坏死细胞如何促进身体的再生过程

研究人员对组织细胞损伤和过早死亡后体内组织的修复方式有了新的认识

他们对果蝇的研究首次出现在《eLife》杂志上，作为一份经过审查的预印本，现在作为最终版本发表，描述了编辑们所说的基本发现，并提供了确凿的证据，证明死亡（或坏死）细胞是如何通过一种以前未被描述的机制促进组织再生的。这表明这些细胞在身体产生其他类型的细胞的信号传导中发挥作用，这些细胞参与控制自然细胞死亡和炎症，这些发现可能对伤口修复和组织再生产生影响

随着我们身体的生长和发育，细胞在不再需要的地方自然死亡，这一过程称为凋亡。另一方面，细胞可能会因损伤、传染病或其他因素而受损并过早死亡，这一过程被称为坏死

在坏死中，细胞膜的完整性膨胀并完全丧失，导致细胞内容物释放到体内，并导致严重的炎症反应。由于坏死的治疗侧重于侵入性手术，而这些手术往往收效甚微，研究人员表示，更好地了解其效果至关重要

美国亚利桑那州立大学首席研究员、通讯作者Robin Harris说：“我们对坏死及其在伤口愈合过程中对周围健康组织的影响知之甚少，这是开发治疗此类损伤的有效方法时的一个重要考虑因素。”sis诱导的细胞凋亡（NiA）对再生至关重要，我们希望在本研究中进一步对其进行表征。“

为此，Harris及其同事对果蝇的转基因品系进行了一系列研究。他们的分析包括观察NiA的形成位置、如何调节以及它在损伤后的组织再生过程中所起的作用。

果蝇成虫翼盘是果蝇幼虫中的一组组织细胞，是翅膀的前体。这些细胞具有不同的身份，反映了它们最终形成的成虫结构，包括囊、铰链和notum。此前，研究小组发现，在远端囊开始坏死时，NiA出现在翼盘的侧囊中。

为了更深入地了解NiA在再生中的形成和作用，他们测试了椎间盘不同区域坏死的发生是否会导致NiA。他们的分析揭示了一些关键发现。

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首先，椎间盘区域可被坏死杀死，并可能释放称为损伤相关分子模式（DAMPS）的分子以触发组织修复。其次，当发生局部坏死时，NiA仅限于囊袋，但当椎间盘的多个区域发生坏死时，也可能在切口中诱导。经历NiA的能力反映了翼盘再生能力的不平衡，NiA主要发生在高度再生的翼袋中

接下来，研究小组探讨了NiA形成的这种定位与其在促进再生中的作用之间的关系。他们之前的工作表明，NiA的出现与伤口附近坏死损伤后18小时远端囊中细胞的局部产生或增殖相吻合，这种情况在损伤后24小时仍然存在

然而，他们在随后的恢复时间点的调查表明，再生增殖在36和48小时的再生过程中继续增加，比他们之前观察到的要晚得多。他们使用工具追踪胱天蛋白酶的活性和细胞死亡，表明这是可能的，因为一部分NiA在胱天蛋白酶激活后存活下来，并持续到再生过程的后期

“与从翼盘迅速清除的正常凋亡细胞不同，当损伤后36、48甚至64小时，再生完成且囊组织恢复时，当增殖定位到远端囊时，NiA的形成会持续并大量增加，”合著者Jacob Klemm说，他曾是亚利桑那州立大学哈里斯实验室的研究生，现在是美国北卡罗来纳州杜克大学的博士后研究员。NiCP细胞中的半胱天冬酶Droc可促进椎间盘坏死后的晚期增殖和随后的再生。Droc是指果蝇的启动子半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，一种参与细胞凋亡和其他发育过程的蛋白质，以前曾被记录为在称为凋亡诱导增殖（AiP）的过程中促进增殖

由于AiP依赖于与NiA/NiCP无关的酶JNK和活性氧，该团队表示Droc对坏死的反应可能是通过一种不同的机制发生的。事实上，尽管Droc在AiP中的活性受到其调节因子DIAP1的影响，但他们的分析表明，Droc在促进坏死后的再生增殖方面起着关键作用，而坏死不受该调节因子的影响。因此，其在再生中的作用可能与其对凋亡和AiP机制的已鉴定贡献是分开的

“总之，我们的最新发现表明了一种模型，在这种模型中，坏死损伤在距离损伤一定距离的细胞中诱导胱天蛋白酶活性，”合著者、亚利桑那州立大学哈里斯实验室的技术人员Chloe Van Hazel说。“其中一些细胞经历JNK非依赖性凋亡（NiA），而另一些细胞则通过Droc在NiCP细胞中的新型非凋亡功能存活并促进增殖和再生，”

该团队表示，现在需要未来的研究来了解他们所发现的现象是如何导致坏死后的组织再生的

“我们的发现强化了这样一种观点，即关于胱天蛋白酶在组织修复中的作用还有很多需要了解的地方，”Harris总结道。“目前，他们揭示了对细胞死亡的重要遗传反应，这可能被用来增强坏死伤口的再生。”