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Nature杂志发表皮肤也有记忆的证据

2017/10/20 来源:生物探索
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导读
伤疤会褪色,但皮肤会留下记忆。美国洛克菲勒大学的一项新研究显示:伤口或其它有害的发炎经历,会给皮肤中的干细胞带来持久的记忆,让它们更快地治疗后续的伤害。


10月18日Nature在线发表的一项最新研究,以皮肤为研究对象,提供了免疫细胞以外的人体部分可以对炎症响应有记忆的第一个证据。

通讯作者之一Elaine Fuchs教授认为,该发现可以更好地理解和治疗一系列疾病:“通过提高对炎症的反应,这些记忆帮助皮肤保持其完整性,其中一个功能是有利于伤口愈合。然而,这种记忆也可能产生有害的影响,例如导致某些炎症性疾病如牛皮癣的复发。”

上皮干细胞有免疫记忆

人们早就知道免疫系统能够保持炎症的记忆,对复发性感染产生更快的反应。但在Fuchs 教授实验室的科学家们怀疑其他类型的长寿命的细胞也可能同样记得炎症。这其中,皮肤是一个合乎逻辑的调查场所:作为身体的保护屏障,它经受住了频繁的袭击。

他们很快会发现,皮肤最外层的大部分细胞——上皮细胞,并没有长到足以形成这样的记忆。相反,通过上皮细胞迁移它们最终脱落。然而,上皮内较深处是负责不断补充的干细胞。从炎症中恢复后,这些干细胞很长时间保持在皮肤里原来的位置。

在小鼠实验中,研究人员发现:与从未发生过炎症的皮肤相比,已经经历炎症的皮肤伤口以两倍以上的速度恢复,即使最初的损伤经验已发生了长达六个月之久,在人里等效于约15年。

研究小组认为,愈合加快是因为经历了炎症的干细胞能够更好地进入伤口修复阶段。这种功能适应不需要皮肤中的巨噬细胞或T细胞来维持。

获得记忆的分子机理

在其他的实验中,研究人员发现了这些细胞获得记忆的基本机制。他们发现炎症触发了一个过程,在细胞染色体中打开了不同的位点,使某些基因可以激活。其中一些位点在皮肤恢复后很长时间保持开放,使第二轮炎症过程中的基因能更快地启动。

一个称为Aim2的基因,编码 “损害和危险的”的传感蛋白,显得尤为关键:炎症初次的回合会促使其表达持续增加。第二次伤害迅速激活了该蛋白质,从而产生了下游的炎症信号caspase-1 和interleukin-1β,促进了干细胞向伤口迁移来消除炎症。

 

干细胞(绿色)迁移到伤口处进行修复

可能导致新的治疗方法

炎症有时会肆虐,发生在自身的免疫性疾病如牛皮癣,经常在同一地点多次爆发。新的研究结果表明,皮肤本身可能有助于这种复发性反应。

但事实上,这些影响不仅仅存在于身体表层的皮肤。该研究小组的发现也可能涉及身体其他部位的炎症性疾病,如肠道内侧部分的问题,这些地方也像皮肤一样由上皮干细胞补充。

长期以来,炎症性疾病一直被认为是免疫细胞对身体的侵害。这篇文章的研究结果表示免疫细胞显然不是唯一的原因:干细胞也可能是重要的因素。

由于干细胞的治疗能力随着年龄的增长而降低,并且在癌症中完全消失,通过炎症重新编程对这些情况也有重要意义。研究人员认为了解炎症影响干细胞与组织的其它部分将彻底改变我们对许多疾病的认识,包括癌症,并可能导致新的治疗方法。

参考资料

1) Inflammatory memory sensitizes skin epithelial stem cells to tissue damage

2) Inflammation trains the skin to heal faster

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