肠道中的新干细胞机制

你的肠道是一个奇妙的地方。覆盖在小肠和大肠内部的一层特殊细胞从你吃的东西中吸收营养和水，同时将有害物质排除在你的系统之外。这一层叫做肠上皮。它利用干细胞每4到7天就能完全自我更新。这是一种特殊的细胞类型，可以通过分裂和分化产生任何其他类型的细胞来更新你的器官。然而，科学家们仍然不知道它们究竟是如何做出这些决定的，也不知道干细胞的定义是什么。

Bernat corommina - murtra，奥地利科学技术研究所(ISTA)博士后，现格拉茨大学助理教授，以及ISTA教授Edouard Hannezo，与阿姆斯特丹Jacco Van Rheenen团队领导的一个国际实验研究小组合作，研究肠上皮中的干细胞。他们发现了一种令人兴奋的新机制，可能会改变我们对干细胞的理解。他们的研究结果现已发表在该杂志上自然．

肠上皮只是一层不断更新的细胞。它遍布绒毛，绒毛看起来像微小的触角，覆盖在小肠和大肠的内部。在绒毛之间，在组织中有微小的口袋，称为肠隐窝。这个名字可能会引起一些神秘，这可能与那里真正发生的事情并不太远。“在隐窝的底部，上皮细胞中的干细胞不断分裂。产生的一些细胞作为干细胞保留在隐窝中，其他细胞被推向周围绒毛的尖端，”科罗米纳斯-穆尔特拉解释说，“最后，它们分化成允许肠道功能的功能细胞类型，几天后被丢弃。这种情况在你体内一直都在发生，如果这种机制发生了故障，你就会陷入严重的医疗问题。”

在研究小肠和大肠中的这些干细胞时，科学家们最初感到困惑。“我们通常认为干细胞是由细胞固有的生化特性决定的，就像我们可以识别的生化标记一样，”科罗米纳斯-穆尔特拉继续说。“我们发现，在具有这种传统干细胞标记的细胞中，许多细胞实际上从未作为干细胞工作，而是被挤出隐窝而被丢弃，对肠道的长期更新完全没有贡献。我们还发现，虽然经典标记物预测小肠和大肠中的干细胞数量相同，但在小肠中实际发挥干细胞作用的干细胞数量大约是大肠的两倍。”因此，科学家们想要了解是什么决定了哪些细胞实际上充当干细胞，他们发现了一种令人惊讶的新机制，可以调节隐窝中的干细胞。

“我们发现，这些细胞是否表现得像干细胞，完全取决于它们的位置!科罗米纳斯-穆尔特拉解释说:“上皮细胞不仅仅是被下面的细胞分裂从隐窝推向外，就像在传送带上一样，还有另一种运动。”科学家们发现，上皮细胞也在随机方向上活跃地移动——如果你愿意的话，可以沿着传送带来回移动。通过这种方式，已经沿着传送带被推了一段时间的细胞可以回到隐窝的底部，并再次作为干细胞在那里分裂和补充上皮细胞。Edouard Hannezo解释了这些发现的可能含义，“这些运动构成了一种新的环境机制，决定了哪些细胞可以作为干细胞发挥功能。在小肠中，调节运动的分子信号比在大肠中更强，因此细胞可以更频繁地返回隐窝。这就解释了为什么小肠中实际工作的干细胞比大肠中多。这可能会对我们理解干细胞到底是什么以及如何在医疗应用中使用它们产生重大影响。”

这种见解是建立在先前的研究由ISTA的Bernat coromina - murtra和Edouard Hannezo以及Van Rheenen小组的工作。coromina - murtra和Hannezo最初来自物理学背景，他们创建了一个肠上皮层的高级数学模型，其中包括细胞远离隐窝和返回隐窝的运动。利用他们的模型，他们可以预测小肠和大肠中实际工作的干细胞的数量。来自欧洲各地的其他一些研究小组使用显微镜和遗传学的最新方法设计了实验来验证这些预测，并发现它们是准确的。他们甚至试图抑制隐窝中的化学信号，并发现这减少了工作干细胞的数量。