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Cell:长期存在的细胞发育难题终破解!揭示神经嵴细胞在胚胎发育早期清除死亡细胞

来源:本站原创 2019-09-10 22:57

2019年9月10日讯/生物谷BIOON/---无论是人类、鱼类还是任何其他类型的脊椎动物,在其一生当中,细胞都会死亡,从而为新细胞腾出空间来进行重要的过程。但是死细胞必须被清除,在胚胎阶段之后,细胞碎片是通过称为巨噬细胞的免疫系统细胞清除的。 然而,处于胚胎阶段的有机体还没有发育出巨噬细胞和免疫系统。它们是随后在有机体的进一步发育过程中产生的。那么在巨噬细胞出现之前,死细胞是如何被清除的呢?这是发育生物学家长期以来提出的一个老问题。 如今,在一项新的研究中,来自美国弗吉尼亚大学的研究人员描述了他们发现的一个过程:神经系统的胚胎细胞---神经嵴细胞(neural crest cell)---在斑马鱼发育的较早阶段执行死细胞清除任务。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Migratory Neural Crest Cells Phagocytose Dead Cells in the Developing Nervous System”。
图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.08.001。

通过对活斑马鱼胚胎进行成像,这些研究人员能够观察到迁移性的神经嵴细胞以一种非常类似巨噬细胞的方式发挥功能。这些最终产生周围神经系统并产生多种组织(骨骼、色素细胞、软骨和纤维结缔组织)的神经嵴细胞似乎在物理上接触死细胞,包围它们,随后吸收它们所含的诸如氨基酸之类的化合物,这些化合物接着就可用于构建新的细胞。

论文通讯作者、弗吉尼亚大学生物学教授Sarah Kucenas说,“有趣且意外的是,神经嵴细胞使用相同的细胞碎片清除机制,巨噬细胞在接管这一重要角色后也将会使用这一机制。这也是有意义的,这是因为作为在体内能够快速移动的细胞,神经嵴细胞,发挥着这种重要的早期功能---死细胞清除---直到特化细胞,即巨噬细胞,出现。”

Kucenas的研究生之一、刚刚完成博士学位的Yunlu Zhu发现了这个结果,并且与Kucenas和本科神经科学学生Samantha Crowley开展了几项进一步的实验。

Kucenas说,“作为一名观察力强、富有创造力的科学家,Yunlu发现并开始研究一种以前从未被注意到的细胞行为,即使神经嵴细胞已被研究了150年以上。在免疫系统发育之前,没有人认为这些细胞会像免疫系统那样吞噬碎片。”

Kucenas描述了胚胎发育和细胞碎片清除的过程,有点像建筑物的建造。需要支架来建造实际的胚胎,但是这种支架---不再需要的施工辅助工具---可以在以后被拆除并在以后用于建造新的建筑。

她说,“值得注意的是,在免疫系统接管这种清除任务之前,神经嵴细胞能够清理早期胚胎形成过程中的一些混乱。这是我们如今可以更深入探究的东西。”

Kucenas说,她计划在未来的研究中阻止神经嵴细胞吞食,以便观察下游的生理效应是什么。这可能为发育障碍提供新的见解,包括那些影响神经系统的发育障碍,在这些发育障碍中,碎片清除可能无效地或在错误的时间进行,从而导致功能障碍。

她说,“这开辟了一条研究免疫系统如何与非免疫细胞协调来塑造身体的新途径。这可能是神经嵴细胞协助激活神经系统的回路,从而使其运转起来。如果这些细胞不能正常地清除碎片,那么发育就可能出现差错。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Yunlu Zhu et al. Migratory Neural Crest Cells Phagocytose Dead Cells in the Developing Nervous System. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.08.001.

2.Study answers longstanding cell-development riddle
https://phys.org/news/2019-09-longstanding-cell-development-riddle.html
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