據(jù)外媒報道，為了實現(xiàn)組織的更新，人體組織不斷地消除數(shù)以百萬計的細胞，而不損害組織的完整性、形態(tài)和連接性。維持這種完整性所涉及的機制仍然是未知的。來自巴斯德研究所和法國國家科學研究中心的科學家們最近揭示了一個新的過程， 它允許被淘汰的細胞暫時保護它們的鄰居免受細胞死亡，從而保持組織的完整性。這種保護機制是至關重要的，如果被破壞，會導致暫時失去連接。

科學家們觀察到，當該機制被停用時，幾個相鄰的細胞同時被消除會損害組織的完整性。這種完整性的缺乏可能是導致慢性炎癥的原因。這項研究的結果于2021年6月2日發(fā)表在《發(fā)育細胞》雜志上。

人類上皮細胞是在身體的幾個部位發(fā)現(xiàn)的組織(如表皮和內部粘膜)。它們由連續(xù)的細胞層組成，起到物理和化學屏障的作用。這一作用不斷受到外界環(huán)境和自身更新的考驗。組織更新包括通過細胞分裂形成新細胞和消除死亡細胞。盡管這種情況在胚胎發(fā)育或成人組織的維持過程中經常發(fā)生，但在涉及大量被淘汰的細胞的情況下，調節(jié)上皮細胞維持其完整性的能力的機制仍然不為人所知。例如，在成人的腸道中，每天有超過100億個細胞被消除。這些消除是如何協(xié)調的，以保持組織的完整性和連接性?

來自巴斯德研究所和法國國家科學研究中心的科學家們著手通過使用果蠅(或稱醋蠅)來確定參與上皮完整性的機制以及能夠影響上皮連接的條件，果蠅是一種在實驗室中研究的生物，其上皮結構與人類相似。

利用蛋白質敏感的熒光標記，研究小組發(fā)現(xiàn)，當一個細胞死亡時，EGFR-ERK通路--一種因參與調節(jié)細胞生存而聞名的細胞激活信號通路--在鄰近的細胞中被暫時激活。科學家們觀察到，EGFR-ERK途徑的激活保護了鄰近的細胞免受細胞死亡的影響，時間大約為一小時，從而防止了一組細胞的同時被消滅。“我們已經知道這一途徑在調節(jié)上皮組織的細胞存活方面發(fā)揮著關鍵作用，但我們驚訝地觀察到細胞之間的這種保護性動態(tài)，”巴斯德研究所細胞死亡和上皮細胞穩(wěn)態(tài)組負責人、該研究作者Romain Levayer評論說。

科學家們的研究還表明，抑制這種保護機制會對上皮組織產生劇烈的影響：細胞的消除變得隨機，相鄰的細胞可能同時被消除，導致連接性的反復喪失。在正常情況下，當EGFR-ERK途徑沒有被刻意抑制時，即使有大量的細胞被消除，也從未在上皮組織中觀察到相鄰細胞群的消除現(xiàn)象。

通過使用一種新的光遺傳學工具，可以在時間和空間上控制細胞死亡，并繞過保護機制，科學家們證實，當相鄰的細胞同時被消除時，上皮的完整性會受到損害。“令人驚訝的是，上皮組織對被淘汰細胞的空間分布高度敏感。雖然它可以承受大量細胞的消除，但如果只有三個相鄰的細胞同時被消除，上皮的完整性就會受到影響，”巴斯德研究所細胞死亡和上皮穩(wěn)態(tài)組的科學家、該研究的第一作者Léo Valon解釋道。

科學家們的觀察證實，組織需要發(fā)展出防止相鄰細胞組被淘汰的機制。“這些觀察結果很重要，因為它們說明了生物組織令人難以置信的自組織能力，這種特性使它們能夠承受壓力條件。”Romain Levayer說：“因此，不需要一個指揮家來協(xié)調細胞應該在哪里和何時死亡;一切都基于相鄰細胞之間的高度局部通信。”

這一過程似乎在進化過程中一直保持著。瑞士伯爾尼大學Olivier Pertz領導的研究小組在人類細胞系中獨立發(fā)現(xiàn)了基于局部EGFR-ERK激活的相同保護機制(結果發(fā)表在同一雜志上)。另一項研究的結果表明，這種保護機制在相隔數(shù)億年的物種之間是保守的，表明它是一種相對普遍的機制。

未來的研究將揭示這種細胞死亡協(xié)調機制的破壞和上皮組織中連接性的反復喪失是否可能是慢性炎癥的根源之一，而慢性炎癥是造成各種疾病的現(xiàn)象，目前是全球死亡的主要原因之一。

關鍵詞： 細胞死亡 免疫系統(tǒng) 果蠅 蛋白質