两栖动物的强大再生能力为人类再生医学的研究提供了优良的研究模型。蝾螈是一种研究再生的明星动物。当其肢体或是身体其他部分受损时，它可以屡次再生出新的肢体或是在不留下任何伤疤的情况下使伤口痊愈。同样的，蝌蚪如果有了外伤，可以在几小时内恢复原样，且不留下任何伤疤，而且蝌蚪可以在9天内再生出新的尾巴。通过研究这些可再生出肢体的两栖动物再生的秘密，可以给医学带来重大的新突破。

在非洲爪蟾蜍蝌蚪和有尾目(水螈和蝾螈)中，四肢再生主要以轴向的方式形成，包括由近及远( proximal-distal，PD)和由前到后( anterior-posterior，AP)两种。研究者在其再生的胚基基因中发现，两种轴向PD 和AP都发生了重建。同时，在胚基的后部间质中也检测到了Sonic hedgehog( Shh)的表达，为SHH通路依赖的AP轴向方式被重建提供了有力的证据。除了Shh，Gli3和dHAND对于AP轴向形成也是必要的。Gli3和dHAND分别在四肢胚基的前端和后端表达，在Shh表达之前，在四肢胚基间质中建立了最初的AP极化，之后便是依赖于Shh信号通路的模式形成。通过对转基因鼠等的研究发现，dHAND在四肢胚基的后部区域足以诱导Shh的表达，而Gli3则在四肢的前部，是Shh表达的一个负性调节子。

缺乏Shh与异常结构如一个刺突的形成密切相关。非洲爪蟾蜍至少在蝌蚪阶段，有一套完整的，在四肢胚基中调节Shh表达的基因。因此，在成体胚基中Shh表达的缺乏可能不是由于缺乏对于Shh表达的调节。Shh基因在幼虫阶段可控而在成体阶段不可控的现象提出可能表观遗传学调控与Shh在成体四肢中的重新激活有关。基因表达的表观遗传学调控与发育过程和干细胞分化过程都密切相关。人为控制DNA甲基化水平有时导致了基因表达水平和时相的改变，导致了这个过程的异常。在哺乳动物肌肉的损伤修复中，肌肉前体细胞的DNA去甲基化活动在诱导myoD和myf5再表达中起到了关键作用。这也为表观遗传学在再生能力中发挥了关键作用提供了一定证据。

哺乳动物鱼类保守序列1( MFCS1)在脊椎动物中含有一个高度保守的序列。一些没有四肢的脊椎动物如蛇和蝾螈好像就缺乏这种保守序列。缺乏MFCS1的小鼠表现了远侧四肢截断的表型。MFCS1含有一个主要的四肢特异性的Shh增强子，被认为通过Shh通路在四肢形成中起了一个关键作用。

有研究报道了在MFCS1及Shh表达和DNA甲基化水平之间有强回归关系。在小鼠胚胎中，MFCS1只在后部四肢胚基中的极化活动区域( ZPA)活跃。在非洲爪蟾蜍的蝌蚪阶段，四肢胚基的后部，包括ZPA区域，MFCS1保持了低水平的甲基化。而在其他组织中，如四肢胚基的前部、眼睛和心脏，MFCS1则显示了高水平的DNA甲基化。MFCS1活跃的组织及其甲基化水平之间的密切关系提示在非洲爪蟾蜍的四肢中，Shh的表达至少部分是被MFCS1的DNA甲基化调节的。此外，可能MFCS1的甲基化水平不是被增龄调节，而是以一种组织特异性的方式被调节。这可能就是为何MFCS1的活动只被限制在蝌蚪四肢胚基中的原因。高水平的MFCS1的甲基化与Shh在幼蛙胚基中的重新表达的缺乏有关，并且基因在再生过程中的重新激活不仅需要与反式作用元件的分子间相互作用，而且也需要一个合适的表观遗传学调节以维持其低甲基化水平。尽管对于MFCS1区域的靶点特异性的表观遗传学调控的分子生物学机制还不清楚，但MFCS1区域的去甲基化必定是对于在非洲爪蟾蜍四肢再生中沿AP轴向的完全再形成以及Shh的重新激活起到了关键性作用。MFCS1的高甲基化可能是Shh表达缺乏以及在非洲爪蟾蜍幼蛙四肢截断后刺突的形成的原因。

