精子幹細胞如何保持其數量

精子的穩定生產依賴於睪丸中精子幹細胞的數量保持不變。研究人員包括助理。Yu Kitadate教授和Shoshi Yoshida教授(日本國立自然科學研究院國家基礎生物學研究所的發育生物學家)和Benjamin Simons教授(英國劍橋大學理論物理學家)透露幹細胞數控制的新機制。他們的研究結果表明,在小鼠睪丸中,通過自我組織的過程實現了恆定的精子幹細胞數量,在這個過程中,它們主動遷移並競爭有限的自我更新促進成纖維細胞生長因子(FGFs)供應。該研究於2018年11月20日在

細胞幹細胞上發表。

精子幹細胞如何保持其數量

為了確保分化細胞的丟失與其在長壽命多細胞生物體中的替代之間的平衡,保持組織幹細胞數量恆定至關重要。未能維持幹細胞數量被認為是衰老和疾病進展的基礎。在諸如果蠅果蠅和哺乳動物腸道的睪丸和卵巢之類的組織中,幹細胞聚集在它們的專門家中,其中自我更新促進因子是豐富的:幹細胞生態位。在這些組織中,幹細胞數量僅通過生態位的容量來控制。然而,精子幹細胞不是聚集在小鼠睪丸中,而是高度運動並廣泛分散在基底膜上。然而,它們的密度仍然令人驚訝地均勻,從而引發了他們的數字如何受到監管的問題。

在這項研究中,研究人員發現淋巴管內皮細胞(LE)的一部分產生FGF(特別是Fgf5,8和4),促進幹細胞自我更新。

助理。Kitadate教授說:“睪丸中的淋巴管內皮細胞是在20世紀70年代通過使用電子顯微鏡進行描述的,但很長一段時間都沒有對它們給予足夠的關注。幸運的是,我們的篩選再次遇到了這些細胞。並對他們隱藏的角色進行了抨擊!“

對FGF產生增加或減少的小鼠的定量分析揭示了一種簡單的機制:遷移幹細胞攝取和消耗FGF。消耗更多FGF的幹細胞可能複製,而消耗更少的FGF傾向於分化。在此框架下,幹細胞有效地相互競爭有限的FGF供應,導致幹細胞數量自動調整到特定值,這取決於FGF供應的速率。基於“自我更新促進因子(或有絲分裂原)的競爭”的幹細胞數控制的新穎且極其簡單的機制的發現促進了我們對組織中幹細胞的調節的理解,而沒有經典的,解剖學上可定義的幹細胞。利基 - 微觀環境有時被稱為“開放利基”。

精子幹細胞如何保持其數量

Simons教授說:“作為幹細胞密度控制的一般和強大機制,這些研究結果可能對其他組織類型中幹細胞密度的調節具有重要意義。”

吉田教授說:“精子幹細胞在睪丸中遷移以攝取FGF,就像奶牛在草地上移動吃掉它們生活的草一樣。有趣的是,幹細胞的動態可以用類似於生態系統的數學來描述。 - 我心愛的跨學科研究團隊的成果!“


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