維持平衡是至關(guān)重要的,。在常見的果蠅中,，血液供應(yīng)的創(chuàng)建和維持需要這種平衡,。美國加州大學(xué)洛杉磯分校干細(xì)胞科學(xué)家如今發(fā)現(xiàn)來自兩組不同細(xì)胞的雙向信號傳導(dǎo)對這種平衡是必需的,，以便確保制造足夠多的血細(xì)胞對損傷和感染作出應(yīng)答和血祖細(xì)胞時刻做好準(zhǔn)備以備未來之需,。
干細(xì)胞樣血祖細(xì)胞---產(chǎn)生成體果蠅血液供應(yīng)的細(xì)胞---收到來自生活于附近安全區(qū)或者說微環(huán)境(niche)中細(xì)胞的信號。這些信號讓這些祖細(xì)胞保持在同樣的干細(xì)胞樣狀態(tài),，這樣當(dāng)需要時,，它們能夠開始分化為血細(xì)胞。
在這項新發(fā)現(xiàn)中,，加州大學(xué)洛杉磯分校干細(xì)胞科學(xué)家發(fā)現(xiàn)血祖細(xì)胞也收到回來自它們制造的子血細(xì)胞的關(guān)鍵信號,，當(dāng)制造出足夠多的血細(xì)胞時告訴這些祖細(xì)胞是時候停止分化了。
2011年12月23日,，來自子血細(xì)胞的“反饋交談(back talk)”的這項新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在同行評鑒的《細(xì)胞》期刊上,。
該研究共同通訊作者Julian A. Martinez-Agosto說，“微環(huán)境中的細(xì)胞提供一個支持血祖細(xì)胞的安全環(huán)境,。當(dāng)血祖細(xì)胞收到來自微環(huán)境細(xì)胞中的信號時,，它為這些細(xì)胞創(chuàng)造一個維持它們潛能而不發(fā)生分化的環(huán)境。”
以前的研究已經(jīng)表明當(dāng)人們移除微環(huán)境細(xì)胞時,，血祖細(xì)胞發(fā)生不受制止的分化,。最終，果蠅耗光血祖細(xì)胞,，不能夠制造新血細(xì)胞來對感染或損傷產(chǎn)生免疫應(yīng)答,。
Martinez-Agosto和共同通訊作者Utpal Banerjee開展的這項研究新發(fā)現(xiàn)鑒定出不來自微環(huán)境細(xì)胞的附加信號。Banerjee說,，這些新信號來自血祖細(xì)胞正在制造的子血細(xì)胞,，這是一個令人吃驚的發(fā)現(xiàn)。
Martinez-Agosto和Banerjee在這項花費了4年的研究中注意到一旦血祖細(xì)胞開始分化和它們正在制造的血細(xì)胞變成熟時,，血祖細(xì)胞就變得非常靜止或安靜,，不再增殖。他們解釋到肯定存在來自子血細(xì)胞的信號告訴這些祖細(xì)胞停止增殖和分化,。
Banerjee說,，“這是個非常吃驚的發(fā)現(xiàn)，因為沒有理由懷疑這些分化中的細(xì)胞在所有過程中都起作用,。干細(xì)胞生物學(xué)的范例總是需要來自微環(huán)境的信號傳導(dǎo)來維持祖細(xì)胞群體,。如今,，我們證實也需要來自子血細(xì)胞的信號來有助于維持血祖細(xì)胞群體,。”
來自微環(huán)境細(xì)胞中維持血祖細(xì)胞群體的信號傳導(dǎo)是Hedgehog,。在這篇研究中，科學(xué)家證實子血細(xì)胞將傳回一種信號給血祖細(xì)胞,，該過程受腺苷酸脫氨酶生長因子A(adenosine deaminase growth factor A, Adgf-A)調(diào)節(jié),。這種信號調(diào)節(jié)細(xì)胞外腺苷酸水平，從而對抗或反對Hedgehog信號傳導(dǎo)效應(yīng),。
Martinez-Agosto說,，“我們證實腺苷酸分子在調(diào)節(jié)血液里血祖細(xì)胞增殖中發(fā)揮非常重要的作用。它需要維持一種微妙的平衡---剛好足夠的信號傳導(dǎo)產(chǎn)生更多血細(xì)胞,，但是也不要過多以便所有的血祖細(xì)胞丟失掉,。可能其他的祖細(xì)胞或干細(xì)胞正使用同樣的信號傳導(dǎo)來確定何時分化與否,。”
Martinez-Agosto說,，研究小組使用果蠅，是因為它是一種容易獲得的模式動物,，而且人們?nèi)菀撞倏v它的基因并且監(jiān)控這些基因在細(xì)胞上的效應(yīng),。他們解剖了果蠅中制造血細(xì)胞的淋巴腺，使用綠色熒光來標(biāo)記血祖細(xì)胞和它們的子血細(xì)胞來確定它們何時分化,。
接下來,，研究小組將試圖理解血祖細(xì)胞是否能夠在遭受應(yīng)激反應(yīng)和損傷時檢測它們微環(huán)境中的腺苷酸以及細(xì)胞分裂如何在生物學(xué)上對抗微環(huán)境信號傳導(dǎo)從而促進(jìn)血細(xì)胞形成。
該研究稱述道,，“我們的發(fā)現(xiàn)揭示來自分化中細(xì)胞的信號是維持祖細(xì)胞靜止所必需的,，該信號與微環(huán)境來源的信號一起維持祖細(xì)胞狀態(tài)。其他系統(tǒng)也可能利用類似的體內(nèi)平衡機(jī)制來維持相對大量而且不全部與微環(huán)境中的細(xì)胞發(fā)生直接接觸的祖細(xì)胞,。”(生物谷：towersimper編譯)
doi:10.1016/j.cell.2011.11.041
PMC:
PMID:
Interaction between Differentiating Cell- and Niche-Derived Signals in Hematopoietic Progenitor Maintenance
Bama Charan Mondal, Tina Mukherjee, Lolitika Mandal, Cory J. Evans, Sergey A. Sinenko, Julian A. Martinez-Agosto, Utpal Banerjee
Maintenance of a hematopoietic progenitor population requires extensive interaction with cells within a microenvironment or niche. In the Drosophila hematopoietic organ, niche-derived Hedgehog signaling maintains the progenitor population. Here, we show that the hematopoietic progenitors also require a signal mediated by Adenosine deaminase growth factor A (Adgf-A) arising from differentiating cells that regulates extracellular levels of adenosine. The adenosine signal opposes the effects of Hedgehog signaling within the hematopoietic progenitor cells and the magnitude of the adenosine signal is kept in check by the level of Adgf-A secreted from differentiating cells. Our findings reveal signals arising from differentiating cells that are required for maintaining progenitor cell quiescence and that function with the niche-derived signal in maintaining the progenitor state. Similar homeostatic mechanisms are likely to be utilized in other systems that maintain relatively large numbers of progenitors that are not all in direct contact with the cells of the niche.
