特征、变异机理和气候效应王凡中国科学院海洋研究所中国科学院山东省科学技术厅2012CB517500脂代谢紊乱导致脂肪肝及高脂血症发生的机制管又飞北京大学教育部2012CB517600 常见肾小球疾病发病机制及其早期诊断刘志红中国人民解放军南京军区南京总医院中国人民解放军总后勤部卫生部江苏省科学技术厅2012CB517700慢性肾脏病进展的机制研究侯凡凡南方医科大学广东省科学技术厅2012CB517800 环境代谢因素致高血压机制及其干预措施的研究祝之明中国人民解放军第三军医大学中国人民解放军总后勤部卫生部重庆市科学技术委员会2012CB517900 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航空高性能铝合金材料的基础研究张新明中南大学湖南省科学技术厅教育部2012CB619600 先进金属基复合材料制备科学基础张荻上海交通大学上海市科学技术委员会2012CB719700城市高层建筑重大火灾防控关键基础问题研究孙金华中国科学技术大学中国科学院公安部2012CB719800 城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究陈云敏浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB719900 高分辨率遥感数据精处理和空间信息智能转化的理论与方法单杰武汉大学教育部2012CB720000行星表面精确着陆导航与制导控制问题研究崔平远北京理工大学工业和信息化部—7—项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2012CB720100 大型客机座舱内空气环境控制的关键科学问题研究陈清焰天津大学教育部天津市科学技术委员会2012CB720200大型客机主要气动噪声机理及先进控制方法研究孙晓峰北京航空航天大学工业和信息化部2012CB720300 乙炔法聚氯乙烯生产过程的高效、节能、减排科学基础张金利石河子大学新疆生产建设兵团科学技术局2012CB720400钢铁生产过程高效节能基础研究张欣欣北京科技大学教育部2012CB720500 化工过程物质与能量高效利用的集成优化基础研究钱锋浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB720600基于核酸的重大疾病诊断新策略和新技术研究周翔武汉大学教育部2012CB720700 中国语言相关脑功能区与语言障碍的关键科学问题研究谭力海香港大学深圳研究院深圳市科技工贸和信息化委员会2012CB720800 食品加工过程安全控制理论与技术的基础研究陈坚江南大学教育部江苏省科学技术厅2012CB720900 脆弱性硅酸盐质文化遗产保护关键科学与技术基础研究罗宏杰中国科学院上海硅酸盐研究所上海市科学技术委员会中国科学院国家文物局2012CB721000微生物药物创新与优产的人工合成体系冯雁上海交通大学教育部—8—项目编号项目名称项目首席科学家项目第一承担单位项目依托部门2012CB721100 新功能人造生物器件的构建与集成赵国屏中科院上海生科院中国科学院上海市科学技术委员会2012CB821200 空间合作目标运动再现中跨尺度控制的前沿数学问题贾英民北京航空航天大学工业和信息化部2012CB821300 光频标关键物理问题与技术实现高克林中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院2012CB821400 高通量中子散射在凝聚态物质磁相互作用方面的前沿研究戴鹏程中国科学院物理研究所中国科学院2012CB821500 高分子非晶液-固转变的基本问题研究安立佳中国科学院长春应用化学研究所中国科学院2012CB821600 