研究确定了细胞循环阶段,质数干细胞的行动
休息,许多类型的组织的成体干细胞输入一个可逆的“警戒”阶段在回应一个遥远的损伤,在老鼠的一项研究表明,斯坦福大学医学院的研究人员。
这项研究首次描述了一个新阶段的静息细胞周期的一部分。这也解释了如何干细胞'自己过早地快速响应组织损伤而不承诺大力昂贵(并且可能不必要的)细胞分裂。这些警报细胞不同于完全休息或完全激活干细胞,他们分而后续修复组织损伤更快比完全休息干细胞。
这些发现意味着几乎任何类型的伤害可能会把干细胞全身为未来可能的再生需要注意。
“这些警报干细胞发生了显著的变化在回应一个遥远的肌肉拉伤,”Thomas金兰说,医学博士,博士,神经生物学和神经科学教授。“他们是部分清醒,正准备应对额外的挑战,使新组织。这是一个系统性、全身反应损伤从未见过的。”
研究人员建议警报阶段代表了小说形式的细胞记忆与显示的免疫系统,这依赖于之前的经历来驱动未来的反应。
金兰也指导斯坦福大学的格伦的生物学实验室老化,是这项研究的资深作者,5月25日在网上发表自然。博士,博士后学者约瑟夫·罗杰斯是第一作者。
静息状态?
研究人员正在研究老鼠的反应肌肉干细胞,或卫星细胞肌肉拉伤。传统智慧认为,成人干细胞天生quiescent-a术语,表示深刻的静息状态的特点是体积小,没有细胞分裂。这是一种细胞深度冻结。相比之下,大多数其他细胞通过DNA复制和细胞分裂周期离散,定义良好的阶段。静止的干细胞可以“醒来”,进入细胞周期,以应对当地信号的损失或其他再生的需要。
金兰和他的同事们正在研究这种激活过程在实验室老鼠通过观察在一条腿肌肉干细胞如何应对附近的一个相同的腿肌肉拉伤。(小鼠麻醉前当地注入muscle-damaging毒素;他们有缓解疼痛和抗生素在复苏期间)。研究人员计划观察静受伤的腿的肌肉干细胞作为他们的控制实验。然而,他们看到一些意想不到的。
“受伤的腿的肌肉干细胞有一定改变,”兰多说道,他是卓越康复研究与发展中心主任在帕洛阿尔托退伍军人卫生保健系统。“他们的生化特性明显不同于完全静止,静止的细胞,干细胞和完全激活。我们称为这个状态一个警报的静止状态。”
这些警报细胞在受伤的老鼠比静止的同行。他们也更容易进入细胞周期刺激时,他们表现出的活动增加mitochondria-cellular结构作为能源工厂。然而,尽管这些变化警报细胞尚未积极通过细胞周期移动自己。条件是可逆:差异持续28天之后一个遥远的受伤,之后的警报细胞再次显示正常特性完全静止。
“警报”细胞
研究人员怀疑这些“警戒”随后干细胞可以修复组织损伤比休息干细胞要快多了。他们发现老鼠首先经历了一个报警受伤在一条腿,三天后,更快速有效地修复肌肉损伤的另一条腿比控制老鼠。特别是,在复苏的24天,受损的肌肉纤维与报警损伤大鼠在每一个时间点比控制的动物。
令人惊讶的是,肌肉干细胞也成为警报在反应骨或轻微的皮肤injuries-injuries细胞不发挥任何再生的作用。
相反,其他non-muscle成体干细胞,包括在骨髓中造血干细胞和间充质干细胞肌肉,变得警觉应对肌肉损伤。
“很明显,这个警报状态是一个系统性的反应,”兰多说道。
虽然不清楚人体干细胞是如何接收消息提醒,研究人员并确定一些关键信号通路,包括一个由一种叫做mTORC1的蛋白质。mTORC1通路激活蛋白的生产所需的细胞分裂,在干细胞增殖起到至关重要的作用。
另一个蛋白质,肝细胞生长因子、胶质瘤以潜在的形式存在于肌肉干细胞之间的空间和其他细胞组织,使其良好的应对全身循环信号。当激活时,结合胶质瘤干细胞的表面和激活mTORC1通路。尽管金兰和他的同事们发现,阻断HGF与细胞结合的能力也抑制的能力成为一个遥远的警报在反应损伤,尚不知道激活HGF。
可能促进愈合
“我们可以开始确定分子损伤释放到循环的去这些干细胞组织和警报?”兰多说道。说:“如果我们能更多地了解这些因素,我们可能会人为地提醒干细胞别人去手术,例如,术后愈合速度。”
这项研究的发现也解决一些长期存在的关于细胞的静止状态的问题。
“研究人员在实验室里细胞静止几十年前注意到,当你退出生长因子,细胞停止分裂,”兰多说道。“他们观察到细胞有不同的方式可能存在的状态。但直到现在,没有人详细描述了这种现象或调查它的生理后果。他们看到我们已经解释了在分子水平和干细胞———第一次真正的证据,另一个静止的状态,允许更快速和有效的组织修复。”
进一步探索
