胃腸幹細胞
| 胃腸幹細胞 |
腸道幹細胞位於腸黏膜隱窩基底部，即基底隱窩是腸道幹細胞的細胞庫。
正常情況下，位於隱窩基底部的腸道幹細胞不斷向隱窩頂部(腸腔方向)遷移，整個遷移過程大約3-5d，在遷移過程中腸道幹細胞分化形成不同的腸黏膜細胞。
目錄
目錄
簡介
誘發腸道幹細胞細胞分化的基因——Math1
Science2001年12月7日報道：一個控制神經細胞發育的基因也能調節幹細胞分化成為腸道分泌細胞。發現這一現象的研究小組成員包括Baylor醫學院下屬HowardHughesMedicalInstitute的HudaZoghbi,以及QiYang,NessanBermingham，MiltonFinegold等人。該研究小組發現，編碼轉錄因子的Math1基因對於幹細胞來源的三種腸道細胞的分化是必需的。
Zoghbi和她的同事在早期的工作中曾經揭示過Math1基因在調控神經細胞分化過程中的作用，包括Math1基因對內耳中感覺細胞的分化調節作用。Zoghbi說，在這些早期研究中，她們曾在腸道中檢測到Math1基因的表達，但是對這一基因在腸道中的作用並不清楚。不過她們知道胃腸有自身的一套神經系統，由此猜想Math1基因可能對胃腸神經系統的組成有重要的作用。
為了確定這一基因的功能，該研究小組利用了轉基因小鼠技術。研究人員們將Math1基因編碼區替換成編碼某種酶的基因片段，在發育的小鼠胚胎中，只有這種酶基因獲得表達的細胞才能被染上顏色。她們檢查了攜帶有一份Math1基因拷貝以及「染色酶」基因的小鼠，以確定哪種細胞能表達Math1。
令人吃驚的是，在胃腸神經系統中，沒有檢測到Math1基因的表達，反而在腸道上皮細胞中發現了Math1基因表達的蹤跡。實驗發現共有三種分泌細胞表達Math1基因，它們分別是：杯狀細胞（分泌食物蠕動所需黏液）、內分泌細胞（分泌調節肽），以及潘氏細胞（分泌抗菌肽）。來源於同一幹細胞系的吸收細胞（absorptiveenterocytes）中未發現Math1基因的表達。
研究人員們發現，在Math1基因缺失的情況下，上述三種分泌細胞都消失了。這說明Math1基因對於幹細胞的基本分化十分重要。Math1基因陰性的祖先細胞只能產生吸收細胞，然而Math1基因陽性的細胞則可以分化出杯狀細胞、內分泌細胞和潘氏細胞。Zoghbi說：「研究者們從前人的工作中知道一種幹細胞分化出了所有的這些細胞類型，但是現在我們知道Math1基因很可能在決定是分化為分泌細胞還是吸收細胞的過程中起着關鍵作用。
另外的研究揭示，Math1基因產生的蛋白質似乎調節着Delta-Notch信號通路，這一信號通路控制着內分泌細胞的分化。Zoghbi認為，Math1基因功能的發現對於揭示腸道幹細胞是如何分化的這一問題幫助非常大。
「幾個月以前，我們只是知道在腸道中有一種能自我更新的幹細胞，這種幹細胞能分化出不同的細胞類型，」Zoghbi說，「但是我們不知道是什麼使得幹細胞能分化出黏液分泌細胞或是肽鏈分泌細胞或是吸收細胞。現在，Math1基因功能的發現使我們開始逐步了解與這一涉及多個基因的分化過程相關的一系列調控因素。」
這項研究在臨床上也有相當的意義。腸道細胞在處理人體從食物中吸收的代謝物的過程中起着重要的作用，同樣在機體對感染產生響應的過程中也十分重要。所以，可以想象,對這些細胞的深入研究將會導致某些疾病——例如腸道易激綜合徵以及其它一些腸道異常疾病——的新的治療方法的出現。同時，因為這些腸道細胞依靠信號調節通路給以信號而停止增殖，對這些信號通路的研究將有助於結腸癌發病機制的研究。Zoghbi認為，深入探討腸道幹細胞的調控機制將會促進受損腸道組織重生這一治療方法的發展。
