بازسازی و نوسازی اپیتلیال

اپیتلیوم‌ها از جمله بافت‌هایی در بدن هستند که سریع‌ترین نوسازی را دارند. از آنجا که این بافت‌ها در سطوح در معرض قرار گرفته‌اند، سلول‌های آن‌ها به طور مداوم از بین می‌روند و باید جایگزین شوند، فرآیندی که توسط سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز مقیم هدایت می‌شود. نوسازی، سد دفاعی را دست‌نخورده نگه می‌دارد و در عین حال به بافت اجازه می‌دهد پس از آسیب ترمیم شود، و نرخ نوسازی در اپیتلیوم‌های مختلف به طور گسترده‌ای متفاوت است.

Definition

بازسازی و نوسازی اپیتلیال، جایگزینی مداوم سلول‌های اپیتلیال از دست رفته از یک سطح توسط تکثیر و تمایز سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز مقیم است که هموستاز بافت را حفظ کرده و ترمیم را امکان‌پذیر می‌سازد.

Scope

این موضوع مفهوم نوسازی اپیتلیال، سیستم‌های سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز که آن را حفظ می‌کنند (با کریپت روده و اپیدرم به عنوان مدل‌های به خوبی مطالعه شده)، تعادل بین تکثیر و تمایز که هموستاز را حفظ می‌کند، و ترمیم پس از آسیب را پوشش می‌دهد. این موارد به عنوان مطالب مرجع بافت‌شناسی و زیست‌شناسی سلولی در نظر گرفته می‌شوند و نه به عنوان راهنمای بالینی.

Core questions

• چرا اپیتلیوم‌ها به نوسازی مداوم نیاز دارند و با چه سرعتی اتفاق می‌افتد؟
• سلول‌های بنیادی اپیتلیال در بافت‌هایی مانند روده و پوست کجا قرار دارند؟
• تعادل بین تکثیر و تمایز چگونه حفظ می‌شود؟
• ترمیم اپیتلیال پس از آسیب چه ارتباطی با نوسازی طبیعی دارد؟

Key concepts

• نوسازی بافت و نرخ نوسازی
• سلول‌های بنیادی و سلول‌های پیش‌ساز با تکثیر گذرا
• محور کریپت-ویلی روده
• لایه بازال اپیدرم به عنوان بخش سلول بنیادی
• تعادل تکثیر و تمایز (هموستاز)
• ترمیم پس از آسیب
• ارگانوئیدهای سلول بنیادی (ساختارهای کریپت-ویلی در شرایط آزمایشگاهی)

Key theories

نظریه وحدت‌گرا (تک‌منشأ) نوسازی اپیتلیال روده

چنگ و لبلوند پیشنهاد کردند که چندین نوع سلول تمایز یافته اپیتلیوم روده کوچک همگی از یک جمعیت سلول بنیادی مشترک در کریپت مشتق می‌شوند، مدلی که بعدها با شناسایی سلول‌های بنیادی کریپت تأیید شد.

Mechanisms

در اپیتلیوم‌های در حال نوسازی، سلول‌های بنیادی در یک بخش مشخص تقسیم می‌شوند تا سلول‌های پیش‌ساز با تکثیر گذرا (transit-amplifying progenitors) را تولید کنند که تکثیر یافته و سپس با حرکت به سمت سطح، تمایز می‌یابند، جایی که سلول‌های بالغ ریزش می‌کنند. چنگ و لبلوند (1974) نظریه وحدت‌گرا را مطرح کردند که سلول‌های تمایز یافته اپیتلیوم روده کوچک منشأ کریپت مشترکی دارند؛ کارهای بعدی سلول‌های ستونی پایه کریپت بیان‌کننده Lgr5 را به عنوان سلول‌های بنیادی مقیم شناسایی کردند (Barker et al., 2007)، و تک سلول‌های این چنینی می‌توانند ارگانوئیدهای کریپت-ویلی خودسازمان‌دهنده را در کشت تولید کنند (Sato et al., 2009). در اپیدرم، سلول‌های بنیادی در لایه بازال، جایگزینی مداوم رو به بالای اپیتلیوم طبقه‌بندی شده را حفظ می‌کنند (Blanpain and Fuchs, 2009). فعالیت مادام‌العمر این سیستم‌های سلول بنیادی همچنین هموستاز اپیتلیال را به پیری و سرطان مرتبط می‌کند (Rossi et al., 2008).

Clinical relevance

اپیتلیوم‌های با نوسازی سریع به آسیب‌هایی که سلول‌های در حال تقسیم را هدف قرار می‌دهند حساس هستند، و نوسازی نامنظم با بهبود زخم و سرطان مرتبط است، که اغلب در اپیتلیوم‌های با نوسازی بالا ایجاد می‌شود. این ارتباطات به عنوان پیش‌زمینه بیولوژیکی خلاصه شده‌اند و به عنوان توصیه تشخیصی یا درمانی در نظر گرفته نمی‌شوند.

Evidence & guidelines

توضیحات نوسازی سلولی در اینجا بر مطالعات برچسب‌گذاری کلاسیک و زیست‌شناسی سلول بنیادی مدرن، از جمله شناسایی ردیابی دودمانی سلول‌های بنیادی کریپت و آزمایش‌های ارگانوئید (Cheng and Leblond, 1974; Barker et al., 2007; Sato et al., 2009; Blanpain and Fuchs, 2009) استوار است.

History

مطالعات برچسب‌گذاری اتورادیوگرافیک اواسط قرن بیستم نشان داد که اپیتلیوم‌هایی مانند پوشش روده به طور مداوم نوسازی می‌شوند و چنگ و لبلوند (1974) را به نظریه وحدت‌گرای سلول بنیادی کریپت مشترک سوق داد. هویت مولکولی این سلول‌های بنیادی در سال 2007 با نشانگر Lgr5 (Barker et al., 2007) مشخص شد، و نمایش سال 2009 مبنی بر اینکه تک سلول‌های بنیادی ارگانوئیدها را تشکیل می‌دهند (Sato et al., 2009) رویکرد تجربی جدیدی را برای نوسازی اپیتلیال گشود.

Key figures

• Charles Leblond
• Hazel Cheng
• Hans Clevers
• Nick Barker
• Elaine Fuchs

Seminal works

• cheng-leblond-1974
• barker-2007
• sato-2009

Frequently asked questions

اپیتلیوم روده با چه سرعتی نوسازی می‌شود؟

پوشش روده کوچک یکی از سریع‌ترین بافت‌های در حال نوسازی در بدن است؛ در انسان، سلول‌های سطحی آن معمولاً طی چند روز جایگزین می‌شوند، با سلول‌های جدیدی که توسط سلول‌های بنیادی در پایه کریپت‌ها تولید می‌شوند.

سلول‌های بنیادی که اپیدرم پوست را نوسازی می‌کنند کجا قرار دارند؟

سلول‌های بنیادی در لایه بازال اپیدرم (و در ساختارهای مرتبط مانند فولیکول‌های مو) تقسیم می‌شوند تا سلول‌هایی را که به طور مداوم از سطح پوست ریزش می‌کنند، جایگزین کنند و اپیتلیوم طبقه‌بندی شده را حفظ کنند.