若干重要元素的有机化学前沿周其林南开大学教育部天津市科学技术委员会2012CB821700有机分子基框架多孔材料的前沿研究苏成勇中山大学教育部2012CB821800 射电波段的前沿天体物理课题及FAST早期科学研究李菂中国科学院国家天文台中国科学院2012CB821900 四亿年以来中国陆地生物群演变及其与环境的关系周忠和中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国科学院2012CB822000晚中生代温室地球气候-环境演变王成善中国地质大学（北京）教育部2012CB822100肿瘤的糖化学生物学前沿研究叶新山北京大学教育部—9—。
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一、关键科学问题及研究内容(一)拟解决的关键科学问题根据严重创伤后损伤组织修复与再生发生的病理生理过程，结合现代细胞与分子生物学的研究进展，本项目拟解决的关键科学问题是“严重创伤后全身与局部内环境改变对重要组织和器官修复与再生的影响及其相关机制”，主要包括以下四个方面（图1）：1、严重创伤全身性损害对局部组织修复与再生影响的细胞与分子机制。
主要从整体了解严重创伤缺血缺氧导致全身内环境改变与平衡失调对局部组织修复与再生影响的细胞与分子机制等；2、严重创伤局部微环境改变对重要组织器官损伤修复与再生的影响与调控机制。
主要阐明严重创伤后局部微环境改变的特征与相关机制，以及这种改变对组织修复细胞（多种成体干细胞）的诱导分化与重编程作用，明确这些作用对修复速度与质量的影响；3、几种代表性组织器官严重创伤后修复与再生关键的细胞与分子机制。
主要从严重创伤后全身与局部改变的共性机制影响个性机制入手，研究皮肤、肺、骨、软骨与外周神经等代表性组织器官修复与再生的“始动”与调控机制；4、重要组织器官完美修复与再生的关键性制约因素。
解决和突破促进组织修复与再生关键技术的瓶颈，为建立创新的治疗技术和方法打下基础。
(二)主要研究内容根据需要解决的关键科学问题，本项目主要研究内容如下（图1）：1、严重创伤缺血缺氧对组织修复与再生的影响与关键机制。
重点解决缺血缺氧的始动因素以及缺血缺氧导致机体内环境改变影响重要组织器官修复与再生的机制；2、严重创伤免疫紊乱和全身炎症对重要器官修复与再生的影响。
重点解决严重创伤免疫失调和全身炎症导致的内环境紊乱对重要器官修复与再生影响的机制；3、严重创伤局部微环境改变对成体干细胞分化的影响及其与组织器官修复和再生的关系。
重点研究创伤局部微环境改变对主要修复细胞分化的调控作用及其与不同修复结局的关系；4、严重创伤后肺损伤修复与再生机制。
肺是严重创伤时最易受累的靶器官之一。
重点研究急性肺损伤时肺组织的自身修复与再生规律，局部微环境的促修复作用与调控机制，建立促进肺组织内源性修复与再生的关键技术与措施；5、严重创伤后皮肤及其附件完美修复与再生。
从细胞、分子与基因水平以及局部创面微环境改变模式，研究减少皮肤过度纤维化修复和促进皮肤附件，特别是汗腺再生的相关机制，建立关键的促修复与再生措施；6、严重创伤后骨、软骨和周围神经损伤修复与再生机制。
重点从细胞、分子与基因水平研究骨、软骨和周围神经损伤修复与再生的机制，了解制约修复与再生的相关因素，建立促进修复与再生的创新技术和方法。
图1 项目拟解决的关键科学问题和主要研究内容二、预期目标(一)项目的总体目标通过项目研究，要基本阐明严重创伤后全身内环境变化和局部微环境改变对机体重要组织和器官修复与再生影响的细胞与分子机制，阐明严重创伤缺血缺氧的始动因素以及这一过程对组织修复与再生的作用；揭示通过调节和改善严重创伤后全身免疫紊乱和炎症反应以达到减轻损害、促进组织修复与再生的规律；解析严重创伤局部微环境改变对重要组织器官损伤修复与再生的影响与调控机制，为实现严重创伤后组织的完美修复与再生提供理论基础；解决和突破影响严重创伤后重要组织器官（包括皮肤、骨、软骨、周围神经和肺）实现功能重建和完美修复与再生的关键技术瓶颈，为建立创新的治疗技术打下基础。