Zoghbi說：「雖然達到那一步還有很長一段路要走，但是我們仍然能夠設想用調控因子來刺激潛伏的幹細胞使之生長分化，從而取代那些受損的腸道細胞。」最後，她說，有關腸道幹細胞的發現可被歸納到其它幹細胞的發現中。Zoghbi認為，她們所能了解到的與誘發腸道幹細胞分化相關的分子事件很可能也適用於機體其它部分的幹細胞的分化過程。
增殖，分化
腸道陷窩幹細胞的持續增殖、分化對於促進腸道損傷後結構與功能的完全修復意義重大。
自我更新是幹細胞的基本特點。一般認為陷窩有多個幹細胞，這些幹細胞之間存在競爭，占優勢的幹細胞迅速分裂、增殖，使陷窩表現為單克隆性。幹細胞位於陷窩的底部，根據抗損傷能力的不同可以分為三級結構。幹細胞的周期較長，通常進行非對稱性分裂，在損傷後發生對稱性分裂。各種細胞因子、生長因子和細胞外基質分子可以通過不同方式影響幹細胞的功能。
和信號系統最新進展
美國Stowers醫學研究所報道，大量鼠試驗提示信號傳導系統與腸道發育和內環境的穩定有關，
涉及幹細胞調節、分化和成熟過程。
腸道有關的信號系統有Wnt、成骨蛋白、3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇激酶和Notch。
但是，Scoville教授說，試圖模擬信號系統控制腸道幹細胞是非常困難的。最近發隱窩內的柱狀細胞具有自我更新和多向分化潛能。此外，大量證據支持標誌保留細胞假定為幹細胞, 是位於潘氏細胞上。
因此，研究者認為這些都是腸道幹細胞不同階段的表現形式（靜止期或活躍期），推測在不同微環境下可相互轉換。
胃腸道幹細胞及胃腸疾病的幹細胞移植治療
對胃腸道幹細胞的特性、分布及其調控機制等進行總結歸納,分析胃腸道幹細胞、
造血幹細胞、骨髓幹細胞移植在胃腸疾病臨床治療中的應用情況及其存在的問題。資料來源：應用計算機檢索CNKI2004/2006有關胃腸道幹細胞及幹細胞移植在胃腸道疾病治療中應用的相關文章,檢索詞「胃腸道幹細胞,胃幹細胞,腸道幹細胞,胃腸疾病」,資料選擇：對資料進行初審,納入標準：①有關胃腸道幹細胞、胃幹細胞、腸道幹細胞增殖分化特性及其調控機制方面的相關文章;②有關胃腸疾病的幹細胞移植治療方面的相關文章。排除標準：①重複性研究;②陳舊性文獻。
資料提煉：共搜集到上述文章41篇,按上述標準納入30篇,其中有關胃腸道幹細胞及其在胃腸道損傷修復中應用的相關研究文章8篇,胃幹細胞及其在胃腸疾病治療中應用的相關研究文章3篇,腸幹細胞及其在胃腸疾病治療中應用的相關研究文章7篇,造血幹細胞、骨髓幹細胞移植在胃腸疾病及其他相關疾病治療中應用的相關文章12篇。
資料綜合：胃腸道幹細胞具有自我更新與增殖能力,一般認為,胃的幹細胞定位於腺體峽部區域,腸道幹細胞位於腸黏膜隱窩的基底部,胃腸道幹細胞能根據組織需要調解細胞增生分化的速度,對維持胃腸黏膜更新及保持組織內環境穩定起着重要作用。腫瘤幹細胞理論認為胃腸道腫瘤的發生與幹細胞的突變有關,胃腸道幹細胞可能是基因突變和積累的靶細胞。
造血幹細胞、骨髓幹細胞移植在胃癌、炎症性腸病、胃腸道上皮損傷等胃腸道疾病治療中得到廣泛應用,並取得較好療效,但胃腸幹細胞的特異性標誌及幹細胞移植治療胃腸道疾病的作用機制有待於深入研究。結論：胃腸道幹細胞在胃腸道組織及細胞損傷修復中發揮着關鍵作用,胃腸幹細胞突變以及生長調控機制異常可能導致胃腸腫瘤,在胃腸疾病治療中造血幹細胞、骨髓幹細胞移植具有廣闊的應用前景。