Science：最新研究揭示肺泡干细胞维持干细胞特性的关键通路
时间：2018-04-11
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干细胞是人体内一种尚未分化的细胞，存在于人体的各组织器官之中，了解干细胞的特性及原理，将有助于干细胞对疾病治疗的研究。作为肺的呼吸单元，肺泡是由单层上皮细胞构成的微小半球状囊泡。肺泡内壁上存在两种类型的上皮细胞：鳞状1型肺泡细胞（AT1细胞）和骰状2型肺泡细胞（AT2细胞），其中AT1介导气体交换，AT2细胞分泌表面活性物质，少量的AT2细胞可作为肺泡干细胞（alveolar stem cell）发挥功能。
干细胞是人体内一种尚未分化的细胞，存在于人体的各组织器官之中，了解干细胞的特性及原理，将有助于干细胞对疾病治疗的研究。作为肺的呼吸单元，肺泡是由单层上皮细胞构成的微小半球状囊泡。肺泡内壁上存在两种类型的上皮细胞：鳞状1型肺泡细胞（AT1细胞）和骰状2型肺泡细胞（AT2细胞），其中AT1介导气体交换，AT2细胞分泌表面活性物质，少量的AT2细胞可作为肺泡干细胞（alveolar stem cell）发挥功能。
该研究表明，每个表达Wnt的成纤维细胞确定着容纳一个肺泡干细胞的壁龛，而且这种短程信号决定和维持着肺泡干细胞的身份。当肺泡干细胞发生分裂时，所产生的两个子细胞竞争这个壁龛，结果就是呆在这个壁龛中的子细胞仍然保持着肺泡干细胞的身份；而离开这个壁龛的子细胞，逃避Wnt信号的作用，经重编程后转化为AT1细胞。离开这个壁龛的子细胞也能够变成标准的AT2细胞，即属于除少数作为肺泡干细胞发挥作用的AT2细胞之外的绝大多数AT2细胞，这很可能是它们到达一个决定着标准AT2细胞命运的信号转导中心附近。这个仅有单个表达Wnt的成纤维细胞和一个肺泡干细胞组成的壁龛可使得该壁龛对肺泡气体交换的影响最小化。
该研究还发现，当肺泡上皮遭受损伤后，这种损伤诱导很多正常静止的标准AT2细胞激活Axin基因，作为辅助祖细胞（ancillary progenitor）发挥作用，从而快速地增殖和再生丢失的肺泡细胞。这种广泛地招募标准AT2细胞充当肺泡干细胞的功能并不是由这个壁龛发生增殖来实现的。相反，这种损伤诱导标准AT2细胞中的Porcupine基因和另一组包括Wnt7b在内的Wnt基因表达。当这种肺泡上皮得到恢复后，作为辅助祖细胞发挥功能的肺泡干细胞中的Wnt表达水平下降，而且它们停止增殖，开始分化为AT1细胞或者返回到标准AT2细胞身份。
这项新的发现提示Wnt信号，不论是来自成纤维细胞的短程Wnt信号，还是损伤诱导的自分泌Wnt信号，都会让AT2细胞具有两种干细胞性质。Wnt信号赋予肺泡干细胞的干细胞身份，但是这种信号本身并不会激活这些干细胞，其增殖是由EGFR/KRAS信号控制的。为此，研究人员提出Wnt通路和EGFR/KRAS通路并行地发挥功能，分别决定着肺泡干细胞的身份和激活它们。
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