极速赛车投注技巧靠谱的|《自然》封面:你有没有想过,既然细胞不断凋亡与分裂,那我们成年后器官究竟是如何保持固定大小不变的?!

 2020-01-11 17:54:38  8 作者: 佚名

极速赛车投注技巧靠谱的|《自然》封面:你有没有想过,既然细胞不断凋亡与分裂,那我们成年后器官究竟是如何保持固定大小不变的?!

极速赛车投注技巧靠谱的,各位读者小的时候都听过匹诺曹的故事,说谎了鼻子就会变长;日本动画《one piece》的男主角路飞,也有能随心所欲变长变短的手脚。然而现实中呢?鼻子变长什么的都是爸爸妈妈吓唬人的!路飞也只是个动画里的人物,不然奇点糕早就一米八了!

确实,虽然癌组织会无限制地生长,可我们正常的组织器官一直都是乖乖的,在成年之后几乎不会有什么大小上的变化。那么,大家有没有想过,器官到底是怎么保持固定大小不变的呢?

8月31日《自然》封面,图为果蝇中肠结构

8月31日出版的《自然》封面故事为我们解开了这个谜团。斯坦福大学的lucyerin o’brien 助理教授和她的团队发现,细胞的凋亡和干细胞的分裂是始终保持一致的,凋亡了多少细胞,就会分裂多少新细胞。通过对成年果蝇中肠[1]的研究,他们确定了一种名为e-cad—rho—egfr的反馈调节机制,机体就是通过这种精确的调节,保持了稳定的总细胞数和器官的大小[2]。

不要被这个机制的名字吓倒了,具体怎么回事,请听奇点糕一一道来~

左:通讯作者lucyerin o’brien博士

右:第一作者jackson liang博士

首先,凋亡上皮细胞和分裂干细胞数量真的一致吗?

lucyerin o’brien博士和她的学生jackson liang博士花了很多时间思考这个问题。他们对果蝇中肠进行标记,让所有新生细胞都表达绿色荧光蛋白。随着时间的推移,表现出荧光的细胞数量呈线性增加;4天以后,该区域所有的细胞都出现了绿色荧光,但细胞总数保持了稳定。那看来确实是“阵亡”了多少就补上多少呢。

左:随时间推移荧光的新生细胞取代旧细胞

右:新生细胞(绿)增加的同时,总细胞数(黑)保持稳定

“细胞凋亡和干细胞分裂保持一致是很重要的。要是它们不这样的话,你的器官要么像得了癌症一样不停生长,要么就会萎缩了。”o’brien博士这样说。[3]

为了进一步研究凋亡和分裂之间的关系,研究者尝试对凋亡进行了抑制,结果发现,随着凋亡的上皮细胞减少了,分裂的干细胞也减少了!不得不说,这看起来像是干细胞知道死亡的同伴减少了,所以并不着急去补充队伍呢。

细胞间可以进行信息交流已经不是什么新鲜新闻了,这次干细胞又是从哪里得到的消息呢?一种叫做e-钙粘素(e-cadherin,e-cad)的蛋白吸引了研究者的注意。

在过去的研究中,研究人员发现小鼠肠道中上皮细胞上的e-cad能够抑制干细胞的分裂[4];而狗的肾上皮细胞凋亡时,e-cad则会被凋亡蛋白酶降解[5]。在果蝇中肠的凋亡细胞中,研究者也观察到了e-cad的减少。当研究者在上皮细胞中敲低了e-cad基因,原本随着抑制凋亡而减少的干细胞分裂竟然解除了!最后,细胞总数增加了70%,组织出现了明显的增生。

还有一项令人惊讶的发现:伴随着e-cad的敲低,干细胞的表皮生长因子受体(egfr)表现出了明显的激活。

egfr与细胞内多种生化反应有关,对egfr的激活可以促进果蝇中肠干细胞的分裂[6],而影响egfr表达或活性的突变可能导致癌症[7]。敲低上皮细胞e-cad之后,有更多的干细胞egfr被激活,开始分裂。当阻断egfr激活,分裂的干细胞又减少了。这说明,e-cad的缺失促进干细胞的分裂,这个过程里egfr的激活不可或缺。

e-cad和egfr可不是近几年才出现的新鲜玩意儿,它们都翻来覆去地被研究了几十年了。不过在细胞周转方面发现它们之间有联系,这还真是出人意料。

“这就像你在不同地方交下的老朋友,有一天你突然发现其实他俩认识,还关系匪浅。”o’brien博士说,“更有趣的是,e-cad和egfr分别与特定的癌症有关系。或许实际上,这个机制的失调也是它俩合作促进肿瘤发展的原因。”[3]