通过研究为我国在该领域培养一批优秀的创新人才和建立相关的创新基地，使我国在该领域的研究总体处于国际先进，部分处于领先水平。
（二）项目的五年预期目标通过项目研究，要基本阐明严重创伤后全身内环境改变和局部微环境变化对机体重要组织和器官修复与再生影响的细胞、分子机制，解决制约和影响组织修复与再生的关键科学问题，提出创新的理论和认识用于指导组织修复与再生的基础研究和临床治疗。
在国际本专业SCI杂志发表高水平学术论文200余篇，力争在国际著名杂志，如Nature等杂志发表论文有突破，获得国际同行的认可。
通过项目研究，要突破影响组织修复与再生的关键技术难题，建立约10种促进重要组织和器官（包括皮肤、骨、软骨、周围神经和肺）修复与再生的创新技术和方法，获得相关发明专利30余项，临床应用批文6-8件，真正实现基础研究成果向实际应用的转化，使这些重要器官修复与再生的治愈率提高10%，伤残率下降15%。
通过项目研究，进一步推动和完善我国创伤修复与再生医学的创新基地建设并大力推动创伤和组织修复与再生转化医学的发展。
在现有基础上，通过项目带动和优化布局，在我国东西南北中的重要区域形成10个区域性的国家级创伤修复与组织再生研究中心和临床治疗中心，推广建立20个专门用于创面治疗的示范病房，形成基础与临床结合，研究与转化并举，各种高新技术（包括细胞治疗技术、组织工程技术、蛋白工程技术等）综合应用的中心，以适应国家的重大需求。
通过项目研究，进一步加快我国创伤修复与组织再生人才队伍的建设。
力争通过5年的培养，产生1-2名两院院士、2-3名具有国际一流水平的创新型领军人才、3-4名国家杰出青年基金获得者、20名左右国内一流的创伤修复与组织再生创新型人才。
三、研究方案（一）学术思路本着“承接我们前期创伤973项目的创新性成果，进一步凝练关键科学问题，突出重点、有限目标以及理论创新与成果快速转化应用并重”的原则，本项目集中在阐明“严重创伤后全身内环境改变与损伤组织局部微环境变化对组织修复与再生影响的细胞与分子机制”和“加速几种重要组织器官修复与再生关键措施的建立”两个方面。
这两个方面既具有内在的联系，又具有各自的重点和可以实现的目标。
即第一个重点是共性问题，是解决影响组织修复与再生的基础，因为组织修复与再生并非既往所考虑的只是一个局部的问题，同时也是一个受到全身内环境影响的过程。
而第二个重点则是落实到几个重要组织器官修复的具体体现。
皮肤、骨、软骨、神经与肺等几个组织、器官的选择一方面是基于以前工作的基础，同时也是考虑到这些组织、器官在严重创伤后对伤员早期救治和后期康复中的重要影响与作用。
（二）技术途径从技术途径来讲，利用统一可量化的创烧伤模型，结合活体动态相关检测技术与方法，从严重创伤后机体全身整体的内环境改变入手，结合损伤组织局部微环境的改变进行系统研究，阐明组织修复与再生内环境改变对组织修复与再生影响的细胞与分子机制。
基于内环境改变影响组织修复与再生的相关理论，具体研究在这种全身和局部内环境改变下皮肤、骨、软骨、神经与肺这几个重要器官修复与再生的细胞与分子机制，阐明制约修复与再生的关键环节，建立起提高修复速度与质量的关键技术，最终目标是促进这些组织器官的完美修复与再生。
在整个项目中始终贯穿着一条主线，即阐明愈合和再生的关键科学问题与建立相关的促愈合措施相结合。
与此同时，现代高新技术手段和方法（干细胞、蛋白工程、组织工程等）既是研究组织修复与再生的手段与载体，也是实现组织完美修复与再生的重要措施。
（三）项目的创新性与特色1、在研究内容方面，继承与创新相结合，突出创新。
