线粒体控制着干细胞的命运

慢性疾病期间肠上皮细胞发生了什么?慕尼黑工业大学(TUM)营养与免疫学主席进行的基础研究通过生成一个新的模型系统解决了这个问题。功能线粒体在细胞内稳态中起着决定性的作用，但是当线粒体中抗应激程序的一个重要角色被关闭时，会发生什么呢?一方面，这会导致干细胞的丢失，但另一方面，它会启动愈合过程。

人的肠道系统面积约300 - 500平方米，因为它有许多突出(绒毛)。充满小肿块的肠壁每4到5天就会完全更新一次，这是一个有指导的过程干细胞。线粒体是细胞的发电站，通过呼吸提供能量，并在这一过程中起着关键作用。

当肠上皮细胞的自我更新被打断时，例如由于有缺陷的线粒体，慢性炎症可能在极端条件下导致。慕尼黑工业大学(TUM)食品与健康研究所(ZIEL)执行主任、营养与免疫学主席德克·哈勒(Dirk Haller)教授解释说:“然后我们就会提到细胞应激。”如果细胞应激发生，那么——用图解的方式说——辅助分子，即伴侣分子被激活，以确保参与更新过程的蛋白质在细胞中正确折叠，以维持细胞内的稳态肠粘膜。热休克蛋白(Heat shock protein, HSP) 60就是其中的一种调节因子，它对维持线粒体的状态至关重要肠上皮细胞。

失活热休克蛋白的研究

刚刚发表的一项研究自然通讯Haller和他的团队对这种蛋白HSP60进行了更仔细的检测。它与科学家们所称的未折叠蛋白反应(UPR)密切相关——可以理解为细胞抗应激程序的一个组成部分。当这个关键的调节因子HSP60在肠道中失活时，会发生什么?线粒体缺失时，细胞内如何反应?

一方面，呼吸能力和细胞ATP水平降低，而这两者都是线粒体的关键任务，线粒体是细胞的动力源。同时，Haller教授和他的团队观察到所有没有HSP60的细胞都出现了变化。干细胞失去了自我再生的能力，而周围的上皮细胞启动了生长程序。

由于生长环境的诱导，组织再生

“但是缺乏热休克蛋白60的反应是令人吃惊的，”Haller说，“因为尽管干细胞失去了它们的特性，肠黏液壁中受到压力的细胞激活了一个生长程序，首先导致增生，最终导致组织再生。”线粒体功能紊乱的细胞会发出生长因子作为“求救信号”。利用应激反应程序，他们确保拥有完整线粒体的干细胞大量分裂;这些新的、完整的细胞会取代其他受到压力的细胞。

因此，缺乏HSP60导致了细胞间的通信建立，触发了一种之前未知的愈合机制，这可能在肠损伤或炎症后具有重要意义。“这表明了线粒体在调节肠道组织更新方面的基本作用，以及它们如何可能导致慢性肠道疾病，”Haller说。因此，当肠道处于永久的炎症或应激状态时，干细胞就会永久地过度刺激自我更新，这可能会促进肿瘤的发展。