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肠上皮细胞竟然长了「脚」,自主迁移,顶替死去的细胞

2019-8-17 11:30| 发布者: | 查看: 47| 评论: 0

摘要:   深藏于我们腹部的小肠,是人体最神奇的器官之一。  如果把褶皱的小肠完全展开的话,它就是人体最大的粘膜,它还是人体更新换代最快的组织之一,每 3 到 5 天就能把肠绒毛上皮细胞换个遍。  至于替换过程也是 ...

  深藏于我们腹部的小肠,是人体最神奇的器官之一。

  如果把褶皱的小肠完全展开的话,它就是人体最大的粘膜,它还是人体更新换代最快的组织之一,每 3 到 5 天就能把肠绒毛上皮细胞换个遍

  至于替换过程也是相当有趣。

  我们都知道绝大多数肠上皮细胞是没有繁殖能力的,只有那些处在小肠上皮凹陷——肠隐窝——里的上皮细胞,才有活跃的分裂增殖能力。那么其他地方的细胞死后,留下的空位置是如何被肠隐窝里的干细胞填补上的呢?


小肠绒毛、隐窝(Crypt)和上皮细胞(stemcell.com)

  首先能确定一点儿,肯定不是肠隐窝里的新生细胞飞过去的。根据科学家多年的观察,学界基本一致认为,肠隐窝的干细胞分裂之后,产生了新的细胞,新的细胞不断生长,就开始挤压周围的细胞,就这么不断地你挤我、我挤你,最终把缺口周边的一个细胞挤进去了

  也就是说,整个过程是个被动的过程,起因是肠隐窝干细胞的有丝分裂增殖产生的推力。(这就跟挤北京 5 号线地铁一样啊,里面其实还能站很多人,你要是想上车,就得使劲儿挤,把其他人挤进去

  诶,这么一说你是不是觉得科学家提出的这个模型非常正确,毕竟在现实生活中也能找到类似的逻辑。简直可以说是完美了。


之前认为的迁移过程(“隔山打牛”)

  不过,有科学家发现,放疗和有丝分裂抑制剂不能抑制小肠上皮细胞的迁移。这就奇怪了啊。

  奇怪确实是奇怪,不过却没有引起多少人的注意。直到巴黎文理研究大学的好奇宝宝 Denis Krndija 出现。

  今天,Krndija 和他的团队在《科学》杂志上发表重要研究成果,颠覆了上面介绍过的“挤地铁”逻辑。他们发现,当某个肠道上皮细胞死亡留下空缺之后,周围的肠道细胞会在伪足的帮助下,主动往空缺处移动,填补空缺。也就是说,这是个主动的过程,而不是之前猜测的被动过程

  千万不要以为,这个研究仅仅是解决了要不要“挤地铁”的问题。实际上,肠道上皮细胞的更新,对于肠道功能的维持非常重要。肠道上皮细胞增殖、迁移和挤压的异常,会导致炎性肠炎和肠癌等疾病


新的迁移模型。下面部分可能受到有丝分裂的影响,但是上面部分是自主迁移

  接下来,我们一起来看看 Krndija 团队的这个研究是如何做的。

  其实第一步很简单,就是找个能抑制有丝分裂的药物处理一下,看看肠上皮细胞还能不能迁移就行了。他们选择的是羟基脲(HU),这个羟基脲能特异性地让有丝分裂停在S期,以达到抑制有丝分裂的目的。

  他们给小鼠注射了低剂量的羟基脲,小鼠肠隐窝的干细胞分裂确实停止了,但是肠道上皮细胞的迁移却还在进行。这就表明,肠隐窝干细胞的有丝分裂产生的推力,确实不是肠上皮细胞迁移的动力,至少不是必不可少的主要动力

  而且他们换用高剂量的羟基脲之后发现,有丝分裂产生的推力,作用范围仅限于肠隐窝和下绒毛区的细胞,其他地方的上皮细胞完全不受影响。这也符合我们的直觉,挤挤附近的细胞,也能匀出空间来。


有丝分裂不是主要推动力,抑制或不抑制有丝分裂,迁移不受影响

  那上皮细胞迁移的力量究竟来自于哪里呢?

  为了回答这个问题,Krndija 团队忙前忙后测了一大堆数据,什么细胞的密度啊,不同位置的细胞的移动速度啊,细胞动力学数据啊,等等等等。最后得出结论,除了有丝分裂的推力之外,肯定还有其他的力存在,而且这个力还不是其他的外力,应该是细胞主动迁移

  不知是团队里哪位大侠突然说了一句话,“与其在黑暗中苦苦思索,倒不如借鉴下已有的研究成果。”这句话犹如黑夜中的一道闪电,照亮了整个天空


被荧光标记的肠道细胞,真是好好看啊

  既然已经能确定肠道上皮细胞的迁移是主动过程,那么,按照现有的研究成果,这些细胞恐怕是有给力的片状伪足或丝状伪足

  根据之前对肠道上皮细胞的研究成果,这些细胞是柱状的,有顶面—底侧极性(专业词语,我也不知道啥意思,知道的朋友请留言
),但是不知道有没有伪足。

  不知道不要紧,因为这个比较好办。既然是伪足,那里面肯定有肌动蛋白啊

  于是他们给肌动蛋白做了红色荧光标记。当他们把小鼠的肠道放在荧光显微镜下时,他们真的看到了富含肌动蛋白的伪足。这个伪足那是孔武有力,指向细胞运动的方向。


一片火红的肌动蛋白和伪足 


放大点儿看伪足

  他们欢呼,他们跳舞。但是,在开香槟之前,他们还得证明这个伪足就是迁移的力量之源

  这个也不难。由于激动蛋白要发挥作用,还有赖于肌动蛋白相关蛋白2/3(Arp2/3)复合物,于是他们找来了Arp2/3 抑制剂 CK-666

  给小鼠注射 CK-666 之后,肠隐窝细胞的有丝分裂啥的都不受影响,这真是极好的,可以有效避免有丝分裂的干扰。结果,肠道上皮细胞的迁移真的就停止了。为了安全起见,他们有用 Arp2/3 基因缺陷小鼠验证了 CK-666 的效果。坐实了。


基于伪足的自主迁移才是主要动力。加了 CK-666,迁移就停了

  到这里,Krndija 和他的朋友们终于可以坐下来,一起好好品尝香槟了。

  伦敦大学学院的 Marnix Jansen 教授,在同期配发的评论性文章里,用了一个词描述 Krndija 团队的实验:引人入胜的

  我想我这篇文章应该也做到了吧。

  编辑:神叨叨


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