據(jù)外媒報道，為了實現(xiàn)組織的更新，人體組織不斷地消除數(shù)以百萬計的細胞，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新的過程， 它允許被淘汰的細胞暫時保護它們的鄰居免受細胞死亡，從而保持組織的完整性。這種保護機制是至關(guān)重要的，如果被破壞，會導(dǎo)致暫時失去連接。

科學(xué)家們觀察到，當(dāng)該機制被停用時，幾個相鄰的細胞同時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。這項研究的結(jié)果于2021年6月2日發(fā)表在《發(fā)育細胞》雜志上。

人類上皮細胞是在身體的幾個部位發(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。組織更新包括通過細胞分裂形成新細胞和消除死亡細胞。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胞的情況下，調(diào)節(jié)上皮細胞維持其完整性的能力的機制仍然不為人所知。例如，在成人的腸道中，每天有超過100億個細胞被消除。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制以及能夠影響上皮連接的條件，果蠅是一種在實驗室中研究的生物，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)一個細胞死亡時，EGFR-ERK通路--一種因參與調(diào)節(jié)細胞生存而聞名的細胞激活信號通路--在鄰近的細胞中被暫時激活?？茖W(xué)家們觀察到，EGFR-ERK途徑的激活保護了鄰近的細胞免受細胞死亡的影響，時間大約為一小時，從而防止了一組細胞的同時被消滅。“我們已經(jīng)知道這一途徑在調(diào)節(jié)上皮組織的細胞存活方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但我們驚訝地觀察到細胞之間的這種保護性動態(tài)，”巴斯德研究所細胞死亡和上皮細胞穩(wěn)態(tài)組負責(zé)人、該研究作者Romain Levayer評論說。

科學(xué)家們的研究還表明，抑制這種保護機制會對上皮組織產(chǎn)生劇烈的影響：細胞的消除變得隨機，相鄰的細胞可能同時被消除，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，即使有大量的細胞被消除，也從未在上皮組織中觀察到相鄰細胞群的消除現(xiàn)象。

通過使用一種新的光遺傳學(xué)工具，可以在時間和空間上控制細胞死亡，并繞過保護機制，科學(xué)家們證實，當(dāng)相鄰的細胞同時被消除時，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胞的空間分布高度敏感。雖然它可以承受大量細胞的消除，但如果只有三個相鄰的細胞同時被消除，上皮的完整性就會受到影響，”巴斯德研究所細胞死亡和上皮穩(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，組織需要發(fā)展出防止相鄰細胞組被淘汰的機制。“這些觀察結(jié)果很重要，因為它們說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，不需要一個指揮家來協(xié)調(diào)細胞應(yīng)該在哪里和何時死亡;一切都基于相鄰細胞之間的高度局部通信。”

這一過程似乎在進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胞系中獨立發(fā)現(xiàn)了基于局部EGFR-ERK激活的相同保護機制(結(jié)果發(fā)表在同一雜志上)。另一項研究的結(jié)果表明，這種保護機制在相隔數(shù)億年的物種之間是保守的，表明它是一種相對普遍的機制。

未來的研究將揭示這種細胞死亡協(xié)調(diào)機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： 細胞死亡 免疫系統(tǒng) 果蠅 蛋白質(zhì)