據(jù)外媒報(bào)道，為了實(shí)現(xiàn)組織的更新，人體組織不斷地消除數(shù)以百萬計(jì)的細(xì)胞，而不損害組織的完整性、形態(tài)和連接性。維持這種完整性所涉及的機(jī)制仍然是未知的。來自巴斯德研究所和法國國家科學(xué)研究中心的科學(xué)家們最近揭示了一個(gè)新的過程， 它允許被淘汰的細(xì)胞暫時(shí)保護(hù)它們的鄰居免受細(xì)胞死亡，從而保持組織的完整性。這種保護(hù)機(jī)制是至關(guān)重要的，如果被破壞，會導(dǎo)致暫時(shí)失去連接。

科學(xué)家們觀察到，當(dāng)該機(jī)制被停用時(shí)，幾個(gè)相鄰的細(xì)胞同時(shí)被消除會損害組織的完整性。這種完整性的缺乏可能是導(dǎo)致慢性炎癥的原因。這項(xiàng)研究的結(jié)果于2021年6月2日發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》雜志上。

人類上皮細(xì)胞是在身體的幾個(gè)部位發(fā)現(xiàn)的組織(如表皮和內(nèi)部粘膜)。它們由連續(xù)的細(xì)胞層組成，起到物理和化學(xué)屏障的作用。這一作用不斷受到外界環(huán)境和自身更新的考驗(yàn)。組織更新包括通過細(xì)胞分裂形成新細(xì)胞和消除死亡細(xì)胞。盡管這種情況在胚胎發(fā)育或成人組織的維持過程中經(jīng)常發(fā)生，但在涉及大量被淘汰的細(xì)胞的情況下，調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞維持其完整性的能力的機(jī)制仍然不為人所知。例如，在成人的腸道中，每天有超過100億個(gè)細(xì)胞被消除。這些消除是如何協(xié)調(diào)的，以保持組織的完整性和連接性?

來自巴斯德研究所和法國國家科學(xué)研究中心的科學(xué)家們著手通過使用果蠅(或稱醋蠅)來確定參與上皮完整性的機(jī)制以及能夠影響上皮連接的條件，果蠅是一種在實(shí)驗(yàn)室中研究的生物，其上皮結(jié)構(gòu)與人類相似。

利用蛋白質(zhì)敏感的熒光標(biāo)記，研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一個(gè)細(xì)胞死亡時(shí)，EGFR-ERK通路--一種因參與調(diào)節(jié)細(xì)胞生存而聞名的細(xì)胞激活信號通路--在鄰近的細(xì)胞中被暫時(shí)激活。科學(xué)家們觀察到，EGFR-ERK途徑的激活保護(hù)了鄰近的細(xì)胞免受細(xì)胞死亡的影響，時(shí)間大約為一小時(shí)，從而防止了一組細(xì)胞的同時(shí)被消滅。“我們已經(jīng)知道這一途徑在調(diào)節(jié)上皮組織的細(xì)胞存活方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但我們驚訝地觀察到細(xì)胞之間的這種保護(hù)性動態(tài)，”巴斯德研究所細(xì)胞死亡和上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)組負(fù)責(zé)人、該研究作者Romain Levayer評論說。

科學(xué)家們的研究還表明，抑制這種保護(hù)機(jī)制會對上皮組織產(chǎn)生劇烈的影響：細(xì)胞的消除變得隨機(jī)，相鄰的細(xì)胞可能同時(shí)被消除，導(dǎo)致連接性的反復(fù)喪失。在正常情況下，當(dāng)EGFR-ERK途徑?jīng)]有被刻意抑制時(shí)，即使有大量的細(xì)胞被消除，也從未在上皮組織中觀察到相鄰細(xì)胞群的消除現(xiàn)象。

通過使用一種新的光遺傳學(xué)工具，可以在時(shí)間和空間上控制細(xì)胞死亡，并繞過保護(hù)機(jī)制，科學(xué)家們證實(shí)，當(dāng)相鄰的細(xì)胞同時(shí)被消除時(shí)，上皮的完整性會受到損害。“令人驚訝的是，上皮組織對被淘汰細(xì)胞的空間分布高度敏感。雖然它可以承受大量細(xì)胞的消除，但如果只有三個(gè)相鄰的細(xì)胞同時(shí)被消除，上皮的完整性就會受到影響，”巴斯德研究所細(xì)胞死亡和上皮穩(wěn)態(tài)組的科學(xué)家、該研究的第一作者Léo Valon解釋道。

科學(xué)家們的觀察證實(shí)，組織需要發(fā)展出防止相鄰細(xì)胞組被淘汰的機(jī)制。“這些觀察結(jié)果很重要，因?yàn)樗鼈冋f明了生物組織令人難以置信的自組織能力，這種特性使它們能夠承受壓力條件。”Romain Levayer說：“因此，不需要一個(gè)指揮家來協(xié)調(diào)細(xì)胞應(yīng)該在哪里和何時(shí)死亡;一切都基于相鄰細(xì)胞之間的高度局部通信。”

這一過程似乎在進(jìn)化過程中一直保持著。瑞士伯爾尼大學(xué)Olivier Pertz領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在人類細(xì)胞系中獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了基于局部EGFR-ERK激活的相同保護(hù)機(jī)制(結(jié)果發(fā)表在同一雜志上)。另一項(xiàng)研究的結(jié)果表明，這種保護(hù)機(jī)制在相隔數(shù)億年的物種之間是保守的，表明它是一種相對普遍的機(jī)制。

未來的研究將揭示這種細(xì)胞死亡協(xié)調(diào)機(jī)制的破壞和上皮組織中連接性的反復(fù)喪失是否可能是慢性炎癥的根源之一，而慢性炎癥是造成各種疾病的現(xiàn)象，目前是全球死亡的主要原因之一。

關(guān)鍵詞： 細(xì)胞死亡 免疫系統(tǒng) 果蠅 蛋白質(zhì)