与皮肤一样,构成肠道的细胞也在不断死亡并被新细胞取代。这个过程称为周转,有助于维持组织生长和组织更新之间的平衡(或稳态)。关于肠道细胞更新的传统理论认为,衰老或受损的细胞通过一种称为细胞凋亡的机制死亡。细胞凋亡,通常称为“计划性细胞死亡”,是目前公认的三种细胞死亡类型之一。这一理论受到新研究的质疑,该研究提供了可能是肠道特有的第二种有计划的细胞死亡类型的证据。
正如经常发生的情况一样,这一发现是偶然发生的。研究人员正在研究果蝇版的ANCE,这是一种有助于降低血压的酶。他们注意到,安斯在果蝇肠道中的表达是不完整的,并且含有它的细胞具有奇怪的特征。 “我们发现安斯在果蝇肠道中标记了一些奇怪的细胞,”尤说。 “但我们花了很长时间才发现这些奇怪的细胞实际上正在死亡。”他们发现这些奇怪的细胞是黑色的,缺乏核膜、线粒体和细胞骨架,有时甚至缺乏DNA和其他细胞成分。这些是细胞保持活力所必需的。
这个过程是如此渐进,与细胞凋亡中更突然和爆炸性的细胞死亡不同,他们意识到这可能是新的东西。由于Ance阳性细胞往往靠近肠道中新细胞的诞生地,因此他们推测这种新型细胞死亡与肠道中的细胞更新有关。他们根据希腊语“erebos”暂时将这一过程命名为“erebosis”,意思是“黑暗”,因为垂死的细胞在显微镜下看起来非常黑暗。
为了证明erebosis是一种新型的细胞死亡,研究人员进行了多项测试。首先,通过实验阻断细胞凋亡并不能阻止肠道稳态。这意味着肠道中的细胞更新(包括细胞死亡)可以在没有细胞凋亡的情况下发生。其次,垂死的细胞没有显示出任何细胞凋亡或其他两种已知细胞死亡的分子标记。处于erebosis晚期的细胞确实表现出与DNA降解相关的细胞死亡的一般标志。
对经历erebosis的细胞的详细检查表明,它们位于肠道干细胞群附近。这是很好的证据,表明肠细胞在更新过程中被新分化的肠细胞取代。具有讽刺意味的是,负责这一发现的酶似乎并不直接参与这一过程,因为敲除或过度表达Ance 不会影响周转或恢复。因此,下一步是绘制出果蝇肠道中允许蠕动和细胞更新的详细分子事件。
“我觉得我们的结果有可能成为一项突破性的发现。就我个人而言,这项工作是我一生中做过的最具突破性的研究,”Yoo 说。我对果蝇中是否存在erbosis机制非常感兴趣。”