Žarnynas – kripta kazino | gamta

Žarnynas – kripta kazino | gamta

Anonim

Dalykai

  • Ląstelių dalijimasis
  • Plonoji žarna
  • Kamieninės ląstelės

Kamieninės ląstelės gali atsinaujinti neribotą laiką - tai bruožas, kuris dažnai priskiriamas asimetriniam ląstelių dalijimuisi. Švieži eksperimentiniai ir matematiniai žarnyno modeliai pateikia įrodymų, kad malonu skirtis.

Tam tikri audiniai, tokie kaip oda, kraujas ir žarnyno gleivinė, kiekvieną dieną papildo milijonus prarastų ląstelių. Atnaujinimo našta tenka mažoms kamieninių ląstelių populiacijoms, kurios gali pasidaryti tikslias kopijas, taip pat sugeneruoti visus rezidentų tipus, kurie išsiskiria ir galiausiai miršta. Šis retas dvigubas sugebėjimas, apibūdinantis visų kamieninių ląstelių savybes, paaiškėja asimetriniu lytinių ląstelių 1 ir neuronų pirmtakų 2 pasiskirstymu vaismedyje. Nepaisant to, kol visas kamieninių ląstelių fondas audinyje išlieka maždaug pastovus, iš principo nėra jokios priežasties, kodėl atskiros kamieninės ląstelės neturėtų dalintis simetriškai, kad būtų sukurtos dvi identiškos kamieninės ląstelės arba dvi dukros, išeinančios iš fondo, kad būtų galima atskirti. Iš tiesų, dvi „ Science 3“ ir „ Cell 4“ publikuotos ataskaitos rodo, kad normaliai atnaujinant audinius žarnyno kamieninės ląstelės dalijasi simetriškai.

Plonojoje žarnoje kamieninės ląstelės yra vizualiai atpažįstamose vietose į kišenę panašios kriptos, o jų palikuonys migruoja nuspėjamais srautais (1a pav., Kitoje pusėje). Pelėse dvi ląstelių populiacijos pasireiškia tiek atsinaujinimo, tiek daugialypės diferenciacijos gebėjimais: ketvirtoje kriptos pakopoje esančios retos ląstelės, kurios ekspresuoja branduolinį baltymą Bmi1 ir atkartoja nedažnai 5, ir gausiau auginančios ląstelės - apie keliolika - kurie yra giliai kriptos bazėje, išreiškia paviršiaus baltymą Lgr5 ir dalijasi beveik kasdien 6 . Nors atrodo, kad abi šios ląstelių populiacijos pakartotinai ir neribotą laiką papildo žarnos gleivinę, buvo įrodyta, kad tik Lgr5 ekspresuojančios ląstelės 7 sukuria beribius kamieninių ląstelių palikuonius laboratorijoje.

Image

a, plonojoje žarnoje epitelio ląstelių lakštas linijuoja nesuskaičiuojamas į pirštus panašias iškyšas, vadinamas villi. Trumpos epitelio invaginijos tarp villi, vadinamų kriptomis, sudaro žarnyno kamienines ląsteles, kurios pakeičia prarastas ville epitelio ląsteles. b . Yra du alternatyvūs modeliai, kaip žarnyno kamieninės ląstelės replikuojasi, kad papildytų prarastas ląsteles. Asimetrinio dalijimosi modelis rodo, kad dominuojančios kamieninės ląstelės (raudonos) hierarchiškai sukuria kitas ląsteles (mėlynas) per asimetrinį ląstelių dalijimąsi, kaskart pasidalindamos savo kopiją. Tačiau du nauji tyrimai 3, 4 rodo, kad žarnyno kriptoje daugumos atžvilgiu lygios kamieninės ląstelės gali pasiskirstyti simetriškai, kad pakeistų savo kaimynus. Plonos strėlės vaizduoja ląstelių dalijimąsi, dėl kurio susidaro kamieninės ląstelės; storos strėlės vaizduoja padalijimą, iš kurio gaminamos diferencijuotos ląstelės. ( b pritaikytas iš 3 nuorodos)

Visas dydis

Galima atskiras gyvūno ląsteles pažymėti fermentu arba fluorescenciniu baltymu ir sekti etiketę, kad būtų galima stebėti tų ląstelių palikuonis. Toks požiūris anksčiau nustatė 8, kad žarnyno kriptos yra monokloninės - tai yra, visos jų rezidentinės ląstelės yra gaunamos iš tos pačios motininės ląstelės. Šis atradimas parodė, kad tam tikrų kamieninių ląstelių palikuonys gali išskirti kriptą ir pakeisti net kitas tos kriptos kamienines ląsteles.

Lopez-Garcia ir kt . 3 ir Snippert et al . 4 išnaudoja šią kloninę savybę norėdami išsiaiškinti pagrindinius kamieninių ląstelių replikacijos požymius. Netrukus po suaugusių pelių genetinio žymėjimo kelios kriptos ląstelės nešiojo žymeklį, signalizuodamos apie jų neseną kilmę pažymėtame pirmtake. Laikui bėgant, pažymėtų ląstelių dalis atskirose kriptose padidėjo arba sumažėjo, kol visos kriptos ląstelės buvo vienodai paženklintos arba nepaženklintos etiketėmis, atspindinčiomis jų išvestį iš kamieninių ląstelių arba kamieninių ląstelių, kurios pakeitė visas kitas. Neatsiejama nuo abiejų tyrimų buvo priemonė sekti ląsteles kiekybiškai per jų 3-4 mėnesius trunkančią kelionę link monokloninių.

