更新系统中细胞的生命史

摘要 细胞群可分为三类：静态型（static，在成体中不发生分裂，如神经元）、扩展型（expanding，可分裂但随着年龄增长分裂速率下降，如肾细胞）以及更新型（renewing，在整个生命过程中进行活跃分裂，如血细胞、肠上皮和生精上皮）。前两类由非更新型细胞群组成，其细胞的存活时间通常与机体本身的寿命相同。相比之下，更新型细胞群的细胞寿命较短，在啮齿类动物的肠上皮中约为2至3天，在其生精上皮中约为7至8周。在本研究中，研究人员将非更新型细胞——肾近曲小管细胞的生命过程与小肠和睾丸的更新型细胞进行了比较。近曲小管细胞在胚胎发育期间产生，此时它仅含有少量细胞器、大量游离核糖体、一个具有弥散染色质的浅色细胞核以及一个大型开放网络状核仁。随着细胞的分化，细胞器逐渐积聚，而游离核糖体数量减少，细胞核中出现染色质块，核仁变得相当致密。随着衰老，部分细胞表现出被解释为衰老的特征，尤其是核仁变小且致密。成年大鼠小肠中寿命较短的柱状细胞来源于隐窝基底部存在的干细胞。这些细胞具有与胚胎期近曲小管细胞相似的特征，特别是含有大量游离核糖体和一个大型开放网络状核仁。干细胞分化产生的细胞会沿着隐窝和绒毛向上移行。在细胞到达绒毛后不久，它们便获得了一整套细胞器，提示其已经成熟，同时游离核糖体数量减少，核仁发生浓缩。与此同时，放射自显影检测表明，这些细胞产生的被鉴定为肠道酶的糖蛋白达到了较高水平。然而，当细胞到达绒毛顶端区域时，其活性下降（表现为酶生成量减少），同时核仁呈现萎缩状态。随后，这些细胞脱落并进入肠腔。生精上皮的细胞在成体中也来源于具有胚胎特征的干细胞。在复杂的分化过程中，核仁逐渐萎缩并消失。此后不久便进入脆弱的精子阶段。因此，成体的更新型细胞在快速更替中展现了非更新型细胞在漫长生命过程中缓慢出现的一些特征：起源于类胚胎成分、成熟，以及生命终结前以脆弱状态为表征的衰老。