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1、中国科学:生命科学2014年第44卷第10期:975~984《中国科学》杂志社SCIENTIASINICAVitaewww.scichina.comlife.scichina.comSCIENCECHINAPRESS评述中国知名大学及研究院所专栏清华大学专辑小肠干细胞的命运调控*亓振,陈晔光清华大学生命科学学院,生物膜与膜生物工程国家重点实验室,清华大学-北京大学生命科学联合中心,北京100084*联系人,E-mail:ygchen@tsinghua.edu.cn收稿日期:2014-08-26;接受日期:2014-09-12国家自然科学基金(批准号:31330049,312210
2、64)和国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CB943803,2011CBA01104,2010CB833706)资助项目doi:10.1360/052014-135摘要小肠上皮具有快速更新的能力,是研究成体干细胞的理想系统.小肠上皮由绒毛和隐关键词窝两部分组成,而位于小肠隐窝底部的小肠干细胞是其持续更新的源泉.近年来,以Lgr5为代小肠干细胞Wnt表的小肠干细胞标记物的发现、Lgr5+小肠干细胞的分离培养和多种转基因小鼠模型的出现,BMP极大地促进了对小肠干细胞自我更新和分化调控的研究,使得人们可以更加深入地认识小肠干Notch细胞命运决定的分子机制.本文简要综述了近年来
3、人们对Wnt,BMP,Notch和EGF等信号如何EGF命运调控在小肠干细胞命运调控中发挥作用的认识.肠道系统的主要功能是消化食物、吸收营养成分成吸收型和分泌型两大类细胞.前者特指肠上皮细和抵御外源致病微生物的入侵.与这些功能相适应,胞(enterocyte),而后者主要包括潘氏细胞(paneth[1]小肠上皮是成体哺乳动物中更新速度最快的器官,cell)、杯状细胞(gobletcell)和肠内分泌细胞[2]在小鼠中整个肠道上皮每4~5天就全部更新一次.(enteroendocrinecell).由TA细胞分化形成的潘氏细这种持续的更新是由特殊的成体干细胞—小肠干胞是向下迁移至隐
4、窝底部的,而肠上皮细胞、杯状细细胞(intestinalstemcell)驱动的.胞和肠内分泌细胞在向上迁移的过程中逐渐成熟,[5,6]到达绒毛顶端时便会发生凋亡,脱落入肠腔.1小肠干细胞及其标记物在过去40年间,关于小肠干细胞在隐窝内的具体定位,主要形成了两种观点.第一种观点是“干细小肠上皮是由大量重复的、持续自我更新的隐胞域”假说,最早是由Cheng等人[7,8]在1974年提出的,窝-绒毛(crypt-villus)单元组成的(图1)[3],每个绒毛的[9]另外一种是“+4位干细胞”假说,是由Potten等人基部围绕着多个内陷的结构—隐窝(cryptof在1978年提出的.
5、“干细胞域”假说认为小肠干细胞Lieberkühn).隐窝是由小肠干细胞及其后代组成的是位于隐窝底部、镶嵌在潘氏细胞中间的隐窝基部柱增殖区域,而绒毛是由各种特化细胞组成的分化区状细胞(CBC细胞,cryptbasecolumnarcell),CBC细域.小肠干细胞位于隐窝的底部,在自我更新的同时,胞与潘氏细胞一起在隐窝底部形成了一个干细胞域,产生过渡扩增细胞(TA细胞,transitamplifyingcell)[4].[10,11]离开此域的细胞即会开始分化.而“+4位干细TA细胞会快速分裂并逐渐向上迁移,与此同时分化胞”假说认为,小肠干细胞位于+4位(从隐窝底部算引用格式:亓
6、振,陈晔光.小肠干细胞的命运调控.中国科学:生命科学,2014,44:975–984QiZ,ChenYG.Regulationofintestinalstemcellfate.SCIENTIASINICAVitae,2014,44:975–984,doi:10.1360/052014-135亓振等:小肠干细胞的命运调控图1小肠上皮及小肠干细胞模式图小肠上皮是由大量绒毛和隐窝组成的.Lgr5+小肠干细胞位于隐窝底部,镶嵌分布于潘氏细胞中间,+4位干细胞位于潘氏细胞之上.基底膜、潘氏细胞及周边间充质细胞一起构成了小肠干细胞的微环境.Lgr5+小肠干细胞在自我更新的同时,形成TA细胞,
7、TA细胞快速增殖,分化成潘氏细胞、杯状细胞、肠内分泌细胞和肠上皮细胞等各种小肠特化细胞.其中新分化形成的潘氏细胞会转而向下迁移至隐窝底部,其他特化细胞在向上迁移的过程中逐渐成熟,到达绒毛顶端后发生凋亡,脱落入肠腔起的第4个细胞位置,位于潘氏细胞之上).他们发现coupledreceptor5)才得到鉴定,自此以后,小肠干细这些+4位细胞分裂时,DNA链不对称分离,因此存胞的研究得到了迅速发展.[12]在DNA标记滞留现象,这与Cairns在1975年提出的成体干细胞中存在永生DN
