果蝇肠道干细胞研究进展

果蝇肠道干细胞研究进展 檻檻檻檻檻檻檻殤 殤 檻檻 综述和进展檻檻殤 * 果蝇肠道干细胞研究进展 1 23 唐旭东薛建飞毛 (1. 江苏科技大学蚕业研究所 镇江 212018 ; 2. 浙江大学昆虫科学研究所 杭州 310029 ; 212002 ) 3. 江苏大学基础医学与医学技术学院医学院 镇江 1 2 3 A review of stem cells of fruit fly intestine. TANG Xu-Dong，XUE Jian，MAO Fei( 1. College ofBiotechnology and Environmental Engineering，Jiangsu University of Science and Echnology， Zhenjiang 212018 ，China; 2. Institute of Insect Science，ZheJiang University，Hangzhou 310029 ，China; 3. Medicine School of Jiangsu University，Zhenjiang 212002 ，China) Abstract Research on thien testinal stem cells of thefr uit fly ( Drosophila melanogaster Meigen) have touched upon many aspectsb oofo gy. Most research has concentrated on the csteem n che，the contro of sgnailllilil pathways andc ell division. We present here recent advancein sth is field. The intestinal stem cells of fruit flies and vertebrates have mansym artes，so nvestgaton of fruit fy ntestna stem ces may provde a theoretcaiiliiiiiliillliil basis for research on vertebraitne te stinal stem cells. Key words fruit fly，intestine stem cell，niche，signal pathway 摘 要 对果蝇 Drosophila melanogaster Meigen 肠道干细胞的研究现已触及生物学的很多方面，目 前 对 、，这类细胞的研究主要集中于干细胞的小生境信号路径的调控和细胞的分化本文阐述了果蝇肠道干细 。 ，胞研究方面的最新进展果蝇肠道干细胞和脊椎动物肠道干细胞有诸多类似之处所以弄清果蝇肠道 ，。干细胞的机理可以为复杂的脊椎动物肠道干细胞研究提供了一定的理论基础 ，，，关键词 果蝇肠道干细胞小生境信号路径 ，，干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞同肠道有一个固有的功能那就是利用新产 ，，时按照功能的不同干细胞还可分为全能干细 生的细胞取代年老细胞这个功能是自我更新 、、( ) 。胞多潜能干 细 胞成 体多 能 干 细 胞 和 单 能 的肠道干细胞来实现的果蝇肠道上皮组织与 。，，干细胞目前干细胞研究主要集中在 脊 椎 动 脊椎动物有相似之处而脊椎动物的组织结构 ，。，物上但由于昆虫的组织结构和生理生化反应 相对复杂因此研究果蝇肠道干细胞 对 弄 清 ，相对脊椎动物比较简单而且昆虫的干细胞形 脊椎动物肠道干细胞的机制 也具有重要的意 ,1 ，2 ,。，，义 态和功能与其他动物类似因此对昆虫干 。，，作用前肠和后肠均起源于外胚层细 胞前 肠能来源于普通干细胞的突变体支持细胞信号,5 ,，主要功能是摄取食物中肠主要功能是营养吸 。， 的改变可能会导致癌症干细胞的扩散,2 ,，。 收而后肠主要负责吸收水分对于果蝇肠 2 果蝇肠道干细胞小生境主要属于第 种类 。道干细胞的研究主要集中于中肠和后肠果蝇 ,5 , 。800 :1 000 ，型果蝇肠道大约有 个干细胞3 :、肠道细胞有 种类型柱状上皮细胞杯状细胞 。,4 ,他们均分布于各自的小生境中当肠道干细胞。 ，和底膜干细胞在中肠上干细胞主要位于 ，。 的功能下调时便会影响果蝇肠道的 大 小这 ，中肠的后部集中在柱状上皮细胞和杯状细胞 种现象直接与果蝇肠道干细胞小生境内的各种 ( 1 ) ，底膜之间的区域 图 并且并不 是 很 紧 密 的 ，信号因子相关因此小生境也是调控干细胞增 。