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Nature:“寄生”在人體的干細(xì)胞

日期:2013-02-27 09:04:39

從它的最終宿主(人類)的角度來看,寄生扁形蟲曼氏血吸蟲(Schistosoma mansoni)有著一種可怕的生活方式。它在糞水中孵化,在釘螺(snail)身體內(nèi)長成幼蟲,然后鉆過人類皮膚在靜脈中寄生。一旦到達(dá)靜脈,它會長成成蟲,進(jìn)行交配。如果是雌蟲,會開始產(chǎn)卵。它能在人體內(nèi)存活數(shù)十年。

 

一項新研究提供了關(guān)于這種扁形蟲格外持久存活能力的細(xì)胞機(jī)制認(rèn)識。來自伊利諾伊大學(xué)的研究人員第一次證實曼氏血吸蟲具有成體、無性干細(xì)胞,能夠遷移到其身體各個部位,再生組織。這一研究發(fā)表在近期的《自然》(Nature)雜志上。

 

根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,每年有超過2.3億人需要接受血吸蟲感染治療。其中大多數(shù)人生活在很難或是根本無法獲得清潔水的地區(qū)。感染血吸蟲后,人體器官和組織中的蟲卵會刺激導(dǎo)致?lián)p傷性炎癥。

 

 “雌蟲會一直或多或少不斷地產(chǎn)卵,每天的產(chǎn)卵量大約是數(shù)百個,”伊利諾伊大學(xué)細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Phillip Newmark說。

 

“那些沒有隨糞便排出的卵會繼續(xù)生命周期,植入到宿主組織,尤其是肝臟中,這些蟲卵會觸發(fā)嚴(yán)重的炎癥反應(yīng),導(dǎo)致組織損傷。”

 

兒童尤其容易受到感染的影響,在某些情況下,會由于寄生蟲引起慢性炎癥,導(dǎo)致生長和大腦發(fā)育遲緩。

 

Newmark實驗室多年從事對另一種扁形蟲渦蟲(planarian)的研究,新研究是以此認(rèn)知為起始。Collins認(rèn)為,血吸蟲有可能利用了相同種類的干細(xì)胞(在渦蟲中稱作neoblasts),使得血吸蟲能夠從微小的活組織碎片再生出新的身體部分和器官。

 

“其理由在于,血吸蟲像渦蟲一樣,能夠長期生存,它們必須具有與之相比較的系統(tǒng)類型。因為這些扁形蟲有親緣關(guān)系,它們具有類似的細(xì)胞類型是有道理的。但這從未獲得證實。”

 

在一系列實驗中,Collins發(fā)現(xiàn)血吸蟲負(fù)載著一些外表和行為均與渦蟲neoblasts相似的增殖細(xì)胞。這些細(xì)胞賦予了血吸蟲驚人的再生能力。像neoblasts一樣,血吸蟲中的這些未分化細(xì)胞存在于包繞在器官的一種疏松結(jié)締組織——間質(zhì)(mesenchyme)中。同neoblasts一樣,這些細(xì)胞能復(fù)制它們的DNA,分裂生成兩個“子”細(xì)胞,其中一個子細(xì)胞會再度拷貝它的DNA,繼續(xù)分裂。

 

Newmark說:“干細(xì)胞做兩件事,它們分裂生成更多的干細(xì)胞,以及產(chǎn)生能夠分化的細(xì)胞。”

 

Collins用熒光標(biāo)記物標(biāo)記了這些細(xì)胞,觀察了它們的行為。他指出,在數(shù)天內(nèi),一些標(biāo)記的細(xì)胞遷移到了腸或肌肉中,成為了這些組織的組成部分。

 

“當(dāng)這些細(xì)胞生成之時,我們就對它們進(jìn)行標(biāo)記,隨后我們看到了它們的生長變化。這并非確鑿的證據(jù),表明這些細(xì)胞等同于渦蟲neoblasts,但它與研究人員的假設(shè)是相一致的,”Collins說。

 

研究人員更深入地確定了在這些增殖細(xì)胞中哪些基因被開啟或關(guān)閉,上調(diào)或下調(diào)。他們發(fā)現(xiàn)在增殖細(xì)胞中一種編碼生長因子受體的基因與渦蟲中發(fā)現(xiàn)的非常相似。當(dāng)研究人員阻斷血吸蟲利用這一基因的能力時,發(fā)現(xiàn)這些增殖細(xì)胞逐漸死亡。

 

Collins說:“我們推測,這些細(xì)胞對于血吸蟲的壽命非常重要。現(xiàn)在,我們可以開始探究調(diào)控這些細(xì)胞的基因。”

 

“這一簡單的寄生蟲是怎樣在宿主中生存數(shù)十年的?我們以這一大問題作為開始,”Newmark說:“這表明它具有一些途徑修復(fù)和維持組織。這一研究使得我們了解這些寄生蟲非常有趣的生物學(xué),或許也為縮短它們的生命周期開啟了新的大門。”

 

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