本团队前期完成的创伤973项目产生了大量创新性成果，在此基础上，本项目一方面要继承前期在严重创伤损害机制与皮肤修复领域的创新理论和技术，使之进一步深化和完善，另一方面又特别强调要区别于前期973项目，要突出本项目的创新内容，即研究集中在影响组织修复与再生的关键科学问题和技术难题上，突破制约和影响组织完美修复与再生的瓶颈问题，最终达到实现组织完美修复与再生的目标。
2、在研究思路方面，整体与局部相结合，突出局部。
组织修复与再生表面上看是一个局部问题，实际上在严重创伤条件下也是一个全身改变在局部的表现。
研究严重创伤后的组织修复与再生有别于单纯从发育学或细胞生物学来研究组织修复与再生的关键，就在于严重创伤后的全身反应和内环境变化对局部组织的修复与再生过程将产生重要影响。
因此，本项目在重视和集中研究皮肤、骨、软骨、神经与肺等几种重要组织器官本身修复与再生机制的同时，也关注全身环境变化对局部修复的影响，这也是与前期完成的创伤973项目的重要区别之一。
3、在研究技术方面，静态与动态相结合，突出动态。
本项目将紧紧围绕拟解决的关键科学问题，采用统一公认的致伤模型和现代高新研究技术与手段（如在体观察细胞归巢与类型转变等），从整体、细胞与分子多个层面系统了解和展示组织修复与再生的动态过程，这种技术方法上由过去的静态转为动态的变化，有助于揭示既往难以发现的影响修复与再生的关键环节与制约因素。
4、在成果转化方面，理论与应用相结合，突出转化。
组织修复与再生是一个理论性和实践性都非常强的科学，既有许多关键的科学问题需要解决，同时其研究成果又具有很强的实用性，可以很快实现转化应用于病人的治疗。
因此，本项目提出将理论成果尽快转化为实际应用的思路，正是体现了转化医学在创伤修复和组织再生领域应用的特点。
（四）课题设置课题1：严重创伤缺血缺氧对组织修复与再生的作用研究1.研究内容（1）不同氧浓度对皮肤创面愈合影响的研究。
利用在体、离体缺血缺氧创面愈合模型、观察不同氧浓度对皮肤创面愈合、表皮细胞损伤的影响，明确启动和促进创面愈合的最适氧浓度与时间阈值及其对创面愈合关键环节的影响。
（2）缺血缺氧对表皮（干）细胞增殖、分化与移行的作用及其机制研究。
采用HIF-1α 条件性基因敲除小鼠，从Ca2+、ROS 等激活的PI3K/Akt 信号途径入手，阐明缺血缺氧对创面表皮（干）细胞增殖、分化与移行的影响及其分子机制，阐明生物化学/物理因素之间可能的交互作用及其信号交汇点，进一步揭示缺血缺氧促进创面愈合的新机制，并提出促进创面愈合的新措施。
（3）缺血缺氧对创面血管生成的影响及其机制研究。
以内皮祖细胞（EPC）为切入点，明确缺血缺氧创面毛细血管芽胚生长、新生毛细血管密度以及局部血流量与创面局部内皮祖细胞的数量与功能的关系，揭示因子和相关信号通路在EPC 动员、归巢中的作用。
在此基础上，探寻严重创伤后促进创面血管生成与愈合的新药物和靶分子。
（4）缺血缺氧对心肌损伤修复与再生的作用及其机制研究。
以烧伤后受损心脏为模型，研究严重创伤缺血缺氧对原位心肌干细胞（CSC）增殖、定向分化、迁移（归巢）及对受损心肌组织修复的影响，阐明缺血缺氧以及复合生物电场导致CSC微管结构变化，激活p38/MAPK-PI3K/Akt信号途径，进而调控CSC在受损心脏局部增殖、定向分化和迁移的分子机制，探讨促进损伤心肌组织再生修复的新策略。
2、研究目标通过研究缺血缺氧对表皮细胞、表皮干细胞、内皮祖细胞和心肌干细胞增殖、分化、迁移的影响，了解其对组织损伤修复的作用及其机制，阐明严重创伤缺血缺氧对组织修复与再生的作用，证明“缺血缺氧激活PI3K等信号，经由信号交汇，改变细胞电趋性和生物理化因素间的交互作用，调控表皮（干）细胞增殖、分化、定向迁移和创面修复”和“调控缺血缺氧CSC微管三维结构，促进CSC增殖、定向分化、迁移及心肌组织修复”的假设，为严重创伤后机体组织修复与再生提供新理论、新技术和新方法，并培养一批该研究领域的优秀人才。