联系在一起位于这个部位的干细胞很多都缺 。殖与分化的重要场所有研究 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明瞬间的小生 ，少一些特别的结构如没有表面纤绒毛和杯状 ，境变化能调节果蝇肠干细胞的分化比如小生 ,4 ，5 ,。，结构后肠 形 成 了 消 化 道 的 后 部主 要 由 ，大的立方上皮细胞组成他们在细胞的顶端表 2 /4-境 能 利 用 骨 成 形 蛋 白同 源 蛋 白。面分泌角质在后肠的前部有一较窄的片段是 Decapentaplegic( Dpp ) 的 瞬 时 改 变 调 控 原 肠 干，。 后肠的增殖区域同时也是肠道干细胞的所在,9 ,。细胞的特异分化 ，在胚胎和幼虫期这类干细胞开始活动所有的 ，成虫都含有这种细胞并通过增殖和分化来更 3 果蝇肠道干细胞分化的调控,6 ,。 新后肠 细 胞果 蝇 肠 道 中 的 干 细 胞 属 于 多 ， 功能干细胞能分化为肠上皮细胞和肠内分泌 ，果蝇肠道干细胞处于特殊 的 小 生 境 中它,7 , 。们的增殖和分化受着各种信号分子的调节这 。细胞 些信号的浓度水平决定了干细胞的生理生化活 ，。 动并以此来调节果蝇肠道细胞的更 新这 些 :Notch、Wnt、Hh、BMP、MAPK、Jak / 信号主要 有 Stat --，、等 信 号 途 径以 及 β 连 环 蛋 白α 连 环 蛋 ,10 ，11 ,、Tcf3 、Lef1 、EGF 。白等因子 Notch 信号调控3. 1 ，Notch 在很 多 组 织 的 早 期 胚 胎 发 育 中是 ，一个很重要的调控信号在中肠上皮细胞中同 ,1 ,Notch 。 样也检测到了 的活性干细胞功能的 Notch Notch ，维持需要 信号信号的减弱会使上 ，Notch 皮祖细胞 增 加信 号 的 增强会使干细胞 ,7 , 1 图 果蝇中肠细胞结构 。的增殖 和 早 期 分 化 为 肠 道 细 胞 的 数 量 减 少 Notch ，信号路 径 由 细 胞 表 面 受 体 组 成干 细 胞 2 果蝇肠道干细胞小生境研究，邻近细胞的表面有这些受体的存在通过一系 ,12 , Delta ) 。 ( 列的蛋 白 配 体 激 活 例 如 蛋 白 这 ，干细胞之所以有持续增殖 和 分 化 的 功 能 Delta ;，Hh 随后 就 变 为 肠 上 皮 细 胞当 蛋 白 浓 度 较有在后肠增殖区域中才能找到表 明 信 号,6 ,，Notch ，低时信号便较弱这些子代细胞则变为 。 途径影响后肠细胞的增殖和分化,14 ,( 2 )。3. 4 EGFR 肠内分泌细胞图 信号 Jiang EGFR 等 最 近 发 现 信 号 能 通 过 激 活 RAS / MAPK 。途 径 促 进 果 蝇 原 肠 细 胞 的 分 化 Egfr Ras 通过观察 和 基 因 突 变 原 肠 细 胞 的 分 ，EGFR / RAS / MAPK 化情况发现 信号是果蝇幼 。虫早期和晚期发育的必须因子在原肠细胞分 ，EGFR 化早 期由 中 肠 肌 肉 产 生 一 个 弱 配 体 vein EGFR ;激活 信 号而 在 幼 虫 晚 期 则 由 原 肠 2 EGFREGFR spitz 细胞自身产出 个强 配体 和 ,17 ,Keren，。促进了原肠细胞分化 3. 5 JAK STAT -信号 ,1 , JAK-STAT Notch 在果蝇中 信号主要在血液生成 2 图 信号路径的调节作用,18 ,。 和胚胎发 育 期 调 节 干 细 胞 的 分 化最 近 关 JAK-STAT 于 信号调控干细胞分化又有了新的 3. 2 Wnt 信号 ，Jiang 结果等发现当中肠受到病毒侵染或者进 Wnt Wingless 对 的研究最初起源于果蝇的 ，Upd、Upd2入凋亡状态时在肠干细胞中会产生 ( Wg) ，-基因这 类 基 因 的 表 达 主 要 需 要 β 连 环 ,6 ，15 ,Tcf / LefDNA 。 蛋 白 和 结 合 蛋 白 的 参 与 Wnt 对干细胞的调节是通过一系列级联反应方 ,14 , Upd3 J-STT ，AKA等细胞因子激活 信号途径和 。Takashima Wnt 式实现的等利用 的同系物 ,6 , ，促进原肠细胞分化形成新的肠上皮细胞代替Wingless Wnt 。来研究 的信号路径功能研究 ,19 ,。 ，Issigonis 损伤细胞在 果 蝇 精 巢 中等 发 现 ，Wg 发现与表达 细 胞 相 邻 的 肠 道 干 细 胞 接 收 36 E( SOCS36 E) 细胞因子 能特异性地抑制成体 Wnt ，到高浓度水平的 信号后激活了干细胞的 JAK-STAT ，干细胞中 的 信 号以 防 止 它 们 取 代 ，，活性肠道干细胞开始迅速的生长细胞开始迅 ,20 ,。 