Nature：上皮细胞如何保持数目恒定？原来是靠拉拉扯扯

　　

生物通报道  美国犹他州大学Huntsman癌症研究所（HCI）的科学家今天在《Nature》杂志上发表文章，介绍上皮细胞如何更新，保持细胞分裂和细胞死亡之间的数目恒定。

上皮细胞组成的皮肤覆盖了内部器官，在器官上形成一道保护屏障，使其可以正常地发挥作用。不过，上皮中的细胞以非常快的速度更新。为了维持健康的细胞密度，分裂和死亡的细胞数量必须相同。如果这种平衡被打破，炎性疾病或癌症就会发生。

这项研究的领导者，Huntsman癌症研究所的Jody Rosenblatt博士称：“如果过多的上皮细胞死亡，你将失去器官屏障的功能，这样哮喘和结肠炎等炎性疾病就会发生。另一方面，如果太多的细胞分裂，那么细胞就会过剩，有可能导致肿瘤发生。因此，任何一方面的不平衡都是有问题的。”

大约90%的癌症发生在覆盖器官的上皮中。了解哪些因素控制细胞分裂和死亡，以及这些过程如何关联，对了解癌症的发生十分关键。HCI的研究团队发现了这个谜题的答案。他们了解到，相反的机械张力控制了细胞分裂和细胞死亡。具体来说，拉伸上皮细胞导致其分裂，而挤压上皮细胞导致其排出和死亡。

Rosenblatt表示：“我们的发现可归结为一个十分简单的原则。这都取决于机械张力。如果细胞觉得太过拥挤，它们就会弹出一些细胞。细胞的排出使得整块细胞又恢复到它们喜欢的密度。”

另一方面，研究人员又注意到细胞在稀疏的区域发生分裂。“如果细胞变得过于稀疏，它们就会激活细胞分裂，这个信号来自机械拉伸，”Rosenblatt解释说。“为了测试这一点，我们拉伸细胞，发现仅仅一小时就能触发细胞分裂。这个过程还表明拉伸是细胞分裂的正常触发器。”

下一个问题是找出这些过程发生的原因。Rosenblatt的团队发现，细胞分裂和死亡都是由同一个蛋白控制的，这就是Piezo1。

“这个蛋白质能感知拥挤和拉伸，但结果是完全不同的，这取决于细胞处于什么状态。Piezo1就像一个调节冷热的恒温器，通过一个传感器去测量拥挤和拉伸。如果有两个独立的调节器，那么若一个传感器出问题，事情可能会失去控制，”Rosenblatt说。

此外，Rosenblatt的团队还发现了细胞周期中的一个阶段，其中细胞暂停分裂。他说：“我们一直认为，一旦细胞进入一个分裂周期，它们只能前行通过。不过我们发现了一个点，其中细胞暂停下来，等待分裂。这些细胞已经准备好了一切，但它们仍停在那里，这是我们没有预料到的。”

Rosenblatt认为，通过了解细胞在正常情况下如何分裂，科学家将更好地了解上皮细胞在癌症中如何分裂。“我们正在探索这些过程是如何出错的，特别是那些目前仍无法治疗的疾病，比如哮喘和转移性癌症。”（生物通 薄荷）

原文检索

Mechanical stretch triggers rapid epithelial cell division through Piezo1

Nature (2017) doi:10.1038/nature21407