随着研究的深入，当明确了在两栖动物中可以使机体再生的基因和对它的表观调控机制后，人和两栖动物基因的高度同源性可能可以指导人们发现潜藏在人体内的再生基因，从而在或许在未来可以实现在不留下任何伤疤的情况下，治愈外伤或者肢体再生，但这里面还有很长的路要走。

成熟的中枢神经系统( CNS)是损伤后最难以恢复的组织之一。相对于在胎儿的CNS中的神经再生而言，成体的脑组织以及脊髓中的轴突再生则因为在受损伤后反应性地表达于CNS中的髓鞘和神经胶质细胞中的抑制性分子而受到阻碍。因此，在成体CNS中受损的神经元常常不能够表达能使轴突再生和修复的基因。然而现在已有发现，发育中的和受损伤的成体哺乳动物的CNS都可以从叶酸补充中受益。叶酸的补充显著减少了神经管和其他畸形病变的发生。而不经肠道补充的叶酸可以在成体CNS在受损后提高十倍以上的功能恢复和轴突再生长。临床上已经开始试图探索叶酸在神经发育性疾病中提高神经系统功能的作用。在受伤之前和之后不经肠道补充叶酸提高了受损的脊髓的再生能力。

叶酸这一功能的分子学机制可能与单个碳转移参与了多个通路有关。有研究证实脊髓和周围神经的联合损伤诱导了脊髓表达高亲和力的Folr1受体(而不是低亲和力的Rfc1受体)并触发了受伤后脊髓基因组总体的DNA低甲基化。抑制叶酸通路中的酶学活动损害了轴突的再生。增加的Folr1表达使增加的叶酸可以进入细胞并且反过来以一种浓度依赖的方式调节了受体的激活。此外，Dhfr对叶酸的减少对于其促再生的能力是必需的。

在CNS受损后补充叶酸的有益作用显示了一种两相的曲线，在80μg/kg的浓度时可以达到最大的促进再生的效果。CNS基因组的甲基化水平、Folr的蛋白水平以及对于受损时叶酸补充后反应性的重头甲基化转移酶的活动上也有一致的这种两相性。尤其是80μg/kg的不经肠道补充的叶酸优化了Folr1的表达、Dnmt3a和Dnmt3b的蛋白水平、成体CNS的甲基化水平以及其在受损后的再生能力。在基因组和至少一个基因的启动子上发生了总体的两相的甲基化改变。这个基因即Gadd45a，这是与神经元活动和DNA甲基化都有关的一个细胞周期基因。Gadd45a控制了神经突的分支，并且它也被脊髓损伤所诱导，从而控制了神经元的损伤和细胞死亡。此外，叶酸和甲基化通路的两相性在不同的生殖细胞系来源的组织中，如单核细胞和血管平滑肌细胞中也有报道，而不仅限于神经细胞。

高于80μg/kg的叶酸诱导了相对低的低甲基化水平。这个低甲基化与重头甲基转移酶水平下降以及轴突再生能力减少有关。80μg/kg的浓度提示了叶酸补充可能达到的最大的促再生潜能。这个最大量的限制可能与重头甲基转移酶的转录调节或者Folr有关。另有研究结果显示，叶酸以一种浓度依赖性的方式抑制了Folr对5-甲基四氢叶酸的摄取，从而提示了FR-α( Folr1)是在低浓度时的主要摄取机制，而Rfc是在高浓度情况下对摄取起主要调控作用的机制。

将表观的甲基胞嘧啶的信号传递给DNA是依赖于底物的有效性(如叶酸)，Folr功能，蛋氨酸新陈代谢酶以及通过特异性的甲基转移酶转移甲基基团给DNA链的能力的。叶酸诱导的轴突再生是通过提高DNA甲基化而实现的，这个可能导致了轴突生长和再生相关蛋白表达的一个两相结果。异常的甲基化与神经发生下降，神经干细胞分化减少和基因组不稳定性增加有关。DNA甲基化在脑缺血组织中发生了变化，另外，至少在三种其他的临床紊乱中有明显的异常，包括Rett综合征，ICF综合征(免疫缺陷，着丝粒异染色质和面部异常)以及脆性X综合征。此外，重头DNA甲基转移酶活动对于海马中的记忆巩固有关是必需的。

尽管表观遗传学的改变在现在已经被认为是与受损轴突中的再生能力密切相关，但对于表观基因组在轴突损伤后的改变的研究还是冰山一角。要彻底阐明在中枢神经系统损伤后轴突再生的机制还需要更加深入的研究，从而为神经系统紊乱如脑卒中、创伤和脑外伤的患者开创出新的治疗途径。