Tyrėjų modeliai leido jiems užduoti esminį klausimą: ar visos kriptoje esančios kamieninės ląstelės yra vienodai pasirengusios pasiskirstyti simetriškai ir atsitiktinai, ar dominuojančios kamieninės ląstelės valdo hierarchiją - asimetriškai dalijamos, norėdamos pasidaryti save ir tuo pat metu gauti antrinę kamieninę ląstelę žemesnio rango, iš kurio gali atsirasti tik diferencijuojančios ląstelės (1b pav.)? Jie iškėlė hipotezę, kad jei genetinė etiketė atsitiktinai patektų į dominuojančią kamieninę ląstelę, laikui bėgant ženklas pasklistų visose kitose tos kriptos kamieninėse ląstelėse. Tačiau antrinių kamieninių ląstelių žymėjimas atsitiktiniu būdu leistų jas galutinai pakeisti dominuojančios ląstelės nepažymėtais ar kitaip pažymėtais palikuonimis. Ir atvirkščiai, jei daugelis kripto kamieninių ląstelių turi maždaug panašų potencialą pasiskirstyti simetriškai, klonai, kilę iš vienkartinės etiketės, turėtų augti ir mažėti, kol jie dominuoja kriptoje arba išnyks per vienodą konkurenciją su ląstelėmis, turinčiomis skirtingą etiketę.

Šis scenarijus primena tą scenarijų, kai lošėjai, turintys lygius, mažus piniginius, stato iš eilės lažybas, kurių kiekviena turi vienodus koeficientus. Nors nė vienas lošėjas neturi vidinio pranašumo, tas, kuriam pasisekė laimėti kelis ankstyvus raundus, atsitiktinai padidina savo piniginę, kad pakeltų vėlesnį ante, sudarydamas jai palankias sąlygas aplenkti varžybas. Kaip ir daugelį azartinių žaidimų, šį, kaip ir žarnyno kriptos klonavimo atitikmenį, galima modeliuoti matematiškai 9, leidžiant klono dydžio kitimo modeliui atskirti alternatyvius kamieninių ląstelių replikacijos mechanizmus (1b pav.).

Apytiksliai vienodo potencialo kamieninių ląstelių dalijimasis atsitiktiniu būdu turėtų suteikti klono dydžio pasiskirstymą, susiliejantį su modeliu, žinomu kaip mastelio keitimas - kardinalus atsitiktinių žaidimų bruožas 9 . Tačiau jei kamieninės ląstelės yra kilusios iš vieno dominuojančio šaltinio, ženklinant tą šaltinį turėtų būti gaunami klonai, kurie stabiliai auga, tuo tarpu žemesnio rango ląstelės turėtų būti ženklinamos klonais, kurie ilgainiui išnyks, nes nepaženklintos (arba kitaip paženklintos) dominuojančios ląstelės palikuonys per; klonų dydžiai tokiu atveju parodytų binominį pasiskirstymą, o ne mastelio savybes.

Duomenys, gauti naudojant skirtingus ženklinimo metodus dviejose laboratorijose 3, 4, atskleidė nedviprasmišką klonų dydžio pokyčius. Nors rezultatai negali atmesti atsitiktinio hierarchijos antplūdžio, jie rodo, kad normaliomis sąlygomis keletą mėnesių žarnyno kamieninės ląstelės nuolat konkuruoja lygiame simetriškos replikacijos lauke. Tangentiškai jie taip pat reiškia, kad Bmi1 ekspresuojančios ir Lgr5 ekspresuojančios ląstelės gali sudaryti daugiausiai sutampančias kamieninių ląstelių sankaupas, nes tyrėjai pradėjo įtarti 10 .

Kamieninių ląstelių perteklius gali sukelti audinių pervargimą ar vėžį, o deficitas gali prisidėti prie senėjimo ir organų nepakankamumo. Taigi organų atsinaujinimas priklauso nuo to, ar pavyks rasti tinkamą pusiausvyrą tarp kamieninių ląstelių replikacijos gebėjimo susilaikymo ir perdavimo. Asimetrinis dalijimasis leidžia iš esmės griežtai kontroliuoti kamieninių ląstelių skaičių ir taip pat riboja DNR žalą, kurią gali skleisti nuolat atsinaujinančios ląstelės. Tai yra keletas priežasčių, dėl kurių seniai pasitaiko asimetrinis dalijimasis kaip įgimta kamieninių ląstelių savybė. Šviesus, simetriškas žarnų kamieninių ląstelių apykaita gali prarasti šiuos pranašumus, tai rodo, kad yra kitų apsaugos priemonių nuo neapibrėžto pažeistų ląstelių išsiplėtimo.

Būsimi eksperimentai gali apimti mechanizmus, kurie nustato ir palaiko kamieninių ląstelių skaičių žarnyno kriptoje. Kitaip tariant, kaip kiekviena žarnyno kamieninė ląstelė pirmiausia suvokia poreikį padalyti, o tada pasirenka nerštą dvi panašias naujas kamienines ląsteles ar dvi dukteris, kurios visam laikui išeina iš kamieninių ląstelių telkinio diferenciacijos būdu? Atsakymas į šį klausimą galėtų padėti sukurti iš esmės naujus vėžio gydymo būdus ir panaudoti pažadą dėl regeneracinės medicinos. Šansai teigiamai veikia žarnyno kriptas kaip ryškų sprendimų šaltinį.

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.