Liu 同一小 生 境 中 的 生 殖 干 细 胞等 发 现 Wg 。 速离开表达 的细胞作用区域通过过量表 JAK-STAT unpaired ( upd ) 信 号 通 过 蛋 白 被 Tcf，3 达显性负相 导致后肠增值区域在 龄幼虫 ,21 ,Notch ，Lin 信号负调控等也通过实验发现了 ，，中明显减 少这 些 幼 虫 蜕 皮 后后 肠 则 完 全 消 ，JAK-STAT 这个负调 控 机 制同 时 也 发 现 信 号 。，Wnt 失因此信号路径在维持后 肠 增殖区 域 Wg Notch 和 信号一起在 信号上游调控肠道干 ( 方面是一个重要因子 后肠增值区域由肠道干 ,22 ,。细胞的自我更新 ) 。细胞组成 4 结语与展望Hh 3. 3 信号 Hh( hedgehog ) 多 肽 信 号 以 蛋 白 前 体 的 形 ，果蝇肠道生理结构与脊椎 动 物 极 为 相 似 ,23 , Sancho E . ，Batlle E. ，Clevers H. Signaling pathways in 11 。的定位和干细胞标志物的研究等intestinal development and cancer. Ann u. Rev. C ell Dev. ，果蝇肠道干细胞的研究处 于 起 步 阶 段相 Bo. 2004 20 : 695 :72 3 . il，，。关细胞和分子信息并不充足随着更多的分子 Ilagan M. X. ，Kopan R. SnapSho: tnotchs ignaling pathway. 12和化学 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 被用于干细胞小生境和干细胞功能 Cell，2007 ，128 (6 ) :1 246 . ，研究更多的基因可能参与到肠道干细胞的调 Ohlstein B. ，Spradling A. Multipotent Drosophila intestinal 13stem clles specify daughter lcl efates by differential notch 。，控同时也有助于利用果蝇肠道干细 胞 揭 示 signaling. Science，2007 ，315 (5 814 ) : 988 :99 2 . ，脊椎动物干细胞研究的不足并对癌症的研究 Micchelli C. A. ，Perrimon N. Evidence that stem llcse reside 。也有所帮助 in the adult Drosophila midgut epithelium. Nature，2006 ，439 14(7 075 ) : 475 :47 9 . 参 考 文 献 Reya T.， Clevers H. Wnt signalling in stem clles and cancer. Nature，2005 ，434 (7 035 ) : 843 :85 0 . 15 1ilson A. A. ， Kotton D. N. Another noticn h st em clelWTabin C. J.， McMahon A. P. Recent advanicen sH edgehog biology: Drosophila intestinal stem clles and thes pecification signaling. Trends Cell Biol. ，1997 ，7 (11 ) :442 :44 6 . of cell fates. B iol. Essays. ，2008 ，30 (2 ) : 107 :10 9 . 16Jiang H. Q. ， Edgar B. A . EGFR signaling regulates the Corley L. S. ，Lavine M. D. A review of i nsect stem clel proliferation of Drosophila adult midgut progenitors. 2types. S emin. Cell Dev. Biol. ，2006 ，17 (4 ) : 510 :51 7 . Development，2009 ，136 (3 ) :483 :49 3 . 