2018-12-22 14:38:01
精子干细胞如何保持其数量

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精子的稳定生产依赖于睾丸中精子干细胞的数量保持不变。研究人员包括助理教授Yu Kitadate和Shosei Yoshida教授(日本国立自然科学研究院国家基础生物学研究所的发育生物学家)和Benjamin Simons教授(英国剑桥大学理论物理学家)干细胞群控制的新机制。他们的研究结果表明,恒定的精子干细胞数量是通过自组织过程在小鼠睾丸中实现的,在这个过程中,它们主动迁移并竞争有限供应的自我更新促进成纤维细胞生长因子(FGF)。该研究于2018年11月20日在细胞干细胞上发表。

为了确保分化细胞的丢失与其在长寿命多细胞生物体中的替代之间的平衡,保持组织干细胞数量恒定至关重要。未能维持干细胞数量被认为是衰老和疾病进展的基础。在诸如果蝇果蝇和哺乳动物肠道的睾丸和卵巢之类的组织中,干细胞聚集在它们的专门家中,其中自我更新促进因子是丰富的 - 这是干细胞生态位。在这些组织中,干细胞数量仅通过生态位的容量来控制。然而,精子干细胞不是聚集在小鼠睾丸中,而是高度运动并广泛分散在基底膜上。然而,它们的密度仍然令人惊讶地均匀,因此提出了如何调节它们的数量的问题。

在这项研究中,研究人员发现淋巴管内皮细胞(LE)的一部分产生FGF(特别是Fgf5,8和4),促进干细胞自我更新。

Kitadate助理教授说:“睾丸中的淋巴管内皮细胞是在20世纪70年代通过使用电子显微镜进行描述的,但很长一段时间都没有对它们给予足够的重视。幸运的是,我们的筛选再次遇到了这些细胞。并透露他们隐藏的角色。“

对FGF产生增加或减少的小鼠的定量分析揭示了一种简单的机制:迁移干细胞摄取和消耗FGF。消耗更多FGF的干细胞可能复制,而消耗更少的FGF倾向于分化。在此框架下,干细胞有效地相互竞争有限的FGF供应,导致干细胞数量自动调整到特定值,这取决于FGF供应的速率。基于“自我更新促进因子(或有丝分裂原)的竞争”的干细胞数控制的新颖且极其简单的机制的发现促进了对组织中干细胞的调节的理解,而没有规范的,解剖学上可定义的干细胞生态位 - 微环境,有时被称为开放的利基。

西蒙斯教授说:“作为干细胞密度控制的一般和强大机制,这些研究结果可能对其他组织类型中干细胞密度的调节具有重要意义。”

吉田教授说:“精子干细胞在睾丸中迁移以摄入FGF,就像奶牛在草地上移动吃掉它们生活的草一样。有趣的是,干细胞的动态可以用类似于生态系统的数学来描述 - 我心爱的跨学科研究团队的成果!“

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