肠干细胞是机体zui快速分裂的细胞,总是在忙于生成新细胞来取代不断脱落的细胞。然而研究表明,不同于身体其他部位的干细胞,肠道中的干细胞被隐藏了起来,并且这有着充分的理由。
华盛顿大学医学院的一项新研究表明,干细胞定位在肠道的一些“口袋”中,避免了与肠道有益微生物生成的一种重要代谢产物接触。这种代谢产物:丁酸限制了干细胞增殖,有可能阻碍了炎性肠病(IBD)如克罗恩病和结肠炎造成损伤后肠道修复自身。研究人员证实,肠壁内一些称作为Leiberkuhn隐窝的微小口袋通常保护了干细胞免受丁酸伤害。但当肠道受损时,丁酸可以接近这些干细胞,抑制了它们的增殖。
科学家们知道这些隐窝已有250多年,但从未真正了解它们存在的原因。基于我们的研究结果,我们猜想隐窝已进化为保护干细胞,以使肠道能够有一条途径不断地更新它的内壁。
生活在肠道中的微生物会加工我们饮食中的营养物质,合成维生素。作为执行这些工作的一个组成部分,微生物会生成影响人类健康和疾病,包括炎性肠病、肥胖、哮喘和心脏病的一些代谢产物。在小鼠体内,干细胞聚集在隐窝的底部,而在实验室中干细胞直接暴露于丁酸下。我们开始想知道隐窝结构是否保护了干细胞免受丁酸损害。
研究人员检测了肠道内表面(生成丁酸的细菌定居之所)和隐窝底部(干细胞定居之所)的丁酸水平,发现隐窝中的丁酸水平要低得多。此外,肠道表面的成熟细胞不会受到丁酸损伤,当做食物消耗了它,进一步防止了干细胞遭遇这种代谢产物。大多数脊椎动物的肠道都包含隐窝,但有一些则不包含。例如,年轻斑马鱼没有隐窝,然而它们的肠干细胞行为就像高等生物中的肠干细胞一样,快速地分裂取代受损细胞。