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    來自斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在小鼠研究中證實，許多組織類型的靜息成體干細(xì)胞可響應(yīng)遠(yuǎn)處的損傷進(jìn)入一種可逆轉(zhuǎn)的“警戒”狀態(tài)。
 

    這項研究第一次描述了細(xì)胞周期靜息時段的一種新狀態(tài)。它還解釋了干細(xì)胞是如何讓自身做好準(zhǔn)備快速響應(yīng)組織損傷，且不會過早投入能量消耗巨大的細(xì)胞周期的機(jī)制。這些警報細(xì)胞顯著不同于完全靜息或完全激活的干細(xì)胞，相比于完全靜息的干細(xì)胞它們能夠更迅速地分裂及修復(fù)隨后的組織損傷。

    研究結(jié)果表明，幾乎所有的損傷類型都可以引起全身干細(xì)胞的注意，為未來可能的再生需求做好準(zhǔn)備。

    神經(jīng)生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)教授Thomas Rando博士說：“這些警戒干細(xì)胞可響應(yīng)遠(yuǎn)處的肌肉損傷發(fā)生顯著改變。它們處于半活化狀態(tài)，做好了準(zhǔn)備響應(yīng)更多的挑戰(zhàn)及生成所需的新組織。這是從未發(fā)現(xiàn)的一種對損傷的全身反應(yīng)。”

    研究人員認(rèn)為，這種警戒狀態(tài)代表了一種新的細(xì)胞記憶形式，與免疫系統(tǒng)所呈現(xiàn)的細(xì)胞記憶相似，其依賴于以往的經(jīng)歷來驅(qū)動未來的反應(yīng)。

    靜息狀態(tài)？

    研究人員研究了小鼠肌肉干細(xì)胞（肌衛(wèi)星細(xì)胞）對于肌肉損傷的反應(yīng)。傳統(tǒng)的觀點認(rèn)為，這些成體干細(xì)胞自然處于一種深靜息狀態(tài)，細(xì)胞的體積小，且無細(xì)胞分裂。這是一種細(xì)胞深層次的凍結(jié)。與之相反，其他大多數(shù)的細(xì)胞都可按照幾個***的、界限清晰的時期循環(huán)通過數(shù)輪DNA**和細(xì)胞分裂。靜息干細(xì)胞可以響應(yīng)局部的損傷信號或其他再生需求“喚醒”,進(jìn)入細(xì)胞周期。

    Rando和同事們在實驗室小鼠中研究了這一活化過程，觀察了一條腿上的肌肉干細(xì)胞是如何響應(yīng)鄰近肌肉損傷的。（在局部注射肌肉損傷毒素之前，他們對小鼠進(jìn)行了麻醉；在恢復(fù)期幫助它們緩解了疼痛并給予了抗生素。）研究人員原打算以未受損的那條腿上的靜息肌肉干細(xì)胞作為實驗對照。然而，他們卻看到一些意想不到的事情。

    Rando說：“未受傷的那條腿上的肌肉干細(xì)胞也發(fā)生了明顯的改變。它們的生物化學(xué)明顯不同于完全休眠靜息的細(xì)胞，也不同于完全活化的干細(xì)胞。我們將這種狀態(tài)稱之為一種靜息‘警戒’狀態(tài)。”

    這些警戒細(xì)胞比未損傷小鼠中的靜息細(xì)胞要大。當(dāng)受到**時它們也更容易進(jìn)入細(xì)胞周期，且它們的線粒體活性增高。盡管發(fā)生了這些改變，警戒細(xì)胞自身并未積極地繼續(xù)通過細(xì)胞周期。這種情況是可逆轉(zhuǎn)的：在發(fā)生遠(yuǎn)處損傷后這些差異可持續(xù)存在大約28天，然后警戒細(xì)胞會再度顯示正常的全靜息狀態(tài)特征。

    “警戒”細(xì)胞的能力

    研究人員想知道，相比于靜息干細(xì)胞，這些“警戒”干細(xì)胞能否更快速地修復(fù)隨后的組織損傷。他們發(fā)現(xiàn)首先有一條腿經(jīng)受警報損傷的小鼠，在三天后相比于對照小鼠能夠更快速且有效地修復(fù)肌肉損傷。尤其是在24天的恢復(fù)期中，經(jīng)受警報損傷的小鼠的受損肌纖維在每個時間點都比對照小鼠的受損肌纖維要大。

    令人驚訝的是，肌肉干細(xì)胞對于骨骼或輕微的皮膚損傷也變得非常警覺。反之，其他的非肌肉成體干細(xì)胞，包括骨髓造血干細(xì)胞和肌肉間充質(zhì)干細(xì)胞也響應(yīng)肌肉損傷變得警覺。

    “很明顯這種警戒狀態(tài)是一種全身反應(yīng)，”Rando說。

    盡管尚不完全清楚機(jī)體干細(xì)胞是如何接受這些警戒信號的，研究人員仍發(fā)現(xiàn)了一些關(guān)鍵的信號通路，其中一條受到mTORC1蛋白的控制。這一mTORC1信號激活了細(xì)胞分裂所需的蛋白質(zhì)生成，眾所周知在干細(xì)胞增殖中起重要作用。

    另一種蛋白HGF以一種潛伏的形式存在于肌肉干細(xì)胞和其他組織細(xì)胞之間的空隙中，這使得它能夠很好地響應(yīng)全身循環(huán)信號。當(dāng)HGF活化時，它結(jié)合到干細(xì)胞表面，激活mTORC1信號通路。Rando和他的同事們發(fā)現(xiàn)阻斷HGF結(jié)合細(xì)胞，可以抑制這些細(xì)胞響應(yīng)遠(yuǎn)處損傷變得警覺，但尚不清楚是什么激活了HGF.

    有可能促進(jìn)康復(fù)

    Rando說：“我們是否可以開始鑒別出受到損傷時釋放到血液循環(huán)，然后進(jìn)入到這些組織中警告干細(xì)胞的一些分子？如果我們能夠更多地了解這些因子，有可能我們可以人為地警告將要接受受損的某人體內(nèi)的干細(xì)胞，以加速術(shù)后康復(fù)。”

    研究結(jié)果還解答了長期以來關(guān)于細(xì)胞靜息狀態(tài)的一些問題。

    Rando 說：“數(shù)十年前在實驗室中研究細(xì)胞靜息狀態(tài)的研究人員注意到，當(dāng)你除去某些生長因子時，細(xì)胞會停止分裂。他們觀察發(fā)現(xiàn)了許多不同的方法讓細(xì)胞生存于這種狀態(tài)。然而直到現(xiàn)在，仍然沒有人能夠詳細(xì)地描述這種現(xiàn)象，或是探究它的生理影響。他們看到了我們現(xiàn)在在分子水平上對機(jī)體干細(xì)胞做出的解釋——這是首個真實的證據(jù)證實了，存在第二種實現(xiàn)更快速和有效組織修復(fù)的靜息狀態(tài)。”