維持平衡是至關重要的。在常見的果蠅中,，血液供應的創(chuàng)建和維持需要這種平衡。美國加州大學洛杉磯分校干細胞科學家如今發(fā)現來自兩組不同細胞的雙向信號傳導對這種平衡是必需的,，以便確保制造足夠多的血細胞對損傷和感染作出應答和血祖細胞時刻做好準備以備未來之需,。
干細胞樣血祖細胞---產生成體果蠅血液供應的細胞---收到來自生活于附近安全區(qū)或者說微環(huán)境(niche)中細胞的信號。這些信號讓這些祖細胞保持在同樣的干細胞樣狀態(tài),，這樣當需要時,，它們能夠開始分化為血細胞。
在這項新發(fā)現中,，加州大學洛杉磯分校干細胞科學家發(fā)現血祖細胞也收到回來自它們制造的子血細胞的關鍵信號,，當制造出足夠多的血細胞時告訴這些祖細胞是時候停止分化了。
2011年12月23日,，來自子血細胞的“反饋交談(back talk)”的這項新發(fā)現發(fā)表在同行評鑒的《細胞》期刊上,。
該研究共同通訊作者Julian A. Martinez-Agosto說，“微環(huán)境中的細胞提供一個支持血祖細胞的安全環(huán)境,。當血祖細胞收到來自微環(huán)境細胞中的信號時,，它為這些細胞創(chuàng)造一個維持它們潛能而不發(fā)生分化的環(huán)境。”
以前的研究已經表明當人們移除微環(huán)境細胞時,，血祖細胞發(fā)生不受制止的分化,。最終，果蠅耗光血祖細胞,，不能夠制造新血細胞來對感染或損傷產生免疫應答,。
Martinez-Agosto和共同通訊作者Utpal Banerjee開展的這項研究新發(fā)現鑒定出不來自微環(huán)境細胞的附加信號。Banerjee說,，這些新信號來自血祖細胞正在制造的子血細胞,，這是一個令人吃驚的發(fā)現。
Martinez-Agosto和Banerjee在這項花費了4年的研究中注意到一旦血祖細胞開始分化和它們正在制造的血細胞變成熟時,，血祖細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胞的信號告訴這些祖細胞停止增殖和分化,。
Banerjee說,，“這是個非常吃驚的發(fā)現，因為沒有理由懷疑這些分化中的細胞在所有過程中都起作用,。干細胞生物學的范例總是需要來自微環(huán)境的信號傳導來維持祖細胞群體,。如今，我們證實也需要來自子血細胞的信號來有助于維持血祖細胞群體,。”
來自微環(huán)境細胞中維持血祖細胞群體的信號傳導是Hedgehog,。在這篇研究中，科學家證實子血細胞將傳回一種信號給血祖細胞,，該過程受腺苷酸脫氨酶生長因子A(adenosine deaminase growth factor A, Adgf-A)調節(jié),。這種信號調節(jié)細胞外腺苷酸水平,，從而對抗或反對Hedgehog信號傳導效應。
Martinez-Agosto說,，“我們證實腺苷酸分子在調節(jié)血液里血祖細胞增殖中發(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產生更多血細胞，但是也不要過多以便所有的血祖細胞丟失掉,?？赡芷渌淖婕毎蚋杉毎褂猛瑯拥男盘杺鲗泶_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，而且人們容易操縱它的基因并且監(jiān)控這些基因在細胞上的效應,。他們解剖了果蠅中制造血細胞的淋巴腺，使用綠色熒光來標記血祖細胞和它們的子血細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胞是否能夠在遭受應激反應和損傷時檢測它們微環(huán)境中的腺苷酸以及細胞分裂如何在生物學上對抗微環(huán)境信號傳導從而促進血細胞形成。
該研究稱述道,，“我們的發(fā)現揭示來自分化中細胞的信號是維持祖細胞靜止所必需的,，該信號與微環(huán)境來源的信號一起維持祖細胞狀態(tài)。其他系統(tǒng)也可能利用類似的體內平衡機制來維持相對大量而且不全部與微環(huán)境中的細胞發(fā)生直接接觸的祖細胞,。”(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.
