Nature:造血干細胞具有應急能力
日期:2013-04-12 09:25:55
法國科學家Michael Sieweke領導的研究團隊發現,造血干細胞除了保證血細胞的持續更新以外,還能夠在緊急情況下生產機體所需的白細胞,以便應對炎癥或感染。這一研究將有望幫助接受骨髓移植的患者抵御感染,文章于四月十日發表在Nature雜志上。
我們血液中的細胞具有供給、清理和防御的功能,但它們的壽命都不長。紅細胞的平均壽命基本不超過三個月,血小板的壽命約為十天,而大多數白細胞只能存活幾天。因此,機體必須及時生產足夠的替代細胞,而這就是造血干細胞的工作。造血干細胞位于骨髓中,每天向血液輸送數以億計的新細胞。為此,造血干細胞必須一邊增殖一邊分化,生成特化的白細胞、紅細胞或血小板等。
多年以來,造血干細胞分化的觸發機制一直吸引著研究者們的注意。此前的研究顯示,干細胞并非隨機選取分化路徑,而是在環境信號和內部因子的影響下決定自身的命運。那么造血干細胞是怎樣對緊急事件進行正確應答,以滿足機體需要的呢?例如,在機體受到感染時,及時生產足夠的巨嗜細胞來吞噬入侵微生物。
此前,人們普遍認為造血干細胞不能解碼上述信息,只會隨機分化。而Michael Sieweke的研究團隊向人們展示事實并非如此,造血干細胞能夠感知這些信號并做出反應,生產出最適用于當前危機的細胞。
“我們發現,在感染或發炎時機體會大量產生一類生物分子,這種分子會直接告訴造血干細胞機體所需的分化路徑,”文章的共同作者,Dr. Sandrine Sarrazin說。“這就是巨噬細胞集落刺激因子M-CSF,它會使PU.1基因激活。PU.1基因是髓系細胞分化的開關,該基因的活化能促使造血干細胞快速分化。”
“我們用一個熒光標記來指示PU.1的狀態。動物實驗和顯微鏡觀察顯示,造血干細胞應答M-CSF會立刻發亮,”文章共同作者之一,Noushine Mossadegh-Keller說。“隨后我們證實,所有發亮細胞中的PU.1基因都被激活。說明細胞接到M-CSF信號后,就立刻改變了自己的身份。”
研究人員指出,明確這一信號使人們有望在面臨急性感染的患者中,加速特定細胞的生成。未來人們可以利用M-CSF,在避免產生不利細胞的同時,刺激有用細胞的分化,以幫助免疫系統抵御感染。由于經歷了骨髓移植的患者缺乏對感染的防御能力,因此這類研究對他們來說非常重要。
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