Nature胚胎发育早期,上皮细胞可吞噬

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早期胚胎发育中的错误是导致偶发性细胞死亡和发育失败的原因。吞噬活性在清除分化组织中的凋亡细胞中起着中心作用。然而,在缺乏特异性免疫细胞的情况下,囊胚中的凋亡细胞是如何被清除的仍然是个未知数。

胚胎在形成后的最初几个小时内非常容易破碎。快速的细胞分裂和环境压力使它们易于发生细胞错误,从而导致胚胎干细胞的偶发性死亡。这是植入前胚胎发育失败的最主要原因之一。活的生物可以使用专用于执行此功能的免疫细胞消除细胞错误,但新形成的胚胎无法创建这些专门的细胞。

为了弄清胚胎是否可以在免疫系统形成之前清除正在死亡的细胞,来自西班牙巴塞罗那科学技术研究所基因调控中心(CRG)的EstebanHoijman教授带领研究人员使用高分辨率延时成像技术监测了斑马鱼和小鼠胚胎,这是两个用于研究脊椎动物发育的已建立的科学模型。该项工作以“Cooperativeepithelialphagocytosisenableserrorcorrectionintheearlyembryo”为题在线发表在《Nature》杂志上。

该研究团队发现,新形成的胚胎可以清除垂死的细胞,从而最大程度地提高其生存机会。这是迄今为止在脊椎动物中发现的先天免疫反应的最早表现。这项发现极大地有助于明确生命领域未来的努力方向,以了解为什么某些胚胎不能在发育的早期阶段形成,并促进接下来治疗不育或早期流产的新临床努力。

上皮细胞(共同形成胚胎表面上的第一层组织)可以识别、摄取和破坏缺陷细胞。这是首次证明这种生物学过程,即上皮的吞噬作用,可以清除新形成的脊椎动物胚胎中的细胞错误。

胚胎表面上皮可以对凋亡细胞进行有效的吞噬清除

早在器官形成之前,发育中的胚胎执行的首要任务之一就是创建保护性组织。由于上皮细胞表面上存在臂状突起,因此上皮吞噬作用是一个令人惊讶的有效过程。这些细胞机械地协作,就像人们在进餐前在餐桌旁分配食物一样,该研究团队发现上皮细胞将有缺陷的细胞推向其他上皮细胞,从而加快了垂死细胞的清除。

凋亡细胞获得快速运动与肌动蛋白为基础的上皮臂状突起有关

在这项研究中,该研究团队提出了上皮细胞一种新的进化上保守的功能,即作为脊椎动物胚胎发生早期阶段垂死细胞的有效清剂。这项工作的成果极有可能会出现在重要的临床应用中,从而导致改进的生育方法筛查方法和胚胎质量评估标准。

上皮臂状突起机械地推动凋亡细胞

该研究团队发现斑马鱼和小鼠胚胎的表面上皮(脊椎动物发育过程中形成的第一层组织)通过磷脂酰丝氨酸介导的靶识别,对凋亡细胞进行有效的吞噬清除。定量四维活体成像分析揭示了一种集体的上皮清除机制,这种机制是基于两种Rac1依赖性基底上皮突起的机械协同作用。第一类突起(吞噬杯)介导凋亡靶摄取。第二种是一种以前未被描述的快速延长的肌动蛋白突起,被称之为“上皮臂状突起”,通过Arp2/3依赖的机械推动促进凋亡靶点的快速扩散。在实验数据和模型的基础上,该研究团队证明了机械负载共享能够使多个上皮细胞长期协同摄取凋亡细胞。这通过扩展有限的空间探索范围和非运动上皮细胞的局部摄取能力来优化组织清除的效率。

上皮组织清除有助于纠正错误,这与胚胎的发育健壮性和存活率有关,揭示了在胚胎发育的早期阶段先天免疫功能的存在。

综上所述,该研究团队发现胚胎比以前认为的更早出现免疫反应,这一发现值得进一步探讨机械合作作为生理组织功能的作用,但在其他重要的生物学过程(如体内稳态和组织炎症)中尚不清楚。

参考文献HoijmanE,H?kkinenHM,Tolosa-RamonQ,JetalCooperativeepithelialphagocytosisenableserrorcorrectionintheearlyembryo.Nature.Feb10.doi:10./s---3.Epubaheadofprint.PMID:.各位读者:科研小助手官方QQ群:一群:;二群:转载、投稿、商务合作请添加_↓↓↓点击阅读原文查看往期精彩!你点的每个在看,我都认真当成了喜欢预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇

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