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Science:重磅!揭示肾上腺素能嗜铬细胞的一种新的细胞起源

来源:本站原创 2017-07-12 20:56


图片来自Science, doi:10.1126/science.aal3753

2017年7月12日/生物谷BIOON/---肾上腺影响着许多过程,如应激反应和代谢。循环肾上腺素能够在体内产生深刻的影响,它的水平依赖于日常生活期间维持器官和身体平衡的需求发生变化。在比较极端的战斗或逃跑反应中,肾上腺素飙升,对器官和组织施加影响,包括增加的心率和血糖水平、将氧气和葡萄糖重新引导到四肢肌肉中。位于肾上腺髓质的嗜铬细胞(chromaffin cell)构成自主神经系统的主要激素组分,是释放到血液循环中的儿茶酚胺类激素(包括肾上腺素)的主要来源。理解肾上腺髓质的细胞起源和在发育期间肾上腺髓质形成的生物学过程为自主神经系统中的嗜铬细胞如何形成及其与自主神经系统中的其余部分之间的关系提供机制上的新认识。

肾上腺髓质中的肾上腺素能嗜铬细胞(adrenergic chromaffin cells,即释放肾上腺素的嗜铬细胞)被认为起源自一种常见的位于背主动脉附近的交感肾上腺细胞谱系,在那里,这些细胞沿着背腹侧方向分割开,分别形成交感神经链和肾上腺髓质。为了重新考虑这种观点,来自瑞典、俄罗斯、奥地利、法国和美国的研究人员在一项新的研究中,研究了嗜铬细胞的细胞类型起源,成交感神经细胞(sympathoblasts)和嗜铬细胞的谱系分离,促进前体细胞产生嗜铬细胞的基因程序和形成肾上腺髓质的增殖动力学。相关研究结果发表在2017年7月7日的Science期刊上,论文标题为“Multipotent peripheral glial cells generate neuroendocrine cells of the adrenal medulla”。

这些研究人员发现肾上腺髓质中的嗜铬细胞是由被称作施旺细胞前体细胞(Schwann cell precursors)的外周神经胶质干细胞(peripheral glia stem cells)产生的。遗传细胞谱系追踪揭示出大多数嗜铬细胞起源自施旺细胞前体细胞,而且与此相一致的是,对施旺细胞前体细胞进行基因剔除会导致嗜铬细胞显著缺失。鉴于施旺细胞前体细胞在节前神经(preganglionic nerve)的表面上迁移,对节前神经进行基因剔除也会导致嗜铬细胞显著下降,而且对不能够分化为嗜铬细胞的细胞进行命运追踪揭示出神经胶质细胞在肾上腺髓质区域中堆积。

进一步的实验揭示出交感神经细胞谱系和肾上腺能细胞谱系令人意外地在胚胎发育的早期阶段分割开。肾上腺髓质的胚胎发育依赖于招募许多具有有限增殖能力的施旺细胞前体细胞。 因此,绝大多数嗜铬细胞起源自在支配肾上腺髓质的节前神经表面上迁移的施旺细胞前体细胞。出乎意料的是,单细胞RNA测序揭示出一种复杂的在施旺细胞前体细胞分化为嗜铬细胞期间发生的基因调节机制,通过这种机制,施旺细胞前体细胞激活一种短暂的中间细胞状态所独有的一种基因表达程序。随后,这种基因程序和嗜铬细胞基因网络抑制神经胶质细胞基因程序,促进细胞获得嗜铬细胞身份。

通过重新考虑肾上腺素能交感系统(adrenergic sympathetic system)发育,这些研究人员发现肾上腺髓质中的嗜铬细胞的一种新的细胞起源。肾上腺素能肾上腺髓质(adrenergic medulla)是由神经嵴细胞和施旺细胞前体细胞形成的,在啮齿类动物中,主要是由施旺细胞前体细胞形成的。施旺细胞前体细胞是嗜铬细胞的一种新的细胞起源突出表明作为一种干细胞微环境的外周神经和对神经内分泌发育必不可少的前体细胞的迁移途径的重要性。

这些结果和经过一种短暂的中间细胞类型的分化机制也可能有助于我们对神经母细胞瘤和嗜铬细胞瘤的了解,这是因为这些肿瘤经常起源自肾上腺区域。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Alessandro Furlan, Vyacheslav Dyachuk, Maria Eleni Kastriti et al. Multipotent peripheral glial cells generate neuroendocrine cells of the adrenal medulla. Science, 07 Jul 2017, 357(6346):eaal3753, doi:10.1126/science.aal3753

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