果蝇的生殖腺揭示了细胞死亡的秘密

   日期:2024-09-11     来源:本站    作者:admin    浏览:136    

  

  

  在果蝇的睾丸中,谋杀正在大规模地发生。受害者是完全无辜和存活的细胞。罪魁祸首是吞噬细胞,这是一种免疫细胞家族,(在我们天真的时候)被认为是专注于死亡细胞,或在循环系统中专注于生病的细胞,并包围并消灭入侵的微生物。

  这项名为“果蝇睾丸中的吞噬囊肿细胞通过吞噬作用消除生殖细胞祖细胞”的研究。海法大学的Hila Toledano、Estee Kurant及其同事本周发表在《科学进展》杂志上。

  在果蝇的生殖腺中被暗杀的完全存活的细胞是什么?精子前体,约占25%。

  谋杀?噢,是的。“在精子形成过程中,吞噬细胞在没有任何证据刺激的情况下执行过多的活的生殖细胞祖细胞,”作者写道——据我们所知,这些可怜的细胞没有做错任何事,它们是正常的。我们将回到这一点。

  我们在这里要补充的是,黑腹果蝇的精子特别长——2毫米长,这大约是苍蝇的长度,《生活科学》杂志在2019年报道。我们不知道其中的进化逻辑。这与重点无关,但知道这一点很好。现在回到这篇新论文。

  我们的细胞不是不朽的,但是是什么支配着它们从这泪水的山谷中走出来呢?细胞死亡通常是自杀,托莱达诺解释说。这是他们自己造成的。细胞内部的某种东西告诉它:是时候去死了。细胞死亡后,吞噬细胞吞噬并消化它。

  “吞噬细胞就像人体的ZAKA团队,疏散尸体,”她说。“近年来,人们也越来越清楚地认识到,它们在清除尚未死亡但功能已经结束的(其他白细胞)方面发挥着作用。例如,他们可能吞下了病毒。”

  但是吞噬细胞并没有被怀疑瞄准完全健康的细胞,如睾丸中新形成的精原细胞。但是他们做的事。他们为什么要这么做?

  在开始的时候

  我们都是从胚胎干细胞开始的,一团未分化的原始细胞,分裂并产生分化的组织细胞——大脑、心脏、神经、皮肤等,从而创造出整个生物体。成年人没有原始的胚胎干细胞,但我们的各种组织都有分化的“成体干细胞”,当患病的细胞死亡时,它们会产生新的细胞。

  换句话说,当我们的细胞自杀时,成体干细胞不断补充我们的组织。在这个过程中,每个成体干细胞首先分裂成两个:一个干细胞,和一个取代组织中死亡细胞的分化干细胞。

  果蝇的睾丸含有精原干细胞。可以把它们想象成产生精子的祖细胞。这些精原细胞分裂,产生另一个干细胞和另一个变成精子的干细胞。

  但多年来,科学一直被一个谜所困扰。在果蝇、其他昆虫以及哺乳动物(例如大鼠和小鼠)中,新形成的精原干细胞约有25%死亡。托莱达诺说:“人们一直认为这是自杀造成的,原因不明。”换句话说,正常的细胞做出了死亡的内部“决定”。“现在我们证明它们是被吞噬细胞杀死的。细胞酸橘汁腌鱼。”

  这是多么吸引人的画面啊。

  正常的细胞在它们的外部表现出磷脂酰丝氨酸(PS)“吃掉我”的信号。但在这种情况下,研究人员表明,在苍蝇中,祖生殖细胞被“自发地移除”——被吞噬细胞吞噬,其表面没有明显的PS信号。

  当吞噬另一个细胞时,吞噬细胞会包裹它并使其内部酸化(就像它们变成迷你胃一样)。一旦它们吃完这顿饭,它们就会以一种气泡的形式打嗝出来。

  下图显示了果蝇性腺组织刺杀活细胞的显微免疫荧光图像。红色的是死细胞,红色表示酸性高。绿色细胞是凶手,托莱达诺解释道。

  果蝇的显微免疫荧光图像

  纳达尔组织刺杀活细胞

  为什么要在果蝇身上研究这个?因为它们为科学所熟知,它们疯狂地繁殖,没有人抗议果蝇的权利。我们知道他们的基因,我们知道他们的倾向,她解释说,我们知道他们睾丸中的干细胞是祖细胞。对动物进行基因操纵也很容易。

  研究人员指出,对拥有巨大精子的小苍蝇的研究并不一定对哺乳动物有意义,但我们确实都有许多共同的分子机制。

  让我们把方法放在一边,只需要注意,研究人员确实证明了细胞是被吞噬细胞吞噬的,而不是遭受其他难以言说的命运;同时,活组织的实时成像显示,祖细胞正在被吞噬细胞活生生地吞噬,直到这时死亡过程才开始,作者说。

  这个百万精子计数的问题是:为什么在果蝇、大鼠,可能还有人类身上,吞噬细胞会消耗并溶解大约四分之一的精子细胞祖细胞?进化优势可能是什么?

  当然,这个问题的答案还有待猜测。这似乎是随机的,尽管可能注定要死亡的精原细胞有某种形式的遗传损伤,但我们不知道信号是什么。但托莱达诺说,一个有趣的暗示是,当果蝇饥饿时,这种形式的细胞谋杀会增加。

  她说,换句话说,为了果蝇及其组织的更大利益,牺牲了少数(嗯,25%),而果蝇及其组织需要由消化原先健康的细胞提供的营养。

  这项研究能在现实世界中应用吗?从理论上讲,我们对细胞死亡了解得越多,我们就越能理解癌症的发展以及如何让这些凶残的吞噬细胞吞噬肿瘤细胞。

 
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