17Li L. ， Xie T. Stem c ell niche: structure and un cftion. GregoryL . ，Came P. ，J.B rown S. Stem ll c reegulation by 3Annu. Rev. C ell Dev. Biol. ，2005 ，21 : 605 :63 1 . JAK / STAT signaling in Drosophila. Semin. Cell Dev. Biol. ， Hakim R. Z. ，Baldwin K. M. ，Loeb M . The role of stem 2008 ，19 (4 ) :407 :41 3 . 18cells in midgut growth and regeneration. In Vitro Cell Dev. 4Jiang H. ， Patel P. H. ， Edgar B. A . Cytokine / Jak/ Stat Biol. Anim. ，2001 ，37 (6 ) : 338 :34 2 . signaling mediates regeneration and h omeostasis in the Xie T. ，Li L. H. Stem clels and their niche: an inseparable Drosophila midgut. Cell，2009 ，37 (7 ) :1 343 :1 355 . relationship. Development，2008 ，134 (11 ) : 2 001 :2 006 . ssigonis M. ， Tulina N. ， Matunis E. JAK-STAT signal I 19 5Takashima S. ，Mkrtchyan M . ，Hartenstein V. The behaviour inhibition regulates competition in the Drosophila testis stem of Drosophila adult hindgut stem clles is controlled by Wnt cell niche. Science，2009 ，326 (5 949 ) :153 :15 6 . 6and Hh signaling. Nature，2008 ，454 (7 204 ) : 651 :65 6 . Liu W. ，Singh S. R. ，Hou S. X. JAK-STAT is restrained by 20Ohlstein B. ， Spradling A. The adult Drosophila posterior Notch too nctrol cell proliferation of the Drosophila intestinal midgut is maintained by pluripotent stem clles. Nature， stem clles. J. Cell Biochem. ，2010，,Epub ahead opfr int,. 2006 ，439 (7 075 ) : 470 :47 4 . Lin G. ，Xu N. ，Xi R. Paracrine unpaired signaling through 7Lin H. F. The s tem-cell niche theory: lessons from lifes. the JAK / STAT pathwayc ontrols self-renewal and l ineage 21Nat. Rev. eGnet. ，2002 ，3 (12 ) : 931 :94 0 . differentiation of D rosophila intestinal stem clles. J. Mol. Mathur D，. Bost A. ，Driver . A transient niche regulates ICell. Biol. ，2010 ，2 (1 ) :37 :4 9 . 8the specification of Drosophila intestinal stem clles. Science， Morrison S. J.， Shah N. M . ， Anderson D. JR. eg ulatory 222010 ，327 (5 962 ) : 210 :21 3 . mechanisms in stem clel biology. Cell，1997 ，88 ( 3 ) :287 : Pinto D. ， Clevers H. Wnt control of stem llcse and 9298 . differentiation in the intestinal epithelium. Exp. Cell Res.， 2005 ，306 (2 ) : 357 :36 3 . 23 10