Cell新文:免疫细胞和干细胞二者之间的探戈

【字体: 时间:2018年11月09日 来源:生物通

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  不少科学家们都尝试了解不同干细胞微环境之间的相似之处,希望由此了解干细胞与免疫细胞募集之间的特殊背景,近期Cell发文:“Two to Tango: Dialog between Immunity and Stem Cells in Health and Disease”,从多个方面分析了这两者之间的沟通与相互作用。

  

生物通报道:干细胞能在体内平衡和压力下再生组织,这些细胞从它们的微环境获取线索,帮助自己在这些状态之间平稳过渡。免疫细胞则是其中重要的细胞之一。不少科学家们都尝试了解不同干细胞微环境之间的相似之处,希望由此了解干细胞与免疫细胞募集之间的特殊背景,近期Cell发文:“Two to Tango: Dialog between Immunity and Stem Cells in Health and Disease”,从多个方面分析了这两者之间的沟通与相互作用。

我们身体组织处于不断变化中,促进这种变化是自我更新的组织干细胞,这些干细胞能产生寿命较短的祖细胞,通过平衡增殖和分化以维持增生和萎缩之间的平衡(图一)。

在体内平衡期间,细胞替换的速度具有组织和背景特异性的,比如说在血液,表皮和肠道中是永久性的,在大脑和肌肉寿命有限,而在毛囊和哺乳期乳腺中则是短期的。

然而,当组织受损时,即使是经常静止的干细胞也会被激活。同样炎症和感染反应也会以相似的方式替换正常的稳态。

此前一项研究发现,作为免疫系统中最复杂角色之一的巨噬细胞具有抚育细胞的功能,研究表明巨噬细胞在维持乳腺干细胞微环境方面发挥了重要的作用。

研究人员敲除了小鼠中的Dll1基因,结果发现小鼠青春期乳房发育明显延迟了,而且怀孕和哺乳期间也出现了同样的情况。此外,在乳腺发育和妊娠期间,乳腺干细胞的数量也都减少了。与Dll1敲除小鼠相比,Dlll基因完整的小鼠具有更完整,再生能力更强的乳腺干细胞。

缺失Dll1的小鼠乳腺中巨噬细胞也更少,研究人员发现,乳腺干细胞中的Dll1与巨噬细胞中的Notch2和Notch3受体的结合对于保持乳腺干细胞微环境中巨噬细胞的数量,和保持干细胞状态非常重要。

研究人员还发现,Dll1的存在与另一种称为Wnt的分子信号通路基因的表达有关。 Dll1的表达引发了巨噬细胞表达Wnt3、10和16的基因,从而进一步增强了乳腺干细胞的干细胞行为。当研究人员通过遗传或化学方法灭活小鼠乳腺中的巨噬细胞时,乳腺干细胞活性就会下降。


普林斯顿大学领导的研究小组发现,一种称为巨噬细胞的免疫细胞能抚育乳腺干细胞,在青春期和怀孕期间帮助乳房发育。
左图显示正常(WT)或缺少Dll1基因(Dll1cKO)的乳腺腺管。Dll1缺失的小鼠有明显的乳腺腺管发育滞后。中图显示了正常的
染色管道,乳腺干细胞(蓝色椭圆形)和巨噬细胞(棕色椭圆形)。右图显示了乳腺干细胞(粉红色)如何通过Dll1与Notch受体的结合以及Wnt分子的参与与巨噬细胞(棕色)进行交流。

巨噬细胞在乳腺发育的重要性在20年前被首次发现,近年来科学家们发现巨噬细胞会影响乳腺中的干细胞活性。这项研究提出了关于乳腺细胞和周围细胞,以及乳腺干细胞中组织驻留巨噬细胞中表达多个Wnt分子的特殊作用的几个问题。这些针对正常乳腺发育的研究可能为巨噬细胞在乳腺癌进展中的作用提供了重要线索。

此外,研究人员还在骨髓干细胞中发现了能逃避免疫反应的部位,骨髓造血干细胞(HSC)小环境(专门作为干细胞栖身之处的小环境)是一个“有免疫特权”的地方。这个特性已知存在于睾丸、卵巢和毛囊中,但未曾被普遍性地证明存在于所有干细胞小环境中。

高分辨率体内成像研究表明,调控性T细胞在HSC干细胞小环境中积累,使移植的异体HSC能够逃避异体排斥。除了支持干细胞功能外,这个小环境相对来说也许还提供了一个躲避免疫攻击的庇护所,这种庇护作用在某些情况下也可能会为恶性细胞所利用。

原文标题:

Two to Tango: Dialog between Immunity and Stem Cells in Health and Disease

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31172-3



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