研究人員在果蠅內臟中發現新型細胞死亡機制

研究人員發現了一種以前未知的細胞死亡類型，它發生在普通果蠅的內臟中。研究人員相信，這種被稱為“erebosis”的新過程在腸道代謝中發揮着作用。這些發現使得人們有必要重新思考細胞死亡的傳統概念，同時也顛覆了之前建立的腸道組織穩態理論。這項工作於4月25日發表在科學雜誌《PLOS Biology》上，由日本理化學研究所（RIKEN）生物系統動力學研究中心（BDR）的Sa Kan Yoo負責。

與皮膚一樣，構成腸道的細胞不斷死亡，並被新細胞取代。這個過程被稱為更新，有助於維持組織生長和組織更新之間的平衡（或稱穩態）。關於腸道內的細胞更新，傳統的理論是衰老或受損的細胞通過一種被稱為細胞凋亡的機制死亡。 細胞凋亡（Apoptosis），通常被稱為”有計劃的細胞死亡”，是目前公認的三種細胞死亡之一。這項理論被新的研究質疑，它提供了第二種類型的計劃性細胞死亡的證據，這種死亡可能是腸道獨有的。

正如通常的情況一樣，這一發現是偶然發生的。研究人員正在研究一種果蠅版本的ANCE，一種有助於降低血壓的酶。他們注意到Ance在蒼蠅腸道中的表達是斑駁的，而且包含它的細胞有奇怪的特徵。“我們發現Ance在果蠅腸道中標記了一些奇怪的細胞，”Yoo說。“但我們花了很長時間才弄清楚這些奇怪的細胞實際上正在死亡。” 他們發現，這些奇怪的細胞是黑暗的，缺乏核膜、線粒體和細胞骨架，有時甚至是DNA和其他細胞項目，這些都是細胞保持活力所需要的。

這個過程是如此的漸進，與細胞凋亡中看到的更突然和爆炸性的細胞死亡不同，因此他們意識到這可能是一種新的東西。由於Ance陽性細胞往往靠近腸道中新細胞的誕生地，他們推測這種新型的細胞死亡與腸道中的細胞更新有關。他們暫時將這一過程命名為erebosis，基於希臘語’erebos’，意思是’黑暗’，因為垂死的細胞在顯微鏡下看起來非常黑暗。

為了證明erebosis是一種新的細胞死亡類型，研究人員進行了幾次測試。首先，實驗性地阻止細胞凋亡並不能阻止腸道穩態。這意味着腸道中的細胞更新，包括細胞死亡，可以在沒有細胞凋亡的情況下進行。第二，垂死的細胞沒有顯示出任何細胞凋亡或其他兩種已知的細胞死亡的分子標記。處於erebosis後期的細胞確實顯示出一種與DNA降解有關的細胞死亡的一般標誌物。

對發生erebosis的細胞的詳細檢查顯示，它們位於腸道幹細胞群附近。這是一個很好的證據，表明在更新過程中，erebotic 細胞被新分化的腸道細胞所取代。具有諷刺意味的是，導致這一發現的酶似乎並沒有直接參与這一過程，因為敲除或過度表達Ance並不影響更新或erebosis。因此，下一步是制定詳細的分子事件，這些事件允許果蠅腸道中的erebosis 和細胞更新。

“我覺得我們的結果有可能成為一項開創性的發現。就我個人而言，這項工作是我一生中做過的最具突破性的研究。”Yoo說，“我們對人類腸道和果蠅中是否存在erbosis機制非常感興趣。”