不过看起来e-cad和egfr的关系也并没有很熟。对于凋亡细胞的“召唤”,只有很近距离的一些干细胞egfr发出了“回应”,稍远一些距离的干细胞egfr则没有激活。研究者们猜测,在e-cad和egfr之间应该存在一种信号分子传递消息。

他们检测了一些相关的因子,发现一种表皮生长因子的蛋白酶rhomboid(rho)在e-cad敲低时,表达显著升高,并且在e-cad过表达时受到抑制。rho是一种细胞内作用的酶,可以剪切表皮生长因子的前体,有助于激活egfr。研究者们对rho的作用进行了验证,发现上皮细胞e-cad可以通过抑制rho的表达,减少表皮生长因子的分泌,进而抑制干细胞egfr。

那么现在e-cad—rho—egfr通路就浮出水面了。当果蝇中肠上皮细胞开始凋亡,凋亡细胞表面的e-cad逐渐丢失,使rho表达升高,表皮生长因子分泌增加,激活egfr,促进干细胞的分裂;反之当凋亡停止,e-cad-rho-egfr通路就会抑制干细胞分裂。这个反馈机制确保凋亡细胞数量与分裂细胞数量始终一致。这种微妙而精准的平衡维持着我们体内的器官的大小和形态。

o’brien博士这样解释干细胞与上皮细胞的关系:“我们常常会把干细胞放到‘聚光灯下’。它们是神奇的细胞,拥有特殊的力量,能够更新和再生器官。然而实际上它们并不是起主导作用的那一个。至少在成熟组织中,干细胞只是安静地等待它分化的伙伴发出信号,通知它们开始行动。”[3]

当然了,这是正常细胞才会有的平衡,癌细胞可没这么节制,只要有机会,它们就会无休止地生长下去。阐明了器官大小的维持机制,也可以帮助理解肿瘤的发生发展吧~

编辑神叨叨

如果强核力再强大百分之几,那么太阳会在一秒钟内燃烧殆尽;如果弱核力再微弱百分之几,那么大部分物质的构成元素将不会存在。我们日出而作、日落而息,却从未想过太阳为何刚好在一亿五千公里外升起;我们微笑、奔跑,万亿个细胞各司其职,宛如一首雄壮的进行曲。

霍金说我们是幸运的——是的,宇宙和生命的一切都刚好,而它们还有太多的奥秘。

未知的太多太多……或许冥冥之中真的有上帝之手,我们未必能改变什么,只是近一点,再近一点,可能这就是科学的意义。

参考资料:

[1] apidianakis, y., tamamouna, v., teloni, s. & pitsouli, c. in advances in insect physiology vol. 52 (ed. ligoxygakis, p.) 139–178 (academic, 2017).

[2]https://www.nature.com/nature/journal/v548/n7669/full/nature23678.html

[3]http://scopeblog.stanford.edu/2017/08/31/generational-transfer-how-dying-cells-communicate-with-their-replacements/

[4] hermiston, m. l. & gordon, j. i. in vivo analysis of cadherin function in the mouse intestinal epithelium: essential roles in adhesion, maintenance of differentiation, and regulation of programmed cell death. j. cell biol. 129,489–506 (1995)

[5] steinhusen, u. et al. cleavage and shedding of e-cadherin after induction of apoptosis. j. biol. chem. 276, 4972–4980 (2001).

[6]jiang h, & edgar ba. (2009). egfr signaling regulates the proliferation of drosophila adult midgut progenitors. development (cambridge, england),136(3), 483-93.

[7] zhang h, berezov a, wang q, zhang g, drebin j, murali r, greene mi. erbb receptors: from oncogenes to targeted cancer therapies. j. clin. invest. august 2007, 117 (8): 2051–8. pmc 1934579. pmid 17671639. doi:10.1172/jci32278

在线买彩票



整站最新
掘金建博会投资机会 圣象创新木作一体化战略受关注 掘金建博会投资机会 圣象创新木作一体化战略受关注
在号称“亚洲建材第一展”的广州建博会上,圣象此次也把凝聚了圣象美学价值独特内涵的“木作一体化”设计理...
家居设计的下半场,谁来满足消费者的美学趣味? 家居设计的下半场,谁来满足消费者的美学趣味?
2019年,9月27日,淘宝发布了家居平台“躺平”,并推出躺平计划,做出了家居产业数字化的进一步行动...


回到顶部

随机文章